某大型建筑给排水监控系统设计

1、 1 绪论水已经成为中国21世纪的热点问题，水有其自然属性，它既是一种特殊的、不可替换的资源，又是一种可重复使用、可再生的资源；水又有其经济和社会属性，不仅工业、农业的发展要靠水，水更是城市发展、人民生活的生命线。变频调速恒压供水技术其节能、安全、供水高品质等优点，在供水行业得到了广泛应用。恒压供水调速系统实现水泵电动机无级调速，依据用水量的变化（实际上为供水管网的压力变化）自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求是当今先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中如何充分利用变频器内置的各种功能，对合理设计变频器调速恒压供水设备，降低成本、保证产品质量等有着重要意义。某

2、建筑的小区供水方式为：把城市自来水管网的水源取到蓄水池后，用水泵抽到高位水池，再由高位水池向小区供水。这种方法的缺点是随着住户人数显著增多，造成了经常性的供水不足，同时该供水方式还存在如下问题：（1）供水成本高。由于小区的用水全部单纯采用水泵供水，造成电能的极大浪费和机电设备的大量损耗。（2）供水可靠性低。由于水泵采用人工操作方式，高位水池的水位只能靠人为估计，而且高位水池离水泵房较远，无法做到准时开机和停机。会造成供水中断或出现高位水池水位过高而溢流，电能和水资源造成浪费。另外，如果蓄水池水位过低，还会造成水泵空转，导致电能浪费和机电设备的加速损耗。（3）水资源浪费。水泵不能准时停机而造成的

3、溢流浪费外。国内恒压供水系统研究状况 目前,就国内而言，归结起来主要采用以下三种方法:（1）水池水泵（恒压变频或气压罐）管网系统用水点 这种方式是集中供水。对于一、二层是商业群房，群房上建有多幢住宅的建筑，目前较多采用此种供水方案。一般设计有地下生活水池一座，集中恒压变频供水，不设屋顶水箱。主水泵一般有三台，二开一备自动切换，副泵为一般为一小流量泵，夜间用水量小时主泵自动切换到副泵，以维持系统压力基本不变。恒压变频供水是较为理想和先进的。首先恒压变频供水保证出水压力不变，根据用水量大小进行变频供水，既节约电能，又保证水泵软启动（对电网电压冲击不大），延长了水泵寿命。各台水泵自动轮换使用，即最先

4、投入使用的水泵最早退出运行，这样各台水泵寿命均等，而且一旦水泵出现故障，该系统能自动跳过故障泵运行。如图1-1所示。（2）水池水泵高位水箱用水点 此方式也是集中供水。单幢次高层和高层建筑的高压供水区较多采用该种方案。一般也需要设计有一座地下水池，通过两台水泵（一用一备）抽水送至高位水箱，再由高位水箱向下供水至各用水点。该方式是较成熟的水泵、水箱供水方式。（3）单元水箱单元增压泵单元高位水箱各单位用水点 此方式已简化为单元总水表进水。单元水箱和单元增压泵实际上是一个整体，我们称之为单元增压器。由于有屋顶水箱，高水位时停泵，低水位时启泵，这样，水泵也有了停息时间，既省电又不至于一停电就停泵无水供应

5、，用水有了保障，社会效益较好。 图1-1传统恒压供水方式 各类供水系统的比较水池-水泵（恒压变频或气压罐）-管网系统-用水点是目前国内外普遍采用的方法。该系统供水采用变频泵循环方式，以“先开先关”的顺序关泵，工作泵与备用泵不固定死。这样，既保证供水系统有备用泵，又保证系统泵有相同的运行时间，有效地防止因为备用泵长期不用发生锈死现象，提高了设备的综合利用率，降低了维护费用。水池-水泵-高位水箱-用水点这种供水方式通过水泵抽水送至高位水箱，再由高位水箱向下供水至各用户。但是这第种二次供水方式不可避免造成二次污染，影响居民的身体健康。所以这种方案并不可取，终将淘汰。单元水箱-单元增压泵-单元高位水箱

