隨著我國(guó)城市高層建筑的增多，當(dāng)前普遍采用的水泵高位水箱供水和氣壓罐供水存在基建投資大，占地面積大，維護(hù)不方便，水泵電機(jī)啟動(dòng)電流大，能耗大和可靠性低等問(wèn)題。傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)采用節(jié)流閥控制水流量滿足現(xiàn)場(chǎng)的水量要求，但是這種方式容易造成管路壓力波動(dòng)過(guò)大，通過(guò)交流接觸器接通外電運(yùn)行，全部機(jī)組的控制都依賴(lài)值班人員手工進(jìn)行操作，通過(guò)接觸器控制全部過(guò)程，繁瑣的手動(dòng)控制系統(tǒng)很難對(duì)供水管網(wǎng)的壓力和水位變化及時(shí)做出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。
      以單片機(jī)為CPU的恒壓供水控制器將實(shí)際檢測(cè)到的水壓值與設(shè)定的水壓值形成的偏差按PID或模糊控制規(guī)律運(yùn)算后，輸出的電流信號(hào)控制變頻器的輸出頻率，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)水泵轉(zhuǎn)速的控制，供水量與用水量一致，但它存在故障排除慢，系統(tǒng)運(yùn)行中的一些參數(shù)無(wú)法監(jiān)控與記錄，供水的可靠性方面比起PLC的供水方式要差，不適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。
      目前，供水企業(yè)經(jīng)常采用集散控制系統(tǒng)方案實(shí)現(xiàn)供水控制。用PLC作為控制器按PID或模糊控制規(guī)律對(duì)變頻器的輸出頻率控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水泵轉(zhuǎn)速的控制。為了進(jìn)一步提高小區(qū)供水系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)對(duì)供水系統(tǒng)的監(jiān)控和增強(qiáng)供水系統(tǒng)故障處理能力，本設(shè)計(jì)增加了運(yùn)程手動(dòng)控制運(yùn)行方式和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)運(yùn)行方式的設(shè)計(jì)。這樣能對(duì)節(jié)約投資，靈活應(yīng)用具有重要意義。

高層小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)方案確定
      傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)采用節(jié)流閥控制水流量滿足現(xiàn)場(chǎng)的水量要求，但是這種方式容易造成管路壓力波動(dòng)過(guò)大。在小區(qū)供水系統(tǒng)中加壓泵通常是用較不利水點(diǎn)的水壓要求來(lái)確定相應(yīng)的揚(yáng)程設(shè)計(jì)，然后泵組根據(jù)流量變化情況來(lái)選配，并確定水泵的運(yùn)行方式。由于小區(qū)用水有著季節(jié)和時(shí)段的明顯變化，日常供水運(yùn)行控制就常采用水泵的運(yùn)行方式調(diào)整加上出口閥開(kāi)度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量因小號(hào)在出口閥而浪費(fèi)。
      隨著人們對(duì)供水質(zhì)量和飲用水水質(zhì)量要求的不斷提高，變頻恒壓供水方式應(yīng)運(yùn)而生，它不僅能很好的解決老式屋頂水箱供水方式帶來(lái)的水質(zhì)二次污染問(wèn)題，而且解決了水泵的運(yùn)行方式調(diào)整加上出口閥開(kāi)度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費(fèi)，并對(duì)水泵也起到了很好的保護(hù)作用和有效地節(jié)約了電能的消耗。
      根據(jù)負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速或增加或減少投入運(yùn)行的臺(tái)數(shù)，從而避免了電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備造成的沖擊以及人工操作的繁雜性。變頻恒壓供水系統(tǒng)如今正被廣泛地應(yīng)用到城市自來(lái)水管網(wǎng)系統(tǒng)、住宅小區(qū)生活消防水系統(tǒng)、樓宇 空調(diào)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域。
綜合分析，本設(shè)計(jì)擬采用集散控制方式使用PLC、變頻器及相關(guān)軟件設(shè)計(jì)一套變頻恒壓供水系統(tǒng)。

高層小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成
      我們要保持水壓的恒定，就要用到反饋原理：要想維持一個(gè)物理量不變或基本不變，就應(yīng)該引用這個(gè)物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統(tǒng)。我們要想保持水壓的恒定，就 須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。
      在變頻器供水系統(tǒng)中，當(dāng)用水量大時(shí)，為保持水壓仍恒定，采用三臺(tái)水泵供水；當(dāng)用水量較小時(shí)，在變頻供水系統(tǒng)中加入氣壓罐，它能利用氣壓罐蓄水量來(lái)控制水泵在低需求量時(shí)的續(xù)流供水，能達(dá)到大功率水泵和變頻器休息。
      組成小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)的有PLC、變頻器、氣壓罐、離心泵、壓力傳感器等，如圖1-1所示。工作流程是利用設(shè)置在供水管中的壓力傳感器將管中因用水量的變化引起的水壓變化，及時(shí)將信號(hào)（4-20mA或0-10V）作為恒壓供水系統(tǒng)的反饋信號(hào)反饋給PLC調(diào)節(jié)器，通過(guò)對(duì)壓力反饋信號(hào)的檢測(cè)，經(jīng)PID調(diào)節(jié)器對(duì)比設(shè)定控制壓力進(jìn)行運(yùn)算后給出相應(yīng)的變頻指令，由變頻器控制水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到恒壓供水設(shè)計(jì)目的。

高層小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)的原理
      高層小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)中的變頻器的作用是為電機(jī)提供可變頻率的電源，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)極調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化。壓力傳感器的任務(wù)是檢測(cè)管網(wǎng)水壓，壓力設(shè)定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶需要的水壓期望值。圖1-2表示小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)基本原理圖。
      高層小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)采用變頻器與PLC來(lái)控制恒壓供水的穩(wěn)定，水泵采用并聯(lián)運(yùn)行方式，水壓大于設(shè)定值時(shí)通過(guò)閉合交流接觸器停止一臺(tái)水泵；水壓小于設(shè)定值時(shí)，通過(guò)斷開(kāi)交流接觸器啟動(dòng)一臺(tái)水泵。

高層小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)分析
      由于小區(qū)居民用水的多少是經(jīng)常變動(dòng)的，因此供水不足或供水過(guò)剩的情況時(shí)有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上，即用水多而供水少，則壓力低；用水少而供水多，則壓力大。為了保持供水壓力的恒定，使得供水和用水之間保持平衡，即用水多時(shí)供水也多，用水少時(shí)供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量。
      為了實(shí)供水壓力平衡，我們使用以變頻器為核心的智能供水控制系統(tǒng)。它的優(yōu)點(diǎn)有使水泵啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊；延長(zhǎng)泵的使用壽命等。它的使用令供水實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)電、節(jié)省人力，高效運(yùn)行。