TW-HY05C型恒壓供水系統(tǒng)實訓裝置

TW-HY05C型恒壓供水系統(tǒng)實訓裝置由供水系統(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，使學生在實驗過程中更加直觀、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驗，這就體現(xiàn)可產(chǎn)品的使用價值。

    TW-HY05C型恒壓供水系統(tǒng)實訓裝置集PLC、變頻調速、過程控制、工程組態(tài)技術于一體。它由六層住宅消防、生活供水系統(tǒng)（實物模型），控制平臺兩大部分組成，包含了可編程控制器、變頻器、變頻磁力驅動泵、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、蓄水池等工程設備。控制平臺采用PLC+變頻器的開放式控制結構，可以完成多種模式下的樓層恒壓供水實訓實訓，為教學研究變頻恒壓供水技術提供一個開放的操作平臺。恒壓供水系統(tǒng)是利用PLC、內置PID的變頻器和低壓電器組成的智能自動化供水系統(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)實訓裝置

裝置特點

    1、變頻恒壓供水系統(tǒng)實訓裝置,變頻恒壓供水實訓裝置,變頻恒壓供水系統(tǒng)實訓設備集PLC、變頻調速、過程控制、工程組態(tài)技術于一體。它由六層住宅消防、生活供水系統(tǒng)(實物模型..顯著的節(jié)能效果，一般節(jié)電率30%~50%。

    2、優(yōu)良的供水質量，供水壓力保持恒定。

    3、具有手動、自動兩種切換功能，方便調試和維護。

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

 

序號

名稱

功能及技術指標

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)的典型結構；

2. ★系統(tǒng)控制平臺具有手、自動控制方式；系統(tǒng)控制平臺采用開放式控制結構，支持PLC、變頻器等設備的編程控制；

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

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

5. 系統(tǒng)可開展生活供水管網(wǎng)的恒壓供水實驗；

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

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

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

9. ★系統(tǒng)可利用上位機進行變頻恒壓供水的PID控制；

10. 系統(tǒng)配備監(jiān)控系統(tǒng)軟件，可以實現(xiàn)對供水過程的全監(jiān)控，實現(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)運行，設備之間具備機械互鎖和邏輯互鎖；

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；揚程：10～40m；流量：30～150L/min；

2. 變頻磁力驅動泵：三相AC380V；功率：0.3～0.6kW；揚程：10～40m；流量：10～60L/min；

3. 休眠泵：三相AC380V；功率：0.1～0.5kW；揚程：5～30m；流量：10～50L/min；

3

壓力

變送器

1. 量程0～500kPa；

2. 監(jiān)測精度：±5Kpa以內；

4

PLC控制器

1. 電壓24V；

2. ★支持modbus協(xié)議；

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

4. 滿足本實驗裝置的測控輸入輸出要求；

5. 本實驗裝置選用西門子SR40 PLC編程主機；

型號

CPU SR40 AC/DC/RLY

訂貨號（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）

所用的每點輸入 4 mA

CPU 特征

 

用戶儲存器

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

板載數(shù)字 I/O

24 點輸入/16 點數(shù)出

過程映像大小

256 位輸入 (I)/256 位輸出 (Q)

位存儲器（M）

256 位

臨時（局部）存儲

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

I/O 模塊擴展

最多 4 個擴展模塊

信號板擴展

最多 1 個信號板

高速計數(shù)器

共 4 個

單相  4 個，60 kHz

正交相位 2 個，40 kHz

脈沖輸出

－

脈沖捕捉輸入

14

循環(huán)中斷

共 2 個，分辨率為 1 ms

沿中斷

4 個上升沿和 4 個下降沿（使用可選信號板時，各 6 個）

存儲卡

Micro SD 卡（選件）

實時時鐘精度

+/- 120 秒/月

實時時鐘保持時間

通常為 7 天，25?C 時最少為 6 天

布爾運算

0.15 μs/指令

移動字

1.2 μs/指令

實數(shù)數(shù)學運算

3.6 μs/指令

POUs

類型/數(shù)量

? 主程序：1 個

? 子程序：128 個（0 到 127）

? 中斷程序：128 個（0 到 127）

嵌套深度

? 來自主程序：8 個子程序級別

? 來自中斷程序：4 個子程序級別

累加器

4 個

定時器

類型/數(shù)量

? 非保持性（TON，TOF）：192 個

? 保持性：64 個

計數(shù)器

256 個

通信

 

端口數(shù)

