摘要隨著電力技術的發展，以變頻調速為核心的智慧型供水控制系統取代了以往高位水箱和壓力罐等供水裝置，起動平穩，起動電流可限制在額定電流以內，從而避免了起動時對電網的衝擊；由於幫浦的平均轉速降低，從而可以延長幫浦和閥門等器件的使用壽命；可以消除起動和停機時的水錘效應。其穩定安全的執行效能、簡單方便的操作方式、以及齊全周到的功能，使供水實現節水、節電、節省人力並最終達到高效率的執行目的。本文介紹了採用plc控制的變頻調速供水系統，由plc進行邏輯控制，由變頻器進行壓力凋節。
在通過plc控制變頻器，實現閉環自動調節恆壓變數供水。執行結果表明，該系統具有壓力穩定，結構簡單，工作可靠等特點。
水是生命之源，人類生存和發展都離不開水。在通常的城市及鄉鎮供水中，基本上都是靠供水站的電動機帶動離心水幫浦，產生壓力使管網中的自來水流動，把供水管網中的自來水送給使用者。但供水機幫浦供水的同時，也消耗大量的能量，如果能在提高供水機幫浦的效率、確保供水機幫浦的可靠穩定執行的同時，降低能耗，將具有重要經濟意義。
隨著變頻調速技術的發展和人們對生活飲用水品質要求的不斷提高，變頻恆壓供水系統已逐漸取代原有的水塔供水系統，廣泛應用於多層住宅小區生活供水系統。然而，由於新系統多會繼續使用原有系統的部分舊裝置（如水幫浦），在對原有供水系統進行變頻改造的實踐中，往往會出現一些在理論上意想不到的問題。本文介紹的變頻控制恆壓供水系統，是在對乙個典型的水塔供水系統的技術改造實踐中，根據盡量保留原有裝置的原則設計的，該系統很好的解決了舊裝置需要頻繁檢修的問題，既體現了變頻控制恆壓供水的技術優勢，同時有效的節省了資金。
變頻恆壓供水是在變頻調速技術的發展之後逐漸發展起來的。在早期，由於國外生產的變頻器的功能主要限定在頻率控制、公升降速控制、正反轉控制、起制動控制、壓頻比控制及各種保護功能。應用在變頻恆壓供水系統中，變頻器僅作為執行機構，為了滿足供水量大小需求不同時，保證管網壓力恆定，需在變頻器外部提供壓力控制器和壓力感測器，對壓力進行閉環控制。
從查閱的資料的情況來看，國外的恆壓供水工程在設計時都採用一台變頻器只帶一台水幫浦機組的方式，幾乎沒有用一台變頻器拖動多台水幫浦機組執行的情況，因而投資成本高。隨著變頻技術的發展和變頻恆壓供水系統的穩定性、可靠性以及自動化程度高等方面的優點以及顯著的節能效果被大家發現和認可後，國外許多生產變頻器的廠家開始重視並推出具有恆壓供水功能的變頻器，像日本samc公司，就推出了恆壓供水基板，備有「變頻幫浦固定方式」，「變頻幫浦迴圈方式」兩種模式。它將pid調節器和plc可程式設計控制器等硬體整合在變頻器控制基板上，通過設定指令**實現plc和pid等電控系統的功能，只要搭載配套的恆壓供水單元，便可直接控制多個內建的電磁接觸器工作，可構成最多7臺電機(幫浦)的供水系統。
這類裝置雖微化了電路結構，降低了裝置成本，但其輸出介面的擴充套件功能缺乏靈活性，系統的動態效能和穩定性不高，與別的監控系統(如ba系統)和組態軟體難以實現資料通訊，並且限制了帶負載的容量，因此在實際使用時其範圍將會受到限制。
目前國內有不少公司在做變頻恆壓供水的工程，大多採用國外的變頻器控制水幫浦的轉速，水管管網壓力的閉環調節及多台水幫浦的迴圈控制，有的採用可程式設計控制器(plc)及相應的軟體予以實現;有的採用微控制器及相應的軟體予以實現。但在系統的動態效能、穩定性能、抗擾效能以及開放性等多方面的綜合技術指標來說，還遠遠沒能達到所有使用者的要求。艾默生電氣公司和成都希望集團(森蘭變頻器)也推出恆壓供水專用變頻器(5.
