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摘要：根據(jù)智能建筑中給排水系統(tǒng)的要求,結(jié)合實際情況,設計了水泵自動運行控制的模擬系統(tǒng),并可實現(xiàn)兩地控制和給排水系統(tǒng)運行情況的模擬。

關鍵詞：智能建筑給排水系統(tǒng)實時控制模擬

智能建筑是計算機和信息處理等高技術與建筑藝術的有機結(jié)合。綜合型智能建筑由三大基本要素構(gòu)成，即辦公自動化系統(tǒng)（OAS），建筑設備自動化系統(tǒng)（BAS）和通訊網(wǎng)絡系統(tǒng)（CNS），這三大要素也稱之為3A系統(tǒng)。建筑設備自動化系統(tǒng)保證機電設備和安全管理的自動化，對樓宇溫度、濕度、含氧量與照明度等參數(shù)值進行測量，并按照使用者要求迅速實施調(diào)節(jié)和綜合管理，為用戶提供舒適宜人的室內(nèi)環(huán)境和可靠的安全保障。

給排水系統(tǒng)屬建筑設備管理自動化系統(tǒng)的一部分，要求其運行安全可靠，實現(xiàn)水泵最佳運行控制。

一、建筑給水排水概述

建筑給水的種類可概括分為生產(chǎn)、生活和消防等三類，建筑給水工程就是為確保這三類給水的實現(xiàn)而采取的技術措施，即把室外給水工程提供的水量、水壓按照建筑物的需要分配到用水地點，從而為生活和生產(chǎn)提供一定程度的安全和便利的用水條件。

建筑排水工程的任務是把生活和生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的污水、廢水按照室外排水系統(tǒng)體制和建筑物內(nèi)部是否要求再生回用的，有組織、分系統(tǒng)的排放，確定其排放方式、處理方法和綜合利用。

建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)基本的給水方式有以下幾種：

（1）直接給水方式。適用于廢水管網(wǎng)的水量、水壓在一天的任何時間內(nèi)都能夠滿足建筑物內(nèi)部需要時采用

（2）水泵和水箱聯(lián)合給水方式。適用于室外給水管網(wǎng)中壓力低于或周期性低于建筑物內(nèi)部給水管網(wǎng)所需壓力，且建筑物內(nèi)部用水又很不均勻；

（3）水泵給水方式。適用于室外給水管網(wǎng)中壓力在一天中大部分時間滿足不了室內(nèi)需要，且建筑物內(nèi)部用水量又大又很不均勻；

（4）分區(qū)供水的給水方式；適用層數(shù)較多的建筑物，為了充分有效地利用室外管網(wǎng)的水壓。將建筑物分成上下兩個供水區(qū)，下區(qū)直接在城市管網(wǎng)壓力下工作，上區(qū)則由水泵水箱聯(lián)合供水。

因此，建筑給水排水的工程設計，應由其專業(yè)人員根據(jù)專業(yè)知識進行設計。

二、給排水實時控制系統(tǒng)的設計

2.1系統(tǒng)的組成

根據(jù)現(xiàn)場條件及有關設計要求，各臺泵的型號和主要參數(shù)如下：

生活泵型號：DFG40-50A/2，功率3kw，最大揚程44m；

消防泵型號：DFG40-32A/2，功率1.5kw，最大揚程28m；

回水泵型號：DFG40-32A/2，功率0.75kw，最大揚程16m；

給水模擬系統(tǒng)組成示意如圖1所示。

圖1給排水系統(tǒng)組成示意圖

給水泵包括生活和消防泵。設置生活泵一臺，采用變頻控制，可實現(xiàn)不間斷恒壓供水。為了使水重復利用，配置一臺回水泵?；厮糜靡耘懦郏ǖ臀凰洌┑男钏?，模擬工程排水系統(tǒng)?？紤]消防聯(lián)動，設置消防泵一臺，選用無擴展PCC（帶通信接口）為單元控制器，采用兩地手/自動混合控制及監(jiān)控及直接操控方式，滿足智能建筑對建筑給排水的基本控制要求的實現(xiàn)。

2.2系統(tǒng)控制要求

給排水系統(tǒng)的監(jiān)控和管理由現(xiàn)場控制和集控中心來實現(xiàn)，其最終目的是實現(xiàn)給排水的合理調(diào)度，也就是說，無論用戶用水量怎樣變化，水泵都能及時改變其運行方式，實現(xiàn)水泵的最佳運行。

給排水的監(jiān)控系統(tǒng)需隨時監(jiān)視大樓給排水系統(tǒng)，并自動儲水及排水；當系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況或需要維護時，及時發(fā)出信號，通知管理人員處理。給排水系統(tǒng)監(jiān)控主要包括水泵的自動啟?？刂?、水泵的故障報警、水泵的運行狀態(tài)監(jiān)測、水箱水位監(jiān)測等，通過程序設計來滿足自動控制要求，即根據(jù)水箱的高低水位信號來控制水泵的啟/停，并且進行溢水和枯水預警。當水泵出現(xiàn)故障時，立即發(fā)出報警信號，同時備用泵自動投入運行。當發(fā)生火災時，根據(jù)火災信號的性質(zhì)立即啟動消防泵。

