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    王忠友（1963－）
男,湖北陽(yáng)新人,副教授,1986年畢業(yè)于華中師范大學(xué),現(xiàn)在湖北省咸寧學(xué)院信息工程學(xué)院從事電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)方面教學(xué)工作.

摘要：該系統(tǒng)采用單片機(jī)為基礎(chǔ)的CPS-20控制器和變頻器設(shè)計(jì)出的高樓層供水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了恒壓供水，缺水、過(guò)載報(bào)警，手動(dòng)控制水泵工作等功能，其造價(jià)低，維護(hù)費(fèi)用少，操作方便、設(shè)備使用壽命長(zhǎng)，是一種值得推廣的給水系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：恒壓供水系統(tǒng)；變頻器；CPS-20控制器；水位檢測(cè)
　　
Abstract: This water supply system of highrise buildings was designed by using CPS-20 controller and inverter based on SCM. It has functions of water supply with constant hydraulic pressure, alarm of low water-level and overloading, and manual water pump. The low cost of production and maintenance, easy operation and longer equipment life show that the water supply system is worthy of promotion.

Key words: water supply system with constant hydraulic pressure; inverter; CPS-20 controller; water level detection

1　引言

    隨著社會(huì)的高速發(fā)展，城市高樓林立，高樓層用水往往因水壓不夠而成問(wèn)題，常用的水塔式供水因設(shè)備（尤其電機(jī)）易損而大大增加維護(hù)費(fèi)用，且使用也不方便，為此，工程設(shè)計(jì)人員紛紛利用現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計(jì)全自動(dòng)化給水系統(tǒng)[1-5]。本文介紹的便是一種電腦化智能變頻供水系統(tǒng)，無(wú)需水塔，供水穩(wěn)定。由于使用變頻方式，設(shè)備壽命大大延長(zhǎng)，其智能化程度高，操作也方便，是一種值得推廣的城市高樓層給水系統(tǒng)。

2　給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    本系統(tǒng)由蓄水池、機(jī)械離心水泵、控制柜及送水管道系統(tǒng)組成（如圖1所示）。

    蓄水池容量根據(jù)用戶(hù)量、管道系統(tǒng)的實(shí)際具體情況確定。

    該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)控制六臺(tái)水泵同時(shí)工作的能力，下面僅以控制兩臺(tái)水泵為例介紹該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)的控制電路如圖2所示

圖2   系統(tǒng)控制電路

    圖2中BPQ為大功率變頻器，CPS為北京蘭利東方科技有限公司開(kāi)發(fā)的CPS-20系列智能控制器[6]。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)恒壓自動(dòng)供水（水壓可由用戶(hù)自定），泵電機(jī)低電流變頻啟動(dòng)，缺水報(bào)警，電機(jī)過(guò)載報(bào)警，手動(dòng)控制水泵工作等功能。

    2.1　水位檢測(cè)控制實(shí)現(xiàn)

    水位檢測(cè)是使用了一種密封的塑料浮盒（在圖2中以“Y”表示），內(nèi)含一金屬鋼球，盒內(nèi)一端有兩相對(duì)的但不相接觸的金屬片，兩金屬片分別接在一兩芯電纜線上。金屬球可在盒內(nèi)滾動(dòng)，當(dāng)球落在兩金屬片之間時(shí)，兩金屬片接通。使用該浮盒時(shí)，將其電纜引線的一定距離處固定在蓄水池的池壁上的適當(dāng)位置，如圖3所示。引出線分別接在CPS-20控制器的LA1和GND兩端點(diǎn)上。

    水位正常時(shí)，浮盒內(nèi)的金屬球夾在兩金屬片之間，這時(shí)的CPS控制器上的LA1與GND接通，即LA1處于低電平狀態(tài)。若無(wú)其他故障或設(shè)置情況下，系統(tǒng)便可以正常啟動(dòng)供水。

    而當(dāng)外管網(wǎng)水供應(yīng)不足，即蓄水池中的進(jìn)水量比出水量小時(shí)，水位便下降，如圖3(a)所示，當(dāng)水位降到B線以下，盒內(nèi)金屬球即從兩金屬片間滾出，使LA1與GND斷開(kāi)，控制器內(nèi)電路將LA1端點(diǎn)拉至高電位。同時(shí)，這一信號(hào)通過(guò)控制器的Ta和Tb兩端點(diǎn)輸出一更強(qiáng)的報(bào)警信號(hào)，使繼電器Z2接通，從而發(fā)出聲光報(bào)警。

