供水系统设计

供水系统设计（共12篇）

供水系统设计 篇1

作为地方经济发展必不可少的自然资源和对环境有着重要控制的要素资源, 水资源越来越被人们重视和研发, 而水利枢纽供水系统的工程设计以及供水姿态, 将直接影响当地经济圈的形成和定位、其它自然资源如矿石树木的利用、劳动力的流动方向, 进而决定了当地经济的发展速度, 譬如资金、历史、技术、市场、相关政策等。

1 什么是水利枢纽供水系统

水利枢纽工程供水可算是水利产出的经济方式, 运用施工工程的引、提、存、调等专项功能, 通过改变水的自然流态而设计相关标准以及明确供水目标, 达到将水资源传输到指定地点的目的。因各中水利枢纽工程的功能和性质不同而形成各大工程间相互联系的特点系统, 呈现出“供水系统”。如何使水利枢纽供水系统和当地资源利用系统联系有效结合, 成为当地经济发展研究的重要课题。

施工供水系统可分为左岸系统和右岸系统, 右岸系统又可分为2个部分:上游系统和下游系统。水利枢纽施工工程主要用水点包括砂石加工流程、混凝土生产操作、坝体施工过程、修配加工相关企业以及施工工人生活区等方面。右岸施工供水分系统负责混凝土生产加工系统、设备维修调配加工企业、生活管理区等的用水供应;而左岸工程供水系统以坝体施工系统、导渠施工系统、临时拌和站系统、生产管理人员等的供水为主。

水利枢纽施工工程水源有地表水和地下水2种。地表水源为江河湖海四种

其水量充沛, 而水质通常较差, 很多时候需要处理后才能投入使用。应根据水利枢纽施工工程的大小来确定地表水源的使用与否。

2 水利枢纽施工供水系统的工艺流程

水利枢纽施工供水系统首先要对水源进行处理, 然后再进行各个施工供水系统分部情况加以处理, 达到施工供水的目的, 确保施工工程工作的顺利进行。

水源处理分为生活用水处理和生产用水处理。

2.1 生活用水的处理工艺流程

2.1.1 重力式净水器内处理

把两台潜水泵装配在生产调解池内, 调解水压至2999t/d, 调水至净水处理器内。所用潜水泵的流量Q为58m3/h, 扬程L19m。设置处理净水机器2台, 要求每台处理水量达到1499m3/d, 过滤速度最好在7m3/h~9m3/h之间。

2.1.2 经过清水池

根据需求建造建造矩形水池, 要求能独立放空便于检修。清水池内应设置有液位变送器, 信号可传到值班室, 以便控制及监控液位。

2.1.3 传送至水泵室, 并从中采集信息

水泵室分为配电室及值班室, 装生产水泵机3台, 2台使用1台备用, 单机流量为1299m3/h, 扬程L为69m;设置生活水泵机2台, 一台使用另一台备用, 单机流量为190m3/h, 扬程L为69m。

2.1.4 建设加矾室和消毒室

加矾处理、入库、消毒和值班组成了加矾室。选常高能效果的絮凝剂, 平均投药量最好14mg/L, 最大的投药量维持在28mg/L左右。消毒采用常见的Cl O2, 一般需要用化学法现场制备, 要让二氧化氯与水进行混合充分, 有效接触时间大于半小时。装配有计量泵, 根据计量泵投放高效絮凝剂, 计量泵应按照投药的速度大小调整控制药量。

2.2 生产用水处理工艺流程

2.2.1 混合

选用能简单运行、并且有良好效果的管式混合机器。

2.2.2 经絮凝沉淀池沉淀

建造絮凝池和沉淀池, 絮凝池分为两组生产水处理池, 要求每组处理水量29999m3/d, 时间为15min~30min;沉淀池表面负荷量6m3/m2*h~11m3/m2*h。沉淀池排泥可选用虹吸式刮泥桁车, 刮泥桁车行进速度设定1.2m/rain。

2.2.3 清水池处理

建造4 500m3矩形水池2座, 均可独立放空检修。清水池内设置液位变送器, 液位高低的控制信号传送至值班室。

2.3 右岸上游供水工程系统工艺

计算并确定右岸上游供水系统的供水规模大小, 根据数据确定需要在坝址建造几台井泵, 将处理后的生活用水或者生产用水通过管道网络运输到用水地点, 如右岸供水系统主要向大坝、施工场地、混凝土生产加工系统、钢筋生产加工厂、木材生产加工厂、混凝土定制厂、施工机械保修厂、汽车保养维护厂及中心仓库等用户提供供水。

2.4 右岸下游供水系统工艺

确定右岸下游系统供水规模。假设某水利枢纽施工供水右岸下游系统为235m3/h, 可选在坝址右岸下游约1.1 km处的高程建一座井泵, 该井泵的建立选择应与当地永久供水系统以及区域生活区用水结合考虑, 确保在水利枢纽工程建设完成后, 仍可继续利用该井位。井泵可采用350JC340-14×3型深井泵, 设定1台, 井泵的单机流量Q=260~340~420m3/h, 对应扬程H可选48~42~33 m, 功率N为77.3 k W。可向右岸下游施工工程生活区、混凝土生产加工系统及其右岸下游的修配企业供应用水。

2.5 左岸施工供水系统工艺

还是要先计算并确定左岸系统的供水规模, 并根据其基础上计算井泵的台数、设备的选址、施工的设计等等。举个例子, 黄河岔口水利枢纽左岸供水规模为182m3/h, 在大坝地址左岸下游600 m左右的高程滩地上建立一口井, 此井位置选择结合考虑了大坝用水永久供水系统, 在水利枢纽施工建设完成后, 还可继续使用井位。井泵采用的是DJ155-30×5型深井泵1台, 井泵的单机流量Q为117~158~193m3/h, 对应扬程H为162.4~149.3~140.0 m, 功率N为110 k W。

3 结论

通过以上分析, 在水利枢纽是施工供水设计中, 供水系统设计总供水规模量不但要能满足施工混凝土高峰期生产及生活用水量的要求, 还要在混凝土非高峰浇筑时期, 可以根据实际情况量调节供水量, 更能在工程供水系统设备维修或产生故障的时候, 确保水利枢纽供水系统能够高效地满足施工工程建设的要求。

摘要：水利枢纽施工供水系统是为满足工程期间生活用水量及生产用水量的需求而设计的。其设计应在施工所在地特有的自然环境、人文地理以及水利枢纽供水系统工程特点等基础上进行的, 再按照历年来的工程经验加以改进研究, 采用当地水源, 使其供水规模能满足各个时期的用水需要特别实在用水高峰期或者设备维修的时候。

关键词：水利枢纽,工程施工,供水系统,研发设计

参考文献

[1]中华人民共和国卫生部, 中国国际标准化管理委员会.GB5749-2006生活饮用水卫生标准[S].北京:中国标准出版社, 2007.

[2]中华人民共和国建设部.JGJ63-2006混凝土用水标准[S]北京.中国建筑工业出版社, 2006.

[3]中华人民共和国水利部.SL303-2004水利水电工程施工组织设计规范.

[4]黄志华.浅谈影响胥口水利枢纽闸门自动控制系统可靠性的因素.水利水务学会, 2007 (6) .

