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净水厂的送水泵站控制系统是确保饮用水安全、提高水资源利用效率的关键环节。该系统主要通过自动化控制技术，实现对泵站内各种设备的有效管理和运行优化，以确保水质处理和输送过程的安全与高效。

设计与应用方面，通常包括以下几个关键点：

1.监测系统：首先需要建立一个全面的监测体系，能够实时监控水质、水压、流量等关键参数，并通过数据分析预测可能出现的问题。这些数据将用于指导自动化控制策略的选择和优化。

2.控制系统架构：选择合适的自动化控制架构是非常重要的一步。常见的系统包括集中式和分布式两种模式。根据具体需求选择最适宜的结构，比如对于规模较小或功能相对简单的泵站可能采用基于PLC（可编程逻辑控制器）的简单控制系统；而对于规模较大或者需要复杂流程管理的情况地下车库设计优化，则可以考虑使用DCS（分散型控制系统），以实现更高效、可靠的控制。

3.控制策略优化：通过应用先进的控制理论与算法，比如PID控制、预测控制等方法来优化水泵的工作状态。这不仅有助于节能减排，还能进一步提升水处理效率和水质标准。

4.远程监控与管理：利用物联网技术进行泵站的远程监控与管理，可以大大提高运营维护的便利性和响应速度。结合云计算平台，实现数据云端存储分析，并通过移动应用或Web界面提供直观的操作接口。

5.安全机制建设：在设计控制系统时还需充分考虑安全性问题，确保系统能够抵御外部攻击、保障数据传输的安全性等。

综上所述，净水厂送水泵站控制系统的有效设计与应用对于提升水资源利用效率和保证供水质量至关重要。通过不断的技术创新和完善管理措施，可以进一步提高该系统的性能和服务水平。

（其中Krel为可靠系数，DZ系列断路器可取1.5），满足IOP>KrelIpk的要求，即满足脱扣电流躲过尖峰电流的要求。

3.6.5 低压隔离开关选择

低压隔离开关主要功能是保证电气设备及装置在检修工作时的安全，不能用于切断、

投入负荷电流或开断短路电流，仅可允许用于不产生强大电弧的某些切换操作。本系统只有动力柜和粗格栅机、输送机、水泵控制柜需要安装低压隔离开关，需满足UN > USN，即电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压USN的条件选择，满足IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即IN >Imax，满足动稳定及热稳定校验即可。

4.1 系统主电路设计

基于PLC的变频恒压供水系统主电路图如图4.1所示：三台电机分别为M1、M2、M3，它们分别带动水泵1#、2#、3#。接触器KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3的工频运行；接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3的变频运行；FR1、FR2、FR3分别为三台水泵电机过载保护用的热继电器；QS1、QS2、QS3、QS4分别为变频器和三台水泵电机主电路的隔离开关；FU为主电路的熔断器。

本系统采用三泵循环变频运行方式，即3台水泵中只有1台水泵在变频器控制下作变速运行，其余水泵在工频下做恒速运行，在用水量小的情况下，如果变频泵连续运行时间超过3h，则要切换下一台水泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台水泵工作时间过长。因此在同一时间内只能有一台水泵工作在变频下，但不同时间段内三台水泵都可轮流做变频泵。

图4.1 变频恒压供水系统主电路图

4.2 系统控制电路分析及其设计

PLC主要是用于实现变频恒压供水系统的自动控制，要完成以下功能：自动控制三台水泵的投入运行；能在三台水泵之间实现变频泵的切换；三台水泵在启动时要有软启动功能；对水泵的操作要有手动/自动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用；系统要有完善的报警功能并能显示运行状况。

本系统在手动/自动控制下的运行过程如下：

(1) 手动控制：手动控制只在检查故障原因时才会用到，便于电机故障的检测与维修。单刀双掷开关SA打至1端时开启手动控制模式，此时可以通过开关分别控制三台水泵电机在工频下的运行和停止。SB1按下时由于KM2常闭触点接通电路使得KM1的线圈得电，KM1的常开触点闭合从而实现自锁功能，电机M1可以稳定的运行在工频下。只有当SB2按下时才会切断电路，KM1线圈失电，电机M1停止运行。同理，可以通过按下SB3、SB5启动电机M2、M3，通过按下SB4、SB6来使电机M2、M3停机。

图4.2 变频恒压供水系统控制电路图

（2）自动控制：在正常情况下变频恒压供水系统工作在自动状态下。单刀双掷开关SA打至2端时开启自动控制模式，自动控制的工作状况由PLC程序控制。Q0.0输出1#水泵工频运行信号，Q0.1输出1#水泵变频运行信号，当Q0.0输出1时，KM1线圈得电，1#水泵工频运行指示灯HL1点亮，同时KM1的常闭触点断开，实现KM1、KM2的电气互锁。当Q0.1输出1时，KM2线圈得电，1#水泵变频运行指示灯HL2点亮，同时KM2的常闭触点断开，实现KM2、KM1的电气互锁。同理，2#、3#水泵的控制原理也是如此。当Q1.1输出1时，水池水位上下限报警指示灯HL7点亮；当Q1.2输出1时，变频器故障报警指示灯HL8点亮；当Q1.3输出1时，白天供水模式指示灯HL9点亮；当Q1.4输出1时，报警电铃HA响起；当Q1.5输出1时，中间继电器KA的线圈得电，常开触点KA闭合使得变频器的频率复位；处于自动控制状态下，自动运行状态电源指示灯HL10一直点亮。

