TW-HY05C型恒壓供水系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置

TW-HY05C型恒壓供水系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置由供水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。供水系統(tǒng)由恒壓水箱、終端水箱、排水閥門及水泵組成，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中更加直觀、易懂;控制系統(tǒng)采用框架＋模塊，模塊可以自由的在框架上進(jìn)行安裝和拆卸，模塊還具有通用性可以利用現(xiàn)有的模塊做一些其他的實(shí)驗(yàn)，這就體現(xiàn)可產(chǎn)品的使用價(jià)值。

    TW-HY05C型恒壓供水系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置集PLC、變頻調(diào)速、過程控制、工程組態(tài)技術(shù)于一體。它由六層住宅消防、生活供水系統(tǒng)（實(shí)物模型），控制平臺(tái)兩大部分組成，包含了可編程控制器、變頻器、變頻磁力驅(qū)動(dòng)泵、休眠泵、消防泵、壓力變送器、壓力儀表、輸水管道、消防栓、家用水龍頭、蓄水池等工程設(shè)備。控制平臺(tái)采用PLC+變頻器的開放式控制結(jié)構(gòu)，可以完成多種模式下的樓層恒壓供水實(shí)訓(xùn)實(shí)訓(xùn)，為教學(xué)研究變頻恒壓供水技術(shù)提供一個(gè)開放的操作平臺(tái)。恒壓供水系統(tǒng)是利用PLC、內(nèi)置PID的變頻器和低壓電器組成的智能自動(dòng)化供水系統(tǒng)，主要用于高層建筑，生活小區(qū)的生活用水、消防用水、中小型水廠、污水處理廠和其他工礦業(yè)的生產(chǎn)用水等。


    TW-HY05C型恒壓供水系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置

裝置特點(diǎn)

    1、變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置,變頻恒壓供水實(shí)訓(xùn)裝置,變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備集PLC、變頻調(diào)速、過程控制、工程組態(tài)技術(shù)于一體。它由六層住宅消防、生活供水系統(tǒng)(實(shí)物模型..顯著的節(jié)能效果，一般節(jié)電率30%~50%。

    2、優(yōu)良的供水質(zhì)量，供水壓力保持恒定。

    3、具有手動(dòng)、自動(dòng)兩種切換功能，方便調(diào)試和維護(hù)。

    4、多種工作模式，如單泵運(yùn)行、一拖二固定運(yùn)行和一拖二循環(huán)運(yùn)行。

 

序號(hào)

名稱

功能及技術(shù)指標(biāo)

1

系統(tǒng)

功能

1. 系統(tǒng)供水模型可模擬正常模式下生活供水系統(tǒng)、小流量生活供水系統(tǒng)和消防供水系統(tǒng)，能模擬建筑給排水系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)；

2. ★系統(tǒng)控制平臺(tái)具有手、自動(dòng)控制方式；系統(tǒng)控制平臺(tái)采用開放式控制結(jié)構(gòu)，支持PLC、變頻器等設(shè)備的編程控制；

3. 系統(tǒng)具有熱過載保護(hù)、過流保護(hù)、漏電保護(hù)、接地保護(hù)、工頻和變頻聯(lián)鎖控制等多重保護(hù)機(jī)制；

4. ★提供組態(tài)軟件和PLC開發(fā)、運(yùn)行環(huán)境，支持控制方案編程設(shè)計(jì)；

5. 系統(tǒng)可開展生活供水管網(wǎng)的恒壓供水實(shí)驗(yàn)；

6. 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以天為周期的定時(shí)壓力控制，以適應(yīng)供水壓力變化的需求；

7. 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)夜間可啟動(dòng)休眠小泵運(yùn)行實(shí)現(xiàn)最大限度節(jié)能，實(shí)現(xiàn)小流量下的生活供水；

8. 系統(tǒng)可模擬火警狀態(tài)下消防泵的自動(dòng)啟動(dòng)，完成消防模式下的恒壓供水；

9. ★系統(tǒng)可利用上位機(jī)進(jìn)行變頻恒壓供水的PID控制；

10. 系統(tǒng)配備監(jiān)控系統(tǒng)軟件，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供水過程的全監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定和狀態(tài)分析；

