YL-GS03型 變頻恒壓供水系統(tǒng)實訓(xùn)裝置（大型）

變頻恒壓供水系統(tǒng)實訓(xùn)裝置特點：

(1)樓宇智能化恒壓供水的基本原理及應(yīng)用領(lǐng)域

    智能化變頻恒壓供水的基本思路是采用變頻調(diào)速技術(shù)，變頻恒壓供水系統(tǒng)實訓(xùn)裝置通過壓力傳感器和壓力控制系統(tǒng)，把管網(wǎng)的實際壓力的變化情況轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號，再把這個電信號輸入到智能儀表，與智能儀表的設(shè)定值進(jìn)行PID計算后，輸出標(biāo)準(zhǔn)的電信號作為變頻器的調(diào)節(jié)信號。也可以把壓力傳感器輸出的電信號作為PLC的模擬量輸入信號，進(jìn)入PLC后進(jìn)行與設(shè)定值進(jìn)行一定的運算后，輸出開關(guān)量模擬量信號，用于控制變頻器的輸出頻率，進(jìn)行變頻調(diào)速和對泵進(jìn)行切換，達(dá)到恒壓供水的目的。由于電壓或電流與頻率成線性關(guān)系，即f=KU或f=KI，通過智能儀表PLC的輸出信號的變化來改變變頻器的頻率終使壓力達(dá)到恒定。

隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和人們對生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高，智能化變頻恒壓供水系統(tǒng)已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)的水塔供水系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于多層生活小區(qū)的生活和消防用水，是樓宇自動化中重要的一個方面，它應(yīng)用在以下場合：

*高層建筑、生活小區(qū)、賓館及大型公共建筑的生活供水、消防用水以及噴淋系統(tǒng)等；

*各種企業(yè)的生產(chǎn)、生活用水；

*農(nóng)村的噴灌系統(tǒng)；

*園林噴灑系統(tǒng)，噴泉系統(tǒng)；

*自來水廠各級加壓系統(tǒng)；

*排污系統(tǒng)和排污站的改造等。

隨著智能變頻恒壓供水技術(shù)的推廣和各個場合的具體應(yīng)用不盡相同，要求技術(shù)人員能靈活的運用。較復(fù)雜的場合有綜合性的應(yīng)用，如加入人機(jī)界面、組態(tài)監(jiān)控、遠(yuǎn)程通訊等技術(shù)。根據(jù)這一現(xiàn)實要求，我公司開發(fā)了一系列的恒壓供水實驗裝置，用于大中專院校的教學(xué)需要。

(2)樓宇智能化恒壓供水實驗裝置設(shè)計要求與可實現(xiàn)的目標(biāo)

智能化恒壓供水系統(tǒng)實驗裝置是我公司根據(jù)教育部開設(shè)的“樓宇自動化控制”課程的要求，并結(jié)合勞動部、勞動廳及省職業(yè)技能培訓(xùn)考核大綱內(nèi)容，研制開發(fā)的一套綜合性的具有開放式的恒壓供水系統(tǒng)實驗培訓(xùn)考核裝置，該套裝置符合“應(yīng)用型職業(yè)技能”大專人才培訓(xùn)目標(biāo)，包含微機(jī)控制技術(shù)、智能化儀表應(yīng)用技術(shù)、自動控制理論、傳感器技術(shù)（控制的變量有壓力、液位等）、變頻技術(shù)應(yīng)用、PLC控制應(yīng)用技術(shù)、PID調(diào)節(jié)技術(shù)、模擬量處理技術(shù)、液體機(jī)械技術(shù)、流體力學(xué)、工業(yè)遠(yuǎn)程控制與通信技術(shù)等實驗考核項目，可做多門課程的相關(guān)實驗，適應(yīng)開放性實驗室的要求。并且在設(shè)備上面設(shè)置有故障點、故障開關(guān)，可用于進(jìn)行智能考核。主要適用于大學(xué)、高職高專、職業(yè)技術(shù)學(xué)院、技師學(xué)院和高級技校的工業(yè)電氣自動化、自動控制、工業(yè)企業(yè)自動化等專業(yè)的實驗室教學(xué)。特別適合工科本科或者研究生的教學(xué)需要，可以作為學(xué)期末的課程設(shè)計、也可以作為畢業(yè)前的畢業(yè)設(shè)計。顯著特點如下：