本系統(tǒng)的控制要求如下：

（1）高位水箱與低位水箱中均設液位計，將水位信號送至B&RPCC2003控制器，實現(xiàn)自動控制；

（2）回水泵應同時接受這兩個水箱的制約。當?shù)臀凰涮幱诘退粫r，為了避免水泵的空轉(zhuǎn)，無論高水位水箱如何，回水泵都不能啟動；

（3）應設有3臺電動機運行指示器及自動鼓掌顯示、液位顯示。3抬電機均有過載保護，短路保護，對于變頻器啟動時，應先是接觸器通電，然后變頻器通電；停止時，變頻器先停止運行，然后接觸器斷電。

（4）設手動/自動方式轉(zhuǎn)換，手動時，可優(yōu)操縱者分別啟動每臺水泵；自動時，制定啟動運行后，由B&R控制器根據(jù)高/低位水箱的液位計信號進行邏輯運算判斷后，對3臺水泵運行實現(xiàn)自動控制；手動十，3臺水泵可同時運行，而自動時，生活泵和消防泵不能同時運行；

（5）對生活泵要能實現(xiàn)恒壓供水。手動控制時，變頻器解除；

（6）實現(xiàn)集中控制臺、實驗室、現(xiàn)場水泵三地控制；

（7）當消防信號引入后，自動啟動消防泵；自動失效時，可手動強迫啟動。

2.3系統(tǒng)設計

（1）主電路設計

由于功率最大的電動機僅為3kw，故采用直接啟動方式；各電機均設有過載保護FR1，F(xiàn)R2，F(xiàn)R3。各臺水泵均設有短路保護裝置。

（2）PC選擇及I/O分配

根據(jù)上述控制要求可統(tǒng)計出現(xiàn)輸入信號10個，輸出信號5個，故可選用R&BPCC2003輸入模塊為DI435和混合模塊CM211，它可實現(xiàn)16點輸入和8點輸出，因此在本系統(tǒng)使用尚有余量，可供增加備用泵時使用。具體見表1

名稱自動啟動停止高位水箱水位上限下限低位水箱水位上限電磁閥生活泵消防泵回水泵變頻器熱保護M1熱保護M2熱保護M3火警信號

DI11111－－－－－1111

DO－－－－－12221－－－－

表1給排水系統(tǒng)監(jiān)控點表

2.4PC接線圖設計

PC接線圖只要根據(jù)上述I/O分配關系和DI435，CM211端子排列位置進行響應的接線即可。

2.5控制電路設計

該系統(tǒng)通過CAN接口與上位機相連實現(xiàn)縱向控制，通過轉(zhuǎn)換開關實現(xiàn)手/自動轉(zhuǎn)換而達到橫向控制。

手/自動控制電壓瞬時200V交流電壓，只有當實驗臺和現(xiàn)場控制盒上的手/自動轉(zhuǎn)換開關都打到手動狀態(tài)才能實現(xiàn)手動控制。每臺都可實現(xiàn)實驗臺、現(xiàn)場起?？刂啤⒚颗_泵的啟動按扭并聯(lián)，停止按扭串聯(lián)，再串聯(lián)到接觸器的線圈上。

自動控制時，將實驗臺和現(xiàn)場控制盒上的轉(zhuǎn)換開關分別打至自動狀態(tài)，這時當B&RPCC2003有輸出時，其輸出接出的5個繼電器便會做出相應的動作，其相應的常開觸點吸合，而串接在常開觸點的接觸器線圈便會將電接觸器吸合，其相應的水泵便會動作，從而實現(xiàn)自動控制。

生活泵自動控制時，用變頻器來輸出，用壓力變送器感測水中的壓力并將其轉(zhuǎn)換為電流信號輸送到變頻器的控制端子上，對變頻器進行控制。液位計信號通過中間繼電器將信號從交流220V變?yōu)橹绷?4V輸入到B&RPCC2003的輸入端口，通過RS232借口，將在計算機上編的程序?qū)懭隑&RPCC2003，對液位計信號進行判斷處理，最后輸出，使其輸出端口的繼電器動作，達到自動控制的目的。

2.6運行故障顯示設計

整個實驗臺面分為兩個區(qū)域，右邊區(qū)域是控制部分，而左邊是給排水系統(tǒng)運行情況演示部分。當生活泵，消防泵或回水泵動作時，其形成自鎖的中間繼電器就會吸合，串接在中間繼電器上的回路便會導通。在實驗臺上用風扇的轉(zhuǎn)動來表示其對應水泵之運行，在控制盒上用綠色信號燈來表示當水泵過載時，其熱繼電器的動作，串接在熱繼電器上常開觸點的黃色信號燈變會點亮，表示該臺水泵過載。安裝電磁閥的水管、生活用水管、消防用水管或回水管道中有水流時，在實驗臺面板上左側(cè)演示區(qū)的流水燈變會逐個點亮，用以模擬水管中的水的流動。

三、結(jié)束語

該系統(tǒng)設計為現(xiàn)場操作和實驗臺控制兩部分。當手動控制時，現(xiàn)場控制盒可在現(xiàn)場直接啟動三臺水泵。實驗臺分為模擬演示區(qū)和控制區(qū)。演示區(qū)可顯示三臺水泵各自的運行狀態(tài)、是否有故障、電磁閥是否打開、水管中的流水信號；控制區(qū)是將現(xiàn)場兩個水箱中的水位情況、射干怒火泵水管中的壓力情況采集后進行相應的處理，輸出結(jié)果控制各臺水泵的運行，從而達到水泵最佳的自動運行控制。

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