集變頻調(diào)速技術(shù)、PLC技術(shù)、PID控制技術(shù)，壓力傳感技術(shù)等為一體，可組成完整的閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)。該設(shè)備通過(guò)安裝在供水管網(wǎng)上的高靈敏度壓力傳感器來(lái)檢測(cè)供水管網(wǎng)在用水量變化時(shí)的壓力變化，不斷的向智能傳輸變化的信號(hào)，經(jīng)智能判斷運(yùn)算并與設(shè)定的壓力比較后，向控制器發(fā)出改變頻率的指令，控制器通過(guò)改變頻率來(lái)改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速和啟用臺(tái)數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)峰谷用水量，供水管網(wǎng)壓力恒定，以 滿足用戶用水的需要。

恒壓供水設(shè)備主要特點(diǎn):
   ■　采用微機(jī)控制、壓力分級(jí)控制及手動(dòng)控制等三種不同控制方式，設(shè)備的性。
   ■　能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)，大大減少啟動(dòng)負(fù)荷和壓力波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)恒壓供水，效果顯著。
   ■　采用高性管路附件及電器無(wú)觸點(diǎn)控制方式，大大了設(shè)備使用壽命。
   ■　系統(tǒng)配備小型緩沖壓力調(diào)節(jié)罐，大大減輕管網(wǎng)的水錘現(xiàn)象。還配備小流量定壓泵，起小流量范圍內(nèi)的供水及消系統(tǒng)常備壓的作用。
   ■　設(shè)有斷相、過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)載、失速及無(wú)水等各種保護(hù)功能及故障顯示和報(bào)警裝置。
   ■　設(shè)備占地面積和高度較小，靈活機(jī)動(dòng)，安裝調(diào)試方便，省工省時(shí)，節(jié)省投資。

石家莊凱林電子科技有限公司

　　隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水品質(zhì)要求的不斷，變頻恒壓供水系統(tǒng)已逐漸取代原有的水塔供水系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)生活消供水系統(tǒng)。然而，由于新系統(tǒng)多會(huì)繼續(xù)使用原有系統(tǒng)的部分舊設(shè)備（如水泵），在對(duì)原有供水系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的實(shí)踐中，往往會(huì)出現(xiàn)一些在理論上的問(wèn)題。本文介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)，是在對(duì)一個(gè)典型的水塔供水系統(tǒng)的技術(shù)改造實(shí)踐中，根據(jù)盡量保留原有設(shè)備的原則設(shè)計(jì)的，該系統(tǒng)很好的解決了舊設(shè)備需要頻繁檢修的問(wèn)題，既體現(xiàn)了變頻控制恒壓供水的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)的節(jié)省了資金。
1 系統(tǒng)介紹
　　變頻恒壓供水系統(tǒng)原理如圖1所示，它主要是由PLC、變頻器、PID調(diào)節(jié)器、TC時(shí)間控制器、壓力傳感器、液位傳感器、動(dòng)力控制線路以及4臺(tái)水泵等組成。用戶通過(guò)控制柜面板上的指示燈和按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)來(lái)了解和控制系統(tǒng)的運(yùn)行。
　　通過(guò)安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號(hào)變成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入PID調(diào)節(jié)器，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出一調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當(dāng)用水量過(guò)一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過(guò)PLC控制器加泵。根據(jù)用水量的大小由PLC控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對(duì)水泵的調(diào)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。當(dāng)供水負(fù)載變化時(shí)，輸入電機(jī)的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

