住宅小区供水实施细则

住宅小区供水实施细则

一、总则

1.为保障园区饮用水的安全，提高住宅小区、公共建筑抗击意外事故的能力，

同时为了规范园区管网叠压安全供水设施建设标准，满足用户对水量、水质、

水压的要求，达到安全可靠、节能降耗的目的，特制定本技术指导意见。

2.本技术指导意见适用于所有新建、改（扩）建住宅小区和公共建筑供水设施

的设计、施工、验收以及管理。

3.基本要求

1）既要考虑供水的节能，更要考虑供水的安全；既要保证用户的用水水质、

水压、水量，又要保证市政管网的压力不受影响。

2）为保障用户的连续安全供水，必须配置适当容量的水池（箱）；

3）为保障周边用户的供水，必须设置市政管网压力保护装置；

4）为保障用户应急使用水池（箱）时的用水水质，蓄水必须采用实时更换

的措施。

5）输配水管道的管材、金属管道内防腐涂料及承插口接口处填充料等与水

接触的材料应符合现行国家标准生活饮用输配水设置及防护材料的安全

性评价标准（GB/T17219）的有关规定，并取得国家卫生部门颁发的净水

产品卫生许可证。（内衬塑钢管、不锈钢管、内衬不锈钢管）

6）电气及控制设备应采用国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进

的电器产品，提供远程自动控制信号接口，满足泵站无人值守自动运行

以及远程控制及远程数据传输等各项要求。

7）电机与水泵成套机组的效率不小于85虬

二、设计依据

本技术指导制定的主要设计依据为

•《室外给水设计规范》（GB50013-2006）

•《泵站设计规范》（GB/T50265-97）

《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)

《箱式无负压供水设备》(CJ/T302-2008)

《稳压补偿式无负压供水设备》(CJ/T303-2008)

《城市居民生活用水量标准》(GB/T50331-2002)

《二次供水设施卫生规范》(GB17051-1997)

《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)