*開放式結(jié)構(gòu)：學(xué)生可以靈活的編制PLC控制程序和進(jìn)行組態(tài)控制，可以進(jìn)行控制回路的電路連接。

*多種控制方式：具有手動、自動、遠(yuǎn)程控制、智能儀表控制、報警等功能。

*分時工作：工頻/變頻切換功能、主泵和備用泵輪換工作功能。

*保護(hù)功能：過載保護(hù)、欠壓保護(hù)、過壓過流保護(hù)、相序不平衡保護(hù)、缺相保護(hù)、連鎖等。

*計算機(jī)實時監(jiān)控：組態(tài)軟件制作人機(jī)界面，監(jiān)控畫面清晰、形象?？梢詫崟r監(jiān)控出壓力等參數(shù)的變化狀況,系統(tǒng)的工作狀態(tài)、控制方式和工作界面通過計算機(jī)“力控組態(tài)軟件”顯示和監(jiān)控，管網(wǎng)水流變化和顯示界面清晰、形象與實際相似。

*超強(qiáng)擴(kuò)展性能：系統(tǒng)可靈活的組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和智能化控制，多臺聯(lián)機(jī)組成局域網(wǎng)、工控網(wǎng)等。

(3)樓宇智能化恒壓供水實驗裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

恒壓供水系統(tǒng)實訓(xùn)系統(tǒng)，能真實的模擬樓宇智能供水的工作原理和流程，使學(xué)員能掌握管路結(jié)構(gòu)、控制方式、編程實訓(xùn)、傳感器應(yīng)用、PLC應(yīng)用、變頻器應(yīng)用、觸摸屏應(yīng)用、組態(tài)軟件應(yīng)用等，并可以進(jìn)行二次開發(fā)。需要有必要的外部管路連接，連線靈活方便。在停機(jī)時能維持管網(wǎng)壓力恒定一定的時間。要求能實現(xiàn)兩種PID調(diào)節(jié)方式來控制。易于實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

恒壓供水實驗系統(tǒng)，采用實驗對象、控制儀表、控制臺、PLC實驗?zāi)K、計算機(jī)分離的方式。對象采用上、下水箱雙回路方式，壓力傳感器、液位傳感器、雙水箱系統(tǒng)、各種調(diào)節(jié)閥、手動切換閥、立式多級離心泵、氣壓罐、系統(tǒng)支架、不銹鋼管路、壓力表等?？蓡为毻ㄟ^PLC、組態(tài)軟件、變頻恒壓控制,也可采用傳統(tǒng)的繼電器控制?？刂?a href="http://www.33642.cn" target="_blank">實驗臺部分主要包括:實驗臺、實驗桌、儀表、變頻器、交流電源輸出、直流電源輸出、RS232-485通訊接口、組態(tài)軟件、實驗導(dǎo)線、PLC模塊等。設(shè)備描述：采用實驗對象、控制儀表、控制臺、PLC實驗?zāi)K、計算機(jī)分離的方式，對象采用下水箱雙回路方式，系統(tǒng)對控制信號的控制準(zhǔn)確、靈敏、可靠性高，堅固耐用。該裝置具有壓力、液位傳感等參數(shù)的顯示。檢測與控制，可單獨通過PLC、變頻恒壓控制；組態(tài)軟件恒壓控制，通過軟件與儀表進(jìn)行單獨控制。

(4)樓宇智能化恒壓供水實驗裝置的系統(tǒng)工作流程

*預(yù)先關(guān)閉蓄水箱和出水箱之間的閘閥，用軟管把水引入蓄水箱中，液面高度到達(dá)溢流口處為止。

*確認(rèn)工作方式開關(guān)處于“手動”狀態(tài)，開啟總電源開關(guān)，通過電位器設(shè)定管網(wǎng)中希望的壓力（Mpa），本系統(tǒng)按照大值0.3Mpa設(shè)計。

*完全打開出水管上用來模擬用水量的控制閘閥。保證3臺水泵進(jìn)水出水管道上的閘閥處于完全打開狀態(tài)。

*把工作方式轉(zhuǎn)到“自動”狀態(tài)下，PLC主機(jī)進(jìn)入運行狀態(tài)，開始采樣：設(shè)定的預(yù)期壓力（實際上是一個0-10V的電壓信號）經(jīng)過A/D模塊的一個通道CH1進(jìn)入PLC，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，把相應(yīng)的數(shù)字量存儲在PLC的數(shù)據(jù)寄存器中。同時實際壓力值信號也被PLC（從通道CH2進(jìn)入PLC）采樣存儲。CH1和CH2的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算比較后，輸出一個模擬量（從A/D模塊的CH3輸出），此模擬量信號進(jìn)入變頻器的控制端子，用于頻率調(diào)節(jié)。