1 個以太網(wǎng)口/1 個串口（RS485）/1 個附加串口（可選 RS232/485 信號板，僅限于 SR40 和 ST40）

HMI 設備

每個端口 4 個

編程設備（PG）

以太網(wǎng)：1 個

連接數(shù)

以太網(wǎng)：

? 4 個用于 HMI

? 1 個用于編程設備

串口（RS485）：

? 4 個用于 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（外部信號與 PLC 邏輯側）

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

最大負載時僅包括 CPU

120 V AC 時 130 mA （無 300 mA 的傳感器電源輸出）

120 V AC 時 250 mA （帶300mA的傳感器電源輸出）

240 V AC 時 80 mA （無 300 mA 的傳感器電源輸出）

240 V AC 時 150 mA （帶300mA的傳感器電源輸出）

最大負載時包括 CPU 和所有擴展附件

120 V AC 時 300 mA

240 V AC 時 190 mA

浪涌電流（最大）

264 V AC 時 16.3 A

隔離（輸入電源與邏輯側）

1500 V AC

漏地電流，AC 線路對功能地

0.5 mA

保持時間（掉電）

120 V AC 時 30 ms

240 V AC 時 200 ms

內部保險絲（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 邏輯側與傳感器電源）

未隔離

數(shù)字輸入

 

輸入點數(shù)

24

類型

漏型/源型（IEC 1類漏型）

額定電壓

4 mA 時 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（最?。?/span>

2.5 mA 時 15 V DC

邏輯 0 信號（最大）

1 mA 時 5 V DC

隔離（現(xiàn)場側與邏輯側）

500 V AC 持續(xù) 1 min

隔離組

1

濾波時間

每個通道可單獨選擇（僅前 14 個板載輸入，包括信號板的數(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 時鐘輸入頻率（最大）

（邏輯 1 電平 = 15 ~ 26 V DC）

單相：4 個，60 kHz

正交相位：2 個，40 kHz

同時接通的輸入數(shù)

24

電纜長度

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

數(shù)字輸出

 

輸出點數(shù)

16

類型

繼電器，干觸點

電壓范圍

5 ~ 30 V DC 或 5 ~ 250 V AC

最大電流時的邏輯 1 信號

－

具有 10 KΩ 負載時的邏輯 0 信號

－

每點的額定電流（最大）

2.0 A

每個公共端的額定電流（最大）

－

燈負載

30 W DC / 200 W AC

通態(tài)電阻

新設備最大為 0.2 Ω

每點的漏電流

－

浪涌電流

觸電閉合時為 7A

過載保護

無

隔離（現(xiàn)場側與邏輯側）

1500 V AC 持續(xù) 1 min（線圈與觸電）

無（線圈與邏輯側）

隔離電阻

新設備最小為 100 MΩ

斷開觸點間的絕緣

750 V AC 持續(xù) 1 min

隔離組

4

電感鉗位電壓

－

開關延遲（Qa.0-Qa.3)

最長 10 ms

開關延遲（Qa.4-Qb.7）

最長 10 ms

機械壽命（無負載）

10,000,000 個斷開/閉合周期

額定負載下的觸點壽命

100,000 個斷開/閉合周期

STOP 模式下的輸出狀態(tài)

上一個值或替換值（默認值為 0）

同時接通的輸出數(shù)

16

電纜長度

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)控點位數(shù)量均不小于500個。

基于以上功能，能開展如下實驗：

表2 變頻恒壓供水實驗裝置實驗內容及要求

序號

實驗名稱

實驗內容及要求

1

單泵控制變頻恒壓供水

在設定的壓力下，系統(tǒng)能自動調整變頻器輸出，使一臺生活水泵根據(jù)需求壓力進行變頻和工頻運行。

2

雙泵切換變頻恒壓供水

在設定的壓力下，系統(tǒng)能自動調整變頻器輸出，使兩臺生活水泵根據(jù)需求壓力進行變頻和工頻運行。

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)壓力試驗可以觀測系統(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)控制器能及時的跟蹤壓力變化過程，從而測試控制系統(tǒng)的動態(tài)性能和分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性。

5

生活水系統(tǒng)的分時控制

系統(tǒng)可實現(xiàn)不少于4段的定時壓力給定控制，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

依靠外部火災警報信號來控制消防泵與常規(guī)泵和休眠之間的狀態(tài)切換；當消防信號發(fā)生時，系統(tǒng)強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)重新運行才可以復位。