　同時(shí)系統(tǒng)配備的時(shí)間控制器和PID控制器，使其具有定時(shí)換泵運(yùn)行功能（即鐘控功能，由時(shí)間控制器實(shí)現(xiàn)）和雙工作壓力設(shè)定功能（PID控制器和時(shí)間控制器實(shí)現(xiàn)）。此外，系統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)功能，尤其是硬件/軟件備用水泵功能，充分了水泵的及時(shí)維修和系統(tǒng)的正常供水。
　　正常情況（無(wú)泵檢修）時(shí)，各泵的運(yùn)行順序?yàn)?span>1#，2#，3#，4#。
2 工作原理
2.1 運(yùn)行方式
該系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式：
⑴. 手動(dòng)運(yùn)行
　　按下按鈕啟動(dòng)或停止水泵，可根據(jù)需要分別控制1#-4#泵的啟停。該方式主要供檢修及變頻器故障時(shí)用。
⑵. 自動(dòng)運(yùn)行
　　合上自動(dòng)開關(guān)后，1#泵電機(jī)通電，變頻器輸出頻率從0Hz上升，同時(shí)PID調(diào)節(jié)器接收到自壓力傳感器的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，將調(diào)節(jié)參數(shù)送給變頻器，如壓力不夠，則頻率上升到50Hz，1#泵由變頻切換為工頻，啟2#變頻，變頻器逐漸上升頻率至給定值，加泵依次類推；如用水量減小，從先啟的泵開始減，同時(shí)根據(jù)PID調(diào)節(jié)器給的調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。
若有電源瞬時(shí)停電的情況，則系統(tǒng)停機(jī)；待電源恢復(fù)正常后，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，然后按自動(dòng)運(yùn)行方式啟動(dòng)1#泵變頻，直至在給定水壓值上穩(wěn)定運(yùn)行。
　　變頻自動(dòng)功能是該系統(tǒng)基本的功能，系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)多臺(tái)泵軟起動(dòng)、停止、循環(huán)變頻的操作過(guò)程。
2.2 故障處理
2.2.1 故障報(bào)警
　　當(dāng)出現(xiàn)缺相、變頻器故障、液位下限、壓、差壓等情況時(shí)，系統(tǒng)皆能發(fā)出聲響報(bào)警信號(hào)；是當(dāng)出現(xiàn)缺相、變頻器故障、液位下限、壓時(shí)，系統(tǒng)還會(huì)自動(dòng)停機(jī)，并發(fā)出聲響報(bào)警信號(hào)，通知維修人員前來(lái)維修。此外，變頻器故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)，此時(shí)可切換至手動(dòng)方式系統(tǒng)不間斷供水。
2.2.2 水泵檢修
　　為維護(hù)和檢修水泵，要求在系統(tǒng)正常供水狀態(tài)下，在一段時(shí)間間隔內(nèi)使某一臺(tái)水泵停運(yùn)，系統(tǒng)設(shè)有水泵強(qiáng)制備用功能（硬件備用），可隨意備用某一臺(tái)水泵，同時(shí)不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行；為了使水泵進(jìn)行輪休，系統(tǒng)還設(shè)有軟件備用功能（鐘控功能，由時(shí)間控制器實(shí)現(xiàn)），工作泵與備用N泵具有周期定時(shí)切換功能，周期間隔由時(shí)間控制器設(shè)定：1小時(shí)每次～96小時(shí)每次連續(xù)可調(diào)。
3 PLC控制系統(tǒng)
　　該系統(tǒng)采用的是歐姆龍可編程序控制器SYSMAC 2A系列，I/O點(diǎn)數(shù)為60點(diǎn)，PLC編程采用OMRON CX-Programmer，它是Omron PLC的32位視窗軟件支持工具，提供完整的編程環(huán)境，可進(jìn)行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實(shí)現(xiàn)梯形圖與語(yǔ)句表的相互轉(zhuǎn)換。為了整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比，該系統(tǒng)采用開關(guān)量的輸入/輸出來(lái)控制電機(jī)的啟停、定時(shí)切換、軟起動(dòng)、循環(huán)變頻及故障的報(bào)警等，而電機(jī)轉(zhuǎn)速、水壓量等模擬量則由PID調(diào)節(jié)器和變頻器來(lái)控制。
　　泵組的切換示意圖如圖2。開始時(shí)，若硬件、軟件皆無(wú)備用（兩者同時(shí)時(shí)硬件優(yōu)先），1#泵變頻啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速?gòu)?/span>0開始隨頻率上升，如變頻器頻率到達(dá)50Hz而此時(shí)水壓還在下限值，一段時(shí)間（避免由于干擾而引起誤動(dòng)作）后，1#泵切換至工頻運(yùn)行，同時(shí)變頻器頻率由50Hz滑停至0Hz，2#泵變頻啟動(dòng)，如水壓仍不滿足，則依次啟動(dòng)3#、4#泵，泵的切換過(guò)程同上；若開始時(shí)1#泵備用，則直接啟2#變頻，轉(zhuǎn)速?gòu)?/span>0開始隨頻率上升，如變頻器頻率到達(dá)50Hz而此時(shí)水壓還在下限值，一段時(shí)間后，2#泵切換至工頻運(yùn)行，同時(shí)變頻器頻率由50Hz滑停至0Hz，3#泵變頻啟動(dòng)，如水壓仍不滿足，則啟動(dòng)4#泵，泵的切換過(guò)程同上；若1#、2#泵都備用，則直接啟3#變頻，具體泵的切換過(guò)程與上述類同。