5kw-22kw)，無需外接plc和pid調節器，可完成最多4臺水幫浦的迴圈切換、定時起、停和定時迴圈。該變頻器將壓力閉環調節與迴圈邏輯控制功能整合在變頻器內部實現，但其輸出介面限制了帶負載容量，同時操作不方便且不具有資料通訊功能，因此只適用於小容量，控制要求不高的供水場所。
可以看出 ，目前在國內外變頻調速恆壓供水控制系統的研究設計中，對於能適應不同的用水場合，結合現代控制技術、網路和通訊技術同時兼顧系統的電磁相容性(emc)，的變頻恆壓供水系統的水壓閉環控制研究得不夠。因此，有待於進一步研究改善變頻恆壓供水系統的效能，使其能被更好的應用於生活、生產實踐。
變頻恆壓供水系統在供水行業中的應用，按所使用的範圍大致分為三類:
1)小區供水變頻恆壓供水系統
這類變頻供水系統主要用於包括工廠、小區供水、高層建築供水、鄉村加壓
站，特點是變頻控制的電機功率小，一般在 135kw以下，控制系統簡單。由於這一範圍的使用者群十分龐大，所以是目前國內研究和推廣最多的方式.如希望集團(森蘭變頻器)推出的恆壓供水專用變頻器。
2)國內中小型供水廠變頻恆壓供水系統
這類變頻供水系統主要用於中小供水廠或大中城市的輔助供水廠。這類變頻
器電機功率在135kw到320kw之間，電網電壓通常為220v或380v。受中小水廠
規模和經濟條件限制，目前主要採用國產通用的變頻恆壓供水變頻器。
3)大型供水廠的變頻恆壓供水系統
這類變頻供水系統用於大中城市的主力供水廠，特點是功率大、機組多、多數採用高壓變頻系統。這類系統一般變頻器和控制器要求較高，多數採用了國外進口變頻器和控制系統。如利德福華的一些高壓供水變頻器
在本文中，研究和設計的變頻器是以第一種應用範圍為基礎。
變頻供水系統目前正在向整合化、維護操作簡單化方向發展,在國內外，專門針對供水的變頻器整合化越來越高，很多專用供水變頻器整合了plc 或pid，甚至將壓力感測器也融入變頻元件。同時維護操作也越來越簡明顯偏高，維護成本也高於國內產品。
目前國內有不少公司在從事進行變頻恆壓供水的研製推廣，國產變頻器主要採用進口元件組裝或直接進口國外變頻器，結合plc 或pid調節器實現恆壓供水，在小容量、控制要求的變頻供水領域，國產變頻器發展較快，並以其成本低廉的優勢占領了相當部分小容量變頻恆壓供水市場。但在大功率大容量變頻器上，國產變頻器有待於進一步改進和完善。
第二章恆壓供水的設計的控制要求
（1）有三颱水幫浦，按設計要求兩台執行，一台備用，自動執行時幫浦執行累計10h輪換一次，手動時不切換；
（2）用水高峰1臺工頻全速執行，1臺變頻器執行。用水低谷時，一台變頻器執行。
（3）切換後起動和停電後起動須5s報警，執行異常可自動切換到備用幫浦，並報警；
（4））三颱水幫浦分別由m1、m2，m3電動機拖動，由km1、km3. km5變頻控制；km2,km4,km6全速控制，（5）變頻器（使用三菱fr-a540），調節電動機的轉速；
（6）水壓在0～10kg可調，通過觸控螢幕（使用三菱f940）輸入調節；
（7）觸控螢幕可以顯示設定水壓、實際水壓、水幫浦的執行時間、轉速、報警訊號等；
（8）變頻器的其餘引數自行設定。
（9） 試驗時，km1,km3,km5可並起接變頻器與電動機，km2,km4,km6不接入，用指示燈代替。
第三章變頻恆壓供水系統主要硬體裝置的設計
2.1 可程式設計控制器 (plc)
在plc的發展過程中，美國電氣製造商協會（nema）經過4年的調查，於2023年把這種新型的控制器正式命名為可程式設計序控制器（programmable controller），英文縮寫為pc，並作如下定義：「可程式設計序控制器是一種數字式電子裝置。它使用可程式設計序的儲存器來儲存指令，並實現邏輯運算、順序控制、計數、計時和算術運算功能，用來對各種機械或生產過程進行控制。
plc的特點如下：
1、高可靠性
(1)所有的i/o介面電路均採用光電隔離，使工業現場的外電路與plc內部電路之間電氣上隔離。
(2)各輸入端均採用r-c濾波器，其濾波時間常數一般為10~20ms.