11. ★系統(tǒng)支持變頻、工頻兩種狀態(tài)運(yùn)行，設(shè)備之間具備機(jī)械互鎖和邏輯互鎖；

12. 輸入電源：交流三相四線～380V±10%，50Hz；

2

水泵

1. 消防水泵：三相AC380V；功率：0.3～0.6kW；揚(yáng)程：10～40m；流量：30～150L/min；

2. 變頻磁力驅(qū)動(dòng)泵：三相AC380V；功率：0.3～0.6kW；揚(yáng)程：10～40m；流量：10～60L/min；

3. 休眠泵：三相AC380V；功率：0.1～0.5kW；揚(yáng)程：5～30m；流量：10～50L/min；

3

壓力

變送器

1. 量程0～500kPa；

2. 監(jiān)測(cè)精度：±5Kpa以內(nèi)；

4

PLC控制器

1. 電壓24V；

2. ★支持modbus協(xié)議；

3. ★DO、DI輸入點(diǎn)位24個(gè)，輸出點(diǎn)位16個(gè)；AO、AI先用西門子EM AM06輸入點(diǎn)數(shù)4個(gè)，輸出點(diǎn)位數(shù)量2個(gè)；

4. 滿足本實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)控輸入輸出要求；

5. 本實(shí)驗(yàn)裝置選用西門子SR40 PLC編程主機(jī)；

型號(hào)

CPU SR40 AC/DC/RLY

訂貨號(hào)（MLFB）

6ES7 288-1SR40-0AA0

尺寸 W x H x D（mm）

125 x 100 x 81

重量

441.3 g

功耗

23 W

可用電流（EM 總線）

最大 740 mA （5 V DC）

可用電流（24 V DC）

最大 300 mA（傳感器電源）

數(shù)字輸入電流消耗（24 V DC）

所用的每點(diǎn)輸入 4 mA

CPU 特征

 

用戶儲(chǔ)存器

24 KB 程序存儲(chǔ)器/16 KB 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器/10 KB 保持性存儲(chǔ)器

板載數(shù)字 I/O

24 點(diǎn)輸入/16 點(diǎn)數(shù)出

過程映像大小

256 位輸入 (I)/256 位輸出 (Q)

位存儲(chǔ)器（M）

256 位

臨時(shí)（局部）存儲(chǔ)

主程序中 64 字節(jié)，每個(gè)子程序和中斷程序中 64 字節(jié)

I/O 模塊擴(kuò)展

最多 4 個(gè)擴(kuò)展模塊

信號(hào)板擴(kuò)展

最多 1 個(gè)信號(hào)板

高速計(jì)數(shù)器

共 4 個(gè)

單相  4 個(gè)，60 kHz

正交相位 2 個(gè)，40 kHz

脈沖輸出

－

脈沖捕捉輸入

14

循環(huán)中斷

共 2 個(gè)，分辨率為 1 ms

沿中斷

4 個(gè)上升沿和 4 個(gè)下降沿（使用可選信號(hào)板時(shí)，各 6 個(gè)）

存儲(chǔ)卡

Micro SD 卡（選件）

實(shí)時(shí)時(shí)鐘精度

+/- 120 秒/月

實(shí)時(shí)時(shí)鐘保持時(shí)間

通常為 7 天，25?C 時(shí)最少為 6 天

布爾運(yùn)算

0.15 μs/指令

移動(dòng)字

1.2 μs/指令

實(shí)數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算

3.6 μs/指令

POUs

類型/數(shù)量

? 主程序：1 個(gè)

? 子程序：128 個(gè)（0 到 127）

? 中斷程序：128 個(gè)（0 到 127）

嵌套深度

? 來自主程序：8 個(gè)子程序級(jí)別

? 來自中斷程序：4 個(gè)子程序級(jí)別

累加器

4 個(gè)

定時(shí)器

類型/數(shù)量

? 非保持性（TON，TOF）：192 個(gè)

? 保持性：64 個(gè)