*PLC進(jìn)行快速的判斷后，開啟副泵（功率0.37KW）進(jìn)入變頻運行狀態(tài)，副泵從0HZ開始軟啟動，逐漸補(bǔ)充管網(wǎng)的壓力，當(dāng)副泵提供的壓力不能滿足實際需要（即未到達(dá)設(shè)定的壓力），頻率逐漸靠近工頻（50HZ），直到PLC自動切換副泵運行在工作模式。

*副泵運行在工頻狀態(tài)，仍不能滿足壓力要求，PLC自動切斷副泵工作電源，系統(tǒng)啟動1號主泵變運行，直到壓力達(dá)到要求；若直到工頻仍不能達(dá)到要求，PLC切換1號主泵運行在工頻狀態(tài)，啟動2號水泵運行在變頻狀態(tài)，直到管網(wǎng)壓力達(dá)到設(shè)定要求。

*當(dāng)用水量逐漸減少時，順序停止1號主泵和2號主泵。

以上為變頻恒壓供水的基本過程，智能化恒壓供水實驗裝置加入了出水箱液位控制，液位傳感器輸出一個模擬量信號（0-10V），次信號進(jìn)入PID智能儀表，智能儀表設(shè)定液位的上限和下限，再輸出報警信號送入PLC，PLC執(zhí)行程序后決定是否停機(jī)。

YL-GS03型 變頻恒壓供水系統(tǒng)實訓(xùn)裝置

(一)標(biāo)準(zhǔn)配置

品目	序號	分項名稱	分項說明	數(shù)量
1	水 機(jī) 械 部 分	水泵（主泵）	Q=4M3/h,H=20m,P=0.55KW	2臺
		水泵（副泵）	Q=2.4M3/h,H=20m,P=0.37KW	1臺
		鋼絲口閘閥	上海	7只
		止回閥	上海	3只
		普通壓力表	上海	3只
		遠(yuǎn)傳壓力表	上海	1只
		球閥軟接頭	上海	3只
		不銹鋼水箱	上海	2只
		壓力罐	國標(biāo)	1個
		引水軟管	上海	1根
		鐵制底架	上海	1套
		管網(wǎng)	上海	1套
		浮球開關(guān)	上海	1只
2	控 制 部 分	組態(tài)軟件	力控（開發(fā)版）	1套
		空氣開關(guān)	正泰	1只
		斷路器	正泰	3只
		熱繼電器	正泰	3只
		交流接觸器	正泰	6只
		穩(wěn)壓電源(DC24V)	上海	2路
		穩(wěn)壓電源(DC5V)	上海	2路
		可調(diào)直流電源(0-5V)	上海	2路
		按鈕	正泰	6只
		PLC模塊	西門子PLC	1套
		模擬量模塊	西門子模塊	1只
		液位變送器	JYB-KO-Y1VG，輸出信號1-5V，量程0-1m	1只
		變頻器模塊	MM420	1臺
		實驗臺		1套
		實驗桌、學(xué)生凳	鋼制結(jié)構(gòu)，底部安裝有萬向輪	1套
		PLC編程電纜		1條
		安全實驗導(dǎo)線		1套
		儀表顯示模塊		1套
				1臺
3	其他	觸摸屏模塊	256色	1套

（三）、主要技術(shù)參數(shù)及指標(biāo)

(1)系統(tǒng)工作電源：AC380V±5%，50HZ。

(2)外型尺寸：水機(jī)械部分約2600×1400×1600mm（長×寬×高）；實驗臺及控制部分1800×800×1600mm（長×寬×高），重量：約400Kg。

(3)主要控制器品牌：PLC（西門子200系列）、模擬量模塊（4通道模擬量輸入，1通道模擬量輸出）、變頻器（西門子）、壓力傳感器（北京昆侖）、液位傳感器（北京昆侖，檢測量程0-1.0m）、組態(tài)軟件（力控128點開發(fā)版）。

