[恒壓供水]世紀星組態軟件在恒壓供水系統中的應用
一、概述
一般供水方式，多為根據用水量調節開停泵數量，壓力偏小時加泵，壓力偏高時減泵。傳統的控制方式為人工手動控制，存在著如下缺點： 操作方式落后，人為因素很大；管理方式落后，無法建立嚴格的科學管理體制；設備運行不合理，維修量大，使用壽命短；能耗高、機械磨損大，生產成本高；采用自動恒壓供水系統，可以大大改善供水性能，穩定供水壓力，節約電能。
二、系統結構
系統采用一臺變頻器控制多臺水泵以循環工作的方式，中心控制器為PLC可編程控制器，以設定壓力和反饋壓力為控制目標，以PID為控制算法組成閉環控制系統。以降壓啟動柜或軟啟動器作為工頻運行回路或獨立的后備系統。實時采集水網參數、電網參數、電機溫度、設備運行狀態，達到優化運行、可靠保護、確保供水、節約電耗。
三、控制方式
以出口總管網水壓為控制目標，以供水時間、季節為參考值，合理組合開泵臺數，減少開停泵次數，達到穩定水壓、節電供水之目的。
1、通過調節開、停泵組數量和變頻調速泵的轉速，達到調節管網水壓目的，穩定供水壓力。
2、調節精度：-0.1Mpa～+0.1Mpa。
3、以管網水壓為控制目標，達到高效節能供水。
4、以24小時為周期，根據用水量不同可上分段設定供水壓力，PLC依據設定值自動運行。
5、以“先入先出”為準則，對水泵進行優化組合，循環投切。 通過對變頻機組負荷的實時計算，確定各泵的開、停時間，使各泵在高效區段工作并磨損均勻。
6、閥門自動控制。工作程序為：
開泵----檢測泵出口水壓----壓力達到設定值時開閥----檢測閥門開盡限位。
關閥----檢測閥門關盡限位----停泵。
7、通過PLC精確控制，使泵組的變、工頻運行實現無擾動切換。并保證各泵的磨損均勻，
8、通過對供水量的計算，限制泵組在臨界狀態的頻繁起停。
9、每臺泵組后備手動軟起控制功能，確保故障的情況下不間斷供水。
10、水壓異常報警，低水池水位過低自動停機，用水量極小時自動停機。
11、軟啟動，減少了單泵啟動電流、沖擊和水泵機械磨損，延長設備的使用壽命。
12、PLC與上位監控站連網功能。
13、自動運行，遠程運行，手動運行。手動運行為最高優先權。
14、 監測所有設備的相關參數：電機電壓、電流、溫度、運行時間、運行狀態、出口水壓、閥門 狀態、閥門故障、水池水位、管網水壓、水質參數。 中心控制室進行網絡通訊，協調生產。
15、 對排污泵進行實時監控和自動控制。
四、技術經濟指標分析
1、對于水泵其揚程（H）、流 量（Q）、轉速（N）和軸功率（P）之間存在如下關系： Q=K1*N H=K2*N2 P=K3*H*Q=K1*K2*K3*N3=K*N3
由此可見，水泵出口流量與轉速成正比，揚程與轉速的平方成正比，消耗的軸功率與轉速的三次方成正比。對水泵進行調速運行，不僅對供水流量與壓力進行調節，而且有著非常明顯的節能效果。當變頻泵運行45Hz時。比工頻運轉節電27%。P（45）/p（50）=（45/50）3=73%
2、應用變頻調速可以根據用水需求量對水泵流量進行無級調整，減少開停工頻泵的次數，減少對電網及水泵機械的沖擊，延長設備的使用壽命，大大減少爆管的危險性，減少工程維修費用和跑水的浪費，間接節約了成本。
3、根據供水施工的經驗和運行數據分析，一般每天可分為幾個檔次的壓力供水，其直接節電率在10%以上。考慮減少維修費用，延長設備使用壽命，提高管理水平和自動化監控能力等間接節能效率，總節能率可達18%以上。
五、上位機監控軟件
《世紀星組態軟件》是在PC機上開發的智能型人機接口（MMI）軟件系統，它以Windows 98/2000/NT/XP 中文平臺作為其操作系統，全中文界面，并充分利用了Windows的各種便利功能。
《世紀星組態軟件》由開發系統和運行系統組成。開發系統是《世紀星組態軟件》的集成開發環境，軟件開發者在這個環境中完成界面的設計、數據庫定義、動畫連接、硬件設備安裝、網絡配置、系統配置等。該系統具有先進完善的圖形生成功能；數據庫中有多種數據類型，不但能合理地抽象控制對象，而且能非常簡單、方便地對數據的報警、趨勢曲線、歷史數據記錄、安全防范等進行操作；開發者利用其豐富的圖形控件和自定義圖庫功能，可以大大減少設計界面的時間；通過簡單而實用的編程命令語言，開發者不需要編程經驗就可以設計完成實際工程；方便的硬件設備安裝向導和全面地支持國內國際工控底層設備，徹底實現工控現場的數據采集和監控功能。
運行系統是《世紀星組態軟件》系統的實時運行環境，用于顯示開發系統中建立的動畫圖形畫面，并負責數據庫與硬件設備的數據交換。運行系統能實時而形象地反映現場的所有參數和實際情況；通過實時數據庫管理從工業控制對象采集各種數據；可把數據的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成實時和歷史報警、歷史數據記錄、實時和歷史趨勢曲線等監控功能；可生成歷史數據文件，用于追憶歷史事件；靈活方便的組態式報表，可充分滿足用戶的各種報表需要。
六、工藝過程
1、主畫面
2、PID 調節
