摘要：随着高层楼宇的增多，市政供水压力不能满足高层建筑的供水需要，于是二次加压设备应运而生，供水设备种类繁多；如箱式恒压变频供水，无负压恒压变频供水，箱式无负压恒压变频供水等。其中箱式恒压变频供水系统在保证高层建筑供水质量的同时节约了成本，当然需要后期的维护比如清洗水箱等，在市政供水因管道施工导致无法正常供水的情况下依然可以保证居民的生活用水。箱式恒压变频供水由于成本低，停水不断水的优点占据着一定的市场份额。本文介绍了恒压变频供水的硬件结构和软件设计方法。系统采用PLC和变频器来实现恒压变频供水，根据用户用水量变化自动调节运行水泵台数和一台泵运行转速，使水泵出口压力保持恒定。
关键词：恒压变频；电路图；程序
一 恒压变频供水的背景和意义、目的和要求
我国长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，工业自动化程度低。变频调速恒压供水系统具有供水安全、节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠的优势，具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会效益。
对于大多数企业来说，传统供水机泵存在日常运行费用太高，所以研究设计基于PLC变频调速的恒定水压供水系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平，同时降低能耗等方面具有重要的现实意义。
恒压变频供水的目的具有高效节能、恒压供水、自动运行管理简便、延长设备寿命。恒压变频供水的要求是变频恒压供水设备能根据管网用水量及水压变化，通过对管网的微机检测、运算、反馈等过程实行无级调速来保持水压恒定从而满足用水要求。
二、恒压变频供水的系统组成
变频供水系统的结构简图如图2-1所示
图2-1变频供水系统结构简图
系统的主要组成部分包括：地下水箱，水泵，供水管路，控制柜，压力传感器，水位检测浮球。控制柜通过出水管道上的压力反馈值，自动的控制水泵的启停和转速，水泵抽取地下水箱的水经管路送到大楼的各用户。
变频控制柜：是系统的主体部分，其体积与所控制水泵的功率和数量有关。
缺水检测浮球：投入到水箱中，用来检测水箱水位，在水位较低时自动停机，保护设备安全。
传感器：远传压力表或压力传感器安装在出水总管上，用来检测系统的压力，进行闭环PID控制。
变频器：变频器是一种可以自动调节电机转速，电压，以及转矩的元件，通过改变供电电压频率来实现对交流电动机的速度控制。
控制器：控制器又叫 PLC，在整个系统中相当于人的大脑，接收外部的信号，并发出命令，整个系统的具体运行都是由它控制的。
人机界面：人机界面的作用就是系统参数的设定和监视。人机界面分为三类，触摸屏，文本显示器，以及变频器操作面板。系统的压力设定和反馈，运行频率，及其他设置都在此元件中完成。
三、小区恒压变频供水的PID工作原理
恒压自动供水设备是采用水泵专用数字式变频调速器西门子V20 变频器开发的具有内置PID 控制的变频设备。
工作原理：
变频恒压供水系统采用变频器设定压力（也可通过面板内部设定压力），采用一个压力传感器（反馈为0~10V）检测管网压力，压力传感器将信
号送入变频器PID 回路，PID 回路处理之后，增加或减少变频器的输出频率。
比例（P）控制：
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。
积分（I）控制：
在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。
微分（D）控制：
在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。
恒压变频供水系统通过PLC、变频器、电动机以及压力传感器等附件实现系统恒压变频供水，其主电路如图3-1所示：
4-1小区恒压变频供水主电路原理图
如图4-3所示其控制方式分为两种：手动和自动，手动位时，人为的控制每台水泵的启动停止，水泵运行时运行频率为50HZ，自动运行时通过PLC来进行泵的循环启动/停止、电机的变频调速以及故障处理。
4-3小区恒压变频供水控制电路图
三 结论
本文针对城市小区供水的特点，设计开发了一套基于PLC的恒压变频供水自动控制系统。该系统不仅有效地保证了供水系统管网压力恒定，而且具有工作可靠、施工简单、节能效果显著、全自动控制、无二次污染等优点。
参考文献：
[1]王永华.现代电气控制及PLC 应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，2003.
[2]张万忠.可编程控制器入门与应用实例.北京：中国电力出版社，2005.
[3]田淑珍.可编程控制器原理及应用.北京：机械工业出版社，2005.
论文作者:宁红锋,陈鑫鑫
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/27
标签：供水系统论文; 误差论文; 变频器论文; 水泵论文; 稳态论文; 系统论文; 压力论文; 《基层建设》2019年第9期论文;