液位傳感器:YLB-KO-Y1VG遠(yuǎn)傳壓力表

(4)主泵：流量Q=4M3/h,揚程H=20m,額定功率P=0.55KW。如下圖所示，主泵采用立式多級離心不銹鋼泵。副泵：流量Q=2.4M3/h,揚程H=20m,額定功率P=0.37KW。

(5)除以上主要器件外，還有壓力罐（容積35L）、管網(wǎng)（主管路采用Φ50mmg國標(biāo)304不銹鋼管，支管采用Φ30mm國標(biāo)304不銹鋼管）、普通壓力表、止回閥、軟管、鋼絲球閘閥、不銹鋼水箱（容積1立方米）、底架（采用槽鋼制作，底部安裝有萬向輪）等，構(gòu)成密閉的水循環(huán)回路。

不銹鋼管不銹鋼管件

止回閥銅質(zhì)閘閥

(6)實驗裝置采用變頻器與PLC相結(jié)合的控制方式。標(biāo)準(zhǔn)配置提供了變頻器模塊、PLC模塊、儀表模塊、繼電器控制部分、電源輸出部分，各個部分相互獨立。實驗過程中，采用接插式實驗導(dǎo)線進(jìn)行實驗。

※PLC模塊

采用西門子PLC。

※變頻器模塊

采用西門子MM420。注意：變頻器的硬件結(jié)構(gòu)、操作內(nèi)容、參數(shù)含義等詳細(xì)內(nèi)容，請參考變頻器操作手冊。

※儀表模塊

設(shè)計了“反饋壓力”、“設(shè)定壓力”、“反饋液位”、“設(shè)定液位”四個數(shù)字表，可以直接顯示壓力和液位，其中壓力表的單位是Mpa,液位表的單位是m。

※觸摸屏模塊

安裝有西門子觸摸屏。

※控制主機(jī)部分

控制主機(jī)部分包括交流電源輸出、直流電源輸出、可調(diào)直電源輸出、主回路線路等?；芈返脑O(shè)計參考下圖。

主回路總圖

圖中各部分的意義如下：

L1-L2-L3:三相交流電源FU(FU1-FU2-FU3):熔斷器

KM1:控制1#泵(BUMP1)工頻運行KM2:控制1#泵(BUMP1)變頻運行

KM3:控制2#泵(BUMP2)工頻運行KM4:控制2#泵(BUMP2)變頻運行

KM5:控制3#泵(BUMP3)工頻運行KM6:控制3#泵(BUMP3)變頻運行

A700:變頻調(diào)速器FR1、FR2、FR3:熱繼電器

KM7-KM8-KM9:1#2#3#水泵手動切除控制M1-M2-M3：1#泵-2#泵-3#泵的驅(qū)動電機(jī)

控制回路是變頻恒壓供水實驗系統(tǒng)學(xué)習(xí)的重點，如下圖所示，圖中的接觸器線圈和輔助觸頭、指示燈端子、PLC的I\O端子、變頻器的控制端子、傳感器的控制端子等都已經(jīng)連接至實驗臺的面板上，學(xué)生利用實驗導(dǎo)線連接控制回路。

（四）、軟件組成

與本實驗系統(tǒng)配套的軟件有：1）組態(tài)軟件：力控；2）PLC編程軟件；3）三菱變頻器操作軟件。

（五）、配備的技術(shù)資料

1）西門子PLC編程手冊；2）變頻器操作手冊；3）各種傳感器操作說明；4）系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書（含實驗項目，接線圖，梯形圖等）；5）組態(tài)軟件操作手冊。

（六）、安全保護(hù)體系

1）電路具有短路保護(hù)、過電壓保護(hù)、同時具有電壓、電流型漏電保護(hù)裝置接地可靠。2）實驗連接線采用超軟、防硬化、全封閉、高可靠彈性結(jié)構(gòu)。3）實驗連接線柱強(qiáng)、弱電已嚴(yán)格分開，提高設(shè)備的可靠性。4）帶電部分牢固、無松動、不易人體觸電。

（七）、完成實驗內(nèi)容：

1）實驗裝置的基本操作與儀表調(diào)試（包括水泵的變頻運行，工頻運行等）；

2）恒壓供水的變頻原理；

3）PLC實訓(xùn)與操作、編程；

4）傳感器應(yīng)用實驗；

5）微機(jī)RS-485/232串口通訊實驗；

6）水箱液位、壓力的PID控制實驗；

7）PLC液位控制實驗；

8）組態(tài)軟件的操作與使用；