6、-各单位用水点的确也达到了楼房高层的用户不因城市供水管网水压减小而用不到水的目标，但是它的投资较大，总费用比上两种方式增加一、二十万元。这些费用要在用户的水电费上来扣除，这对于用户来说是巨大的压力，所以也不可取。 2供水系统的原理 图2-1系统总体布局图系统采用3台水泵并联运行方式，把1泵和变频器连接，实现变频运行。为保护电机，2泵和3泵用软起动器来启动，起动参数可调，而且采用软起动具有软停车功能，即平滑减速，逐渐停机，它可以克服瞬间断电停机冲击电流大的弊病，减轻对管道的冲击，避免高程供水系统的“水锤效应”，减少设备损坏。在工作过程中，压力传感器将主管网水压变换为电流信号，经模拟量输入模块，输

7、入PLC，PLC根据给定的压力设定值与实际检测值进行PID运算，输出控制信号经模拟量输出模块至变频器，调节水泵电机的频率。当用水量较小时，一台泵在变频器的控制下恒压运行，当用水量大到水泵全速运行也不能保证管网的压力达到设定值时，压力传感器上传的信号被PLC检测到，PLC自动将变频泵的频率降至出水频率，同时将第二台泵软启动投入到工频运行，以保持压力的稳定，此时管网压力恒定依靠调节变频泵频率实现；一段时间后，若2台泵运转仍不能满足压力的要求，则依次将软启动下一台水泵。当用水量减少时，首先表现为变频器已工作在最低速信号有效，这时实际压力值大于设定压力，PLC将最后启动的工频泵停掉，以减少供水量。一段

8、缓冲时间后，当变频器仍工作在出水频率以下时，PLC再软停车停掉第2台工频运行的电机，此时管网压力恒定依靠调节变频泵频率实现。为了防止备用泵锈死，用PLC定时，B、C泵循环备用。循环时间可默认定在每周三凌晨2点，因为这时用水量较少，备用泵循环可顺利进行。本系统的特点提高备用泵的利用率，是本系统第一个特点。节能，是系统的另一个重要目的。第一，普通二级加压水厂只单纯手动控制电机的启动和切换，这样在电机启动时会产生很大的启动电流，长此以往对电机寿命有很大损害，而且在供水时一直按工频全速运转效率低、能耗大。而本系统可根据实际压力变化自动调整变频器频率，从而改变电机转速，减少了能量的消耗。第二，普通恒压供

9、水在用水量变化较大时有高效、节能的作用，但在用水量很小的情况下，如晚上，变频器工作在出水频率附近，耗电量增大。当流量较小时，恒压供水模式将转换成压差供水模式。压差供水模式的工作过程如下，当流量条件满足压差方式时，系统自动切换。变频泵以50Hz的频率开启，向微泄露补偿器压水，当压力达到压差上限时，水泵停止供水并停机。这时管道的压力由微泄露补偿器来提供。当压力传感器检测到压力低于压差下限时，变频泵再次以工频把补偿器压满。在压力达到压差上限时，定时器同时计时，在变频器若干次的启停后（系统默认为4次），PLC自动比较压力由压差上限到压差下限的的时间是否低于系统设定的频率上升时间，若都低于说明需水量已增

10、大，系统就自动切换到恒压供水状态。微泄露补偿器是比传统的压力罐、气压罐更先进、更环保的恒压装置。传统的只使用普通气囊储气，而微泄露补偿器使用高质量橡胶囊储气，杜绝了二次污染。本系统是由变频技术、压差恒压自动转换技术及微泄露补偿技术组成。采用这种技术供水时，变频设备能自动的根据供水流量转换供水方式，并利用微泄漏补偿器储能，来实现微小流量下高效率供水的目标。3变频器和软启动的原理结构电路图如图3-1 图3-1 变频器结构电路图变频器的基本原理 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。变频器主要采用交直交方式（VVVF变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电

11、源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流环节、中间直流环节、逆变环节和控制环节4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。从理论上可知电机的转速n与供电频率f有以下关系： ( q-电机极数 s-转差率) （3-1） 由上式可知，转速n与频率f成正比，如果不改变电动机的级数，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在050Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调