《供配电系统设计规范》GB50052-95

《建筑防雷设计规范》(2000版)GB50057-94

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004

《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92

《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-94

《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007

《系统接地的型式及安装技术要求》GB14050-93

《电子设备雷击保护条例》GB2450-87

《电设备电磁兼容性要求》GB/T18268-2000

《雷电电磁脉冲防护》GB/T19271-2003

《软件包质量要求和测试》GB/T17544-98

《外壳防护等级》GB4208-93

《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395-2007

《入侵探测器通用技术条件》GB1048.1-2002

《防盗报警控制器通用技术条件》GB12663-2001

《工业控制计算机系统验收规范》GB/T5234

《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》GBJ131-90

《电力装置的电测量仪表装置设计规范》GBJ63-90

《工业企业通信接地设计规范》GBJ79-85

《自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093-2002

《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168-2006

•《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50169-2006

•《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线电缆线路施工及验收规范》

GB50171-2002

•《矩形给水箱》国家建筑标准设计图集02S101

•《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98

•《金属熔化焊焊接接头射线照相》GB3323-2005

•《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001

三、供水形式

1.低层、多层、小高层、高层供水选用变频管网叠压供水形式；

2.超高层供水方式参照本细则执行。

四、供水系统图（仅作参考）

1.供水系统组成原理

电楼植计总班力恁一翻

克一供水区

I时传&S

第二供水区

压力传联器

第N供水区

《图一》

增压泵站供水系统参考图一所示进行设计和建设。系统设计原理是将供

水管网系统按不同的额定设计压力和流量分成1〜n个供水区域,增压泵（组）

通过水量调节装置（射流器）按一定的比例同时抽取市政管道和水箱的水增

压后提供小区居民的生活用水需要。水箱一方面处于蓄水状态，当市政管网

系统处于意外停水时可提供一段时间的居民供水需要。另一方面水箱可缓冲

增压泵站抽取市政管网上的压力波动，避免市政管网出现负压现象。为了达

到换水量控制，供水系统设置两套电磁流量计分别计量水箱的进水流量和市

政供水总管到增压泵站的总流量，通过流量计算可得知水箱的换水量是否满

足设计要求。当换水量达不到设计要求，控制系统可在供水系统处于低水量

供水状态时，通过关闭2#电动阀门，直接抽取水箱内的水，强行置换水箱水

量，保证水箱内的水质始终处于安全供水水质标准之内。为了低水量供水时

的节能降耗，本供水系统在每个供水区出水口设置一套压力罐，一方面缓冲

管网上的压力波动，同时，由于其具有一定的蓄水作用，当管道上处于低流

量供水状态时，由于变频器处于休眠状态，水泵停止运行，气压罐可通过释

放其蓄水量进行压力补偿，维持管路上压力，继续提供管道上低流量下的压

力和水量供应。水箱具有液位控制，可使水箱内的液位保持在恒定液位上，

保证水箱始终具有最大蓄水量。

五、系统设计原则

1、安全可靠：增压泵站自动化控制系统的设计必须首先考虑电控系统的可靠性

和安全性，采用符合国家有关标准及满足本技术要求的优质名牌电气元器件

对其控制系统进行模块化、标准化、简单化设计和制作，使控制系统具有高

可靠性和低故障率，同时，可使控制系统具有维护简单、故障恢复快速等特

性。

2、标准化设计：为了今后泵站的统一管理和维护以及数据采集，所有增压泵站

的自动化设计时应在硬件结构、设备型号、电气元器件参数、电气接口、设

