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1、毕业论文智能建筑恒压供水系统的探讨与研究 08智能楼宇（2）班 郑辅超随着近年来我国经济的发展，人们对居住环境以及条件的要求也越来越高。人们在购买住宅时，除了关注住宅的楼层，面积，平面布置等因素外，同时也将更多的注意力放在了住宅设备上。给水系统作为住宅设备的重要组成部分，其系统设计是否合理，对今后住户的装修，日常使用和维护将产生重要的影响。随着社会的发展，人们对于住宅的要求越来越高，按照GB T50314-2000智能建筑设计标准的规定，建筑设备监控系统中关于给水系统的要求如下：给水系统水泵运行状态显示，水流状态显示，水泵启停控制，水泵过载报警，水箱高低水位显示以及报警。我的这次毕业设计就是在
2、老师的指导下采用与企业合作完成实际应用的智能控制技术课题，密切联系了智能控制技术领域的综合技术，提高了学我的综合运用所学知识解决实际问题的能力；在整个设计过程中融入了控制学科的相关知识，不仅使我对整个控制技术产品的设计过程和环节有清楚的认识，同时也极大地培养了我的自主学习的能力。一般规定城市管网的水压只保证6层以下楼房的用水，其余上部各层均须“提升”水压才能满足用水要求。而日常的工业生活用水量随季节、昼夜、上下班的时间不同而有较大变化，因而经常出现供水用水的不平衡，主要表现在水压上，用水多而供水少则水压低，用水少而供水多则水压高。以前大多采用传统的水塔、高位水箱，或气压罐式增压设备。这种二次供
3、水方式不仅不可避免造成污染，影响用水的质量，而且它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压力来“提升”水量，其结果增大了水泵的轴功率和能量损耗，不符合现代倡导的节能减排，创建节约型的和谐社会的目标。 自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高 品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节 系统的运行参数，在用水量的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，是当今最先进、合理的节能型供水系统。新型供水方式与过去
4、的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。同时结合使用可编程控制器，可实现循环变频，电机软启动，具有短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠，大大延长了设备的使用寿命。本论文就智能建筑的变频恒压供水系统的设计，应用及水泵的基本操作，故障的处理等系列问题进行进一步的探讨与研究。1变频恒压供水系统的设计，应用一、系统设计恒压供水系统是利用PLC、内置PID的变频器和低压电器组成的智能自动化供水系统，主要用于高层建筑，生活小区的生活用水、消防用水、中小型水厂、污水处理厂和其他工矿业的生产用
5、水等。恒压供水系统的特点显著，主要表现在：显著的节能效果，优良的供水质量，具有手动、自动两种切换功能，方便调试和维护以及多种可变的工作模式。1、其整套系统可以分为：检测传感、变送、执行设备，上位控制软件等几部分。1、1检测传感、变送、执行装置1、1、1液位传感器：液位传感器1个，防止终端水箱水位过低。液位传感器包括浮子、磁铁、支架、线性输出的霍尔元件传感器、放大电路，霍尔元件传感器设置在支架的上部，磁铁设置在霍尔元件传感器的下方，磁铁与浮子连接；霍尔元件传感器的输出端通过放大电路与显示仪表的输入端连接。霍尔元件传感器为线性输出的霍尔元件传感器，因此，该液位传感器输出变化的线性度好，测量精度和分
6、辨率高。1、1、2压力传感器：压力变送器1个，输出信号420mA；1、1、3数据采集：采用三菱FX0N-3A特殊功能模块，该模块具有两路标准模拟量输入和一路标准模拟量输出。FX0N-3A是三菱公司的模拟量输入和输出模块,它提供8位分辨率精度和提供2路模拟量输入(DC0至10V或AC4至20mA)通道和1路模拟量输出通道(DC0至10V或DC0至5V)。A/D转换时间100S,D/A处理速度是T O指令处理时间的3倍。正因为FX0N-3A模块有较好的性价比,因此广泛应用于各种设备当中。同时FX0N-3A模块支持三菱FX2N和FX0N的PLC。1、1、4变频器：采用三菱E540变频器1台，带PID
7、功能和RS485通讯接口。三菱E540变频器型号包括FR-E540-口K-CH 0.4 0.75 1.5 2.2 3.7 5.5 7.5。适用电机容量(kW)*1 0.4 0.75 1.5 2.2 3.7 5.5 7.5。额定容量(KVA)*2 1.2 2.0 3.0 4.6 7.2 9.1 13.0。输 出 额定电流(A) 1.6(1.4) 2.6(2.2) 4.0(3.8) 6.0(5.4) 9.5(8.7) 12 17。过载能力*3 15060秒、2000.5秒(反限时特性)。电压*4 三相380480V 50/60Hz。电 源 额定输入交流电压，频率 三相380480V 50/60Hz
8、交流电压容许变动范围 323528V 50/60Hz允许频率波动范围5。电源容量(kYA)*6 1.5 2.5 4.5 5.5 9.5 12 17保护结构(jEM 1030) 封闭型(IP20)冷却方式 自冷 强制风冷。大约重量(Kg) 1.8 l.8 2，0 2.0 2.1 3.8 3.8。单相220V电源(FRE520S系列)。型号FR-E520S-口K-CH 0.4 0.75 1.5 2.2。适用电机容量(kW)*1 0.4 0.75 1.5 2.2。输 出 额定容量(KVA)*2 0.95 1.5 2.7 3.8。额定电流(A) 2.5 4 7.0 10。过载能力*3 15060秒.2
9、000.5秒(反限时特性)。电压*4 三相200240V 50/60H2。电 源 额定输入交流电压，频率 单相200240V 50/60Hz。交流电压容许变动范围 单相170264V 50/60Hz允许频率波动范围 5。电源容量(kVA)*6 1.5 2.3 4.0 5.2保护结构(JEM 1030) 。封闭型(IP20)。冷却方式 自冷 强制风冷大约重量(kg)*7 1.9 1.9 2.0 2.0。三相220V电源(FR-E520系列) 型号FR-E520-口K 0.4 0.75 1.5 2.2 3.7 5.5 7.5。适用电机容量(KW)*1 0.4 0.75 1.5 2.2 3.? 5.
