TW-HY05C型恒压供水系统实训装置

TW-HY05C型恒压供水系统实训装置由供水系统和控制系统组成。供水系统由恒压水箱、终端水箱、排水阀门及水泵组成，使学生在实验过程中更加直观、易懂;控制系统采用框架＋模块，模块可以自由的在框架上进行安装和拆卸，模块还具有通用性可以利用现有的模块做一些其他的实验，这就体现可产品的使用价值。

    TW-HY05C型恒压供水系统实训装置集PLC、变频调速、过程控制、工程组态技术于一体。它由六层住宅消防、生活供水系统（实物模型），控制平台两大部分组成，包含了可编程控制器、变频器、变频磁力驱动泵、休眠泵、消防泵、压力变送器、压力仪表、输水管道、消防栓、家用水龙头、蓄水池等工程设备。控制平台采用PLC+变频器的开放式控制结构，可以完成多种模式下的楼层恒压供水实训实训，为教学研究变频恒压供水技术提供一个开放的操作平台。恒压供水系统是利用PLC、内置PID的变频器和低压电器组成的智能自动化供水系统，主要用于高层建筑，生活小区的生活用水、消防用水、中小型水厂、污水处理厂和其他工矿业的生产用水等。


    TW-HY05C型恒压供水系统实训装置

装置特点

    1、变频恒压供水系统实训装置,变频恒压供水实训装置,变频恒压供水系统实训设备集PLC、变频调速、过程控制、工程组态技术于一体。它由六层住宅消防、生活供水系统(实物模型..显著的节能效果，一般节电率30%~50%。

    2、优良的供水质量，供水压力保持恒定。

    3、具有手动、自动两种切换功能，方便调试和维护。

    4、多种工作模式，如单泵运行、一拖二固定运行和一拖二循环运行。

 

序号

名称

功能及技术指标

1

系统

功能

1. 系统供水模型可模拟正常模式下生活供水系统、小流量生活供水系统和消防供水系统，能模拟建筑给排水系统的典型结构；

2. ★系统控制平台具有手、自动控制方式；系统控制平台采用开放式控制结构，支持PLC、变频器等设备的编程控制；

3. 系统具有热过载保护、过流保护、漏电保护、接地保护、工频和变频联锁控制等多重保护机制；

4. ★提供组态软件和PLC开发、运行环境，支持控制方案编程设计；

5. 系统可开展生活供水管网的恒压供水实验；

6. 系统可实现以天为周期的定时压力控制，以适应供水压力变化的需求；

7. 系统可实现夜间可启动休眠小泵运行实现最大限度节能，实现小流量下的生活供水；

8. 系统可模拟火警状态下消防泵的自动启动，完成消防模式下的恒压供水；

9. ★系统可利用上位机进行变频恒压供水的PID控制；

10. 系统配备监控系统软件，可以实现对供水过程的全监控，实现控制系统的参数整定和状态分析；

11. ★系统支持变频、工频两种状态运行，设备之间具备机械互锁和逻辑互锁；

12. 输入电源：交流三相四线～380V±10%，50Hz；

2

水泵

1. 消防水泵：三相AC380V；功率：0.3～0.6kW；扬程：10～40m；流量：30～150L/min；

2. 变频磁力驱动泵：三相AC380V；功率：0.3～0.6kW；扬程：10～40m；流量：10～60L/min；

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

3

压力

变送器

1. 量程0～500kPa；

2. 监测精度：±5Kpa以内；

4

PLC控制器

1. 电压24V；

2. ★支持modbus协议；

3. ★DO、DI输入点位24个，输出点位16个；AO、AI先用西门子EM AM06输入点数4个，输出点位数量2个；

4. 满足本实验装置的测控输入输出要求；

5. 本实验装置选用西门子SR40 PLC编程主机；

型号

CPU SR40 AC/DC/RLY

订货号（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

可用电流（EM 总线）

最大 740 mA （5 V DC）

可用电流（24 V DC）

最大 300 mA（传感器电源）

数字输入电流消耗（24 V DC）

所用的每点输入 4 mA

CPU 特征

 

用户储存器

24 KB 程序存储器/16 KB 数据存储器/10 KB 保持性存储器

板载数字 I/O

24 点输入/16 点数出

过程映像大小

256 位输入 (I)/256 位输出 (Q)

位存储器（M）

256 位

临时（局部）存储

主程序中 64 字节，每个子程序和中断程序中 64 字节

I/O 模块扩展

最多 4 个扩展模块

信号板扩展

最多 1 个信号板

高速计数器

共 4 个

单相  4 个，60 kHz

正交相位 2 个，40 kHz

脉冲输出

－

脉冲捕捉输入

14

循环中断

共 2 个，分辨率为 1 ms

沿中断

4 个上升沿和 4 个下降沿（使用可选信号板时，各 6 个）

存储卡

Micro SD 卡（选件）

实时时钟精度

+/- 120 秒/月

实时时钟保持时间

通常为 7 天，25˚C 时最少为 6 天

布尔运算

0.15 μs/指令

移动字

1.2 μs/指令

实数数学运算

3.6 μs/指令

POUs

类型/数量

• 主程序：1 个

• 子程序：128 个（0 到 127）

• 中断程序：128 个（0 到 127）

嵌套深度

• 来自主程序：8 个子程序级别

• 来自中断程序：4 个子程序级别

累加器

4 个

定时器

类型/数量

• 非保持性（TON，TOF）：192 个

• 保持性：64 个

计数器

256 个

通信

 