备器件品牌等方面统一标准，可保证各设备之间在机械尺寸、电气特性上具

有高度的互换性，同时可提高系统的可维护性。除此以外，系统还必须针对

泵站设备及控制信息进行标准化，统一系统设计参数、统一控制对象及数据

采集对象，统一控制软件包括数据结构定义。为系统的构建提供一个一致化

的软硬件环境，便于系统的构建和今后的维护。

3、1控1变频调速：所有的增压泵都必须配置独立的变频控制器，采用1控1

变频调速控制，保证泵及泵组能在流量的大动态变化时具有足够宽的调速范

围，保证泵组的工作运行特性区处于高效区运行，泵组中的变频调整应考虑

整体运行控制，全频同步调速控制泵组的流量增加或减少。

4、PLC控制：控制系统应采用PLC为核心进行设计，为了系统安全运行和维护

快捷方便，PLC系统应支持热插拔技术。其中，CPU应集成有以太网通讯接

口和RS-485通讯接口，其控制和数据采集的对象不仅是变频器，同时应对

增压泵站的其它外围设备和单体控制元件进行监控。

5、闭环控制：增压泵和变频器之间可通过将泵组输出端口的压力检测值作为系

统反馈参数，和变频器的运行频率构成PID闭环控制，并根据供水系统的需

求在设定的压力下调节泵和泵组的流量输出，满足区域内管网用水量的不同

需要。

6、节能高效：泵组并行运行、增压扩流时，不仅应考虑控制单台的运行状态的

高效运行，同时还要考虑并网后的泵组的运行状态应满足高效区运行，从而

满足泵组的高效、稳定、节能的工作要求。系统设计时应充分考虑使泵、电

机以及变频器等设备的运行参数相互匹配性，保证其运行均处于各自的高效

工作运行区域内稳定工作。从而一方面可使设备的运行寿命得到最大的提

高，增加泵组系统的稳定性和可靠性，降低泵组的运行故障率。另一方面可

为用户提供平稳优质的供水质量，同时可最大限度瞒足节能降耗的要求，必

须避免泵组及泵运行时使泵或变频器以及电机的工况特性处于低效区或无

效区。

7、独立性和协同性：每台泵的变频器既可在PLC控制下独立运行，单独调速，

同时又可和同组内其它变频器通过数据通讯相互协调，同步运行。变频器的

运行（启动/停止/调速）既可不依赖于PLC控制，同时也可接受PLC指令启

动/停止/调速，并能在远程上位机系统的指令下进行相应的工作。

8、对外通讯：增压泵组自控系统设计必须考虑提供远程自动化控制信号接口，

现场设备控制系统和远程监控系统之间应采用工业以太网通讯协议进行数

据通讯，满足增压泵站无人值守自动运行以及远程控制及远程数据传输等各

项要求。

9、数据采集：控制系统应能完成泵组各项运行参数以及其它设备的状态数据的

采集功能，并将数据存入PLC专用数据缓冲区内提供给远程上位机系统和其

它控制单元调用。

10、安全防范：为了今后二曾压泵站的无人值守管理，增压泵站必须考虑安防

系统的设计和建设，该系统可自动记录人员进出的数据信息和图像信息，防

止非法人员的闯入，当出现非法人员非法闯入时可进行现场声光报警和远程

中控报警，保障增压泵站内的设备安全和水源安全。

11、泵的合理配置：一般泵站二次增压系统应根据楼层高度配置多个增压泵

组，分别对应不同扬程需要的供水区域。其中，每组须配置2台以上的增压

泵，每组泵中应设置1台相同型号规格的备用泵。根据泵的运行原理和泵组

并行运行时的增压增流量的运行特点，为了使得泵的运行处于高效和节能状

态，增压泵组内泵的选型配置应考虑尽量采用较大流量和较大功率泵进行并

网运行，并网泵的数量应不大于3台（备用泵除外）。每组泵的泵送流量应

大于使用区域的实际用水量（根据设计院设计）。

12、市政管网压力保护：泵组增压系统在运行过程中应考虑避免泵组抽水增

压时对市政管网的过量抽取，控制设计应合理控制和调整水泵的工作区间，

避免泵的低效运行。水泵（组）运行时应考虑使用水箱作为增压系统的缓冲

水源，保证二次增压时不会造成市政管内压力应泵组的运行而出现负压现

象，保护市政管网。

13、远程监测监控：泵组控制系统应考虑满足远程监控的设计需要，可通过

相应的通讯接口和通讯协议和远程上位机组态监控软件进行数据通讯，在远

程上位机系统中可以实时监控现场设备的运行情况、压力变化情况、故障报

警情况、历史数据记录等，同时满足远程控制的功能要求。

14、智能化控制：控制系统应具有控制水泵自动变频运行，水泵定时自动切

换，过流、过压、过载、欠压自动保护，无水自动停机和报警，米水自动开

机等功能。其系统应具有完善的保护功能，满足增压泵站的运行全自动化智

能控制的要求，正常运行过程中无需人员现场操作。

15、无二次污染：核心设备应采用食品级不锈钢材料，材料不低于SUS304,

具有良好的耐腐蚀性，保证供水水质的安全无污染，达到绿色环保的卫生要

求。

16、水质检测：增压泵组应考虑配置水质监测仪，可对水箱内的水质进行在

线监测，其数据信号可通过模拟量型号和或通讯协议的方式将现场数据通过

PLC上传到上位机组态软件上。控制系统可根据反馈的设置相应采样接口，