12、速手段。变频器在工频以下和工频以上工作时的情况：（1）变频器小于50Hz时，由于I*R很小，所以U/F=E/F不变时，磁通为常数，转矩和电流成正比，这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载（转矩）能力，并成为恒转矩调速。（2）变频器50Hz以上时，通常的电机是按50Hz电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速。 (T=Te, P<=Pe)变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。当电机以大于50Hz频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止电机输出转矩的不足。举例，电机在100Hz

13、时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速。下面用公式来定性的分析一下频率在50Hz时的情况。众所周知，对一个特定的电机来说, 其额定电压和额定电流是不变的。如变频器和电机额定值都是: 15kW/380V/30A, 电机可以工作在50Hz以上。 当转速为50Hz时，变频器的输出电压为380V，电流为30A。 这时如果增大输出频率到60Hz，变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A。 很显然输出功率不变。所以我们称之为恒功率调速。 这时的转矩情况怎样呢？由于功率是角速度与转矩的乘积。因为功率不变，角速度增加了，所以转矩会相应减小。我们还可以

14、再换一个角度来看：从电机的定子电压 (I-电流，R-电阻，E-感应电势) （3-2） 可以看出，U、I不变时，E也不变。而 (k-常数，f-频率，X-磁通) （3-3）所以当f由50Hz增加到60Hz时，X会相应减小。对于电机来说， (K-常数，I-电流，X-磁通) （3-4）因此转矩T会跟着磁通X减小而减小。结论：当变频器输出频率从50Hz以上增加时，电机的输出转矩会减小。变频器的配线1、主回路端子台的配线图如图3-2所示。图3-2 变频器配线图2、控制回路端子（1）控制回路端子图变频器实际应用中接线端子排列如图3-3所示。 图3-3 变频器端子图（2）控制回路端子功能说明变频器中所用的各个

15、端子说明如表3-1所示。JP1跳线说明：电源：1-2短接，V+输出5V/50mA电源：2-3短接，V+输出10V/10mA 表3-1 变频器端子功能表种类端子符号端子功能备 注模拟输入V+向外提供+5V/50mA电源或+10V/10mA电源由控制板上JP1选择V-向外提供-10V/10mA电源VI1频率设定电压信号输入端1010VVI2频率设定电压信号输入端2-1010VII频率设定电流信号输入正端（电流流入端）020mAGND频率设定电压信号的公共端（V+、V-电源地），频率设定电流信号输入负端（电流流出端）控制端子X1多功能输入端子1多功能输入端子的具体功能由参数L-63 L-69设定，端

16、子与CM端闭合有效X2多功能输入端子2X3多功能输入端子3X4多功能输入端子4X5多功能输入端子5X6多功能输入端子6X7多功能输入端子7，也可作外部脉冲信号的输入端子 FWD正转控制命令端与CM端闭合有效，FWD-CM决定面板控制方式时的运转方向。REV逆转控制命令端RST故障复位输入端CM控制端子的公共端+24向外提供的+24V/50mA的电源 （CM端子为该电源地）模拟输出AM可编程电压信号输出端，外接电压表头（由参数b-10设定）最大允许电流1mA输出电压010VFM可编程频率信号输出端，外接频率计（由参数b-11设定）最高输出信号频率50KHz、幅值10VAM-AM、FM端子的公共端

17、内部与GND端相连OC 输出OC1OC2可编程开路集电极输出，由参数b-15及b-16设定最大负载电流50mA，最高承受电压24V故障输出TATBTC变频器正常：TA-TB闭合TA-TC断开变频器故障：TA-TB断开TA-TC闭合触点容量：AC250V 1A阻性负载RS485通讯ABRS485通讯端子变频器的基本配线图如图3-4所示。 图3-4 变频器的基本配故障诊断与对策当变频器有故障时，1泵故障输入置1，1泵停止，具体故障如表3-2。表3-2 变频器故障对策表故障代码故障说明可能原因对 策E加速中过流1. 加速时间过短2. 转矩提升过高或V/F曲线不合适1. 延长加速时间2. 降低转矩提升