供水系统设计 篇2

第一章 绪论

摘要：随着社会主义市场经济的发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然的趋势

本论文分析恒压供水的原理及系统的组成结构，采用变频器和PLC实现恒压供水和数据传输。最后对系统的软硬件设计进行了详细的介绍。

本论文的变频恒压供水系统已在国内许多实际的供水控制系统中得到应用，并取得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。经实践证明该系统具有高度的可靠性和实时性，极大地提高了供水的质量，并且节省了人力，具有明显的经济效益和社会效益。

关键字：恒压供水；PLC；

1.1设计的背景与意义

随着变频技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统以其环保、节能和高品质的供水质量等特点，广泛应用于多层住宅小区及高层建筑的生活、消防供水中。变频恒压供水的调速系统可以实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中如何充分利用专用变频器内置的各种功能，对合理设计变频恒压供水设备、降低成本、保证产品质量等有着重要意义。变频恒压供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。目前变频恒压供水系统正向着高可靠性、全数字化微机控制、多品种系列化的方向发展。追求高度智能化、系列化、标准化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、智能楼宇、网 PLC（西门子）设计说明

络供水调度和整体规划要求的必然趋势。

第二章设计方案

2.1恒压供水系统

2.1.1设计特点

命变频恒压供水系统能适用生活水、工业用水以及消防用水等多种场合的供水要求，该系统具有以下特点:(1)供水系统的控制对象是用户管网的水压，它是一个过程控制量，同其他一些过程控制量(如:压力、流量)一样，对控制作用的响应具有滞后性。同时用于水泵转速控制的变频器也存在一定的滞后效应。

(3)变频调速恒压供水系统要具有广泛的通用性，面向各种各样的供水系统，而不同的供水系统管网结构、用水量和扬程等方面存在着较大的差异，因此其控制对象的模型具有很强的多变性。

(4)在变频调速恒压供水系统中，由于有定量泵的加入控制，而定量泵的控制(包括定量泉的停止和运行)是时时发生的，同时定量泵的运行状态直接影响供水系统的模型参数，使其不确定性地发生变化，因此可以认为，变频调速恒压供水系统的控制对象是时时变化的。

(5)用变频器进行调速，用调节泵和固定泵的组合进行恒压供水，节能效果显著，对每台水泵进行软启动，启动电流可从零到电机额定电流，减少了启动电流对电网的冲击同时减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长了设备的使用寿。

2.1.2课题研究的对象

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图2-1 供水流程简图

如果是高层楼，那么对水压的要求高，在水压低时，高层用户将无法正常用水甚至出现无水的情况，水压高时将造成能源的浪费。如图所示，这是设计的供水流程。自来水厂送来的水先储存的水池中再通过水泵加压送给用户。通过水泵加压后，必须恒压供给每一个用户。

2.1.3系统的构成

图2-2 系统原理图

如图2.3所示，整个系统由三台水泵，一台变频调速器，一台PLC和一个压力传感器及若干辅助部件构成。三台水泵中每台泵的出水管均装有手动阀，以供维修和调节水量之用，三台泵协调工作以满足供水需要；变频供水系统中检测管路压力的压力传感器，一般采用电阻式传感器(反馈0～5V电压信号)或压力变送器(反馈4～20mA电流)；变频器是供水系统的核心，通过改变电机的频率实现电机的无极调速、无波动稳压的效果和各项功能。

从原理框图，我们可以看出变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系统、人机界面、以及报警装置等部分组成。

(1)执行机构

执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，图2.3中的3个水泵分为二种类型: 调速泵:是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量

PLC（西门子）设计说明 的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。

恒速泵:水泵运行只在工频状态，速度恒定。它们用于在用水量增大而调速泵的最大供水能力不足时，对供水量进行定量的补充。

(3)控制系统

供水控制系统一般安装在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。

①供水控制器:它是整个变频恒压供水控制系统的核心。供水控制器直接对系统中的工况、压力、进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵)进行控制。

②变频器:它是对水泵进行转速控制的单元。变频器跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速控制。

③电控设备:它是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元件组成。用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手/自动切换等。

2.1.4 工作原理

合上空气开关，根据压力设定值与压力实际值的偏差进行调节，并输出频率给定信号给变频器。变频器根据频率给定信号及预先设定好的加速时间控制水泵的转速以保证水压保持在压力设定值的上、下限范围之内，实现恒压控制。同时变频器在运行频率到达上限，会将频率到达信号送给PLC，PLC则根据管网压力的上、下限信号和变频器的运行频率是否到达上限的信号，由程序判断是否要起动第2台泵(或第3台泵)。当变频器运行频率达到频率上限值，并保持一段时间，则PLC会将当前变频运行泵切换为工频运行，并迅速起动下1台泵变频运行。此时PID会继续通过由远传压力表送来的检测信号进行分析、计算、判断，进一步控制变频器的运行频率，使管压保持在压力设定值的上、下限偏差范围之内。

增泵工作过程：假定增泵顺序为l、2、3泵。开始时，1泵电机在PLC控制下先投入调速运行，其运行速度由变频器调节。当供水压力小于压力预置值时变频器输出频率升高，水泵转速上升，反之下降。当变频器的输出频率达到上限，并稳定运行后，如果供水压力仍没达到预置值，则需进入增泵过程。在PLC的逻辑控制下将1泵电机与变频器连接的电磁开关断开，1泵电机切换到工频运行，同时

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变频器与2泵电机连接，控制2泵投入调速运行。如果还没到达设定值，则继续按照以上步骤将2泵切换到工频运行，控制3泵投入变频运行。

减泵工作过程：假定减泵顺序依次为3、2、1泵。当供水压力大于预置值时，变频器输出频率降低，水泵速度下降，当变频器的输出频率达到下限，并稳定运行一段时间后，把变频器控制的水泵停机，如果供水压力仍大于预置值，则将下一台水泵由工频运行切换到变频器调速运行，并继续减泵工作过程。如果在晚间用水不多时，当最后一台正在运行的主泵处于低速运行时，如果供水压力仍大于设定值，则停机并启动辅泵投入调速运行，从而达到节能效果。

2.2控制结构的软件设计

2.2.1 plc程序设计

PLC在系统中的主要实现的功能：(1)实现数字PID调节

(2)对变频器的驱动控制。变频器常常采用模拟量控制方式，这需采用PLC的模拟量控制模块，该模块的模拟量输入端接收压力变送器送来的模拟信号，输出端送出经给定值与反馈值比较并经PID处理后得出的模拟量控制信号，并依此信号的变化改变变频器的输出频率。

(3)因为本系统设计所需的输入输出点较多所选PLC要有充足的输入输出点。

硬件配置如图所示

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图2-3 恒压供水系统的硬件组态

第2步组态完硬件模块后，分别下载到PLC。然后进行网络组态，组态好的网络如图所示。

图2-4 网络组态图

第3步组态全部完成后就可以进行程序编程了，建立一个功能块进行编写，实现压力控制水位，用FC2，FC5实现采样程序，FC6实现WINCC和PLC之间的链接，再调用FC2 FC5。程序如下所示：

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用DB100实现16路采样，从仿真窗口里输出的数值，输送给DB100数据块，通过程序直接控制WINCC页面里相应的压力，液位。如下图所示：

图2-5 程序图

实现调用采样程序，程序如下所示

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Fc5调用FC2进行采样，程序如下所示

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图2-6 采样程序

2.5 WinCC6.0监控界面的设计

利用wincc6.0真实地反映了现场设备的状态，能够方便地通过对组态画面上的可控设备进行操作。监控系统部分画面如图，指针所指的数字和的液位的变化是同步的，如下所示，当压力变为10,40,80时，液位也相应的变为10，40,80.图2-7流量图

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2-8流量图水位变化

2-9流量图水位变化

由DB100里的数据，来控制水位曲线的变化，液面的高低是由曲线的高低来控制的。相对应的采样画面如下所示:

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图2-10 采样图

图2-11 采样图变化

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图2-12 采样图变化

第三章 总结

经历了一星期的课程设计，使我们对恒压供水系统有了充分的了解，PLC控制器以其技术成熟、通用性好、可靠性高、安装灵活、扩展方便、性能价格比高等一系列优点，在工业、生活中得到了越来越广泛的应用，在恒压供水系统中也得到一定程度的推广。

在此次课程设计中，使我们学到了很多东西，用WINCC画图真实反映现场设备，用PLC编写程序控制画面。在这过程中，非常感谢丛申老师的悉心指导，在学习的过程中，丛申老师帮助了我们很多，指导我们使用WINCC，耐心的教我们正确编写程序，老师一丝不苟的精神时刻激励着我们，我们一定会用优异的成绩来回报老师。