六、水箱系统设计的一般要求

1.按照节约用水的原则：居民人均生活用水量指标定为150升/人•天，每户

按3人计算用水量。公共建筑用水量指标按《建筑给水排水设计规范》

（GB50015-2003）中3.1款用水定额确定。

2.居住小区：50户以下，生活水池（箱）容积不低于水量的50%确定；50-200

户增加部分不低于用水量的40%确定；200-500户，增加部分不低于用水量

的30%确定；500户以上，增加部分不低于用水量的20%确定；

3.高层和超高层：若采用高位水池（箱）的供水方式的话，其容积总量不得低

于上述1）、2）要求。

4.公共建筑：生活水池（箱）的容积不低于定额用水量的50%确定；

5.水箱结构：水箱容积应满足设计院设计要求，其最小容积下，内部应具有2

格以上的空间区域。

6.高层和超高层水箱：高位水池（箱）除上述要求外，必需设置在构筑物内部。

7.水箱压力：水箱非压力容器设计，不承受内部水压，水箱内部通过内外空气

交换口与外界空气保持联通。

8.水箱与外部接口：水箱设计应同时考虑有进水口、出水口、溢流口、排放口、

旁通口、空气交换口。其中，空气交换口应设计安装空气过滤装置，建议采

用活性炭介质予以过滤空气。

9.水箱液位控制

•为了保证水箱内的水位，水箱应设计加装液位控制装置，同时为了

安全可靠性，其液位信号应同时设计安装有模拟量输出和开关量输

出的两种液位传感器及感应器，其中，为了降低建设投资、运行维

护费用，模拟量液位传感器建议采用压力传感器采集水箱水压后输

出4〜20mA电流信号给控制系统，通过程序计算转化获得液位数

据。而水箱液位开关量信号输出控制器可根据其设定的液位最高点

和液位最低点输出开关量报警信号给自控系统进行，以便控制系统

进行应急处理。

•水箱内液位应根据控制系统设定的液位高液位控制和运行，确保水

箱内能存有设定的水量，保证外部管网系统水压不够时的应急供

应。

10.水箱换水比要求

为了避免水箱内的水因长期留滞造成二次污染，水箱内的水必须保证动态流

动，在24小时内自动换水一次，其换水比可通过安装在进水总管上的电磁流量

计和水箱进水管上的电磁流量计的流量数据反馈来由自控系统自动控制。

11.维护设计：

水箱应设计有人员维修出入口，可允许维修人员进出清洗、维护水箱。

七、自控系统设计

1、自控系统总体构架

增压泵站的自控系统总体阳架应按图一所示进行设计和建设，根据《图二》

所示，本工程自控系统包含两部分组成，其一是远程上位机数据采集监控系统,

其次是增压泵站现场自动化控制系统及现场安防系统（包括门禁和视频监控）。

行的各项数据参数通过PLC通讯接口，以工业以太网TCP/IP通讯协议，采用光

纤为数据传输介质，通过借助网络运行商的公共通信网络组成的增压泵站VPN

虚拟网络，将采集的数据信号和图像信号及报警信号上传给中控远程监控系统，

统一进行泵站调度、远程监管。

每一泵站可视为泵站远程监控系统中的一个节点，该节点的输入/出网络带

宽不低于lOMBo

2、泵站控制系统技术要求

2.1泵组自控系统构架

泵站控制系统应包含泵组的自动化控制和安防监控两大系统，系统构架如

图三所示。泵站自动化控制系统的核心是PLC和变频器，其硬件系统由三部分组

成，其一是带有触摸屏人机界面的PLC控制柜，其二为变频器控制柜，第三是安

《图二》

防系统机柜（包含相应设备），

PLC控制柜（PLC）和各变频控制柜（变频器）之间应采用MODBUS通讯协议

进行进行数据交换和信号传输。PLC控制柜（PLC）和中控远程监控系统采用工

业以太网通讯协议通过VPN网络完成数据流、报警信号、图像信号的传输。PLC

控制柜主要负责增压泵组外围设备的控制和数据采集，同时负责数据的远程传

输。

变频控制柜内的变频器应采用MODBUS通讯协议通过RS-485通讯接口和PLC

进行数据通讯，

泵站安防系统包括门禁系统、摄像系统及语音单元，所有安防系统的设备单

独安装在一个机柜内，其报警信号应接入PLC系统，如此，一方面可通过PLC

将报警信号传送给远程中控平台服务器，同时可通过PLC控制硬盘录像机进行报

警录像。另外，门禁信号和图像信号还应该采用以太网协议通过VPN网络传输给

远程中控平台，使门禁信号、视频图像均可在门禁远程监控软件的电子地图上以

及远程图像监控计算机上予以报警和显示。

语音单元应由扩音器及麦克风组成，其一音频信号通过嵌入式硬盘录像机传

送，为现场和远程中控平台建立实时通话环境。

2.1.1PLC控制柜的功能：

PLC控制柜专门负责增压泵站所有外部设备的控制功能，同时负责采集泵站

供水系统各运行设备的运行状态信号和实时运行数据，并将采集的各种信号及数

据组态显示在触摸屏上。如各电动阀门开启/关闭状态及开启度值显示、压力传

感器（市政总管输入压力和水泵出口总管压力）、电磁流量计流量、水箱液位（压

