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1、 THBBHY-1型 变频恒压供水系统目 录第一章 系统概述与软件使用说明1第一节 系统概述1第二节 GX DeveloPer 7.0软件使用说明与下位机通讯3第三节 上位机工程软件安装与使用3第二章 基本实验3实验一 控制屏结构认识与调试实验3实验二 单泵控制变频恒压供水实验3实验三 双泵切换变频恒压供水实验3实验四 生活水系统静态压力控制实验3实验五 生活水系统动态压力控制实验3实验六 生活水系统的分时控制实验3实验七 夜间休眠模式下的供水实验3实验八 消防状态控制实验3实验九 综合控制系统实验31天煌科技 天煌教仪第一章 系统概述与软件使用说明第一节 系统概述变频恒压供水系统是现代建筑中
2、普遍采用的一种水处理系统，随着变频调速技术的发展和人们节能意识的不断增强，变频恒压供水系统的节能特性被广泛地应用于住宅小区、高层建筑的生活及消防供水系统。在智能建筑教学领域，恒压供水系统已成为一个研究的重要课题，其典型结构是由压力传感器、可编程控制器（PLC）、变频器、供水泵组等组成。然而，实际应用的变频恒压供水系统因其结构庞大、分布广、不形象直观，故不适宜直接作为教学实验装置。为满足科研和教学要求，目前市场上也出现不少恒压供水的实验设备，但其性能大多参差不齐，缺乏系统的全面性、集成性。有些厂家生产的恒压供水系统采用继电器接触器控制电路，通过控制水泵的起停和调节泵出水阀的开度来实现恒压供水，这
3、样不但线路复杂，操作麻烦、维护困难，而且由于驱动电机是恒速运转，而水量是靠水泵出水阀开度的控制，这样浪费了大量能源。许多厂家虽然也生产出了变频恒压供水系统的实验装置，但仅模拟了一路管道和一台或几台水泵机组，采用PLC进行简单的逻辑控制。这种过于简化的系统，完全忽略了工程的概念，只是一种简单的单回路控制实验装置，失去了楼层供水的意义；有些厂家虽然也设计出了楼层模型，但其水网仅有一路系统，无法模拟真实的楼层供水系统（包含消防水系统、生活水系统、生产水系统）；在控制系统设计上，仅靠PLC等控制设备独立完成自动控制过程，缺乏牢靠的手动措施，从而使系统投运前的不确定因素无法排除。“THBAHY-1型 变
4、频恒压供水系统实训装置”满足了变频恒压供水系统中的基本要求，它是一种模拟楼层现场恒压供水系统的实验装置，是由储水系统、动力系统，输送系统、回水系统和控制系统（手动控制、自动控制）组成。它利用流量与转速成正比，而电机的消耗功率与转速的三次方成正比的关系来实现节能，即当需求的压力降低时，电动机转速降低，泵出口流量减少，电动机的消耗功率大幅度下降，从而达到节能的目的。对象系统由四台不同功率的水泵机组组成，功能上划分为常规变频循环泵（2台）、消防增压泵（1台）、休眠小泵（1台），分别用于模拟正常模式下的生活供水动力系统和夜间小流量的生活供水动力系统以及消防水动力系统；输送系统结构上划分为生活水系统和消
5、防水系统，生活水和消防水两路水系统之间采用特殊的单向影响结构，保证了消防管道在非火灾模式下的内部水压，而消防模式下的消防水压不影响正常的生活供水压力；回水系统采用有机玻璃材料结构，以使实验系统具有可观察性。控制系统采用手动和自动两种控制方式，在自动控制器失效的状态下，用手动控制系统也能保证系统地可靠运行。在系统投入自动运行前，手动控制还可用于检验动力线路和动力设备的工况。在有变频和工频两种运行状态的设备间，采用机械互锁和逻辑互锁的双重保护设计，以保障设备的安全运行；该系统同时采用过载保护、漏电保护、接地保护等多重保护机制，充分保障了操作者的人身安全和设备的运行安全。一、系统结构“THBAHY-