    當(dāng)用戶(hù)用水量減少或供水量充足，即池內(nèi)的進(jìn)水量大于出水量時(shí)，水位便上升，如圖3(b)，當(dāng)水位上升到一定程度，如圖中A’處時(shí)，金屬球滾入兩金屬片間，LA1與GND便接通，LA1又降為低電位，Ta與Tb之間不輸出信號(hào)，Z2斷開(kāi)，缺水報(bào)警信號(hào)解除。

    2.2　恒壓供水控制實(shí)現(xiàn)

    系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)恒壓供水，采用了YTZ-150電阻遠(yuǎn)傳壓力表和CPS-20控制器聯(lián)合實(shí)現(xiàn)，反饋控制示意圖如圖4所示。

    當(dāng)電源打開(kāi)，圖2中的方式開(kāi)關(guān)HK扳向Auto（自動(dòng)）方式后，控制器的B1端點(diǎn)輸出變頻控制信號(hào)，變頻器BPQ便啟動(dòng)水泵電機(jī)，水泵開(kāi)始工作，安裝在出水管端的遠(yuǎn)傳壓力表便有相應(yīng)指示，同時(shí)壓力表內(nèi)的可變電阻器的中心觸頭也作相應(yīng)改變。這個(gè)改變的信號(hào)反饋回CPS-20控制器。當(dāng)水壓未達(dá)到預(yù)定設(shè)置值時(shí)，變頻器輸出功率加大，水泵轉(zhuǎn)速加快，水泵輸出水量增大，水壓表指示亦增大。若水壓達(dá)到設(shè)定值，但控制器輸出信號(hào)使變頻器輸出減小直至為零；若水壓在變頻器滿(mǎn)頻工作還未達(dá)到設(shè)定值，則控制器將關(guān)閉B1而打開(kāi)D1而使1D泵工頻工作，并同時(shí)啟動(dòng)B1輸出，使2D泵變頻工作，直到水壓達(dá)到設(shè)定值。

    從上面分析可以看出，控制器控制水泵工作狀況時(shí)刻根據(jù)遠(yuǎn)傳壓力表壓力情況而定，即實(shí)現(xiàn)了恒壓工作。

    2.3　其他功能實(shí)現(xiàn)

    其他主要功能有手動(dòng)控制水泵工作和電機(jī)過(guò)載報(bào)警等。

    當(dāng)HK開(kāi)關(guān)倒向“Manual”時(shí)就可進(jìn)行手動(dòng)控制水泵工作。QA是啟動(dòng)按鈕，TA是停止按鈕。以控制1D水泵為例，當(dāng)1QA按下后，繼電器2C常開(kāi)輔助觸點(diǎn)自鎖，相應(yīng)的主觸點(diǎn)接通啟動(dòng)1D水泵以工頻方式工作；當(dāng)1TA按下時(shí)，2C電路被切斷，2C常開(kāi)觸點(diǎn)均釋放斷開(kāi)，1D水泵因斷電而停止工作。同樣2D水泵工作方式與1D同，且兩水泵在手動(dòng)狀態(tài)時(shí)可各自獨(dú)立工作。

    若由于某種原因（如斷相、負(fù)載過(guò)重等）造成水泵電機(jī)電流過(guò)大，則熱繼電器1RJ、2RJ便可起保護(hù)作用，并斷開(kāi)水泵啟動(dòng)電路直到過(guò)載故障排除。

3　結(jié)論

    此系統(tǒng)是基于單片機(jī)的智能控制供水系統(tǒng)，基本上可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守供水工作，造價(jià)低廉，維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)。該系統(tǒng)經(jīng)多年實(shí)際投入使用，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，給使用單位帶來(lái)了良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

    [1] 程智剛. 變頻調(diào)速供水設(shè)備在高層建筑的應(yīng)用[J]. 廣東建材. 2006（8）：180-181.

    [2] 唐詩(shī)忠，周慶松. 高樓無(wú)塔恒壓供水PLC模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 自動(dòng)化與儀器儀表. 2006（4）:23-26.

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    [4] 張萍．變頻器恒壓供水的應(yīng)用[J]．應(yīng)用能源技術(shù)，2003(4)：34-35．

    [5] 鄭國(guó)海. PLC在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程，2006，6（20）：3382- 3384.

    [6] 北京蘭利東方科技有限公司．CPS-20C1恒壓供水控制器應(yīng)用指南．2000（8）．

作者信息：

    王忠友（咸寧學(xué)院信息工程學(xué)院，湖北  咸寧  437100）

    陳敬祖（黃石第一技工學(xué)校，湖北  黃石  435200）