(3)各模組均採用遮蔽措施，以防止輻射干擾。
(4)採用效能優良的開關電源。
(5)對採用的器件進行嚴格的篩選。
(6)良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬體發生異常情況，cpu立即採用有效措施，以防止故障擴大。
(7)大型plc還可以採用由雙cpu構成冗餘系統或有三cpu構成表決系統,使可靠性更進一步提高。
2、豐富的i/o介面模組
plc針對不同的工業現場訊號，如： 交流或直流； 開關量或模擬量； 電壓或電流； 脈衝或電位； 強電或弱電等。有相應的i/o模組與工業現場的器件或裝置，如：
按鈕行程開關接近開關感測器及變頻器電磁線圈控制閥直接連線。另外為了提高操作效能，它還有多種人-機對話的介面模組; 為了組成工業區域性網路，它還有多種通訊聯網的介面模組，等等。
3、採用模組化結構
為了適應各種工業控制需要，除了單元式的小型plc以外，絕大多數plc均採用模組化結構。plc的各個部件，包括cpu，電源，i/o等均採用模組化設計，由機架及電纜將各模組連線起來，系統的規模和功能可根據使用者的需要自行組合。
4、程式設計簡單易學
plc的程式設計大多採用類似於繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。
5、安裝簡單，維修方便
plc不需要專門的機房，可以在各種工業環境下直接執行。使用時只需將現場的各種裝置與plc相應的i/o端相連線，即可投入執行。各種模組上均有執行和故障指示裝置，便於使用者了解運**況和查詢故障。
由於採用模組化結構，因此一旦某模組發生故障，使用者可以通過更換模組的方法，使系統迅速恢復執行。
plc採用迴圈掃瞄的工作方式，在plc中使用者程式按先後順序存放，cpu從第一條指令開始執行程式，直到遇到結束符後又返回第一條，如此周而復始不斷迴圈。plc的掃瞄過程分為內部處理、通訊操作、程式輸入處理、程式執行、程式輸出幾個階段。全過程掃瞄一次所需的時間稱為掃瞄週期。
當plc處於停狀態時，只進行內部處理和通訊操作服務等內容。在plc處於執行狀態時，從內部處理、通訊操作、程式輸入、程式執行、程式輸出，一直迴圈掃瞄工作。
水幫浦m1、m2、m3可變頻執行，也可工頻執行，需plc的6個輸出點，變頻器的執行與關斷由plc的1個輸出點，控制變頻器使電機正轉需1個輸出訊號控制，報警器的控制需要1個輸出點，輸出點數量一共9個。控制起動和停止需要2個輸入點，變頻器極限頻率的檢測訊號占用 plc 2個輸入點，系統自動/手動起動需1個輸入點，手動控制電機的工頻/變頻執行需6個輸入點，控制系統停止執行需1個輸入點，檢測電機是否過載需3個輸入點，共需15個輸入點。系統所需的輸入／輸出點數量共為24個點。
本系統選用fxos-30mr-d型plc。
變頻器恆壓供水系統專家對變頻器恆壓供水裝置的簡介
6.可靠性高，保護功能完善.三.變頻器恆壓供水裝置詳細資訊 hzh變頻器恆壓供水裝置適用於工業,公共設施及民用建築生活,生產,消防用水系統,熱水鍋爐及管道定壓系統.變頻器恆壓供水裝置特點 1.自動化程度高 多種啟停方式 穩定時壓力控制精度 1 2.多種控制方式 變頻自動 工頻自動 工頻手動 3.全數...
PLC與變頻器控制恆壓供水系統設計方案
隨著變頻調速技術的發展和人們對生活飲用水品質要求的不斷提高，變頻恆壓供水系統已逐漸取代原有的水塔供水系統，廣泛應用於多層住宅小區生活消防供水系統。然而，由於新系統多會繼續使用原有系統的部分舊裝置 如水幫浦 在對原有供水系統進行變頻改造的實踐中，往往會出現一些在理論上意想不到的問題。本文介紹的變頻控制...
變頻器恆壓供水系統 多幫浦
目錄1 變頻器恆壓供水系統簡介 1 1.1變頻恆壓供水系統理論分析 1 1.1.1變頻恆壓供水系統節能原理 1 1.1.2 變頻恆壓控制理論模型 2 1.2恆壓供水控制系統構成 3 1.3 變頻器恆壓供水產生的背景和意義 4 2 變頻恆壓供水系統設計 5 2.1 設計任務及要求 5 2.2 系統主電...