4.3 PLC I/O分配

PLC的输入输出点数根据系统的控制要求确定。本系统输入信号有开关量信号和模拟量信号，输出也有开关量和模拟量信号。系统分为自动和手动控制，每台电动机有变频和工频运行，在加上对应的指示、报警等信号，因此系统输入输出信号有：

(1)变频调速恒压供水中为保证供水的不间断性，要求有手动和自动控制方式，当变频器出现故障时，采用手动方式，软启动电机实现工频下供水。手动和自动控制采用选择开关实现，此信号为开关量信号通过两个输入继电器送入PLC。

(2)电接点压力表上下限开关量信号作为PLC控制电机停止及变频与工频转换的条件。

(3)变频器故障开关量信号送入PLC作为自动变频运行和全工频运行切换的条件。

(4)水池液位开关信号送入PLC，控制水位过高时，停止进水，水位过低时系统停机，防止电机空转。

(1)控制三台主电机的变频与工频运行接触器。每个水泵阀门的开关及市政水管的阀门开关由PLC控制。

(2)输出三个点控制三台主电动机工频软启动。

(3)开关量输出控制中间继电器，由中间继电器控制变频器。

(4)1个模拟量输出送入变频器频率反馈端。

(5)电动机停止、变频、工频运行显示。

(6)变频器故障或水池水位低报警输出。

4.4 PLC程序设计

PLC的编程语言有梯形图、语句表、顺序功能图、功能块图。本系统程序的编制利用编程软件在计算机上完成，编译后把程序下载到PLC，控制任务的完成，是通过在RUN模式下主机循环扫描并连续执行用户程序来实现的。PLC指令主要由基本指令、步进指令、功能指令构成。为了使主程序结构清楚，系统将部分功能的程序作为子程序放置在主程序后，根据系统运行情况进行调用。

本系统PLC程序主要由系统启动程序、水泵电机起动程序、水泵电机变频/工频切换程序、阀门开启关闭程序、模拟量(压力、频率) 、比较计算程序、停机程序和报警程序等构成。

系统工作状态分为自动和手动两种状态，自动状态如图4.3所示，系统进入自动运行状态，这是系统完全有PLC控制，系统根据管道压力的反馈值自动增减水泵工作数量，压力值低的时，PLC控制增加工作泵的数量。管道压力高时，PLC控制减少工作泵的数量。

系统除了自动启动外还可以手动启动，如图4.4所示，这时系统是由工作人员手动控制，这种工作状态一般用于检修和调试。

当检测到所有设备正常时，进入变频循环启停程序，PLC程序自动完成相应的电机的变频起动。如图4.4所示，这时完成1号泵变频启动，1号泵进入变频运行状态。同时也可以在手动状态下实现变频运行。

图4.4 1号泵变频程序

3．电机变频／工频切换及增减泵程序

电机变频起动后，当变频器输出频率达到50Hz时，由同步切换控制电路检测工频电源和变频输出电源的相位是否一致，若工频电源和变频输出电源相位一致，PLC的输入继电器动作，PLC执行一系列动作，切断变频器的输出，使变频器的输出电流为零。经瞬间延时后，迅速切断变频接触器和变频器控制端子，在此状态下，然后再由PLC迅速发出命令，快速吸合工频接触器，如此便实现了电动机变频至工频的锁相同步切换。若相位不一致，同步控制器输出低电平，经PLC程序，并不完成切换动作，从而保证变频器和水泵电机的安全运行。当上一台水泵电机从变频转为工频后，下一台电动机自动变频启动。反之，若变频器己达下限频率，而水压仍然高于设定值，则应执行减泵过程。此时通过PLC程序切除一台工频运行的电动机，水压反馈值与设定值进行比较，调整变频器输出频率，改变变频运行电动机的转速，直到系统达到新的平衡。如图4.5所示。

1198.杂填土场地基坑支护综合技术(摘录自建筑技术09年2期116-119页)图4.5 首次加泵程序

报警程序是依据电动机的热继电器动作及变频器故障输出端子信号进行设计的，故障信号不仅在电气控制柜上进行显示，同时通过PLC和上位机的通信，在上位机上也有相应的故障显示，以便工作人员及时、尽快找出故障设备并加以解决。

程序根据管网反馈的水压值与设定值范围进行比较，如果反馈值在设定范围内，则保持状态不变。如果水压大于设定值最大值，则减泵，如水压低于设定值最小值，则加泵，所有泵的启动都采用软启动器。直接运行于工频状态。

工程施工承包安全协议图4.7 PID控制程序

5.1 WinCC软件简介

西门子公司的W1nCC是WlndowsControIConter(视窗控制中心)的简称。 它集成了SCADA、组态、脚本(Script)语言和OPC等先进技术，为用户提供了Windows操作系统(W1ndows 2000或XP)环境下使用各种通用软件的功能。WinCC继承了西门子公司的全集成自动化(TIA)产品的技术先进和无缝集成的特点。