18、电压、调整V/F曲线减速中过流减速时间太短增加减速时间运行中过流负载发生突变减小负载波动加速中过压1. 输入电压太高2. 电源频繁开、关1. 检查电源电压2. 用变频器的控制端子控制变频器的起、停减速中过压1. 减速时间太短2. 输入电压异常1. 延长减速时间2. 检查电源电压3. 安装或重新选择制动电阻运行中过压1. 电源电压异常2. 有能量回馈性负载1. 检查电源电压2. 安装或重新选择制动电阻停机时过压电源电压异常检查电源电压Er.08运行中欠压1. 电源电压异常2. 电网中有大的负载起动1. 检查电源电压2. 分开供电变频器过载1. 负载过大2. 加速时间过短3. 转矩提升过高或V/F

19、曲线 不合适4.电网电压过低1. 减小负载或更换成较大容量变频器2. 延长加速时间3. 降低转矩提升电压、调整V/F曲线4. 检查电网电压电机过载1. 负载过大2. 加速时间过短3. 保护系数设定过小4. 转矩提升过高或V/F曲线 不合适1. 减小负载2. 延长加速时间3. 加大电机过载保护系数（H-2）4. 降低转矩提升电压、调整V/F曲线变频器过热1. 风道阻塞2. 环境温度过高3. 风扇损坏1. 清理风道或改善通风条件2. 改善通风条件、降低载波频率3. 更换风扇输出接地1. 变频器的输出端接地2. 变频器与电机的连线过长 且载波频率过高1. 检查连接线2. 缩短接线、降低载波频率干扰由

20、于周围电磁干扰而引起的误动作给变频器周围的干扰源加吸收电路输出缺相变频器与电机之间的接线不良或断开检查接线IPM故障1. 输出短路或接地2. 负载过重1. 检查接线2. 减轻负载外部设备故障变频器的外部设备故障输入端子有信号输入检查信号源及相关设备电流检测错误1. 电流检测器件或电路损坏2. 辅助电源有问题向厂家寻求服务软起动器是一种用来控制鼠笼型异步电动机的新设备，集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新型电机控制装置，国外称为 Soft Starter。软启器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时

21、，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击 4 供水系统的硬件电路设计和软件设计和负荷计算供水泵的选择和负荷计算1、设定每人一天的用水量为30升，人数按30000人来计算。则一天的最大用水

22、量为 （4-1）每小时最大时的用水量为 （4-2）最高的楼为10层，居民楼每层高度按3m计算，则楼高为30m，供水高度为30m。一般由现实需要还要加上一层，即供水高度为33m，再加上经验值15m20m，则泵的总扬程为4853m。选择离心泵ISG80-50-200，适配15KW的电机（Y160M2-2），共3台。2、系统负荷计算（1）在计算用水量时，还需要考虑用水量的变化情况。在设计规定的年限内，用水量最大的一天的用水量，称为最高日用水量，它一般是用来确定给水系统中各类给水设施规模的，在最高日内，用水量最大的一个小时的用水量称最高时用水量，它确定给水管径的基础。最高日用水量与平均日用水量的比值，

23、称为日变化系数KD；最高时用水量与平均时用水量的比值，称为时变化系数Kh。在确定用水日变化系数和时变化系数时，应根据城市性质，规模，国民经济与社会发展和城市供水系统情况，并结合类似城市的现状用水曲线，经分析后确定。在缺乏实际用水资料时，城市综合用水日变化系数宜采用1.1-1.5，时变化系数宜采用1.2-1.6.特大城市和大城市宜取下限，中小城市宜取上限，个别小城镇还适当加大。 （4-3）式中：q为最高日综合用水定额，m3/（d·cap），N为设计年限内计划人口数；f为自来水的普及率。根据室外给水设计规范中的居民用水定额并根据商户的用水实际，选择q=800L/（cap·d），