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参考文献

大厦电视监控系统系统的设计 篇3

【关键词】电视监控系统;设计;大厦

监控系统是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力强的综合系统。通过遥控摄像机及其辅助设备（镜头、云台等）直接观看大厦内的一切情况，做到看得见、看的全，可以把被监视场所的图像内容传送到监控中心，使被监控场所的情况一目了然。电视监控系统还可以与防盗报警等其他安全技术防范体系联动运行，使电视监控系统在实现了自动跟踪、实时处理等方面有了很大发展，从而使电视监控系统在整个安全防范体系中具有举足轻重的地位。电视监控系统的另一特点是它可以把监视场所的图像清楚的纪录下来，这样就为日后对某些事件的处理提供了便利条件及重要依据。总之，电视监控系统已成为安全技术防范体系中不可缺少的重要组成部分，其系统图如4.2所示。

图4.2  电视监控系统

（一）用户需求

根据设计图纸要求，监控点主要设置在首层主要出入口，各层楼梯前室，电梯厅及电梯轿厢，主要通道，地下停车场及出入口，服务台设紧急按钮。

（二）设计原则

根据甲方要求，地下车库的出入口设置红外一体化摄像机和红外高清摄像头，在大楼首层出入口设置红外高清摄像机，电梯选择电梯专用摄像机，大楼的各个出口选用匀速球型摄像机。保证大楼的各个出口都在监控范围之内，看的清，看的全，不留监控死角。

（1）系统指标

图像水平清晰度，摄像机不低于420电视线;图像画面的灰度不低于8级;系统的各视频信号，在监视器输入端的电平值1VP-P+3dB;系统在低照度使用时，监视画面达到可用图像，其系统信噪比不低于30dB;

（2）综合评估

系统图像质量的随机信噪比不低于40dB，图像质量按五级图像质量标准评定，图像质量不低于四级。

（3）灵敏度的要求

当前所用的摄像机照度范围为（0.01～0.06）LUX.。 摄像机的照度与镜头的相对孔径有及其重要的关系，因此当被防范目标的照度经常变化时，应选用自动光圈镜头，用视频信号的变化量来改变镜头的相对孔径，调节摄像机的入光量，以保证取得良好的图像。

（4）分辩率的要求

对被防范目标的识别，不但取决于摄像机的分辨率，更取决于被监视的现场，也就是说取决于镜头焦距。作为宏观监控摄像机的分辨率要清晰。对环境的要求：摄像机必须在现场環境条件下长期稳定的工作。对供电的要求：所有摄像机都能在标准电源正常变化的情况下工作。但由于我国的电源电压变化较大，因此要求摄像机有更大的电源变化范围。 系统在设计上采用统一的技术规范及通信格式，将所有的系统有机的集成一起，其系统与系统之间可相互通信，数据共享，使其构成一个高度智能化、自动化的闭路电视监控系统。同时要考虑到所采用的系统设备不但在日后运行时起到对外的监控作用，系统本身也能具有自身防破坏及报警功能，并且可长时间可靠运行。综合上述的设计目标，我们在监控系统的中心控制端采用AB的主控设备。

在镜头方面，根据不同的监控范围选取不同焦距的镜头，以适应不同的监控要求。考虑到环境光线的变化，所以所有的监控点配备自动光圈的镜头。

本系统的闭路电视监控中心采用中央矩阵控制系统，从而实现整个系统的无缝连接和统一控制，所有摄像机及监视器都可在管理中心上控制其运行，每一个摄像机的图像都可在多个监视器上输出，实时显示送来的直播图像，达到实时监控该区域的目的，同时允许在同一界面上对CCTV进行画面显示切换。系统对视频信号的处理和储存是通过操作中心设备进行的，可在中心内所有得到许可的管理员进行对监控系统的控制和观察，并可在中心控制设备上设定其权限。

（三）方案说明

此项目的监控系统主机容量要求满足现在及今后扩容需要。具体配置如下。

（1）传输部分：所有摄像机采用集中供电，每台摄像机引1条视频电缆经过弱电间至中控室。

（2）控制部分：在此系统中，控制设备有矩阵主机、画面分割器、键盘、解码器、云台控制器等设备。此控制部分在本系统中是十分重要的，可谓系统的心脏部位，本系统中矩阵主机选用加拿大AB主控设备AB-D2050R系统。其中控设备——矩阵主机是一智能型的真正实现了即插即用的可操作设备，可以进行菜单编程、年月日、中英文输入，还有报警功能。

（3）显示、记录部分：系统配置日本松下专业监视器进行监视，进行录像。

随着人们对生活要求的越来越高，在越来越多的大厦当中，使用大厦电视监控系统会越来越多。它的广泛使用，将不断提高人们的生活居住的质量。

参考文献：

[1] 吴成东.国内外智能人厦与智能住宅的发展[J].城市建筑智能系统，2010，24（2）：165-174.

[2] 张瑞武.智能建筑[M].北京：清华大学出版社，2012.

变频恒压供水系统设计 篇4

生产用水量 (空调冷却塔、层压洗板机、真空泵站、纯净水系统等) 是随车间订单情况、季节变化 (温度) 、时间点等因素不同而波动的。用水量的变化直接反映在供水压力上, 即是生产用水量多而供水量少, 管道供水压力就会降低, 生产用水量少而供水量多, 管道供水压力就会升高。水泵原来的控制方式最大的不足就是无法根据用水量的变化而自动调节压力, 所以导致供水的稳定性无法保障。尤其是随着去年松山湖四分厂的投产, 原有的供水方式更是不能满足生产的用水需求。以公司2015 年做出的智能制造战略为切入点, 我们对整套软水系统进行了改造, 变频恒压供水系统是我们改造的其中一个项目。

2 变频恒压供水系统

2.1 系统设计要求

(1) 软水的供给压力设置5Kgf/cm2, 当实际压力低于设定压力时, 变频器就会提高频率, 反之则降低。

(2) 两台水泵一用一备轮流工作, PLC根据切换时间控制继电器组来实现水泵主回路接触器的切换, 水泵的频率调节由变频器自身的PID运算实现。

(3) 水泵的手动与自动除了PLC程序上互锁外, 在电器件继电器方面也互锁, 两台在操作上是互锁的, 即操作上只能选择一台泵运行控制。

2.2 变频恒压供水系统组成

(1) 管路供水部分:1# 水泵与2# 水泵、楼顶储水池、分厂生产车间。

(2) 压力检测部分:压力传感器。

(3) 电气控制部分:PLC、变频器、继电器、接触器。

2.3 主要接线

(1) 水泵主回路接线图如图1 所示:

a.KM1、KM3 分别为1# 水泵及2# 水泵的手动控制接触器, KM2、KM4 分别为1# 水泵及2# 水泵的变频控制接触器, 线圈均为AC380V;

b.通过继电器 (KA3、KA4、KA5、KA6) , 两台水泵在电气控制上进行互锁;

c.通过报警蜂鸣器, 对系统异常进行报警输出监控。

(2) 变频器的接线图如图2所示:

a.变频器在PID控制模式, RT与SD端子需要短接;

b.压力变送器选择两线型, 变频器根据压力变送器检测的压力进行内部的PID调节;

c.设置PID的上限及下限输出, 便于对变频器的工作状态进行一个监控作用。

3 变频器的PID控制

所谓PID控制就是变频器经过PID运算后得到的执行量, 来控制输出频率的变化, 而PID运算又是指P (比例运算) 、I (积分运算) 、D (微分运算) 三个运算的总和。有正负两种类型之分。本例中变频器采取负运算, 由变频器参数Pr.128 设定。变频器主要参数设定如表1:

4 PLC程序设置

4.1 PLC的I/O地址分配如表2 所示

4.2 PLC的外部接线图如图3 所示

4.3 PLC程序编程

5 结束语

软水泵的变频恒压改造在2015 年改造完成。系统改造后, 节能效果明显、供水稳定、设备运行状况良好等特点。变频恒压供水改造项目获得了公司2014-2015 持续改造成果颁奖大会上的一致好评。此项目的的意义不仅是提高了软水的供水稳定性, 更是为后续的设备改造奠定了坚实的技术基础。

参考文献

[1]高安邦, 刘晓燕, 等.三菱PLC工程应用设计[M].机械工业出版社.