10、5 7.5。输 出 额定容量(KVA)*2 1.2 2.0 3.2 4.4 7.0 9.2 12.6。额定电流(A) 3(2.5) 5(4.1) 8(7) 11(10) 17.5(16.5) 24(23) 33(31)。过载能力*3 15060秒、2000.5秒(反限时特性)。电压*4 三相200240V 50/60H2电 源 额定输入交流电压，频率 三相200240V 50/60Hz 。交流电压容许变动范围 1 70264V 50/60Hz允许频率波动范围 5。电源容量(kVA)*6 1.5 2.5 4.5 5.5 9.5 12 17 。保护结构(.JEM 1030)。封闭型(IP20)冷却
11、方式 自冷。强制风冷大约重量(kg) 0.8 1.0 1.7 1.7 2.2 4.4 4.9。1、1、5水泵：共2台，用于向客户提供用水的动力。1、2上位控制软件。上位机是指：人可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC，屏幕上显示各种信号变化（液压，水位，温度等）。下位机是直接控制设备获取设备状况的的计算机，一般是PLC/单片机之类的。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般模拟量），转化成数字信号反馈给上位机。简言之如此，真实情况千差万别不离其宗。上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。在概念上控制者和提供服务者是上
12、位机被控制者和被服务者是下位机也可以理解为主机和从机的关系但上位机和下位机是可以转换的。两机如何通讯，一般取决于下位机。TCP/IP一般是支持的。但是下位机一般具有更可靠的独有通讯协议，购买下位机时，会带一大堆手册光盘，告诉你如何使用特有协议通讯。里面会举大量例子。一般对编程人员而言一看也就那么回事，使用一些新的API罢了。多语言支持功能模块，一般同时支持数种高级语言为上位机编程。1、3上位控制操作1、3、1强电控制面板：装有漏电保护空气开关，电流型漏电保护器，充分考虑人身安全保护；多组保险丝，保证设备安全，操作控制便捷；装有电压表、指示灯，更加直观，强电信息一目了然；1、3、2控制器面板：变
13、频控制器面板、PLC控制器面板；1、3、3电气控制面板：控制对象中的仪表信号和电气信号转移到信号接线板上，提供传感器检测及执行控制器信号接口，便于组成不同的控制系统。1、4系统保护：由漏电开关、液位传感器、止回阀及压力保护四部分组成。1、4、1总电源配置漏电开关及接地保护线，防止漏电伤害；1、4、2供水箱终端设置液位传感器，保持该水箱液位不能过低，否则会对水泵的安全运行造成伤害；1、4、3在每一个水泵的出口处设置有止回阀，防止水泵空载运行而损坏水泵；这种情况常常发生在水泵入口处被异物堵塞时；1、4、4压力保护时防止整个系统的压力过高而影响到水泵的正常运行，故必须设置一个压力的最高极限；从而可保
14、证水泵的正常运行。2、主体配置2、1 系统配置表序号名称和型号单位数量备注1终端水箱个12恒压水箱个3控制系统铝合金框架套14压力变送器个1040Kpa5膜盒压力表个1040Kpa6水位开关个1增压水泵工作保护7增压水泵个3工/变频切换，设定恒压水箱压力希望值8单向水阀个29水箱满水保护个2终端水箱设置满水强行下排管路，最大限度对设备本身进行保护10手动排水管路个1手动手阀控制11主机控制模块块1PLC主机FX2N-48MR12变频器模块块1变频器，PID控制13模拟量输入输出及输出扩展模块块1FX0N-3A、FX2N-16EYT14显示模块块115控制模块块116继电器模块块14个三闭一开继
15、电器，插孔为安全型17其他设备编程线缆、航空线缆、编程软件、安全连接导线等2、2相关的技术参数2、2、1水箱：包括终端水箱、恒压水箱，材料：有机玻璃，水箱容量：70升：水箱工作温度：1060，恒压水箱工作压力：020MPA2、2、2三菱PLC主机：型号：FX2N-48MR，工作电源：AC250VDC30A以下。工作负载：2A/1点8A/4点公用，响应时间：10ms。FX系列PLC为单元型，内含CPU、电源和固定搭配的输入/输出。Q4AR系列为双机热备系列，最大输入输出点数为8192点。A系列PLC的最大输入输出点数为2048点。F系列程控器的最大输入输出点数为256点。三菱小型 FX 2（N）系列程控器的输入输出点最大不超过256点。每台主机可连模入、模出、高速记数、定位等特殊功能模块，不超过8个。FX系列在日本三菱的姬路制作