24、f取100%。若选每层楼有20个商户，则10层共有商户200个QA=800×0.20=160m3 （4-4）考虑到未预见用水量和管网漏失水量，增加15%-25%的用水量。因此在设计年限内最高日用水量Q为 QA×160=184m3 （4-5）（2）最高时用水根据最高日用水量Q和综合用水时变化系数Kh，计算最高时用水量Qh QH=Kh×Q/24 （Kh取1.5） （4-6）Qh=Kh×QA×184/24=115m3 （4-7） （3）管径计算确定管网中各管段的管径，应根据各管段的最高日最高时的计算流量Qij来确定。由于，Qij=Av=D2v （4-

25、8）式中：A为管段断面面积;D为管段直径，v为流速D= （4-9）D=75mm （4-10）变频器和软启动的选型由于电机的功率为15KW，变频器选择康沃生产的P2系列CVF-P2-4T0185，软起动器选择STR015A，功率为18.5KW。恒压供水思路本系统具体控制方案为：1、供水（1）单泵工作开机延时5秒，首先开启真空泵，开启1泵真空电磁阀和1泵电动阀，真空泵工作1分钟后（可以设置），开启变频1泵，关闭真空泵，关闭1泵真空电磁阀；1泵按2Hz/S速度上升至出水频率（可以设置），再按1Hz/S速度工作。（2）进泵当1泵到达全速但压力达不到设定值，延时（可以设置）开启真空泵，开启2泵真空电磁阀

26、和2泵电动阀，真空工作1分钟后（可以设置），软起工频2泵，关闭真空泵，关闭2泵真空电磁阀；1泵下降至出水频率（可以设置），若压力超过设定压力，重新执行单泵工作程序。（3）退泵当1泵频率下降至出水频率（可以设置），实际压力超过设定压力，延时（可以设置），停止2泵，关闭2泵电动阀，重新执行单泵工作程序；（4）3泵为手动/自动备用泵，本系统考虑到当遇到特殊情况时两个泵达不到需求时，要启动3泵。故在PLC程序中编写了进退3泵的程序。（5）电动阀门可自动，也可手动控制。2、取水当蓄水池水位下降到水位下限后，停止所有工作供水泵，并开启取水电动阀；到达工作上限时，自动启动系统，关闭取水电动阀，按照以上程序执

27、行。3、工作状态系统分自动和手动控制，在自动状态下执行自动程序，在手动状态下能够手动启动所有负载。具体思路如图4-1所示。 图4-1 恒压供水思路图强电线路系统采用3台水泵并联运行方式，功率为15kw，两备一用。把1泵和变频器连接，实现变频运行。2泵和3泵用软起动器来启动，起动参数可调，而且采用的软起动器具有软停车功能。在变频器的接点中，常开触点KM7代表手动，常开触点KM8代表自动，当需要系统自动时，KM8闭合，由PLC的模拟量模块输出电压信号来改变变频器频率，变频器中的AM，AM-接点连接模拟量模块中的频率输入端口，并进行处理；当旋钮打到手动档时，KM7闭合，由滑动变阻器来改变VI1口的输

28、入电压，进而改变频率，从而调节水泵的转速。KA1线圈连接+24V和OC1端口，作用是当变频器启动完成后，线圈通电。当变频器出现故障时，TA、TC内置开关闭合，P01口接通。FWD和CM接通时电机正转，因为本系统不需要电机反转，故没有显示反转接口。软启动器的STOP、COM和RUN端口连接方式如图4-2，当RUN和COM接通时，软启动器启动，启动时间可以设置。启动完成后，12V和OC端口接通。K12和K14接口分别接P03和24V，当软启动器出现故障时，两端口的内置开关接通，P03有信号，PLC会自动令水泵停止工作并令3泵启动接替2泵。3泵故障设置同2泵。变频器和两个软启动器的启动完成端口连接的

29、线圈电路中都连接有一个二极管，它的作用是为了消除继电器线圈中的剩余电量，防止浪涌电流烧毁端口内部器件。两软启动器下面的线路是为定时转换备用泵而设计的，系统启动时默认开一号线路，即KM9,KM10闭合，KM11,KM12断开；当设定时间与系统内部时间相等时，KM9,KM10断开，KM11,KM12闭合。最初的设计想法是把KM9和KM10定义为三个常闭触点，这样定义I/O口和编程时都会简便一些，比如把KM9和KM10分别改为常闭触点KM11和KM12。当需要备用泵转换时，只让KM11（KM11归于KM11）和KM12（KM12归于KM12）动作即可。但从实际考虑一个接触器只有一个辅助常闭触点，这样