6、1变频恒压供水系统实训装置”采用“PLC+变频器+手动控制器”的控制模式。控制结构如图一： 图一 变频恒压供水系统控制结构二、对象模型其对象模型系统主要有4台水泵构成，其中两台为常规变频循环泵，一台为休眠小泵，一台为消防泵。该系统能够模拟供水现场的各种复杂状况，使实验设备更加贴近于实际工程。本实验装置可实现的功能有：1) 生活供水管网的恒压供水；2) 特定时日供水压力控制。每日可设定四段压力运行，以适应供水压力变化的需求；3) 夜间可启动休眠小泵运行，以实现最大限度的节能；4) 火警状态，可自动启动消防泵；5) 可实现上位机控制。对象模型如图二。对象主要设备的技术指标如下：1对象高度：2米；2
7、输水管道口径12mm；3生活水系统3.1生活水系统支路出水口（水龙头）数量12个（每层2个），口径12mm3.2按照每个水龙头出水100ml/s=6L/min=6kg/min计算，需求工作流量1000ml/s=60L/min，额定工作扬程3m。3.3生活水动力系统由2台水泵（变频运行）构成，每台功率为370W，扬程12m，流量50L/min，进水口径20mm，出水口径12mm（另有一台小功率工频水泵功率为180W，扬程8m，流量30L/min，进水口径16mm，出水口径12mm，它用于在夜间小流量时对生活管网的供水）。4消防水系统4.1消防供水支路出水口数量6个（每层1个），口径12mm，4.
8、2按照每个消防栓出水100ml/s=6L/min=6kg/min计算，额定工作流量600ml/s=36L/min，需求工作扬程3m。4.3消防供水支路水泵功率为370W，扬程12m，流量50L/min，进水口径20mm，出水口径12mm（技术参数与恒压供水支路的2台变频水泵一样）。注释：以上管径指内径。图二 变频恒压供水对象模型结构三、控制屏操作说明1“三相电源总开关”带有漏电保护器，用于控制整个系统的电源通断状态。2“启动”、“停止”按钮用于控制“工频输出”端的电源输出和手动/自动开关。3八只红色运行状态指示灯用于指示系统手、自动状态和水泵的6种工作状态。4“手动/自动”开关用于系统在手动和
9、自动控制两种状态下的切换。5八只手动控制按钮在手动状态下有效（在自动状态下无效），分别用于在手动状态下控制四台水泵。 第二节 GX DeveloPer7.0软件使用说明与下位机通讯本控制系统下位机编程软件采用三菱公司的GX DeveloPer7.0。一、GX DeveloPer 软件安装GX DeveloPer安装盘已经被刻录到“THBAHY-1变频恒压供水系统实训装置”的发货光盘资料内，它作为“THBAHY-1变频恒压供水系统实训装置”配套附件。将“THBAHY-1变频恒压供水系统实训装置”的发货光盘放入光驱内打开，可以通过光盘直接安装，也可以将“GX DeveloPer安装盘”拷贝到电脑后
10、，再安装。打开“GX DeveloPer安装盘”，双击里面的“SETUP”安装图标，根据提示完成安装。安装完成后，桌面上会显示“GX DeveloPer” 图标。注意：通常安装时，需要先点击“GX-DeveloP7中文版EnvMELSET UP”进行环境安装，然后点击“GX-DeveloP7中文版SET UP”进行软件安装。二、PLC程序下载1给 PLC 提供 220V 交流电源，打开实训装置上的船形开关，将 PLC 打到 STOP 的状态。2打开 PC 机(事先装好了GX DeveloPer 和力控组态软件)，通过 WINDOWS 菜单打开三菱 PLC 编程软件环境 GX DeveloPer
