恒压供水
方案说明书
日期：2005/1/3
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目 录一、 项目范围 3
1. 项目概况 3
2. 工艺过程要求 3
二、 系统设计方案 3
1. 系统设计概述 3
1.1. 控制系统 3
1.2. 系统设计总体框架 3
2. 系统各部分设计 4
2.1. 子系统1（如PLC部分） 4
2.2. 子系统2（如触摸屏部分） 4
2.3. …… 4
3. 系统功能要求 4
3.1. 子系统1 4
3.2. 子系统2 4
3.3. …… 4
3.4. 环境要求 4
三、 系统配置 5
四、 进度安排 5
五、 服务事项 5
项目范围项目概况上海海源水泵厂恒压供水要求采用三用一备式，可以保持恒定的压力来给用户供水，因是新建项目，所以电气控制部门由我司来进行选件，做方案，编程及现场的调试，综合客户的要注的性价比，我公司选用如下品牌的器件：
系统采用富士公司的P11S系列风机水泵类专用变频器电机进行变频控制。相对于其它品牌富士公司的P11S系列变频器具有较高的性能价格比，并且采用先进的技术进行设计，因此具有良好的使用性能。P11S系列变频器是富士公司自主生产的高品质、多功能、低噪音的变频器，其丰富的功能，能完全满足各种不同的需求。它通过优化的PWM生成技术能输出较好的电压、电流特性，输出谐波少，电压输出能力强，采用最新的智能功率模块集驱动、保护、功率变换于一体，极大地提高整机可靠性。还有它提供了数量众多的控制端子，能根据不同的需求灵活地进行外部控制。
在自动控制上，系统采用OMRON公司的CPM1A系列PLC作为控制的核心部分。OMRON公司的CPM1A系列PLC是一种小型化设计的可编程控制器，适用于控制点数不是很多的场合。由于采用一种和中型机、大型机相同的设计思想，因此在控制能力及适用性方面都能达到较高的水平。
本系统采PLC结合PID调节仪表进行变频控制的方法进行设计。M1采用变频器进行PID控制。通过森纳士的压力传感器检测出泵出口处的压力值，经过变换后向PID调节仪输出标准的4~20mA信号。然后经PID调节仪和设定值比较后根据偏差输出控制信号给变频器来控制转速。由于宇光的PID调节仪采用的是人工智能的算法，因此在这过程中能做的准确、平滑地调节。
工艺过程要求
实际压力
压力差设定压力
系统开机时，先选择手动还是自动，同时选择是哪一台备用的（如选择M3备用），在自动状态下，由变频器根据运行时间，来启动电机M1（假定M1的运行时间较少），并调节到设定的压力值。通过PID调节仪的调节作用下实时地调节它的转速。当用户的用水量增大，M1电机已经调节到最大的速度值，但这时还不能达到系统的水压要求，也就是说，还是在压力下限，那么这时就要M1切换到工频下，再用变频启动电机M2，这时水压会升到设定值，并保持稳定在设定值下，按同样的道理，当用户增多时，如果水压还是不够，这时就要启动M4，同时M2还是要变频下运行。相反，当用户的用水量减少时，相应地在泵的出口处水压也将增加。在PID调节仪的调节下，变频器的输出速度也相应地下降。同样，当变频器的输出值已经达到最小值而水压还是高于设定要求，那么就将M4的电机停机。同时将M2保持变频状态，同时水压下降后变频器的速度也将相应地上升来维持原定的水压设定值。上述的调节过程都是在PLC和PID调节仪的配合控制下完成的，所有的整个操作过程都不需人工参与，提高了操作的简便性和工作的可靠性。同时M2作为一台备用的水泵，当M1或M3有一台泵有故障时，可以让M1或M3转为备用状态，并将M2作为当前运行的泵。
在系统中还设置的手动操作按钮等。在特殊的情况下如果需要进行人工地调节和控制系统的运行可以通过手动操作的方式操作系统。在系统处于手动状态下可分别控制各台电机的运行、停止。并且对于变频电机还可选择是运行在工频还是变频状态下。当变频电机运行于变频状态下时可通过PID调节仪或变频器面板调节它的速度值，达到人工设定速度的目的。
在设计中也充分考虑了操作人员操作的简便性，在面板设计中将合理地安排操作元件和指示元件的位置，做到更合理地安排。
系统设计方案系统设计概述控制系统
1、系统采用富士公司新一代风机水泵专用变频器、OMRON的CPM1A系列PLC，高性能的Schneider低压电器等进口器件，防护等级高，是系统长时间可靠运行的保障；
2、系统具有全自动/全手动两种控制方式，水泵具有变频、工频两种运行方式。
3、系统可实现多台交互并联，递次循环软起动或停止某一台泵。变频设速功能使得电机能平滑起动，消除大起动电流对电机的冲击，保护电机，延长电机的使用寿命，减少电机的维修量及维修费；
4、变频器具有丰富的保护功能，在开机和运行的全过程中，不断的自动检测潜在的故障，并在故障时，及时跳闸，保护变频器和电机；同时显示故障代码，以便检修人员排除故障；
5、变频调速系统操作简单，同时，频率、电流、输出功率等也有充足的运行 状态监控，便于维修和监控；
6、系统具有声光报警功能，在水压过低、过高，水池水位过低变频器故障，电机过载等故障时声光报警，便于及时处理故障。同时对可恢复的故障可自动或手动消警，恢复正常运行。
7、系统在水池水位过低时声光报警同时自动停机，复水自动运行，停水后复电自动启动功能。