30、一个电路就需要三个接触器，这样运作起来更麻烦了；辅助触头是有三个常闭触点的，但辅助触头绝对不能用到主电路的控制上。所以用四个常开触点更安全。图4-2电路示意图如图4-3，电路图左边的是真空泵的主电路，断路器QF4和热继电器FR1用来保证电机安全运行，KM1的作用是在PLC中用来控制真空泵的开闭。三个 电压表用来检测主电源线中电压是否稳定。最右边的电路是为控制电路和PLC供电设计的。先通过变压器把380V转换成220V，用低通滤波器滤掉高频谐波，最后通过开关电源就得到24V和5V。图4-3 电路示意图控制线路系统的控制线路，电源线为三相线的A、B相线，为了防止过载、短路和欠电压，设置了断路器。下

31、面的K按钮是应急按钮。再下面的手动转换开关是用来选择手动还是自动。接触器最多只有四个常开触点，拿手动来说，需要两个10型的接触器和两个40型的辅助触头，共16个常开触点，KM8同理。每个泵阀门都有自动和手动，这是在实际需要的立场上设计的。当手动时，KM7闭合2SB1为启动按钮，2SB2为停止按钮，当2SB1按下时，KM13自联锁，以下各环节一样；当自动时，KM8闭合由PLC控制的J继电器来决定各个J开关的开闭。右边的那一列指示灯是用来指示各开关按钮、泵和阀门是否动作到位。到位后按钮闭合，指示灯亮。指示灯这一列的电源接线接在急停按钮下的转换开关处，各电路环节在右边均有注解。两个电动阀循环控制线路

32、和三个电磁阀的手动/自动控制线路。在循环控制线路中由于接触器触点较多，只能用两个接触器并联在一起使用。循环控制那两栏必须是两个开关同时接通指示灯才能亮。三个泵的电动阀的开到位限位开关、关到位限位开关也在指示灯上有体现，正常工作时相应的灯亮。另外,接触器不能串联，线圈通电后，静铁心磁化，吸合动铁心，这时主电路才接通。如果两个接触器串联,也就是两个线圈串联，通电后，两个线圈可视作同时得电，控制电路里回路是存在的。但由于静铁心磁化后产生的吸力不可能完全相等，所以两个动铁心吸合必定有快有慢。铁心先吸合的接触器在铁心吸合后线圈电感增大，其端电压也大，这就可能导致另一个接触器线圈压降过低，铁心一直吸合不上

33、。这就相当于单独的一个110V接触器接在220V电路中了，当然导致控制电路回路中电流过大,时间一长可能会烧毁线圈。电动阀控制电路图4-4中控制四个电动阀的接触器分别是KM2、KM3、KM4、KM5。电动阀里有两个限位开关，三个接线端子。其中两个常开、常闭触点是主管阀门的开启和闭合。连接在端子排中的1号位的是公共端，2号位的常闭触点的作用是关闭电动阀，3号位的常开触点闭合后电动阀开启。当电动阀开到90°时，会碰到5号位的关到位限位开关，线圈就会通电说明电动阀已经完全打开。同样，当关闭电动阀时，反转到90°时，会碰到4号位的开到位的限位开关，线圈通电表明电动阀已经成功关闭。图4

34、-4 电动阀控制线路恒压供水系统的I/O分配如下表4-1 表4-1恒压供水系统的I/O分配表输入：1泵状态输入P001泵故障输入P012泵状态输入P022泵故障输入P033泵状态输入P043泵故障输入P05真空泵状态输入P06真空泵故障输入P07自动P08手动P09循环线路1状态P0A循环线路2状态P0B变频器频率输入V0 COM0D4980(出变频器)压力输入V1 COM1D4981频率输出V0+ V0-D4982(入变频器)水位输入V0 COM0D4984出水频率D465030Hz左栏为默认工作压力设定D40120.36mpa水位下限D4000水位上限D4005供水下限D40162m实际水

