1．引言
經(jīng)隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和生活水平的提高，加上居住小區(qū)推行一戶一表供水以后，對市政管網(wǎng)供水的可靠性（壓力、流量）要求越來越高，各種分散或集中加壓設(shè)施也逐漸增多。在這些加壓設(shè)施中，采用調(diào)節(jié)水池加上變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)）變量供水方式在穩(wěn)定城市管網(wǎng)壓力、節(jié)約能源、系統(tǒng)監(jiān)視管理方面已顯現(xiàn)出極大的優(yōu)越性。
2．系統(tǒng)組成情況
2.1 sinamics g150變頻器
源于西門子 新傳動家族的sinamics g150高性能單機(jī)變頻調(diào)速柜適用于所有單電機(jī)傳動的應(yīng)用，滿足多種負(fù)載特性的要求，包括平方轉(zhuǎn)距，線性轉(zhuǎn)距，恒轉(zhuǎn)距及恒功率負(fù)載類型.。采用緊湊高品質(zhì)威圖（rittal）柜式設(shè)計(jì)，節(jié)省占地面積30%～70%。柜內(nèi)強(qiáng)電保護(hù)，安靜運(yùn)行（低于67db）。使用全新主控制板cu320，智能化設(shè)計(jì)，采用cf軟件存儲卡，提供光纜接口和profibus接口，功能操作面板aop30和功能強(qiáng)大的軟件工具 starter進(jìn)行選型，調(diào)試，節(jié)能計(jì)算。sinamics g150變頻器配合n-compact電機(jī)非常適用于使用平方律扭矩特性驅(qū)動泵和風(fēng)機(jī)的變頻器操作。
2.2 可編程序控制器（plc）
選用西門子s7-300系列通用型plc。該系列plc能適合自動化工程中的各種應(yīng)用場合，使用模塊化結(jié)構(gòu)，各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。使用cpu313c-2dp為核心控制單元，該模塊帶mpi和profibus-dp通信接口，配有mmc存儲卡，免維護(hù)，集成了24di/16di 的數(shù)字量io，再擴(kuò)展一個(gè)8ai的模擬輸入模塊用于管網(wǎng)壓力，流量，蓄水池水位及電機(jī)軸承溫度等模擬量的檢測。
2.3工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（ipc）系統(tǒng)
使用研華ipc610工控機(jī)，以ms windows2000為系統(tǒng)平臺，配置cp5611用于profibus-dp現(xiàn)場總線通信，simatic net 軟件配置opc server 使用vb6開發(fā)系統(tǒng)監(jiān)控軟件，ms sql server為后臺數(shù)據(jù)庫管理平臺。使用 simatic setp7 軟件進(jìn)行對系統(tǒng)的組態(tài)和編程調(diào)試，使用starter 軟件進(jìn)行對sinamics g150變頻器的配置調(diào)試。
其他設(shè)備包括水泵電機(jī)、出口閥門、壓力傳感器、液位計(jì)及相關(guān)電氣控制設(shè)備等集成，進(jìn)行變頻調(diào)速全自動閉環(huán)控制管理監(jiān)視功能，其系統(tǒng)組成示意見圖1 。
圖1 系統(tǒng)組成
3．系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐
3.1 基本控制原理
由壓力變送器測量管網(wǎng)壓力和流量信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬信號經(jīng)pld的a/d轉(zhuǎn)換，和設(shè)定值比較，進(jìn)行pid運(yùn)算，通過dp總線控制變頻器頻率，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速而達(dá)到恒壓及節(jié)能原理。如圖示。
3.2 通訊網(wǎng)絡(luò)的選擇與設(shè)計(jì)
plc的發(fā)展除了功能越來越多、集成度越來越高外，
網(wǎng)絡(luò)功能也越來越強(qiáng)。選擇好控制器之后，選擇數(shù)據(jù)的傳輸方式——通訊網(wǎng)絡(luò)也是非常重要的。西門子根據(jù)不同自動化水平的要求（工廠級, 單元級, 現(xiàn)場和傳感器/執(zhí)行器級）,提供了網(wǎng)絡(luò)解決方案，包括多點(diǎn)接口 （mpi）、profibus、工業(yè)以太網(wǎng)、profinet （基于工業(yè)以太網(wǎng)）、點(diǎn)對點(diǎn)連接 （ptp）、執(zhí)行器/傳感器接口（asi）。目前網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)發(fā)展趨勢，一個(gè)好的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以大大降低成本。本系統(tǒng)使用了profibus-dp的網(wǎng)絡(luò)，profibus-dp通信速率達(dá)到12mbps,能夠方便將pc、plc和變頻器通過一根rs485屏蔽雙絞線連接在一起實(shí)現(xiàn)通信控制，降低了布線和維護(hù)的費(fèi)用。simatic step7 提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)診斷工具也給調(diào)試帶來很大方便。
3.2 變頻參數(shù)設(shè)置
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