8、系统在变频器运行频率较低时自动停止变频器，自动切换为换为压力罐供水。
9、触摸屏具有以下功能：（选用功能）
a、 系统屏：显示系统工艺流程图，每一台泵的运行状态；
b、 信息屏：显示每一台泵的累计故障次数，每一台泵的累计运行时间，系统总运行时间；
c、 报警屏：显示系统报警历史（报警信息，报警时间等）；
d、 设定屏：设定压力，水压上限、下限等（密码保护）；
e、 曲线屏：设定压力与实际压力实时曲线；
f、 帮助屏：系统使用，系统维护，注意事项等；
g、 其他屏：根据用户意见可增加。
系统设计总体框架四台电机的手/自动选择，电机的起动，停止等，都是开关量，而压力传感器的输出及变频的调节都是模拟量。
再配合IO点数的统计，即可对系统大概情况有一个总体设计构想，模块配置时应考虑15％的余量。
序号
名称
实际点数
配置点数
模块点数
模块数
余量
1
开关量输入（DI）
14
24
24
1
10
2
开关量输出（DO）
12
16
16
1
4
3
模拟量输入（AI）
0
0
0
0
0
4
模拟量输出（AO）
0
0
0
0
0
5
……
系统各部分设计子系统1（PLC部分）
考滤到经济性，选用OMRON的CPM1A系列，就可以达到上述的要求了，它可以达到自动控制，报警输出等功能，它和PID调节仪进行配合，能完全达到自动调节水压的功能。
子系统2（触摸屏部分）（选用）
在这个系统中，可以采要，也可以不采用，主要是看客户的功能，特别是客户有没有要求进行报警显示，报警记录等。如果客户有采用的话，对于OMRON的PLC采用OMRON的DIGITAL，E-view,OMRON或三菱的，现在这里是采有DIGITAL的。
子系统3（手动部分）
在这一部分中，要求手动能进行单台水泵的启/停控制，对于工艺要求图中的起动器部分，如果四台水泵都在11KW以下，则可以采用直接起动的方式，如果在11KW-35KW之间则可以采用星-三角启动方式，如果在35KW以上的话，则一定要采用软启动方式较好。这是针对的是4KW设计的，所以采用直接启动方式来进行手动控制，当然在手动下也是可以用变频来进行控制，建议标准配置中采用富士的P11S系列的变频器。
系统功能要求泵类等生产机械采用调速方法来改变其流量，能节约电功率，根据泵与流量的特性可知：
１）．流量Ｑ与电动机转速成正比；
２）．压头Ｈ与电动机转速平方成正比；
３）．所需功率Ｐ与电动机转速立次方成正比．
根据物理学公式：
Ｑ１／Ｑ２＝Ｎ１／Ｎ２；Ｈ１／Ｈ２＝（Ｎ１／Ｎ２）2；
Ｐ１／Ｐ２＝（Ｎ１／Ｎ２）3。
(其中Ｎ表示转速，Ｑ表示流量，Ｈ表示压头，Ｐ表示功率)，
由此可知：
根据我公司多年来变频节能控制的实践和经验，变频节能系统年平均节电率在40%左右，其节约电费(以变频器11KW计)：
11(功率)*40%(节电率)*24(小时)*30(天)*12(月)*0.50(元)
= 19008.00（元）
变频器的投资在几个月中就可收回，而变频器的正常使用寿命为10年，因此经济效益十分可观，可谓一次投资终生受益。
系统配置（以４KW的四台泵为列）
序号
类型
名称
型号
品牌
数量
单价（元）
小计（元）
备注
1
PLC
PLC
CMP1A-40CDR-A
Omron
1
2
变频器
变频器
富士
1
3
传感器
PID调节仪
AI708FXL2L2+250欧
施耐德
1
4
压力变送器
DG1300-BZ-A-2-1
施耐德
1
5
低压电器
空开
C65N 3P 63A D
施耐德
1
6
空开
C65N 3P 32A DE
施耐德
1
7
空开
GV2-M14C
施耐德
4
空开
DPN 3A
施耐德
1
9
辅助触头
LA1-DN11
施耐德
8
10
辅助触头
GV2-AE11
施耐德
4
接触器
LC1-D1210M5C
施耐德
8
机械互锁
LA9-D09978
施耐德
4
11
批示灯
XB2-BVM3C
施耐德
3
红
12
批示灯
XB2-BVM4C
施耐德
9
绿
13
选择开关
XB2-BA21C
施耐德
6
二位
14
选择开关
XB2-BA33C
施耐德
1
三位
15
急停开关
XB2-BS542C
施耐德
1
电压表
CPL-72 50/5A
COMPLEE
1
电流表
CPL-72 450V
COMPLEE
1
互感器
50/5
国产
1
电压转换开关
国产
1
开关电源
S-50-24
MV
1
16
中继
MY2NJ AC220V
Omron
3
17
中继底座
PYF08-A
Omron
3
18
其它类
19
控制柜及安装附件
控制柜
定制
1
20
端子
定制
21
线槽
定制
22
其它附件
定制
23
24
设计及调试费
FD
１
25
盘柜安装及运输费
FD
１
26
税收管理费
FD
１
27
合计（元）：
进度安排天数
10
20
30
40
50
60
70
80
90
订货
上位机界面设计
PLC 程序设计
现场安装
模拟调试
现场调试
服务事项项目完成之后，提供本项目完整的图纸及程序；
本公司对控制系统提供一年保修、终生维护。一旦系统出现故障，本公司将提供电话支持，如果无法电话解决保证技术人员带有关设备在24小时内到现场服务；
本公司作为OMRON，研华、施耐德，SIEMENIS的代理商可提供最新相关资料，以便为用户提供及时的技术服务。
