[科普中国]-分压供水系统-

分压供水系统是指因用户水压要求的不同而分的供水系统。如城镇中某此高层建筑区或某此工业企业要求较高的供水压力，此时可设置高于城镇常压的分压供水系统；比按高压的统一供水系统节约能源。

简介分压供水系统是指因用户水压要求的不同而分的供水系统。如城镇中某此高层建筑区或某此工业企业要求较高的供水压力，此时可设置高于城镇常压的分压供水系统；比按高压的统一供水系统节约能源1。

智能型分时分压供水系统城市供水系统是保障城市经济发展和人民生活的重要基础设施，城市供水系统安全经济运行是个永恒的话题，在大力提倡构建和谐社会的环境下，安全经济供水不仅影响供水企业，而且涉及到社会的稳定。过去常用的供水方法，如水塔供水、恒速泵加压供水，由于存在着很大缺陷，已基本淘汰。常用的供水方法是变频恒压供水，即采用变频器直接控制泵类负载，利用变频器内置PID调节软件，直接调节电动机的转速保持恒定的水压，从而满足系统要求的压力。供水系统采用变频控制，既能大量节约能源，又能稳定供水系统的压力，保障管网系统的安全运行，是非常有实际意义的。

系统硬件设计1.系统的构成

根据供水工作原理和控制系统的功能要求，可以设计出供水系统的电气控制系统框图。该系统的核心控制器是可编程序逻辑控制器PLC，有数字量的输入和输出，模拟量的输入只有一组。触摸屏采用监控画面实现操作员对过程的控制和过程可视化，如压力的设定和实际压力的显示等。

2.主电路的设计

3台电机分别为M1、M2、M3，接触器KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3的工频运行；接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3的变频运行。FR1、FR2、FR3分别为3台水泵电机过载保护用的热继电器；QS1、QS2、QS3、QS4分别为变频器和3台水泵电机主电路的隔离开关；FU1为主电路的熔断器；VVVF为通用变频器。

3.控制电路的设计

SA为手动/自动转换开关，SA打在1的位置为手动控制状态，打在2的状态为自动控制状态。手动运行时，可用按钮SB1～SB8控制3台泵的启/停和电磁阀YV2的通/断，保证自动运行出现故障时，可以控制3台泵工频运行，实现对用户的不间断供水。系统自动运行时，PLC在程序控制下运行，PLC的输出端Q0.0～Q0.6分别控制3台泵的工频、变频运行及水池阀门，实现分时分压智能化供水。

Q0.0～Q0.5为PLC输出端触点，它们分别控制KM1～KM6交流接触器线圈。为使图面整洁，与PLC模块相连的7根线，只用1根线代表。PLC输出端触点旁边的4、6、8等数字为接线编号，L和N所加电源电压为交流220V。

4.PLC外围电路的设计

PLC外围电路主要由主机S7－200CPU224PLC、I/O扩展模块EM221和4模拟量输入/1输出混合模块EM235组成。

L+、M 为PLC自身提供的直流24V电源的正、负极。水池的高位及低位的检测为数字量，连接到PLC的输入点I0.3和I0.4上。控制面板上的手动控制部分I0.1、I0.5～I2.0的输入主要在调试系统时使用，调试完成后基本处于闲置状态。1L和2L为输出端Q0.0～Q0.6的公共端，L1和N为PLC的交流220V工作电源输入端，Q0.0～Q0.6输出端分别控制KM1～KM6交流接触器线圈和水池阀门。

EM221和PLC的扩展口相连，它从I/O总线上获取+5V的电源，它的输入点的公共端1M 也接在PLC的M端，为24V电源负极，输入点需要连接的24电源正极可连在PLC的L+端。EM235要实时采集泵出口处水压，送给PLC以实现压力闭环控制，只有一路模拟量输入，通过压力传感器电路将压力信号转换成0～20mA的直流电流信号2。

系统软件设计智能型分时分压供水实现的关键是自动模式程序的设计，在工作流程图中不仅要完成每天分时间段的压力变化及每时间段的压力变频恒定调节，还要实现水泵拖动电动机每隔2h轮换工作。

通过手动/自动开关将系统选择为自动模式，按下自动启动按钮，系统自动开始运行，其工作过程包括以下几个方面：

1）初始化串口，读取系统时钟并扫描各时段压力值设定。

2）向变量传送现时段的设定压力值，并通过串口传送给变频器。

3）执行画面显示程序。

4）如不停止，检测水池水位，水位满足要求，执行控制1模块程序。

5）运行到2h，执行控制2模块程序。

6）运行到2h，执行控制3模块程序。

7）运行到2h，重新回到执行控制1模块程序，再进行下一个循环3。

总结智能型分时分压供水自动控制系统是根据不同用户的不同用水特点而设计的全自动、节能型、可靠性好、新型供水自动控制系统。它集成变频调速、PLC控制、PID调节、逻辑电路、传感技术、触摸屏技术等数项先进技术，可在不同时段，根据供水管网瞬间用水量的不同而引起的压力微量变化，自动改变水泵转速和启动台数，变频器微调和PLC宏观调控相结合，自动调节供水峰谷期的供水量，解决了供水系统中存在的可靠性不高、自动化程度低、能耗高等问题2。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学