35、位D4004实际压力D4018变频器实际输出D4150压差上限D40600.38mpa压差下限D4070压力系数D403040频率系数D404080水位系数D405080频率上升时间D402690s输出：供水1泵P40供水2泵P41供水3泵P42真空泵启动P431泵电动阀输出P442泵电动阀输出P453泵电动阀输出P46取水电动阀输出P47循环控制线路1P48循环控制线路2P49供水1泵电磁阀输出P4A供水2泵电磁阀输出P4B供水3泵电磁阀输出P4C注：备用泵转换时间默认为：每周三凌晨两点。 PLC的流程如图4-5 图4-5 PLC的流程图5排水系统的监控原理地上建筑的排水系统比较简单，可以靠

36、污水的重力沿排水管道自行排水入污水井进入城市排水管网。而建筑物地下的污水排放则有所不同，通常把污水集中于污水池，然后用泵排放到地面的排水系统，排水系统的监控原理如图5-1 图5-1 排水系统的监控原理图在污水池中，设置液位开关，分别监测停泵水位（低）、启泵水泵（高）及溢流报警水位。控制器根据液位开关的监测信号来控制水泵的启/停，当污水池液位达到启泵水位时，控制器自动启动污水泵投入运行，将污水池的污水排出，污水池液位下降，当污水池液面降到停泵水位时，控制器送出信号自动停止污水泵运行。如果污水池液面达到启泵水位时，污水泵没有及时启动，污水池水位继续升高达到最高报警水位时，监控系统发出报警信号，提醒

37、值班工作人员及时处理；反之，当污水池水位达到停泵水位，排水泵没有停止而使污水池水位下降到低限水位，监控系统同样报警，提醒工作人员及时处理以免损坏水泵。在由多台污水泵组成的排水系统中，多台水泵互为备用。为了延长各水泵的使用寿命，通常要求水泵累计运行时间数尽可能相同。每次启动系统时，都应优先启动累计运行小时数最少的泵，因此，控制系统应有自动记录设备运行时间的功能。监控系统能够在控制中心实现对现场设备的远程开/关控制。(1）污水泵启停控制 污水泵启停由污水池水位自动控制。污水池设有3个水位：报警水位、污水泵启泵水位和污水泵停泵水位。当污水池液面高于启泵水位时，控制器对水位开关送入信号进行判断后，立即

38、送出信号启动污水泵；当液面低于停泵水位时，自动停止污水泵；当液面高于报警水位时，自动启动备用泵。(2）检测及报警 排水泵运行状态的监测， 当污水池液面高于报警水位时，自动报警。当水泵发生故障时也会自动报警。(3）设备运行时间累计、用电量累计 累计运行时间，为定时维修提供依据，并根据每台泵的运行时间，自动确定为运行泵或是备用泵。5.3排水系统控制内容如表5-2 表5-1 控制内容表序号控制对象取值范围描述1集水池浮球上限水位计输入（DI）0（正常）1（开泵）用于反映集水池水位已达到上限设定点，用于开排水泵2集水池浮球下限水位计输入（DI）0（正常）1（停泵） 用于反映集水池水位已达到下限设定点，

39、用于开排水泵3控制器手动自动应用模式输入（DI）手动（0）自动（1） 用于通过手/自动转换开关设备来调整排水泵的应用模式4排水泵启停控制输出（DO）水泵开（0）水泵关（1） 对于排水泵的运行，进行开关设置5设备状态指示输出（DO）水泵开（0）水泵关（1） 提供排水泵状态信息，用于指示排水泵当前正常工作状态6排水泵累计运行时间输出（软件点）0-65535h 用于提供排水泵总运行时间（超出上限回零）7排水泵故障报警状态输入（DI）0（正常）1（报警） 用于输入排水泵故障信息8排水泵故障报警状态输出（DO）0（正常）1（报警） 用于输出排水泵故障信息9排水泵备用切换控制（DO）0（正常）1（报警）