[2]龚仲华, 史建成, 孙毅.三菱FX/Q系列PLC应用技术[M].人民邮电出版社, 2006.

[3]王仁祥, 王小曼.通用变频器选型、应用与维护[M].人民邮电出版社.

[4]钟肇新, 范建东, 冯太合.可编程控制器原理及应用[M].华南理工大学出版社.

[5]高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例[M].人民邮电出版社, 2004.

供水系统设计 篇5

—恒压供水系统

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恒压供水系统概述

供水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环。传统供水方式占地面积大，水质易污染，基建投资多，而最主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，而且在相当一部分领域有着很好的应用。自来水供水、生活小区及消防供水系统。工业企业生活、生产供水系统及工厂其它需恒压控制领域（如空压机系统的恒压供气、恒压供风）。各种场合的恒压、变压控制，冷却水和循环供水系统。污水泵站、污水处理及污水提升系统。农业排灌、园林喷淋、水景和音乐喷泉系统。宾馆、大型公共建筑供水及消防系统等都广泛的应用了恒压供水系统。

课程设计任务和目的

本课程设计要求在修完《监控系统程序设计技术》课程后，运用工业监控系统组态软件（MCGS），结合一个自动控制系统，完成该控制系统的上位机监控系统组态设计。使学生掌握监控软件的设计和编程方法，得到计算机监控系统程序设计与调试，以及编写设计技术文件的初步训练。为从事计算机控制方面的工作打下一定基础。

一、恒压供水系统原理

用户用水量一般是动态的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。

恒压供水设备中采用多泵供水方案，当供水对用水发生相对变化时，供水系统自动调节供水1阀和供水2阀的开关，以次来保持供水管道中的压力恒定。

恒压供水系统效果图

封面：

二、组态步骤 2.1 工程分析

在开始组态工程之前，先对该工程进行剖析，以便从整体上把握工程的结构、流程、需实现的功能及如何实现这些功能。

工程框架：

1． 4个用户窗口：水位控制、数据显示、报警窗口、封面

2． 4个主菜单：系统管理、数据显示、历史数据、报警数据

3． 4个子菜单：登录用户、退出登录、用户管理、修改密码

4． 5个策略：启动策略、退出策略、循环策略、报警数据、历史数据

数据对象：出水阀、出水压力、供水1阀、供水2阀、开水 阀、流量

1、流量

2、流量

3、水箱液位、水箱液位上限、水箱液位下限、停止、稳压阀、压力上限、压力下限、组对象

2.2 建立工程

可以按如下步骤建立样例工程：

A.鼠标单击文件菜单中“新建工程”选项，如果MCGS安装在D盘根目录下，则会在D:MCGSWORK下自动生成新建工程，默认的工程名为：“新建工程X.MCG”(X表示新建工程的顺序号，如：0、1、2等)

B.选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项，弹出文件保存窗口。

C.在文件名一栏内输入“恒压供水系统”系统，点击“保存”按钮，工程创建完毕。

2.3 制作工程画面

2.3.1 建立画面

[1]

在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，建立“窗口0”。

[2]

选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”。

[3]

将窗口名称改为：恒压供水系统；窗口标题改为：恒压供水系统；窗口位置选中“最大化显示”，其它不变，单击“确 4 认”。

[4]

在“用户窗口”中，选中“水位控制”，点击右键，选择下拉菜单中的“设置为启动窗口” 选项，将该窗口设置为运行时自动加载的窗口。

2.3.2 编辑画面

选中“恒压供水系统”窗口图标，单击“动画组态”，进入动画组态窗口，开始编辑画面。

生成的画面如下图所示：

2.4 定义数据对象

实时数据库是MCGS工程的数据交换和数据处理中心。数据对象是构成实时数据库库的基本单元，建立实时数据库的过程也就是定义数据对象的过程。

1)指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围； 2)确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。

开关量：出水阀、供水1阀、供水2阀、开水阀、停止、稳压阀

模拟量：出水压力、流量

1、流量

2、流量

3、水箱液位、水箱液位上限、水箱液位下限、压力上限、压力下限

2.5 动画连接

由图形对象搭建而成的图形对象画面是静止不动的，需要对这些图形对象进行动画设计，真实的描述外界对象的状态变化，达到过程实时监控的目的。MCGS实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的实时数据建立 相关性连接，并设置相应的动画属性。在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动，从而实现了图形的动画效果。

2.6 设备连接

MCGS组态软件提供了大量的工控领域常用的设备驱动程序，模拟设备是供用户调试工程的虚拟的设备。该构件可以产生标准的正弦波，方波，三角波，锯齿波信号。其幅值和周期都可以任意设置。

我们通过模拟设备的连接，可以使动画不需要手动操作，自动运行起来。

通常情况下，在启动 MCGS 组态软件时，模拟设备都会自动装载到设备工具箱中。如果未被装载，可按照以下步骤将其选入： 【1】在工作台“设备窗口”中双击“设备窗口”图标进入。【2】点击工具条中的“工具箱”图标，打开“设备工具箱”。【3】单击“设备工具箱”中的“设备管理”按钮，弹出如图所示窗口：

【4】在可选设备列表中，双击“通用设备”。

【5】双击“模拟数据设备”，在下方出现模拟设备图标。【6】双击模拟设备图标，即可将“模拟设备”添加到右测选定设备列表中。

【7】选中选定设备列表中的“模拟设备”，单击“确认”，“模拟设备”即被添加到“设备工具箱”中。

下面详细介绍模拟设备的添加及属性设置：

[1]双击“设备工具箱”中的“模拟设备”，模拟设备被添加到设备组态窗口中。如图：

【2】双击“设备0-[模拟设备]”，进入模拟设备属性设置窗口，如图：

【3】点击基本属性页中的“内部属性”选项，该项右侧会出现图标，单击此按钮进入“内部属性”设置。

2.7 编写控制流程

用户脚本程序是由用户编制的、用来完成特定操作和处理的程序，脚本程序的编程语法非常类似于普通的Basic 语言，但在概念和使用上更简单直观，力求做到使大多数普通用户都能正确、快速地掌握和使用。

对于大多数简单的应用系统，MCGS 的简单组态就可完成。只有比较复杂的系统，才需要使用脚本程序，但正确地编写脚本程序，可简化组态过程，大大提高工作效率，优化控制过程。具体操作如下：

【1】在“运行策略”中，双击“循环策略”进入策略组态窗口。【2】进入“策略属性设置”，将：循环时间设为：200ms，按“确 认”。

【3】在策略组态窗口中，单击工具条中的“新增策略行”，增加一策略行，如图：

双击进入脚本程序编辑环境，输入下面的程序：

水箱液位控制

当水箱液位低于9时，开水阀就打开向水箱注入水，否则关闭。出水压力控制

当出水压力小于6时，供水1阀和供水2阀都打开，如果出水压力大于6且小于9时，关闭供水1阀，如果出水压力大于9时，将供水2阀也关闭。当停止按钮按下时，出水阀关闭，此时水箱液位维持在8，出水压力维持在7，保持不变。2.8 报警显示