同樣，若3臺(tái)泵（假設(shè)為1#、2#和3#）運(yùn)行時(shí)，3#泵變頻運(yùn)行降到0Hz，此時(shí)水壓仍處于上限值，則一段時(shí)間后使1#泵停止，變頻器頻率從0Hz上升，若此后水壓仍處于上限值，則一段時(shí)間后使2#泵停止。這樣的切換過(guò)程，地減少泵的頻繁啟停，同時(shí)在實(shí)際管網(wǎng)對(duì)水壓波動(dòng)做出反應(yīng)之前，由變頻器調(diào)節(jié)，使水壓平穩(wěn)過(guò)渡，從而的避免了高樓用戶短時(shí)間停水的情況發(fā)生。
以往的變頻恒壓供水系統(tǒng)在水壓高時(shí)，通常是采用停變頻泵，再將變頻器以工頻運(yùn)行方式切換到正在以工頻運(yùn)行的泵上進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種切換的方式理論上要比直接切工頻的方式，但其容易引起泵組的頻繁啟停，從而減少設(shè)備的使用壽命。而在該系統(tǒng)中，直接停工頻泵，同時(shí)由變頻器調(diào)節(jié)，只要參數(shù)設(shè)置合適，即可實(shí)現(xiàn)泵組的無(wú)沖擊切換，使水壓過(guò)渡平穩(wěn)，的了水壓的大范圍波動(dòng)及水壓太低時(shí)的短時(shí)缺水現(xiàn)象，了供水品質(zhì)。
4 注意事項(xiàng)
要使系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行，有幾個(gè)參數(shù)需注意：
⑴. 變頻轉(zhuǎn)工頻開關(guān)切換時(shí)間TMC
　　設(shè)置TMC是為了在加泵時(shí)，泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻的過(guò)程中，同一臺(tái)泵的變頻運(yùn)行和工頻運(yùn)行各自對(duì)應(yīng)的交流接觸器不會(huì)同時(shí)吸合而損壞變頻器，同時(shí)為了避免工頻啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流過(guò)大而對(duì)產(chǎn)生的沖擊，所以在允許范圍內(nèi)TMC須盡可能的小。
⑵. 上下限頻率持續(xù)時(shí)間TH和TL 
　　變頻器運(yùn)行的頻率隨管網(wǎng)用水量而升高，本系統(tǒng)以變頻器運(yùn)行的頻率是否上限（下限）、并保持的時(shí)間為依據(jù)來(lái)判斷是否加泵（減泵），這個(gè)判斷的時(shí)間就是TH（TL）。如果設(shè)定值過(guò)大，系統(tǒng)就不能的對(duì)管網(wǎng)用水量的變化做出反應(yīng)；如果設(shè)定值過(guò)小，管網(wǎng)用水量的變化時(shí)就很可能引起頻繁的加減泵動(dòng)作；兩種情況下都會(huì)影響恒壓供水的質(zhì)量。