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电气控制柜生产实训指导书电气工程系实训教研组第一节 系统概述变频恒压供水系统是现代建筑中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使得其越来越广泛应用于住宅小区、高层建筑的生活及消防供水系统。在智能建筑教学领域，恒压供水系统也日益成为其研究的重要课题，其典型结构由压力传感器、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结构庞大、分布广、不形象直观，不适宜直接作为教学实训装置，为满足科研和教学要求，目前市场上也出现了不少的恒压供水实训设备，但性能大多参差不齐，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口阀的开度来实现恒压供水，这样不但线路复杂，操作麻烦、维护困难，由于驱动电机是恒速运转，水量是靠水泵出口阀开度控制，浪费了大量的能源。许多厂家虽然也生产出了变频恒压供水系统实训装置，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训装置，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，仅由PLC等控制设备独立完成自动控制过程，缺乏牢靠的手动控制系统，系统投运前的不确定因素无法排除。“TXHY变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训装置，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，当需求压力降低时，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，是一种真正节能的变频调速恒压供水系统。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防水系统，生活水和消防水两路水系统之间采用特殊单向影响结构，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保证了实训系统可观察性。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，手动控制系统可以保证系统的可靠运行，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，保障了设备的安全运行；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，其中两台常规变频循环泵，一台休眠小泵，一台消防泵，该系统能够模拟供水现场的各种复杂状况，使实训设备更加贴近工程应用。其可实现功能有：一、 生活供水管网的恒压供水；二、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；三、夜间可启动休眠小泵运行实现最大限度节能；四、火警状态，可自动启动消防泵；五、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：1.7米；2输水管道口径25mm；3生活水系统3.1生活水系统支路出水口（水龙头）数量8个（每层2个），口径12mm3.2按照每个水龙头出水100ml/s=6L/分=6Kg/s计算，需求工作流量1000ml/s=60L/分，额定工作扬程3米。3.3生活水动力系统由2台水泵（变频运行）构成，每台功率90W，扬程7米，流量25L/分，进水口径20mm，出水口径12mm（另有一台小功率工频水泵功率180W，扬程8米，流量30L/分，进水口径16mm，出水口径12mm，用于在夜间小流量时对生活管网供水）。4消防水系统4.1消防供水支路出水口数量4个（每层1个），口径12mm，4.2按照每个消防栓出水100ml/s=6L/分=6Kg/s计算，额定工作流量600ml/s=36L/分，需求工作扬程3米。4.3消防供水支路水泵功率90W，扬程7米，流量25L/分，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”按钮用于控制水泵1、水泵2变频运行时的电源输出。3工作方式项用于显示自动和手动两种模式。4手动操作部分的水泵1、水泵2、休眠泵、消防泵分别用于水泵1、水泵2、休眠泵、消防泵的启动、停止。5循环时间项用于改变水泵1、水泵2，变频工作时的切换时间。6水泵1变频、水泵2变频、水泵1工频、水泵2工频、休眠泵、消防泵分别显示水泵1、水泵2、休眠泵、消防泵的运行状态。第二节 电气控制柜生产实训一实训目的 正确安装与调试电气控制柜，与变频恒压供水控制对象联机调试，满足控制要求。二实训设备1可编程实训装置一台2变频器一台3触摸屏一台4交流接触器7个5压力变送器1个6. 恒压供水系统1套三实训内容1手动控制设置和自动控制设置 a)手动控制设置：将X0和COM端连接 b)自动控制设置：X0和COM端不连接2输入分配 a)手动控制输入水泵1启动/停止 X2水泵2启动/停止 X3休眠泵启动/停止 X4消防泵启动/停止 X5 b) 自动控制（水泵1水泵2 通过变频器切换运行，休眠泵消防泵手动控制） 输入启动 X6停止 X7 休眠泵 X4 启动/停止 消防泵 X5 启动/停止3.输出分配（COM1、COM2、COM3、COM4、COM5接N线） 输出KM1 Y1KM2 Y2KM3 Y3KM4 Y4KM5 Y5KM0 Y6KM6 Y7J2 Y10手动状态显示 Y11自动状态显示 Y12泵1工频 Y13泵1变频 Y14泵2工频 Y15泵2变频 Y16休眠泵 Y17消防泵 Y20 3.变频器参数设置。（注意：设置变频器参数时，必须将STR、STF端子和SD端子断开，即变频器处于停止状态）P77 = 2P79 = 2P128 = 20P133 = 30P160 = 0P179 = 144变频器与压力变送器连接图 5变频器连线图 6总接线图 : 7手动控制和自动控制（1）手动控制时，X2用于水泵1的启动、停止，X3用于水泵2的启动、停止，X4用于休眠泵的启动、停止，X5用于消防泵的启动、停止，水泵1、水泵2此时处于工频运行状态。（2）自动控制时，水泵1、水泵2运行于变频状态，通过X6启动、X7停止，水泵1、水泵2是循环工作的，切换时由触模屏上的循环时间来调整（操作如下，点击循环时间后的方框，将出现输入数值标签，输入需要的循环时间，按确认键确认，可以看到运行倒计时的时间随着改变），X4用于休眠泵的启动和停止（触模屏上按手动操作下的休眠泵），X5用于消防泵的启动和停止（触摸屏上按手动操作下的消防泵）。自动状态时，Y12输出，Y13用于水泵1工频指示，Y14用于水泵1变频指示，Y15用于水泵2工频指示，Y16用于水泵2变频指示，Y17用于休眠泵指示，Y20用于消防泵指示，自动控制时，管道压力是通过压力变