MCGS 把报警处理作为数据对象的属性，封装在数据对象内，由实时数据库来自动处理。当数据对象的值或状态发生改变时，实时数据库判断对应的数据对象是否发生了报警或已产生的报警是否已经结束，并把所产生的报警信息通知给系统的其它部分，同时，实时数据库根据用户的组态设定，把报警信息存入指定的存盘数据库文件中。在对数据对象进行报警定义时，我们已经选择报警产生时，“自动保存产生的报警信息”，我们可以使用“报警信息浏览”构件，浏览数据库中保存下来的报警信息。2.9 报表输出

在工程应用中，大多数监控系统需要对设备采集的数据进行存盘，统计分析，并根据实际情况打印出数据报表。所谓数据报表就是根据实际需要以一定格式将统计分析后的数据记录显示和打印出来，如：实时数据报表、历史数据报表（班报表、日报表、月报表等）。数据报表在工控系统中是必不可少的一部分，是数据显示、查询、分析、统计、打印的最终体现，是整个工控系统的最终结果输出；数据报表是对生产过程中系统监控对象的状态的综合记录和规律总结。

实时报表是对瞬时量的反映，通常用于将当前时间的数据变量按一定报告格式（用户组态）显示和打印出来。实时报表可以通过 MCGS 系统的自由表格构件来组态显示实时数据报表。

2.10 曲线显示

在实际生产过程控制中，对实时数据、历史数据的查看、分析是不可缺少的工作。但对大量数据仅做定量的分析还远远不够，必须根据大量的数据信息，画出曲线，分析曲线的变化趋势并从中

发现数据变化规律，曲线处理在工控系统中也是一个非常重要的部分。

实时曲线构件是用曲线显示一个或多个数据对象数值的动画图形，象笔绘记录仪一样实时记录数据对象值的变化情况。历史曲线构件实现了历史数据的曲线浏览功能。运行时，历史曲线构件能够根据需要画出相应历史数据的趋势效果图。历史曲线主要用于事后查看数据和状态变化趋势和总结规律。2.11 安全机制

工业过程控制中，应该尽量避免由于现场人为的误操作所引发的故障或事故，而某些误操作所带来的后果有可能是致命性的。为了防止这类事故的发生，MCGS 组态软件提供了一套完善的安全机制，严格限制各类操作的权限，使不具备操作资格的人员无法进行操作，从而避免了现场操作的任意性和无序状态，防止因误操作干扰系统的正常运行，甚至导致系统瘫痪，造成不必要的损失。

MCGS 组态软件的安全管理机制和 Windows NT 类似，引入用户组和用户的概念来进行权限的控制。在 MCGS 中可以：定义无限多个用户组、每个用户组中可以包含无限多个用户同一个用户可以隶属于多个用户组。设计总结

通过本次对恒压供水系统的组态设计，加深了我们对组态监控课程设计的认识，从中了解到设计过程中的基本方法和步骤，一天天的设计过程，让我们更真切地感受到理论与实践之间确实还存在很大的距离，觉得这门课的关键在于与实践的联系。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想还有待我们进一步的深入学习。

另外，通过这次课程设计使我们更加懂得了各学科之间的联系，就比如过程控制与组态之间的联系运用，我们从中初步掌握了组态监控系统的设计方法，深入地理解了组态控制的意义，对我们今后的学习和实践有很大的帮助。

通过此次课程设计，也让我们发现了我们现在的不足，通过查阅资料我们对自己的专业知识也做到查漏补缺，及时补充改正。在今后的学习过程中我会更加努力。但是由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。

主要参考资料

门机防风系统设计 篇6

关键词：门机；防风；稳定性；设计计算

1.概述

随着门机的大型化，其安全性越来越受到关注，防风安全成为码头作业中一项最为重要的安全防治工作。门机防风是个系统，目前国家规范繁杂，不同部门对防风要求不一样，我们针对这种情况，整合现有各方面研究门机防风的设计要求，对门机的轮压及整机稳定性、锚定力、防风铁鞋和惯性制动器、防风拉索和缓冲器等进行设计计算，确定门机的防风设计方案。以此作为门机防风的设计依据和参考，解决设计防风系统缺乏设计依据的问题。

2.门机防风系统计算

2.1轮压计算

门机的轮压关系着码头基础建设和整机稳定性。分为工作状态和非工作状态的轮压，并以门机在最不利位置，受最不利的风向条件下的理论计算。

四支点门机按刚性支承假定计算支承压力和轮压，即假定门机的四个支点始终保持在同一个平面上。

式中： 非回转部分总重量； 回转部分的总重量（包括货重）；t旋转中心和门架中心的距离；

、 总力矩M沿X和Y轴的分量；l、S轨距；b、B基距；n每条支腿的行走轮数量。

2.1.1工作状态最大轮压

当门机最大幅度、满载、风由后向前吹，且臂架处于支承平面垂直于对角线连线AC，即 ，货物外摆10度时，出现最大轮压（B点）和最小轮压（D点）。

式中： 工作状态下风作用在门机上的最大风压

风力系数；

工作状态下最大计算风压；

构件平行于纵向轴线的正面风作用面积（ ）；

风力方向与构件表面纵向轴线呈的夹角（ ）

倾覆力矩：

式中：e门机回转以上部分质量的重心到回转中心的距离

h风载荷作用于整机的型心高度； 风载荷作用于货物的高度

最大轮压： ；最小轮压：

2.1.2非工作状态最大轮压

门机空载最小幅度臂架平行于轨道放置，非工作状态最大风压沿臂架从前往后吹时，有最大轮压。

式中： 非工作状态下风作用载荷； 风压随高度变化系数；

非工作状态计算风压 ； 构件平行于纵向轴线正面受风作用面积（ ）。

倾覆力矩 最大轮压 ；最小轮压

整机稳定性

根据GB/T3811-2008规定，门机的稳定性计算按无风静载、有风动载、突然卸载或吊具脱落和非工作状态最大风压四种工况进行（基础一定情况下，不考虑坡道、轨道高低差和惯性力等附加力矩）

（1）无风静载：门机吊起试验载荷的重量，位于最大幅度时的状态；

（2）有风动载：门机吊起额定载荷重量，位于最大幅度，貨物外摆10°，并且整机受到沿着臂架方向，由后向前吹的Ⅱ类风的状态；

（3）突然卸载或吊具脱落：门机起吊额定载荷重量，位于最小幅度，并且整机受到沿着臂架方向，由前向后吹的Ⅱ类风，此时门座机悬停在空中的货物发生突然卸载（或吊具突然脱落）的状态；

锚定力和防风计算

大车锚定装置和防风绳的作用一样，均为防止非工作状态下，起重机不沿轨道滑移，设计时只考虑一种保护单独作用的情况。当臂架处于最小幅度平行于轨道放置，非工作状态最大风压沿轨道吹时，大车锚定处于最不利状况。

锚定力计算

风载荷

式中：C风载系数； 风压高度变化系数； 计算风压；A垂直于风向的迎风面积。则主动轮和轨面的粘着力

式中： 主动轮的总轮压；f主动轮和轨面的粘着系数。

得总锚定力和防风水平力为

一般门机配备四个锚定插板，所以单个锚定插板的水平力为 。

防风拉索计算

防风拉索装置主要具有防止门机在非工作状态下发生倾覆作用，当门机遭受最大风速作用时，可根据不同的工况计算出门机各腿的的腿压值，以此作为垂直方向上防风拉索装置的受力情况。根据拉索装置的空间布置，（如图2）防风系缆图）可求出拉索的受力 的大小。

根据空间几何关系，得：

式中 为负腿压值。由此式可以见，只有减小防风拉索系缆装置顺着和垂直于轨道两个方向上的距离，才可以减小防风拉索受到的拉力，也就是 为零时，防风拉索所受力为最小值。

电动铁鞋计算

起重机处于最小幅度，并且起重机变幅平面垂直于轨道。风顺着轨道方向吹的情况下进行计算，此时起重机受风面积最大，即风载荷最大、最不利情况。此时风速按 ，风压为 （ ） 风载荷