計(jì)數(shù)器

256 個(gè)

通信

 

端口數(shù)

1 個(gè)以太網(wǎng)口/1 個(gè)串口（RS485）/1 個(gè)附加串口（可選 RS232/485 信號(hào)板，僅限于 SR40 和 ST40）

HMI 設(shè)備

每個(gè)端口 4 個(gè)

編程設(shè)備（PG）

以太網(wǎng)：1 個(gè)

連接數(shù)

以太網(wǎng)：

? 4 個(gè)用于 HMI

? 1 個(gè)用于編程設(shè)備

串口（RS485）：

? 4 個(gè)用于 HMI

數(shù)據(jù)傳輸率

以太網(wǎng)：10/100 Mb/s

RS485 系統(tǒng)協(xié)議：9600，19200 和 187500 b/s

RS485 自由端口：1200 到 115200 b/s

隔離（外部信號(hào)與 PLC 邏輯側(cè)）

以太網(wǎng)：變壓隔離器，1500 V DC

RS485：無

電纜類型

以太網(wǎng)：CAT5e 屏蔽電纜

RS485：PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)電纜

電源

 

電壓范圍

85 ~ 264 V AC

電源頻率

47 ~ 63 Hz

輸入電流

最大負(fù)載時(shí)僅包括 CPU

120 V AC 時(shí) 130 mA （無 300 mA 的傳感器電源輸出）

120 V AC 時(shí) 250 mA （帶300mA的傳感器電源輸出）

240 V AC 時(shí) 80 mA （無 300 mA 的傳感器電源輸出）

240 V AC 時(shí) 150 mA （帶300mA的傳感器電源輸出）

最大負(fù)載時(shí)包括 CPU 和所有擴(kuò)展附件

120 V AC 時(shí) 300 mA

240 V AC 時(shí) 190 mA

浪涌電流（最大）

264 V AC 時(shí) 16.3 A

隔離（輸入電源與邏輯側(cè)）

1500 V AC

漏地電流，AC 線路對(duì)功能地

0.5 mA

保持時(shí)間（掉電）

120 V AC 時(shí) 30 ms

240 V AC 時(shí) 200 ms

內(nèi)部保險(xiǎn)絲（用戶不可更換）

3 A，250 V，慢速熔斷

傳感器電源

 

電壓范圍

20.4 ~ 28.8 V DC

額定輸出電流（最大）

300 mA

最大波紋噪聲（＜10MHz）

＜ 1 V 峰峰值

隔離（CPU 邏輯側(cè)與傳感器電源）

未隔離

數(shù)字輸入

 

輸入點(diǎn)數(shù)

24

類型

漏型/源型（IEC 1類漏型）

額定電壓

4 mA 時(shí) 24 V DC，額定值

允許的連續(xù)電壓

最大 30 V DC

浪涌電壓

35 V DC，持續(xù) 0.5 s

邏輯 1 信號(hào)（最?。?/span>

2.5 mA 時(shí) 15 V DC

邏輯 0 信號(hào)（最大）

1 mA 時(shí) 5 V DC

隔離（現(xiàn)場(chǎng)側(cè)與邏輯側(cè)）

500 V AC 持續(xù) 1 min

隔離組

1

濾波時(shí)間

每個(gè)通道可單獨(dú)選擇（僅前 14 個(gè)板載輸入，包括信號(hào)板的數(shù)字輸入）：

0.2、0.4、0.8、1.6、3.2、6.4 和 12.8 μs

0.2、0.4、0.8、1.6、3.2、6.4 和 12.8 ms

HSC 時(shí)鐘輸入頻率（最大）

（邏輯 1 電平 = 15 ~ 26 V DC）

單相：4 個(gè)，60 kHz

正交相位：2 個(gè)，40 kHz

同時(shí)接通的輸入數(shù)

24

電纜長(zhǎng)度

屏蔽：500m（正常輸入），50m（HSC 輸入）；非屏蔽：300m（正常輸入）

數(shù)字輸出

 

輸出點(diǎn)數(shù)

16

類型

繼電器，干觸點(diǎn)