11、，如图 2-1 所示。图2-13打开配套光盘，将下位机工程复制到C盘的根目录，用GX DeveloPer打开C盘下的工程，点击菜单在线-PLC写入,进入下载画面，如图 2-2 所示。图2-24选择参数加程序，在图2-2窗口中,点击执行，程序被下装到PLC。程序下载完成后，将PLC置为运行状态。在图2-1所示窗口中，单击菜单诊断，在下拉菜单中，点击PLC诊断项，出现图2-3所示的画面。通过这个画面，可以查看PLC的运行状态。诊断完成后，点击关闭按钮。图2-35关闭编程环境，程序下载完成。第三节 上位机工程软件安装与使用本系统的上位机基于力控组态软件（PCAauto5.0）设计，使用方法如下：1打
12、开资料光盘中的“THBAHY-1上位机工程”文件夹，鼠标双击“SETUP”图标，选择桌面快捷方式，根据提示完成工程安装该软件。当软件与PLC通讯时，会占用计算机的串口（COM1、波特率9600， 7位数据位，1位停止位，偶校验）。2鼠标双击桌面上的快捷方式“THBAHY-1”图标，运行上位机工程，进入如下界面。3使用说明 工程正常运行后，会自动与下位机建立连接，连接成功后，自动读取当前下位机内部的参数如上图（日期、时间、PID参数等）。 “启动”、“停止”按钮用于控制下位机程序的运行。 “常规控制”、“时段控制”用于控制供水系统的两种运行方式，每次在“启动”前要选择好是哪一种控制方式，具体使用
13、可以参考实验六 生活水系统的分段定时控制。“历史曲线”按钮用于打开历史画面，查看历史曲线。“退出” 按钮用于退出工程，退出之前要先“停止”PLC运行。 每次“启动”之前要先在调节板里设定好PID参数和休眠参数。 PID控制器和休眠状态参数（比例增益、积分时间、（微分时间权限保留）可以在线实时修改。第二章 基本实验实验一 控制屏结构认识与调试实验一、实验目的1熟悉内部的控制结构2掌握实训装置的基本操作和正确使用方法3调试并检验系统的工作状态。二、实验设备1THBAHY-1 变频恒压供水系统实训装置 一台2THPHY-2 变频恒压供水系统对象装置 一套3PC机一台(配力控组态软件一套)三、实验内容
14、与步骤1. 控制屏系统结构图图一变频恒压供水对象系统主要由四台不同功能的水泵、一只压力变送器和输水系统组成。从上面的结构图上可以看出：PLC控制器实时检测恒压供水对象总管的压力值，然后经过一系列的数据处理和PID运算，控制变频器的输出，从而实现压力的回路控制和状态切换。同时，PLC通过检测外部的火灾信号，完成对消防水泵的启停控制。PLC和上位机监控系统的实时通讯，监控系统提供直观、形象的人机界面，监视和控制系统的运行状态，“手动控制”可以完成对水泵的紧急起停，也可以用于对系统的调试、检修。2控制屏启动说明2.1“三相电源总开关”带有漏电保护器，用于控制整个系统的电源通断。2.2“启动”、“停止
15、”按钮用于控制“工频输出”端的电源输出和“手动/自动开关”。2.3八只红色运行状态指示灯用于指示系统手、自动状态和水泵的6种工作状态。2.4“手动/自动”开关用于系统在手动和自动控制两种状态下的切换。2.5八只手动控制按钮在手动状态下有效（在自动状态下无效），分别用于在手动状态下控制四台水泵。3工频旁路与热过载保护结构在THBAHY-1型变频恒压供水系统中有四台水泵，由于其中两台常规泵工作在变频循环方式，所以它们会工作在变频和工频两种状态，如下图所示。变频器输出与工频旁路之间使用带机械连锁装置的交流接触器，以防止变频器输出与工频电源之间引起短路而损坏变频器及相关设备。变频器输出U、V、W应与工频旁路电源L1、L2、L3相序一致。否则，在电机变频向工频切换过程中，会因切换前后相序的不一致而引起电机转向的突然反向