由整机水平方向力平衡得

式中 是行走机构从动轮的数量， 是电动铁鞋的数量， 是每个电动铁鞋所可以提供的水平方向力。

缓冲计算

由计算式： 得

式中： 运行机构速度；S缓冲器缓冲行程。

总结

本文在对门机的相关防风装置进行设计计算，主要包括：门机轮压计算、整机稳定性计算、锚定和防风水平力计算、防风拉索设计、电动铁鞋的选型计算和缓冲器的选型计算等，确定了相关防风装置的通用设计方案及其验算方法，提供防风系统设计依据。

展望

变频恒压供水系统设计 篇7

系统起动之后, 检测是自动运行模式还是手动运行模式。如果是手动运行模式则进行手动操作, 人们根据自己的需要操作相应的按钮, 系统根据按钮执行相应操作。如果是自动运行模式, 则系统根据程序及相关的输入信号执行相应的操作。手动模式主要是解决系统出错或器件出问题在自动运行模式中, 如果PLC接到频率上限信号, 则执行增泵程序, 增加水泵的工作数量。如果PLC接到频率下限信号, 则执行减泵程序, 减少水泵的工作数量。没接到信号就保持现有的运行状态[1]。

2系统设计

2.1系统硬件设计

PLC选型这是PLC应用设计中很重要的一步, 目前, 国内外生产的PLC种类很多, 在选用PLC时应考虑以下几个方面。

1.规模要适当;

2.功能要相当, 结构要合理;

3.输入, 输出功能及负载能力的选择要正确;

4.要考虑环境条件。

根据以上原则, 这次设计选择西门子S7-300系列的详细模块。

PS:PS 307 5A 6ES7 307-1EA00-0AA0数量1个。

功能:给整个机架供电。

电源模块为S7-300 PLC和需要DC 24V的传感器/执行器供电。有直流供电电源和交流供电电流。额定输出电流有2A、5A或10A。电源模块除了给CPU模块提供电源外, 还可以给输入/输出模块提供DC 24V电源。本系统选用的是PS 307 5A的电源。

CPU314 (1) :6ES7-1AF11-0AB0数量1个。

功能:对每条二进制指令的处理时间大约为60ns, 每个浮点预算的时间为0.59μs。

S7-300模块有不同型号的CPU, 以适应不同等级的控制系统。有的CPU上集成有I/O点, 有的CPU上集成有PROFIBUS-DP通信接口, 有的CPU上集成有PTP接口等。本系统选用的是CPU314。

SM331:6ES7-1KF01-0AB0数量1个。

功能:模拟量输入模块AI 8x13位。

SM332:6ES7-5HD01-0AB0数量1个。

功能:模拟量输出模块AO8/12位。

SM321:6ES7-1FF01-0AA0数量1个。

功能:数字量输入模块DI1624 V, 分成16组。

SM322:6ES7-1FF01-0AA0数量1个。

功能:数字量输出模块DO 24V/0.5A, 分成8组。

本系统中, 采用Mcior Master430系列变频器, 型号为HVAC (风机和水泵节能型) EC01—4500/3, 额定电压为380V—500V, 额定功率35k W。Micro Master430系列变频器是全新一代标准变频器中的风机和泵类变转矩负载专家, 功率范围7.5k W至250Kw。它按照专用要求设计, 并使用内部功能互联 (Bi Co) 技术, 具有高度可靠性和灵活性, 牢固的EMC (电磁兼容性) 设计;控制软件可以实现专用功能:多泵切换、手动/自动切换、旁路功能、断带及缺水检测、节能运行方式等[2]。

2.2下位机S7-300程序设计

1.打开桌面上的SIMATIC Manager快捷图标, 按照“新建项目向导”添加一个新的项目。

2.鼠标左键单击“SIMATIC 300站点”, 双击右边的“硬件”对SIMATIC300的站点进行组态, 在SIMATIC 300站点界面中的左上部分添加“机架”, 然后在右边选择我们已经选型好的硬件, 选择“SIMATIC 300”, 在PS-300中选择电源模块, CPU-300中选择CPU模块, 在CP中找到CP341及SM-300添加模拟量输入。S7-300的硬件配置完成之后, 可以进行下一步程序的编写了, 下面介绍本系统中的主要程序的设计依据。

根据系统用水量的变化, 控制系统控制2台水泵按1-2-3-4-1的顺序运行, 以保证正常供水。开始工作时, 系统用水量不多, 只有1号泵在变频器控制下运行, 2号泵处于停止状态, 控制系统处于状态1。当用水量增加, 变频器输出频率增加, 则1号泵电机的转速也增加, 当变频器增加到最高输出频率时, 表示只有1台水泵工作己不能满足系统用水的要求, 此时, 通过控制系统, 1号泵从变频器电源转换到普通的交流电源, 而变频器电源启动2号泵电机, 控制系统处于状态2。

当系统用水高峰过后, 用水量减少时, 变频器输出频率减少, 若减至设定频率时, 表示只有1台水泵工作已能满足系统用水的要求, 此时, 通过控制系统, 可将1号泵电机停运, 2号泵电机仍由变频器电源供电, 这时控制系统处于状态3。

当用水量再次增加, 变频器输出频率增加, 则2号泵电机的转速也增加, 当变频器增加到最高输出频率时, 表示只有1台水泵工作已不能满足系统用水的要求, 此时, 通过控制系统的控制, 2号泵从变频器电源转换到普通的交流电源, 而变频器电源启动1号泵电机, 控制系统处于状态4。

当控制系统处于状态4时, 用水量减少, 变频器输出频率减少, 若减至设定频率时, 表示只有1台水泵工作已能满足系统供水的要求, 此时, 通过控制系统的控制, 2号泵从变频器电源转换到普通的交流电源, 而变频器启动1号泵电机, 控制系统处于状态4。

当控制系统处于状态4时, 用水量又减少, 变频器输出频率减少, 若减至设定频率时, 表示只有1台水泵工作已能满足系统用水的要求, 此时, 通过控制系统的控制, 可将2号泵电机停运, 1号泵电机仍由变频器供电, 这时控制系统又回到了状态1。如此循环往复的工作, 以满足系统用水的需要[3]。

2.3 Win CC监控界面的设计

Win CC运行于个人计算机环境, 可以与多种自动化设备及控制软件集成, 具有丰富的设置项目、可视窗口和菜单选项, 使用方式灵活, 功能齐全。用户在其友好的界面下进行组态、编程和数据管理, 可形成所需的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。它为操作者提供了图文并茂、形象直观的操作环境, 不仅缩短了软件设计周期, 而且提高了工作效率。

Win CC为了与外部设备 (如PLC) 进行通讯, 必须组台用于该设备的通道。此通讯驱动程序支持多种网络协议和类型, 具有良好的开放性和灵活性。无论是单用户系统, 还是冗余多服务器/多用户系统, Win CC均是较好的选择。通过Active X、OPC、SQL等标准接口, Win CC可以方便地与其他软件进行通信。通道就是在设备和Win CC之间生成的逻辑借口的驱动器, 具有三个功能:

1.为使用人员提高组态物理和逻辑连接参数的方法;

2.通过数据管理器在外部设备和Win CC变量之间建立一个在线运行接口;

3.为用户提高一个简便接口用于外部设备或应用的存储器结构加入变量标签并设置地址。

3建立变量连接

变量系统是组态软件的重要组成部分, Win CC中的变量类型有In和Out。In和Out是相对于主站来说的, 即In表示Win CC从S7-300系列PLC入读数据, Out表示Win CC向S7-300系列PLC写出数据。按照功能又可以分为外部变量、内部变量、系统变量和脚本变量这四种。