40、用于排水泵备用泵切换液位测量仪表通常选择浮球水位计，其工作压力2MPa，工作温度20100，触点容量DC24V、0.1VA,测量精度为2%。6消防给水系统 消防给水系统基本原理按消防给水压力的不同，可分为高压和临时高压消防给水系统。高压消防给水系统指管网内经常保持灭火所需水量、水压力，不需启动升压设备，可直接使用灭火设备救火。该系统简单，供水完全，有条件时应优先采用。临时高压给水系统有两种情况：一种是管网内最不利点周围平时水压和水量不满足灭火要求，火灾时需启动消防水泵，使管网压力、流量达到灭火要求，另一种是管网内经常保持足够的压力，压力由稳压泵或气压力给水设备等增压设施来保证，在泵房内设消防水

41、泵，火灾时需启动消防泵使管网压力满足消防水压要求。后者为目前高层建筑中广泛采用的消防给水系统。临时高压给水系统需有可靠的电源，才能确保安全供水。6.1.2 消防给水系统的用水量高层建筑消防用水总量按室内外消防用水量之和计算。室内用水量是供室内消火栓扑救建筑物初、中期火灾的，是保证建物消防安全所必需的最小水量；而室外用水量是供消防车支援室内灭火的用水量，通过水泵接合器向室内消防给水系统供水。因此在计算室外给水管网通过的消防流量时，应为室内、外消防水量的总和；而计算室内消防给水管道时，应按室内消防用水量计算，以免增加室内消防系统的投资。6.2消防给水系统的的几种供水形式1、高位消防水池供水形式此方

42、式较适用于在室外给水管网中水压变化较大的居住区，室外管网不能保证室内最不利点消火栓的压力的流量4。当火灾发生时，直接依靠大容量水池里的贮水，通过室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统进行灭火。消防水箱的容积以灭火延续时间内所需要的全部消防用水量确定。当生活生产与消防合用水箱时应具有保证消防水不做他用的技术措施，以保证消防贮水量。这种供水方式安全可靠性高，控制简单，使用方便，而且对供电要求不严，从而简化了消防给水系统，有利于设计、施工和管理。不过这种方式需要大容量消防水池，对建筑外观和结构计算以及抗震投资等影响较大，所以有所限制。2、设有消防水泵和水箱的给水方式当室外管网水压经常不能满足室内消火栓

43、给水系统的水压和水量要求时可采用。该方式的用水量一般以满足10min的消防用水量为准。与高位消防水池供水方式最大的不同点在于消防水泵起着灭火的最主要任务，一次加压供水适用于建筑高度在50m以下，且不需要分区供水的高层建筑。消防安全可靠，分区水箱容积较小；消防专用水泵可集中设置，便于平时维护管理，但对于消防供水管材的质量要求较高。此方式是高层建筑消防给水设计中采用最多，最易接受的一种方式。3、消防气压罐供水方式 该方式与其他供水方式的不同点在于无需另设高位水箱，使消防管网始终处于常高压状态。消防安全可靠性高，便对供电要求严格要求，需两路电源或柴油发电机供电系统。总结此次设计内容包括：恒压供水系统

44、原理、恒压供水系统的电气实现、系统的硬件选型、系统的硬件电路设计和软件设计等，其主体是由变频技术、压差-恒压自动转换技术、微泄漏补偿技术组成的，是现阶段水处理行业较为先进的供水方法。本系统与现在普通恒压供水相比，具有简单经济、控制方便、节能降耗的优点。普通恒压供水只是手动控制电机的启动和切换，这样在电机启动时会产生很大的启动电流，长此以往对电机寿命有很大损害，而且在供水时一直按工频全速运转效率低、能耗大。而本系统可根据实际压力变化自动调整变频器频率，从而改变电机转速，减少了能量的消耗。普通恒压供水在用水量变化较大时有高效、节能的优点，但在用水量很小的情况下，如晚上，变频器工作在出水频率附近时耗电量增大。而本系统通过压差-恒压自动转换技术和微泄露补偿技术解决了这个难题。在选择消防给水方式时，应根据工程的具体情况来决定。在以自动喷水灭火系统为主体的高层建筑消防给水系统中，给水系统