無負壓設備整個系統由三臺水泵，一臺變頻調速器，一臺PLC和一個壓力傳感器及若干輔助部件構成。三臺水泵中每臺泵的出水管均裝有手動閥，以供維修和調節水量之用，三臺泵協調工作以滿足供水需要；變頻供水系統中檢測管路壓力的壓力傳感器，一般采用電阻式傳感器(反饋0～5V電壓信號)或壓力變送器(反饋4～20mA電流)；變頻器是供水系統的核心，通過改變電機的頻率實現電機的無極調速、無波動穩壓的效果和各項功能。從原理框圖，我們可以看出變頻調速恒壓供水系統由執行機構、信號檢測、控制系統、人機界面、以及***裝置等部分組成。

(1)執行機構

執行機構是由一組水泵組成，它們用于將水供入用戶管網，圖2.3中的3個水泵分為二種類型:

調速泵:是由變頻調速器控制、可以進行變頻調整的水泵，用以根據用水量的變化改變電機的轉速，以維持管網的水壓恒定。

恒速泵:水泵運行只在工頻狀態，速度恒定。它們用于在用水量增大而調速泵的***供水能力不足時，對供水量進行定量的補充。

(2)信號檢測

在系統控制過程中，需要檢測的信號包括自來水出水水壓信號和***信號:

①水壓信號:它反映的是用戶管網的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號。

②***信號:它反映系統是否正常運行，水泵電機是否過載、變頻器是否有異常。該信號為開關量信號。

(3)控制系統

供水控制系統一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系統)、變頻器和電控設備三個部分。

①供水控制器:它是整個變頻恒壓供水控制系統的核心。供水控制器直接對系統中的工況、壓力、***信號進行采集，對來自人機接口和通訊接口的數據信息進行分析、實施控制算法，得出對執行機構的控制方案，通過變頻調速器和接觸器對執行機構(即水泵)進行控制。

②變頻器:它是對水泵進行轉速控制的單元。變頻器***供水控制器送來的控制信號改變調速泵的運行頻率，完成對調速泵的轉速控制。

③電控設備:它是由一組接觸器、保護繼電器、轉換開關等電氣元件組成。用于在供水控制器的控制下完成對水泵的切換、手/自動切換等。

(4)人機界面

人機界面是人與機器進行信息交流的場所。通過人機界面，使用者可以更改設定壓力，修改一些系統設定以滿足不同工藝的需求，同時使用者也可以從人機界面上得知系統的一些運行情況及設備的工作狀態。人機界面還可以對系統的運行過程進行監示，對***進行顯示。

(5)通訊接口

通訊接口是本系統的一個重要組成部分，通過該接口，系統可以和組態軟件以及其他的工業監控系統進行數據交換，同時通過通訊接口，還可以將現代先進的網絡技術應用到本系統中來，例如可以對系統進行遠程的診斷和維護等

(6)***裝置

作為一個控制系統，***是必不可少的重要組成部分。由于本系統能適用于不同的供水領域，所以為了保證系統安全、可靠、平穩的運行，防止因電機過載、變頻器***、電網過大波動、供水水源中斷、出水超壓、泵站內溢水等等造成的故障，因此系統必須要對各種***量進行監測，由PLC判斷***類別，進行顯示和保護動作控制，以免造成不必要的損失

工作原理：

合上空氣開關，供水系統投入運行。將手動、自動開關打到自動上，系統進入全自動運行狀態，PLC中程序首先接通KM6，并起動變頻器。根據壓力設定值(根據管網壓力要求設定)與壓力實際值(來自于壓力傳感器)的偏差進行PID調節，并輸出頻率給定信號給變頻器。變頻器根據頻率給定信號及預先設定好的加速時間控制水泵的轉速以保證水壓保持在壓力設定值的上、下限范圍之內，實現恒壓控制。同時變頻器在運行頻率到達上限，會將頻率到達信號送給PLC，PLC則根據管網壓力的上、下限信號和變頻器的運行頻率是否到達上限的信號，由程序判斷是否要起動第2臺泵(或第3臺泵)。當變頻器運行頻率達到頻率上限值，并保持一段時間，則PLC會將當前變頻運行泵切換為工頻運行，并迅速起動下1臺泵變頻運行。此時PID會繼續通過由遠傳壓力表送來的檢測信號進行分析、計算、判斷，進一步控制變頻器的運行頻率，使管壓保持在壓力設定值的上、下限偏差范圍之內。

增泵工作過程：假定增泵順序為l、2、3泵。開始時，1泵電機在PLC控制下先投入調速運行，其運行速度由變頻器調節。當供水壓力小于壓力預置值時變頻器輸出頻率升高，水泵轉速上升，反之下降。當變頻器的輸出頻率達到上限，并穩定運行后，如果供水壓力仍沒達到預置值，則需進入增泵過程。在PLC的邏輯控制下將1泵電機與變頻器連接的電磁開關斷開，1泵電機切換到工頻運行，同時變頻器與2泵電機連接， 控制2泵投入調速運行。如果還沒到達設定值，則繼續按照以上步驟將2泵切換到工頻運行，控制3泵投入變頻運行。

減泵工作過程：假定減泵順序依次為3、2、1泵。當供水壓力大于預置值時，變頻器輸出頻率降低，水泵速度下降，當變頻器的輸出頻率達到下限，并穩定運行一段時間后，把變頻器控制的水泵停機，如果供水壓力仍大于預置值，則將下一臺水泵由工頻運行切換到變頻器調速運行，并繼續減泵工作過程。如果在晚間用水不多時，當***一臺正在運行的主泵處于低速運行時，如果供水壓力仍大于設定值，則停機并啟動輔泵投入調速運行，從而達到節能效果。

50噸無負壓設備

無負壓變頻原理圖

變頻增壓設備加工車間