由外部过程为其提供变量值的变量, 称为外部变量, 也称为过程变量;过程没有为其提供变量值的变量, 称为内部变量。

Win CC还提供了一些预定义的中间变量, 称为系统变量。每个系统变量均有明确的意义, 可以提供事项的功能, 一般用以表示运行系统的状态。

4结论

本次设计的控制系统充分利用了西门子PLC S7-300的特点, 对驱动电动机、行程开关、电磁阀及其他一些输入输出进行精确的控制, 实现了更高的精度和参数指标, 节省了原材料的浪费, 提高了产品的合格率, 实现了更高的经济效益。

本文介绍了变频恒压系统的发展趋势, 课题的研究目的及意义。分析了供水流量的工艺流程, 监控内容等。根据工艺要求进行设计监控系统总体方案。对系统组成实现和硬件配置进行了论述, 并详细的进行了监控系统的软件设计。最后本文述说了外输计量系统的硬件和软件的调试。本文设计系统是采用单片机数据采系统和西门子S7-300和Win CC监控软件, 实现了人机监控界面和在线数据采集、分析、参数和事件报警、趋势曲线显示等功能, 对监控参数进行了在线动态管理。

摘要：小区供水是变频恒压供水系统经常应用的例子。随着人民的生活条件越来越好, 所以供水方式要越来越高效节能。小区供水系统是用PLC和变频器制作的供水控制系统。

关键词：PLC,控制系统,变频器

参考文献

[1]殷华文, 刘黎明, 刘万里.工业控制网络设计技术[J].上海:自动化仪表, 2002, 23 (11) :24-27.

[2]杨长能.变频器基础及应用[M].重庆:重庆大学出版社, 1993:55-57.

变量变压供水系统设计与运行 篇8

随着用水量的增加, 时用水量变化幅度更加明显, 为了灵活地调节水厂供水量和城镇需水量的平衡, 对水厂二级泵站水泵机组采用了变频调节器控制的变量变压供水系统。

1 变量变压供水系统的组成

变量变压供水系统由三大部分组成:

(1) 工艺设备 (清水池、管道系统、水泵电机机组等) 。

(2) 检测设备 (水位变送器或控制器、水压变送器、流量变送器等) 。

(3) 控制设备 (可编程控制器、控制软件、变频调速器、控制电器与线缆等) [1]。如图1所示。

2 变量变压供水系统工作原理

2.1 变量变压供水系统控制流程 (如图2)

2.2 变量变压供水系统控制步骤与工作原理

(1) 数据采集:采集水位、水压、流量等信号并转换成可以由程序处理的数据, 作为控制依据。

(2) 流量估算:对于未安装流量计 (变送器) 的系统, 用检测到的水泵扬程 (水压减去水位) 和水泵特性曲线计算出各台水泵的流量, 累加后得到供水流量, 如图3所示。

(3) 控制压力计算:根据供水流量和管网特性曲线计算出变压供水的控制压力, 其目标是保持管网末端的水压恒定不变, 以保证用户用水压力和末端水塔连续均匀进水, 如图4所示。

(4) 水压控制:根据控制压力与检测压力的差值, 运用PID算法调节计算变频器频率的修正值, 并向变频器发出变频指令, 直到检测水压达到控制值。

(5) 水泵机组组合控制:变频器最大允许频率为50HZ (工频) , 根据保证水泵工作效率及水不倒流的原则计算出变频器最小频率, 当变频器频率达到最大允许值或最小允许值的时候, 增加或减少开泵台数, 在有多种选择的情况下, 以控制每台泵平均工作时间相近为原则选取开或停的水泵。

3 变量变压供水系统的节能效果分析

3.1 非调速供水系统能量利用情况

如图5所示, 非调速工况下, 水泵能量损失率:

3.2 变量恒压供水系统能量利用情况

如图6所示, 采用变量恒压供水系统工况下, 与非调速供水系统相比较, 节能率:

3.3 变量变压供水系统能量利用情况

如图7所示, 采用变量变压供水系统工况下, 与非调速供水系统相比较, 节能率:

与 (1) 、 (2) 式相比较, 变量变压供水系统可以得到最大的节能率[2]。

4 变量变压供水系统的特点

(1) 高可靠性:主要部件全部选用国外大公司名牌产品, 不使用分离的电子元器件, 系统严格按照建设部《JG/T3009-93微机控制变频调整给水设备》技术标准进行生产和质量检验。

(2) 兼具恒压供水功能:通过控制柜面板上的选择开关可选择恒压供水方式 (选定“调定”档) , 恒压供水只是变压供水的一种特例 (简化情况) 。

(3) 灵活的压力设定:当采用恒压供水时, 由操作者根据经验用按键 (“增加压力”和“减少压力”按钮) 设定控制压力;当采用变压供水时, 控制压力是采用两条预先设定的管网特性曲线确定, 由操作者视情况灵活选择 (通过将选择开关置于“调1”或“调2”选定) 。控制台压力都将实时显现出来[3]。

(4) 自动统计节电率:为了便于管理和与其他供水设备进行用电情况比较, 变量变压供水系统自动统计用电量与运行时间, 根据统计数据可计算节电率, 统计结果用数字显示, 可随时查看和记录。

(5) 先进的计算机接口:变频调整变压供水系统具有与微型计算机接口, 能够实时地向上位计算机报送所有水泵运行状态、变频器频率、电流、用电量、节电率、供水流量、控制压力与出水压力等数据, 也可接受上位微机的指令控制水泵启停、调整或设定控制压力。

(6) 低成本设计:变量变压供水系统虽然具有强大的功能, 但由于采用了多项先进技术, 总的生产成本并不比普通变频调速供水设备高, 甚至更低, 特别是采用可编程序控制器与变频器之间的串行通讯技术, 从而省去了AD与DA转换接口, 节约了大量费用。

5 结束语

该系统工程运行几年来, 经过不同的实际情况对比, 结果表明该系统性能稳定, 节约用电量达到21.5%。

摘要：介绍兴安县自来水公司二级泵站变量变压供水系统的组成和工作原理, 并对变量变压供水系统的节能效果进行了定量和定性的分析, 提出了该系统的主要特点和操作建议。

关键词：变量变压,供水系统,节能

参考文献

[1]黄永红等.基于S7-200PLC水泵测试系统的设计与实现[J].电气应用, 2005, (08) .

[2]汤跃等.变频调速恒压与变压供水的能耗分析[J].排灌机械, 2007, (01) .

安徽地震会商系统系统设计 篇9

目前,安徽省地震局使用的分析预报系统是约十年前建设的并沿用至今,随着地震分析预报理论和相关技术发展,越来越不适用我省防震减灾需要,其主要问题为:系统是在DOS平台上建立的,选择的是面向过程的开发语言,严重过时;数据的获取和生成的结果是采用文件的方式,调用数据通过网络搜索文件夹和文件名的方式,速度慢,效率低;与些同时,这些文件夹分布在九五建设的相关服务器中,随着十五建设,这些文件服务器将很快由新的数据库服务器所替代;数据文件所采用九五格式也即将由十五数字化格式所取代;系统受DOS平台所限,界面不友好,数据及成果展示极为受限;功能开发受限制,难以增加新的功能模块;难以与十五建设成果和新技术接轨,如数据库技术,GIS技术、数据共享技术等。随着十五项目的竣工,数据化取代模拟数据的趋势迫切要求建立新的系统,十五期间,我省建设了以数字化测震、强震、前兆为主体的数据获取软硬件及传输平台,进行了三级台网分级并增加了一些台站、设备和测项,数据量成倍增加,按照中国局的要求,对现有的数字化数据必须采用新的格式进行采集、传输、处理、存储和共享,同时要加上日志和元数据,统一实行数据库方式进行管理。随着GIS技术的发展,目前的地震应急、信息服务等基础平台均采用了Suse操作系统+Oracle数据库+GIS平台的模式,甚至前兆数据台网中心也要求采用Oracle数据库+GIS功能的要求。鉴于以上情况,建立我省地震会商GIS平台为日常会商服务成为迫切需求。

