简介：高层建筑层出不穷。为了提供稳定的用水，需要不断优化供水系统，避免供水系统因供水压力不足而影响高层用户的用水体验。目前，水塔和高水位设备是高层建筑中常用的供水系统，成本高，能耗相对较大。因此，为了满足节能减排和供水的要求，需要通过更换供水系统来创造最佳的用水体验。

 

1PLC变频恒压供水技术研究

 

1.1变频恒压供水系统结构

 

基于PLC设计的高层建筑变频恒压供水系统包括启动泵电机的程序，变频器可以正常供电。控制系统分组控制开关正式启动后，PLC程序正式运行。

 

变频恒压供水系统中切换泵电机频率的程序是通过PLC控制变频器在启动泵机组后保持稳定的输出频率，从而实现工频和变频之间的自动切换。恒压供水系统将监控变频器的输出频率，从而调节泵电机的转速。如果检测供水管网中的水量变化，用PLC模拟输出模块控制变频器PLC模拟输出模块输出0~5V电压信号或4~20ma电流信号，作为变频器的模拟输入信号，控制变频器的输出频率。

 

同时，基于PLC的控制结构，供水系统中还包含通信连接装置，方便PLC控制器及时发出控制信号，完成供水系统的指令输出。PLC专用执行协议和RS指令连接阶段需要设置。通信装置设置完成后，需要重新启动PLC变频恒压供水系统。

 

PLC数据输出结构是供水系统中负责供水检测的软件。其主要功能是收集信号并进行比较，掌握信号采集装置获得的相关数据，并与预设数据充分比较，然后根据信号数据的差异及时调整到设定参数值，对供水系统起到一定的调节作用。根据泵系统的实际功能要求，选定的PLC结构为MITSUBISHI公司生产的FX2N系列FX2N-48MR-001。FX2N-48MR硬件结构资源相对丰富，配置灵活。包括时钟、PID操作、高速计数器、显示器、AC/DC/继电器内置数字I/O(24路开关量输入，24路继电器输出)，FX0N-4AD模拟量模块，FX2N-485-BD通信模块。SC-09通信编程器，采用RS485网络通信。

 

在PLC控制结构的设计中，需要考虑供水系统中的相关设备对PLC的输入和输出点的影响。PLC控制端口包含工频转换器等相关功能按钮，输出端包括转换、运行和控制。在继电器的帮助下，PLC连接交流接触器，分离控制系统中的强弱电流，避免运行过程中的干扰和影响，形成相对稳定的供水效果，确保使用安全。

 

1.2恒压供水控制原理

 

在应用过程中，PLC变频恒压供水系统主要通过控制供水管网的实际水压，并通过PLC系统进行动态监测和监控。确保供水系统经过严格设计，尽可能消除偏差问题，保持管网水压恒定。通过设定常数值不变的既定目标值或一段时间后变化，可以保证供水管网与设定目标偏差之间的最小差异。

 

 

 

图1变频恒压供水特性曲线图1

 

泵的变频调速原理是

 

图1中对应的水泵输出功率高度参数H和流量参数Q，根据水泵变速运行的相似定律，变速前后流量Q、扬程H，功率P与转速N之间的关系如下：

 

Q2/Q1=N2/N1；H2/H1=(N2/N1)；P2/P1=(N2/N1)

 

此时，水泵的节能量为

 

供水泵的变频是通过调节异步电机的速率来实现的，而异步电机的变频调速是通过改变定子供电频率来实现的，这就构成了

 

异步电机的同步速率为

 

N1表示电机转速，n表示转子速率，f表示定子电源频率，p表示极对数。

 

在系统控制阶段，一旦传感器检测到水压参数值与设定的标准参数值之间的差距，将自动反馈给系统，鼓励供水系统了解当前阶段水压参数与既定参数之间的具体差异，并反馈给变频器。通过变频器内部的PID计算偏差值并转换，输出调整偏差值的执行参数。

 

该值可以调节当前水压，并逐渐缩小其与预定水压参数之间的差距。PLC变频器控制泵速度的主要目的是根据高层建筑居民生活用水量的实际参数改变泵的抽水量，促进其充分满足供水需求，从某种角度提高泵的供水量，可以在一定程度上平衡管网供水水压。

 

1.3PLC变频恒压供水技术优势

 

基于PLC的变频恒压供水技术在实际应用中具有显著的效率和节能性能。无论在哪种状态下，都能保持恒压供水效果，并能自动运行，便于实时管理。所涉及的设备结构相对先进，技术前沿，促进设备使用寿命相对延长，保持更稳定的电网结构，占地面积相对较小，可形成较短的投资回收期。

 

22无负压供水系统研究

 

2.1无负压供水系统结构

 

在无负压供水系统中，主要包括压力罐、无负压稳流器、控制柜、水泵、电机、过滤器、传感器、电接点压力表、管道部件等结构。稳流器作为水泵与市政供水管网有效连接的主要装置，在解决供水系统或供水泵运行过程中的负压影响方面发挥着重要作用，对水流起到一定的调节和稳定作用。

 

2.2无负压供水技术

 

在高层建筑中，无负压供水系统所涉及的技术主要是微机变频技术，结合有效的负压处理技术，实现叠压供水模式，为高层建筑用水时压力不足提供更有效的解决方案。在负压供水系统中，通过携带的信号反馈装置，可以及时进行实时动态反馈。通过微机控制装置、控制温流补偿器和真空抑制器，可以抑制其中包含的特殊装置，从而更好地抑制负压的形成。同时，负压供水系统的设置可以避免影响城市整体供水管网的应用。

 

通过负压供水系统完成市政供水系统的加压处理，满足高层建筑的供水需求。市政管网恢复正常供水后，供水系统自动启动设备，打开电机。如果出现停电故障，供水系统的泵机组将自动停止运行。

 

2.3无负压供水技术优势

 

无负压供水技术充分利用市政供水管网，消除高层建筑供水系统负压，达到节能环保效果。系统结构基于全密封状态，有效避免水资源污染。整个施工过程中的投资成本相对较低。而且设备结构相对简单，基于丰富的经验，现阶段市场上已经有了成熟的成套设备。

 

结论：为了适应高层建筑的快速发展，对其内部供水系统提出了更高的要求。它不仅需要呈现相对较好的节能环保特点，而且还需要满足高层供水的压力要求。通过对PLC变频恒压供水系统和无负压供水系统的系统结构和技术原理的研究和分析，发现可以取代以往高层建筑中的水塔或水箱供水方式，达到高效供水效果，满足高层建筑的供水需求。