端口数

1 个以太网口/1 个串口（RS485）/1 个附加串口（可选 RS232/485 信号板，仅限于 SR40 和 ST40）

HMI 设备

每个端口 4 个

编程设备（PG）

以太网：1 个

连接数

以太网：

• 4 个用于 HMI

• 1 个用于编程设备

串口（RS485）：

• 4 个用于 HMI

数据传输率

以太网：10/100 Mb/s

RS485 系统协议：9600，19200 和 187500 b/s

RS485 自由端口：1200 到 115200 b/s

隔离（外部信号与 PLC 逻辑侧）

以太网：变压隔离器，1500 V DC

RS485：无

电缆类型

以太网：CAT5e 屏蔽电缆

RS485：PROFIBUS 网络电缆

电源

 

电压范围

85 ~ 264 V AC

电源频率

47 ~ 63 Hz

输入电流

最大负载时仅包括 CPU

120 V AC 时 130 mA （无 300 mA 的传感器电源输出）

120 V AC 时 250 mA （带300mA的传感器电源输出）

240 V AC 时 80 mA （无 300 mA 的传感器电源输出）

240 V AC 时 150 mA （带300mA的传感器电源输出）

最大负载时包括 CPU 和所有扩展附件

120 V AC 时 300 mA

240 V AC 时 190 mA

浪涌电流（最大）

264 V AC 时 16.3 A

隔离（输入电源与逻辑侧）

1500 V AC

漏地电流，AC 线路对功能地

0.5 mA

保持时间（掉电）

120 V AC 时 30 ms

240 V AC 时 200 ms

内部保险丝（用户不可更换）

3 A，250 V，慢速熔断

传感器电源

 

电压范围

20.4 ~ 28.8 V DC

额定输出电流（最大）

300 mA

最大波纹噪声（＜10MHz）

＜ 1 V 峰峰值

隔离（CPU 逻辑侧与传感器电源）

未隔离

数字输入

 

输入点数

24

类型

漏型/源型（IEC 1类漏型）

额定电压

4 mA 时 24 V DC，额定值

允许的连续电压

最大 30 V DC

浪涌电压

35 V DC，持续 0.5 s

逻辑 1 信号（最小）

2.5 mA 时 15 V DC

逻辑 0 信号（最大）

1 mA 时 5 V DC

隔离（现场侧与逻辑侧）

500 V AC 持续 1 min

隔离组

1

滤波时间

每个通道可单独选择（仅前 14 个板载输入，包括信号板的数字输入）：

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 时钟输入频率（最大）

（逻辑 1 电平 = 15 ~ 26 V DC）

单相：4 个，60 kHz

正交相位：2 个，40 kHz

同时接通的输入数

24

电缆长度

屏蔽：500m（正常输入），50m（HSC 输入）；非屏蔽：300m（正常输入）

数字输出

 

输出点数

16

类型

继电器，干触点

电压范围

5 ~ 30 V DC 或 5 ~ 250 V AC

最大电流时的逻辑 1 信号

－

具有 10 KΩ 负载时的逻辑 0 信号

－

每点的额定电流（最大）

2.0 A

每个公共端的额定电流（最大）

－

灯负载

30 W DC / 200 W AC

通态电阻

新设备最大为 0.2 Ω

每点的漏电流

－

浪涌电流

触电闭合时为 7A

过载保护

无

隔离（现场侧与逻辑侧）

1500 V AC 持续 1 min（线圈与触电）

无（线圈与逻辑侧）

隔离电阻

新设备最小为 100 MΩ

断开触点间的绝缘

750 V AC 持续 1 min

隔离组

4

电感钳位电压

－

开关延迟（Qa.0-Qa.3)

最长 10 ms

开关延迟（Qa.4-Qb.7）

最长 10 ms

机械寿命（无负载）

10,000,000 个断开/闭合周期

额定负载下的触点寿命

100,000 个断开/闭合周期

STOP 模式下的输出状态

上一个值或替换值（默认值为 0）

同时接通的输出数

16

电缆长度

500m（屏蔽），150m（非屏蔽）

 

5

变频器

1. 电压三相AC380V；

2. 额定功率不小于0.3kW；

3. ★支持modbus协议；

4. 采用西门子V20 变频器，0.37KW，支持modbus协议

6

组态

软件

监控点位数量均不小于500个。

基于以上功能，能开展如下实验：

表2 变频恒压供水实验装置实验内容及要求

序号

实验名称

实验内容及要求

1

单泵控制变频恒压供水

在设定的压力下，系统能自动调整变频器输出，使一台生活水泵根据需求压力进行变频和工频运行。

2

双泵切换变频恒压供水

在设定的压力下，系统能自动调整变频器输出，使两台生活水泵根据需求压力进行变频和工频运行。

3

生活水系统静态压力控制

通过在闭环控制状态下维持系统的管网静态压力试验可以观测系统的稳态性能，从而判定供水闭环控制系统稳定性。

4

生活水系统动态压力控制

在管网压力变化过程中，恒压供水系统的闭环控制器能及时的跟踪压力变化过程，从而测试控制系统的动态性能和分析系统的稳定性和动态性。

5

生活水系统的分时控制

系统可实现不少于4段的定时压力给定控制，从而起到节水和节能的作用。

6

夜间休眠模式下的供水

系统可依靠时间逻辑来控制休眠泵与常规泵（变频泵）之间的状态切换；系统启动后，常规泵用于控制供水系统的正常压力，满足正常供水，休眠泵用于满足小流量供水。

 

7

消防状态控制

依靠外部火灾警报信号来控制消防泵与常规泵和休眠之间的状态切换；当消防信号发生时，系统强制将其切换到消防状态，只用于控制消防水泵工作；消防状态只有让控制系统重新运行才可以复位。