一般供水方式，多為根據用水量調節開停泵數量，壓力偏小時加泵，壓力偏高時減泵。傳統的控制方式為人工手動控制，存在著如下缺點： 操作方式落后，人為因素很大；管理方式落后，無法建立嚴格的科學管理體制；設備運行不合理，維修量大，使用壽命短；能耗高、機械磨損大，生產成本高；采用自動恒壓供水系統，可以大大改善供水性能，穩定供水壓力，節約電能。
二、系統結構
系統采用一臺變頻器控制多臺水泵以循環工作的方式，中心控制器為PLC可編程控制器，以設定壓力和反饋壓力為控制目標，以PID為控制算法組成閉環控制系統。以降壓啟動柜或軟啟動器作為工頻運行回路或獨立的后備系統。實時采集水網參數、電網參數、電機溫度、設備運行狀態，達到優化運行、可靠保護、確保供水、節約電耗。
三、控制方式
以出口總管網水壓為控制目標，以供水時間、季節為參考值，合理組合開泵臺數，減少開停泵次數，達到穩定水壓、節電供水之目的。
1、通過調節開、停泵組數量和變頻調速泵的轉速，達到調節管網水壓目的，穩定供水壓力。
2、調節精度：-0.1Mpa～+0.1Mpa。
3、以管網水壓為控制目標，達到高效節能供水。
4、以24小時為周期，根據用水量不同可上分段設定供水壓力，PLC依據設定值自動運行。
5、以“先入先出”為準則，對水泵進行優化組合，循環投切。 通過對變頻機組負荷的實時計算，確定各泵的開、停時間，使各泵在高效區段工作并磨損均勻。
6、閥門自動控制。工作程序為：
開泵----檢測泵出口水壓----壓力達到設定值時開閥----檢測閥門開盡限位。
關閥----檢測閥門關盡限位----停泵。
7、通過PLC精確控制，使泵組的變、工頻運行實現無擾動切換。并保證各泵的磨損均勻，
8、通過對供水量的計算，限制泵組在臨界狀態的頻繁起停。
9、每臺泵組后備手動軟起控制功能，確保故障的情況下不間斷供水。
10、水壓異常報警，低水池水位過低自動停機，用水量極小時自動停機。
11、軟啟動，減少了單泵啟動電流、沖擊和水泵機械磨損，延長設備的使用壽命。
12、PLC與上位監控站連網功能。
13、自動運行，遠程運行，手動運行。手動運行為最高優先權。
14、 監測所有設備的相關參數：電機電壓、電流、溫度、運行時間、運行狀態、出口水壓、閥門 狀態、閥門故障、水池水位、管網水壓、水質參數。 中心控制室進行網絡通訊，協調生產。
15、 對排污泵進行實時監控和自動控制。
四、技術經濟指標分析
1、對于水泵其揚程（H）、流 量（Q）、轉速（N）和軸功率（P）之間存在如下關系： Q=K1*N H=K2*N2 P=K3*H*Q=K1*K2*K3*N3=K*N3
由此可見，水泵出口流量與轉速成正比，揚程與轉速的平方成正比，消耗的軸功率與轉速的三次方成正比。對水泵進行調速運行，不僅對供水流量與壓力進行調節，而且有著非常明顯的節能效果。當變頻泵運行45Hz時。比工頻運轉節電27%。P（45）/p（50）=（45/50）3=73%
2、應用變頻調速可以根據用水需求量對水泵流量進行無級調整，減少開停工頻泵的次數，減少對電網及水泵機械的沖擊，延長設備的使用壽命，大大減少爆管的危險性，減少工程維修費用和跑水的浪費，間接節約了成本。
3、根據供水施工的經驗和運行數據分析，一般每天可分為幾個檔次的壓力供水，其直接節電率在10%以上。考慮減少維修費用，延長設備使用壽命，提高管理水平和自動化監控能力等間接節能效率，總節能率可達18%以上。
五、上位機監控軟件
《世紀星組態軟件》是在PC機上開發的智能型人機接口（MMI）軟件系統，它以Windows 98/2000/NT/XP 中文平臺作為其操作系統，全中文界面，并充分利用了Windows的各種便利功能。
《世紀星組態軟件》由開發系統和運行系統組成。開發系統是《世紀星組態軟件》的集成開發環境，軟件開發者在這個環境中完成界面的設計、數據庫定義、動畫連接、硬件設備安裝、網絡配置、系統配置等。該系統具有先進完善的圖形生成功能；數據庫中有多種數據類型，不但能合理地抽象控制對象，而且能非常簡單、方便地對數據的報警、趨勢曲線、歷史數據記錄、安全防范等進行操作；開發者利用其豐富的圖形控件和自定義圖庫功能，可以大大減少設計界面的時間；通過簡單而實用的編程命令語言，開發者不需要編程經驗就可以設計完成實際工程；方便的硬件設備安裝向導和全面地支持國內國際工控底層設備，徹底實現工控現場的數據采集和監控功能。
運行系統是《世紀星組態軟件》系統的實時運行環境，用于顯示開發系統中建立的動畫圖形畫面，并負責數據庫與硬件設備的數據交換。運行系統能實時而形象地反映現場的所有參數和實際情況；通過實時數據庫管理從工業控制對象采集各種數據；可把數據的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成實時和歷史報警、歷史數據記錄、實時和歷史趨勢曲線等監控功能；可生成歷史數據文件，用于追憶歷史事件；靈活方便的組態式報表，可充分滿足用戶的各種報表需要。
六、工藝過程
1、主畫面
2、PID 調節
3、打印報表
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