力）、等模拟信号数据及压力表、液位开关、安防报警信号、门禁等无源开关量

信号采集和显示。除此以外，PLC控制柜还必须提供电动阀门、电磁流量计、传

感器等外部控制设备和仪器/以表的供电电源。同时负责将采集的各类信号和数

据通过VPN网络传输给远程中控平台并可接受远程中控平台的管理。

2.1.2变频控制柜的功能：

变频柜的核心是各台泵（组）的变频器，变频器和PLC之间应采用MODBUS

通讯协议进行数据交换。变频器一方面可接受PLC管理，可根据系统设定的压

力和变频器频率构成PID闭环控制。另一方面，当PLC系统出现故障时，具有

不依赖于PLC控制而能相对稳定运行的功能，保证供水区域内的供水需要。

2.1.3安防系统控制柜功能

安防系统中嵌入式硬盘录像机、门禁系统报警主机、扩音器等设备安装在一

个标准机柜中，该机柜一方面为摄像机、门禁设备、扩音系统等设备提供电源，

同时负责将摄像机采集的实时图像信号和门禁信号记录到硬盘录像机及门禁主

机中，并通过其RJ45接口以工业以太网通讯协议将数据传输给远程上位机监控

系统。

2.2自控系统的控制要求

2.2.1控制设计的一般要求

二次增压供水系统应具有自动化控制设计，自控系统具有现场控制和远程控

制两种模式，其运行模式可通过现场控制柜上人机界面的选择开关进行切换。其

中，现场控制又具有现场人工控制和现场自动控制两种模式，远程控制也同样具

有远程手动控制和远程程序控制两种模式。其优先级从高到底顺序为：现场人工

控制、远程控制、现场全自动控制、远程程控控制。

现场控制柜和远程中控系统的信号传输应通过网络运行公司的光纤网络或

宽带网络组成VPN网络进行数据通信，通讯协议采用TCP/IP工业以太网网络协

议。

现场控制柜应采用PLC作为控制核心，PLC应具有以太网通讯、MODBUS等多

种通讯协议接口。系统由PLC完成对外部设备运行状态及管网系统的各种信号的

采集、数据远程传输、增压泵的启动/停止、电动阀门开关、电磁阀开关等控制。

同时，为了增压泵系统安全运行，保证供水区域内的自来水供应，现场系统控制

柜的设计应具有依赖PL运行C模式和不依赖PLC运行模式，保证泵组系统的安

全运行。

现场控制柜的人机界面应具有良好的人机对话界面，可输入、修改、显示相

应的系统运行参数和设备运行状态。

控制系统应具有完善的报警保护功能，可对过电压、欠压、缺相、短路、过

流等故障进行现场声光报警。同时，可通VPN网络将各种报警信号传送给中控平

台予以报警显示。系统出现故障时，对可恢复的故障应能远程或现场自动或手动

消除，故障消除后可自动恢复增压泵的运行。此外，当某一工作泵出现故障时，

其他泵应能自动取代投入运行，其相关报警信息可通过网络传输给中控平台和现

场控制柜的人际界面上。同时现场控制柜应具有声光报警功能，可对各类报警信

号进行报警显示。

2.2.1.1人机界面：

控制系统人机对话界面应采用高分辨率真彩色触摸屏设计，可输入、修改、

显示相应的系统运行参数和设备运行状态，具有良好的人机对话界面。人机界面

必须和PLC同一品牌，以保证其系统的无缝接入。

2.2.1.2控制模式

自控系统控制柜应具有现场控制和远程控制两种模式，其运行模式可通过现

场控制柜上人机界面的相应的按钮进行选择和切换。其中，现场控制又具有现场

手动控制和现场自动控制两种模式，远程控制也同样具有远程手动控制和远程程

序控制两种模式（中控平台实现，不在本工程范围）。其优先汲从高到底顺序为:

现场手动控制、现场全自动控制，远程控制、、远程程控控制。

1）现场手动：当控制系统处于现场手动控制模式时，现场操作人员可通过触摸

屏上相应按钮控制泵站内各单体设备的电动执行机构的打开/关闭以及泵的

的启动/停止。

2）现场自动：当控制系统处于现场自动控制模式时，控制系统的各种电动阀、

电磁阀、水泵等设备的打开/关闭或启动/停止将由系统控制原理根据检测反

馈的参数及设定的参数自动闭环运行，自动根据用户用水量和管道压力调整

泵组系统运行状态。

3）远程控制：当系统处于远程控制模式时，泵站相应设备的打开/关闭或泵的

启动/停止都将由远程监控平台监控操作人员通过监控计算机透过VPN网络

远程手动操作。

4）远程程控：当系统处于远程程控方式时（在中控平台上选择），泵站的控制

系统将按照设定的参数和反馈的数据自动闭环运行，自动根据用户用水量和

管道压力调整泵组系统运行状态。（该功能由远程上位机监控平台设定）

2.2.1.3泵的控制

所有的增压泵均应采用变频器1对1控制，每台泵采用一台变频器单独控

制泵的运行。

1）泵的控制要求：

（1）出口流量的一致性：所有运行的水泵在并网运行过程中均应控制其

每台泵的出口流量控制保持一致，当供水区域内的流量发生变化时，泵

组内的每台泵均应自动同步调整转速，在一定压力下响应实时流量的变

化需要。

（2）泵的轮换控制:

