UniMAT CPU124XP在恒压供水上的应用

  摘要：本文主要介绍了亿维CPU124XP在变频恒压供水系统上的应用。对各种供水系统做了简明的介绍及对比，分析了其系统的组成和优缺点。

关键词：恒压供水   变频器   CPU124XP  供水控制器

一、引言

随着PLC及变频调速技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频供水设备已广泛应用于多层住宅小区生活及高层建筑生活消防供水系统。变频调速供水设备一般具有设备投资少，系统运行稳定可靠，占地面积小，节电节水，自动化程度高，操作控制方便等特点。但在实际应用中若选型及控制不当，不但达不到节能目的，反而“费电”。以下结合我们多年来的实践经验，对几种变频供水系统的应用及其控制方法进行介绍，供同行及用户在设计、改造、选型时参考。

二、一拖二供水系统方式工作原理

一拖二供水模式主要由一台主变频电机M1和一台附属小泵M2组成，在用水高峰期，利用变频器本身自带的PID功能，经主变频电机M1进行恒压供水，当压力不够时通过KA2继电器动作启动附属小泵M2以达到用水高峰期用户的需求。当用水低峰期时，依然只能变频启动主泵M1进行变频供水，比以往的电机星三角启停控制有了较大的节能空间，但依然没有真正达到只变频启动附属小泵更加节能的目的。

三、带小流量控制一拖多恒压供水控制器工作原理

工作情况如下（一拖三为例）：平时 1 台泵变频供水，当1 台泵供水不足时，先开的泵切换为工频运行，变频柜再软启动第2 台泵，若流量还不够，第2 台泵切换为工频运行，变频柜再软启动第3 台泵。若用水量减少，按启泵顺序依次停止工频泵，直到最后1 台泵变频恒压供水。另外系统具有定时换泵功能，若某台泵连续运行超过24h 变频柜可自动停止该泵切换到下一台泵继续变频运行。换泵时间由程序设定，可按要求随时调整。这样可均衡各泵的运行时间，延长整体泵组的寿命，防止个别水泵因长时间不工作而锈死。

  当变频供水系统在小流量或零流量的情况下，比如在夜间用水低谷时，系统内的用水量很小，此时水泵在低流量下运行，会造成水泵效率大大降低，不能达到节能的目的，水泵功率越大用电越多。例如对300～1000 户的多层住宅小区或600 户左右的小高层住宅楼群（20 层以内）的生活用水系统，生活主泵功率一般在22kW 左右，系统的零流量频率fo 一般为25.00～35.00Hz 故在夜间小流量时，采用主泵变频供水效率较低。这就涉及供水系统在小流量或零流量时的节电问题，需配备1 台小泵专用在夜间或平时小流量时变频供水，一般选择小泵流量为3～6m�/h，居民区户数越多，流量可适当选择大些。小泵功率一般为5kW左右，小泵的扬程按主泵的扬程或略低扬程即可，利用恒压供水控制器也能达到直接启动附泵的功能（图中未画出）。

传统的一拖多恒压供水系统采用前面介绍的一台变频器轮询控制多台电机进行软启动和变频控制电机的转速控制以达到恒压的目的。变频器经由专用恒压供水控制器进行逻辑控制。节能控制较好，但有其缺点，其中任意一台电机出现故障后，会出现故障停机，必须等待维修人员维修好后或者经由电气专业人员从新修改程序后才能再次启动供水。操作人员对供水设备的要求专业性要求较高，故障停机后维修需要时间，居民可能就无法正常生活，特别对于商业高层办公楼或者高层居民小区影响更大。设备的保护功能受硬件限制，难免会有缺陷。

四、一拖多恒压供水PLC控制工作原理

工作情况主泵切换情况和一拖多控制器供水盒原理类似。辅助功能增加多从保护措施，出口压力超高异常检测、变频故障检测、水泵故障检测、进水压力检测、水箱水位检测（未画出）、出水管道爆裂检测、缺水检测等功能。增加一项特殊功能：当其中一台或者两台泵出现故障时，剩余的泵跳过故障泵做轮询恒压供水，不影响其正常供水。增加晚间变频控制小泵功能，以达到最大节能效果。

五、一拖多恒压供水PLC控制系统配置

其核心部分主要由： 亿维继电器输出 EM122 8点继电器输出组成

变频器选用亿维UT500系列变频器，具体型号根据控制系统电机选型

人机界面选用西门子经济型触摸屏SMART 700

六、控制工艺及功能介绍

SMART 700主画面设计如下，增加进水压力检测、进水水箱液位选择，当前压力、自动设定、当前频率显示、水箱液位、换泵时间显示、故障查询、巡站查询等功能。

系统参数设定界面，在1台到4台主泵中按照自己需要设定，一套程序通用以下8种情设备：1主泵；1主泵 1辅泵；2主泵；2主泵 1辅泵；3主泵；3主泵 1辅泵；4主泵；4主泵 1辅泵；PID可根据经验自行设定，变频转工频接触器切换时间设定，减泵频率、减泵延时、变频器频率加减速率等。（转发暗号：亿维价值观：诚信、责任、合作、创新）

用户参数画面,压力给定设定、压力偏差设定、上限压力设定、定时换泵时间设定、分时分段压力选择及设定、睡眠唤醒及小泵选择设定、缺水及爆管设定等。

其他画面：帮助画面、故障记录画面、轮询记录画面、消防供水画面、厂家参数画面、手动控制画面等。

七、系统效果

（1）通过亿维CPU124XP EM122 UT500变频控制设备自动化程度高，供水稳定可靠，且水质无二次污染。

（2）水泵软启动停车，无冲击和超压危害，减少设备故障及对电机和电网的冲击。

（3）运行可靠：由变频器实现泵的软起动，使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击、避免管网压力超限，管道破裂。

（4）自我保护功能完善：如某台或者两台泵出现故障，主动发出报警信息，同时启动剩余泵，以维持供水平衡。万一自控系统出现故障，用户可以直接操作手动系统，以保障供水。

（5）相对于恒压供水盒控制方案，更可靠，更灵活，画面更直观，更节能，保护更全面。

八、结束语

亿维UN120系列经济型PLC是亿维自动化自主研发，自行生产，面向自动化机械设备领域推出的小型高性价比可编程控制器。依托于稳定可靠的品质，缜密的成本控制，拥有功能强大的指令集，丰富的总线以及卓越的性能，能满足各种复杂控制功能要求，是解决机械设备自动化生产的最优选择。

亿维CPU124XP本机自带数字量12DI/8DO，模拟量4AI/2AO，集成2个通讯口，支持PPI主从通讯、自由口通讯，最大可扩展4个IO模块，支持128路数字量和32路模拟量。采用FLASH技术的超长时间掉电保持，无需电池，可将数据保存长达10年。特有的AES迭代加密算法，能更好的保护知识产权。

亿维CPU124XP在恒压供水上的应用，完美的体现了其逻辑控制灵活性及恒压控制PID算法优越性。

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