電壓范圍

5 ~ 30 V DC 或 5 ~ 250 V AC

最大電流時(shí)的邏輯 1 信號(hào)

－

具有 10 KΩ 負(fù)載時(shí)的邏輯 0 信號(hào)

－

每點(diǎn)的額定電流（最大）

2.0 A

每個(gè)公共端的額定電流（最大）

－

燈負(fù)載

30 W DC / 200 W AC

通態(tài)電阻

新設(shè)備最大為 0.2 Ω

每點(diǎn)的漏電流

－

浪涌電流

觸電閉合時(shí)為 7A

過載保護(hù)

無

隔離（現(xiàn)場(chǎng)側(cè)與邏輯側(cè)）

1500 V AC 持續(xù) 1 min（線圈與觸電）

無（線圈與邏輯側(cè)）

隔離電阻

新設(shè)備最小為 100 MΩ

斷開觸點(diǎn)間的絕緣

750 V AC 持續(xù) 1 min

隔離組

4

電感鉗位電壓

－

開關(guān)延遲（Qa.0-Qa.3)

最長(zhǎng) 10 ms

開關(guān)延遲（Qa.4-Qb.7）

最長(zhǎng) 10 ms

機(jī)械壽命（無負(fù)載）

10,000,000 個(gè)斷開/閉合周期

額定負(fù)載下的觸點(diǎn)壽命

100,000 個(gè)斷開/閉合周期

STOP 模式下的輸出狀態(tài)

上一個(gè)值或替換值（默認(rèn)值為 0）

同時(shí)接通的輸出數(shù)

16

電纜長(zhǎng)度

500m（屏蔽），150m（非屏蔽）

 

5

變頻器

1. 電壓三相AC380V；

2. 額定功率不小于0.3kW；

3. ★支持modbus協(xié)議；

4. 采用西門子V20 變頻器，0.37KW，支持modbus協(xié)議

6

組態(tài)

軟件

監(jiān)控點(diǎn)位數(shù)量均不小于500個(gè)。

基于以上功能，能開展如下實(shí)驗(yàn)：

表2 變頻恒壓供水實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求

序號(hào)

實(shí)驗(yàn)名稱

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求

1

單泵控制變頻恒壓供水

在設(shè)定的壓力下，系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)整變頻器輸出，使一臺(tái)生活水泵根據(jù)需求壓力進(jìn)行變頻和工頻運(yùn)行。

2

雙泵切換變頻恒壓供水

在設(shè)定的壓力下，系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)整變頻器輸出，使兩臺(tái)生活水泵根據(jù)需求壓力進(jìn)行變頻和工頻運(yùn)行。

3

生活水系統(tǒng)靜態(tài)壓力控制

通過在閉環(huán)控制狀態(tài)下維持系統(tǒng)的管網(wǎng)靜態(tài)壓力試驗(yàn)可以觀測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，從而判定供水閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4

生活水系統(tǒng)動(dòng)態(tài)壓力控制

在管網(wǎng)壓力變化過程中，恒壓供水系統(tǒng)的閉環(huán)控制器能及時(shí)的跟蹤壓力變化過程，從而測(cè)試控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性。

5

生活水系統(tǒng)的分時(shí)控制

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)不少于4段的定時(shí)壓力給定控制，從而起到節(jié)水和節(jié)能的作用。

6

夜間休眠模式下的供水

系統(tǒng)可依靠時(shí)間邏輯來控制休眠泵與常規(guī)泵（變頻泵）之間的狀態(tài)切換；系統(tǒng)啟動(dòng)后，常規(guī)泵用于控制供水系統(tǒng)的正常壓力，滿足正常供水，休眠泵用于滿足小流量供水。

 

7

消防狀態(tài)控制

依靠外部火災(zāi)警報(bào)信號(hào)來控制消防泵與常規(guī)泵和休眠之間的狀態(tài)切換；當(dāng)消防信號(hào)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)強(qiáng)制將其切換到消防狀態(tài)，只用于控制消防水泵工作；消防狀態(tài)只有讓控制系統(tǒng)重新運(yùn)行才可以復(fù)位。