♦正常运行的轮换：控制系统应将泵组中每台泵的运行时间进行计算

统计，同时可在人机界面或上位机平台上根据泵的维护要求设定每

台泵相应的的累计运行时间，一旦泵的累计运行时间达到设定时间

时，自动关闭该泵的运行，启动另一台累计运行时间最少的泵，同

时输出报警信号，该报警信号应传输给上位机平台。其中，当泵组

内的泵数量低于2台（包括2台），为了保证输出水压，只需输出报

警信号而无需停泵。

♦故障轮换：当泵组中运行的泵产生故障时，控制系统应立即自动启

动泵组中的备用泵，同时将故障报警信息传送给上位机平台和现场

人机界面报警显示。

（3）泵的增加投入：当供水流量发生变化，调节变频泵至最高转速仍然

不足以瞒足用户的实时需要而导致压力下降时，首先应由系统自动降低

原已运行的泵的转速到系统设定的最低转速，然后启动备用变频泵，逐

步增加转速至系统设定的最低转速，然后同过计算其各自的出口流量，

并根据总管压力反馈数据，自动调整每台泵的转速，一方面保证每台泵

的出口流量保持一致，同时瞒足管网流量的需要。控制系统设计时应充

分考虑泵的增加投入时对管网的压力和流量冲击，避免增加泵投入过程

中的压力超压情况和泵组调节过程中的震荡超调现象。

（4）泵的减少投入：与泵的增加投入原理相反。当供水流量大于管网流

量需要而导致压力超过设定值时，首先应同步降低各变频泵的转速，调

节泵的输出流量和压力，当调整变频泵至允许的最低转速时仍无法大于

实时流量需要时，系统能自动关闭泵组内的第一台变频增压泵，然后根

据实际流量和压力的反馈数据增加其它泵转速，提高其流量输出以满足

管网流量和压力需要。

（5）泵的调速控制：

所有运行的泵在供水小区流量发生变化时，必须由各自的变频器控制

转速，同步在全频范围内进行调速，即同时增加转速或同时降低转速，

以满足不同时段的供水流量需要。

2.2,1.4变频器控制

1）变频器的通讯：变频器应具有RS-485接口，能通过MODBUS通讯协议和PLC

进行通讯，传送相应的数据，并接受PLC指令。同时，变频器具有DDSC通

讯接口，能通过各自的光纤接口和泵组内（相同供水区域）其它PLC进行数

据通讯。

2）变频器的控制：变频器一方面通过和PLC的通讯可接受PLC的管理，并根据

PLC发出的指令进行启动/停止/调速运行。同时其本身应具备不依赖于PLC

而独立和多泵自动运行的能力，并可和其它变频器通过光纤回路进行内部通

讯，在变频器与变频器之间内部进行数据交换，由泵组内设定的主变频器协

调泵组内的其它变频器进行工作，不须PLC管理就可协同其它变频器同步调

整泵的运行速度和输出流量。

3）同步转矩控制：变频器在运行过程中应能对泵的转矩进行检测或控制，可通

过DTC直接转矩控制和检测获知泵的运行状态，计算出泵的实际流量输出，

并通过和其它泵的变频器的数据通讯，协调其它泵的运行，保证泵组内的每

台泵的出口流量的保持一致。同时，可将计算出的实际流量值作为控制补偿

元素，根据流量大小自动进行泵的出口压力补偿控制，保证供水管网的平稳

供水及流量调节需要。

2.2.1.5水箱控制

1）液位控制：

•水箱的液位依靠其进水口的浮球阀来控制，当液位超过设定值，浮球阀自动

关闭进水口，停止进水C反之，当液位低于设定值，浮球阀自动打开从市

政管网补充水量。为了保证水箱内的容水量，应保证水箱内的液位在设定

的最高点。

•为了采集水箱液位数据，应采用在水箱底部的安装压力传感器采集水箱水位

压力后将此数据反馈给PLC,经程序计算后转换成液位数据显示在控制系统

的人机界面上并输送给远程上位机平台上。

2）换水比控制

•换水控制：控制系统一方面通过泵的运行，将水箱内的水经射流器按比例抽

取，同时，当换水量无法达到设定要求时，控制系统应通过控制水箱连接

总管的旁通管路上的电动阀的打开及进水总阀的关闭，加大水箱流出水量,

强制进行换水，满足设定的换水比要求。

•根据在线检测仪表的水质监测数据强制换水。

•通过水箱进水口电磁流量计反馈的参数可计算固定时间段内的进水流量，从

而计算出换水频率。

・换水比计算：应根据水箱进水流量和泵及泵组的输出流量来计算。

2.2.1.6出口压力安全控制

为了保证泵组出水口水压始终处于用户对水压的安全要求范围之内，避免水

压振荡过大造成管路超压，使用户室内供水管路应超压而产生泄漏，造成用户财

产损失，控制系统必须在泵组输出总管上设计安装可靠的信号采集设备，并采用

模拟量信号和开关量信号二级信号采集和保护，程序必须考虑超压控制。

•模拟量信号反馈控制：通常情况下，控制系统应将泵组输出总管上的模拟量

压力传感器上采集的压力模拟量信号、工艺设定的压力（现场设备或上位

机平台人机界面上设定）、变频泵的运行转速（变频器频率）或力矩等参数

构成泵组运行系统PID不环调节回路。其中，控制系统应当设定一个压力

偏差最大值，该偏差值应是变频泵在工频运行时的输出的最大压力值和设

定值之间的压力差异。当偏差值超过最大设定值时，控制系统应直接控制

备用泵的启动或关闭。当偏差值小于该偏差值内时，控制系统可控制变频

泵的转速以调整变频泵的输出流量，当调整变频泵到工频运行时仍无法满

足压力需要时，应控制备用泵的投入或退出，最终达到调整泵组输出压力

的需要。

•开关量信号反馈控制：输出总管上应安装带开关量报警输出的压力显示器

（压力表），构成压力二级检测回路，对压力极限值进行报警控制。当泵组

输出总管压力超过设定值时（报警压力可调），可通过其输出开关量报警信

号给控制系统的PLC,系统应立即停止泵组的运行，同时，系统输出相应报

警信号，该信号应可同时显示在现场和远程中空平台。

2.2.1.7信号采集类型

泵站系统的设备采集的主要信号应如表所示

外部设备信号采集方式

序

信号类型设备名称备注

号

1总管进水压力

4水箱压力测量液位

5电源电压

6电源总电流

74〜20mA（模拟量信号）增压泵电流

8电动阀开度反馈

9电动阀开度控制

10泵组出水总管压力

11电磁流量计瞬时流量

12电动阀开到位

13电动阀关到位

14电动阀过力矩

15电动阀故障

16旁通阀电磁阀开到位

17旁通阀电磁阀开到位

18无源开关量信号水箱液位高液位报警

19水箱液位低液位报警

20泵组出水总管超压压力报警

21变频器运行

22变频器故障

23增压泵电机运行

24增压泵电机故障（过载保护）

25PLC掉电故障

26泵组超压报警

27RS-485通讯接口PLC

28（MODBUS协议）变频器

2.2.2数据结构和标准化

为了今后系统的统一管理和维护，便于将来系统的扩展与接入，系统设计必

须考虑各类数据信息的标准化

2.2.2.1通用信息的标准化

1、供水设备中的所有通讯数据应按照序号存储在一个连续的数据包内，便

于由中央监控中心或设备组监控中心单独的或成批的读取，提高通讯效

率"

2、各设备的通讯数据需符合标准规定的数据结构，设备生产厂家应按规定

的数据存储的内存地址组织数据。

3、供水设备的消息、警告和报警信息通过在PLC中建立的标志位，上传到

中央监控中心或设备组监控中心。标志位以BIT（位）的形式表示一条

消息。根据不同设备类型，设备的消息可以字（WORD）或双字（DWORD）

的格式存储。

4、供水设备的消息、警告和报警信息可以报文方式传到中央监控中心或设

备组监控中心。

5、数据类型

6、网络通讯数据的数据类型需符合GB/T15969.5-2002的A3.2节。在通

讯中，设备的通讯数据要依据下列数据类型。

表1数据类型（摘自GB/T15969.5-2002：表A1）

序号数据类型关键字MMS类型描述类别和大小注

1BOOL布尔4

2SINT8位整数4

3INT16位整数4

4DINT32位整数4

5LINT64位整数4

序号数据类型关键字MMS类型描述类别和大小注

6USINT8位无符号数4

7UINT16位无符号数4

8UDINT32位无符号数4

9ULINT64位无符号数4

10REAL32位浮点数4

11LREAL64位浮点数4

12TIME32位无符号数4

13DATA二进制一时间真1

14TIME-OF-DATA,TOD二进制一时间假1

15DATA-AND-TIME,DT二进制一时间真1

16STRING[N]8位位组串N2

17BYTE8位位串4

18WORD16位位串4

19DWORD32位位串4

20LDWORD64位位串4

21Enumerated-specification整数3

22Subrange-specification子区域的基本数据类型

23ARRAY数组

24STRUC结构

注1：值的真或假分别指示数据被包含或不被包含

注2：实现者应规定允许的最大长度，给出N即此串的最大尺寸

注3：为了保持所有可能的计算值，选择整数的大小

注4：给出的大小是固定的

2.2.2.2实时数据结构

1.实时数据类型

实施数据中应包括设备的标识、设备及子设备的状态、实时采集数据以

及实时控制数据等。这些数据用于通过中央监控中心监控，包括设备检测数

据和设备生产数据。

表2实时通讯数据结构

占用数据

序号名称描述索引

字节数类型

1设备标识2WORD用数字表述的设备名称参见表3

2设备状态3WORD设备整体状态描述参见表4

设备的实时数据，由中

3实时采集数据若干

央监控中心采集

设备的实时控制数据，

4实时控制数据若干由中央监控中心下传到

设备

5其他定义数据若干保留数据

6扩展定义数据若干用于用户扩展

1）在设备PLC中，应具有存储器用于保存通讯的实时数据。宜选择非易失性的

存储器保存实时数据，如EEPROM或电池保护的RAM,保证当电源故障时数据

保持。

2）设备厂家需按照本规范定义的格式提供的设备实时数据及其存储地址表,

用于网络连接。

3）PLC中的实时数据保存模型参见下图。

PLC

I。接口

通讯接口

程序存储器单元

数据存储器单元：

设备标识n

设备整体状态

实时采集数据.•

实时控制数据•

其他定义数据

扩展定义数据n+m

图PLC内部的实时数据保存模型

2.设备检测数据内容

1）供水设备标识

每台供水设备采用数字标识表示区域内唯一的设备，用于设备定位、诊

断。数字标识的数值由32位数字表示。

BytelByte2Byte3Byte4

设备类型辅助标识

供水设备标识数据结构

表3供水设备标识数据结构

序号名称数据类型描述

可以用于表示设备的类型、工艺段

1设备类型WORD

位置等

序号名称数据类型描述

可以用于表示设备的辅助信息，用

2辅助标识WORD

于标识设备。

2）供水设备整体状态

每台供水设备需提供包含设备整体运行的状态信息，提供包含主控制器

的运行状态信息，其中可包括PLC（作为整体）、智能控制单元、变频器、CPU、

10模板、通讯模板等信息。

表4供水设备运行状态数据结构

数值

数据

序号名称状态（示例）描述

类型

（16进制）

正常设备整体状态良好，包

12001

GOOD括各子模板或子系统

至少有一个子模板或子

警告系统状态为WARNING,

2设备状态2002

WORDWARNING没有BAD,表示系统警

Health

告。

至少有一个子模板或子

故障

32003系统状态为BAD,表示

BAD

系统故障。

运行设备处于运行状态，正

43001

Running常生产。

停机

53002设备处于停止状态。

工作状态Stopping

WORD

Working启动

63003设备处于启动状态。

Starting

紧急停车设备处于紧急停止状

73004

EMStop态，属于非正常停机。

数值

数据

序号名称状态（示例）描述

类型

（16进制）

本地

84005本地（就地）控制有效

控制状态Local

WORD

Controlling远程

94006远程控制有效

Remote

3）供水设备实时控制数据结构

（1）常规设定参数

序号变量名称数据类型单位值域范围描述存储地址

1一区启动BOOL

2一区停止BOOL

3二区启动BOOL

4二区停止BOOL

5三区启动BOOL

6三区停止BOOL

7一区出水总管设定压力INTMPA

8二区出水总管设定压力INTMPA

9三区出水总管设定压力INTMPA

10市政管网最低允许压力INTMPA

11上偏差INTMPA

12下偏差INTMPA

13延时时间T1INTS

14延时时间T2INTS

15一区增泵压力下偏差INTMPA

16频率上限INTHz

17延时时间INTS

18一区减泵压力上偏差INTMPA

19频率下限INTHz

20延时时间INTS

21二区增泵压力下偏差INTMPA

22频率上限INTHz

23延时时间INTS

24二区减泵压力上偏差INTMPA

25频率下限INTHz

26延时时间INTS

27三区增泵压力下偏差INTMPA

28频率上限INTHz

29延时时间INTS

30三区减泵压力上偏差INTMPA

31频率下限INTHz

32延时时间INTS

33水泵定时切换间隔INTH

34自动换水间隔INTH

35一区超压保护压力上偏INTMPA

差

36超压保护延时时间INTS

37二区超压保护压力上偏INTMPA

差

38超压保护延时时间INTS

39三区超压保护压力上偏INTMPA

差

40超压保护延时时间INTS

41无水保护液位下限INTM

42无水保护延时时间INTS

43变频报警自动及位次数INT次

44更位延时时间INTS

(2)回路设定参数

序号变量名称数据类型单位值域范围描述存储地址

1水位参数PINT

2水位参数IINT

3水位参数DINT

4一区变频变频PINT

5一区变频变频IINT

6一区变频变频DINT

7二区变频变频PINT

8二区变频变频IINT

9二区变频变频DINT

10三变频变频PINT

11三区变频变频IINT

12三区变频变频DINT