2 系统总体框架

《安徽省地震会商GIS平台》设计的总体架构图如右图1。

系统设计充分考虑业务与功能的紧密结合,根据需求将系统总体结构划分成四层结构,分别是基础设施层、数据采集层、数据资源中心层、应用系统层。

基础设施层主要是指位于各类基层现场的软硬件平台及通信网络体系,他们为整个系统的运行维护提供最基础的支持,同时他们也是整个系统运转和使用的物理基础,主要包括了各类系统平台软件、计算机硬件设备及通信网络系统。

数据采集层负责各类原始数据的获取,主要是指地震业务数据采集系统,包括前兆数据采集、测震数据采集、地震地质数据采集和基础空间数据采集。

数据资源中心层负责对系统所需和所拥有的各类数据进行统一的存储和管理,在该层次主要是通过建立数据库系统,实现对各类数据的存储和交换,实现数据安全性与备份机制。

应用系统层主要是构建综合业务应用系统和信息服务平台,同时为业务部门构建应用系统也是相应部门的业务处理和管理的工具平台。主要包括测震数据处理系统、前兆数据处理系统、空间信息查询系统和会商展示系统等。

系统软硬件支撑平台采用地震局现有的软硬件系统和网络通信系统。系统信息采集体系和数据资源管理体系采用现有的采集和管理体系。如图2所示。

业务支撑平台:地理信息系统平台采用MAPINFO,测震数据处理和分析平台采用MAPSIS,前兆数据处理与分析平台采用EIS2000,数据库采用SQLSERVER及ORACLE。

3 数据库设计

3.1 系统数据总体模型设计

地震会商GIS平台建设涉及到的数据内容复杂,数据库组成参见表1。

表1中的数据库一起构成了地震会商GIS平台的数据基础,其中“基础数据库”、“测震专题数据库”、“前兆数据库”是本系统重点建设的数据库。这些数据在系统的管理方式如表1。

3.2 空间参考

矢量数据采用地理坐标。

地理坐标是一种特殊的地图投影。采用地理坐标的数据是连续的,解决了跨带问题,从而可以保证数据库地理对象的完整性,为数据库的查询检索、分析应用提供极大的方便。同时保持与国家基础地理信息数据库的统一,为数据库的集成管理、数据更新维护、数据共享提供支持。采用地理坐标的缺点是应用数据时需要进行投影转换工作,但矢量数据投影转换速度快,没有任何精度损失。当需要制作地形图或以高斯坐标分发数据时,可以将地理坐标转换成高斯坐标输出。坐标系变换不改变拓扑关系和属性的关联关系,所以坐标转换和投影变换后不需要再作数据处理即可重新建立以高斯坐标为参考系的工程,或直接进行制图输出。

3.3 具体数据库设计

3.3.1 基础数据库设计

基础空间数据以1:25万、1:5万基础地理空间数据库和社会经济数据为基础。其中1:25万和1:5万空间数据包括行政区划、主要交通、主要水系、地形数据、地名数据等。数据存放在ORACLE数据库中。按比例尺用英文名称定义表空间名称。行政区划表字段要包括基本社会经济数据,包括人口、GDP等,具体与地震应急数据库相同。

3.3.2 测震专题数据库设计

地震地质数据库包括全国地震构造图、全国地震带分布图、全国MS>5.0级地震震中分布图、全国地震危险区分布图、全国地震重点监视防御区分布图,安徽省地震构造图、安徽省Ms>4.5级地震震中分布图、安徽省地质遥感解译图、安徽省地震小区划图、小震目录等。地震地质数据存放在ORACLE数据库中,按全国和全省用英文名称定义不同表空间名称。

3.3.3 前兆数据库设计

前兆数据库主要采用“九五”时期设计的数据库格式,为保证与“十五”数据库相兼容,制作数据转换程序,将现行的ORACLE数据库转换到“九五”SQLSERVER数据库格式。对于未被录入现行数据库的地方前兆台站数据统一文本格式后,制作数据录入程序录入到SQLSERVER数据库中。在“九五”数据库中添加“注释”、“事件”等数据表。

3.3.4 用户数据库设计

系统设计不同级别的用户拥有不同权限。用户数据库保存用户的信息。包括:用户名、用户密码、用户权限、用户操作记录等。

4 系统功能设计

系统主要功能包括基础信息查询和展示,测震数据的处理与分析、前兆数据的处理与分析,数据库维护与数据更新,会商系统展示,会商报告自动生成等。

4.1 系统总体界面设计

图3为系统总体界面设计。

4.1.1 菜单设计

图4为菜单设计。

4.1.2 功能设计

“地方台前兆入库”功能主要将当前一些通过网络由地方台人工报送的前兆信息录入到数据库中。该功能可以浏览上报的数据文本文件,一键进行录入。但数据文本文件要统一数据格式。

“数据浏览”提供浏览数据库中各类数据,用户可以通过下拉列表选择要浏览的数据库和数据表名称。

“数据编辑”提供对数据库中各类数据的编辑功能。用户可以通过下拉列表选择要编辑的数据库和数据表名称,然后可以修改其中的数据并进行保存。

“数据库备份”提供对各数据库的备份。将当前数据库备份到其他服务器上。

“测震分析工具”调用测震分析处理软件“MapSIS”。

“前兆分析工具”调用前兆分析处理软件“EIS2000”。

“地震事件分析”调用MSDP软件。

“会商展示系统”主要用于会商时各种数据和图表的展示。本项目在POWERPOINT软件中创建模版,在模版上定义地图显示控件和地图信息查询工具,定义前兆数据绘图控件。

其它功能包括对空间地图的浏览、漫游、放大、缩小、信息查询、距离量测、打印等。

5 结束语

安徽省地震会商系统设计改变了传统的会商模式,充分考虑了“十五”数字化数据成果的使用,为安徽省地震会商提供了先进的模式。但由于经费等客观原因,该设计对硬件通信方面的考虑不是十分详细,需要将来进一步改进。

摘要：如何阐述清楚软件系统的必要性和重要性,一直是项目申请的一个瓶颈,安徽地震会商系统系统设计从项目背景和当前可以支撑的最新技术条件出发,从总体框架分析到技术具体设施的细节,详细阐述了系统的层次结构和数据来源,比较详尽的体现出系统设计的思路。

关键词：安徽地震会商系统,软件设计,总体结构,数据模型,功能设计

参考文献

[1]蒋春曦.省级行业信息服务系统的设计与实现[J].电脑知识与技术,2008,2(17).

[2]蒋春曦.安徽省防震减灾基础地理数据库设计与实现[J].华北地震科学,2006,24(3).

供水综合调度系统的设计 篇10

综合调度的目的对全供水公司的生产进行优化调度, 保证用户对水量、水压和水质的要求, 尽可能高地追求管网运行的经济效益。

2 无线方案设计与产品选型原则

系统设计时充分考虑到系统的先进性、实用性、可扩充性和可维护性, 保证系统运行的可靠与安全保密, 建立经济合理、资源优化的系统。本次采用新型系统、基于GPRS的热门应用系统, 技术成熟, 应用普遍, 也是今后无线控制系统的发展方向, 该采用以色列Alvarion公司的DS.11 11Mbps无线局域网产品。

3 无线系统配置

3.1 DS.11系统的配置情况

DS.11系列无线网桥产品采用分体式的结构设计, 分为室内单元和室外单元两个部分。室内单元实际上是一个电源调制模块, 上有2个标准的RJ-45接口:一个接口为10Base T的局域网接口, 用来连接本地的网络交换机提供网络通讯接口;另一个是Radio接口, 用来和室外单元相连, 在传输网络信号的同时, 也将室内模块调制的直流电源通过基带电缆, 为室外模块提供电源供电。

室外模块是一个射频调制模块, 它将室内模块送来的网络信号调制成2.4GHz的射频信号。在室外单元上有一个标准的N型射频接口, 可以直接和各种标准的外接天线相连。这样的好处是可以做到基本没有射频衰减。

3.2 无线网络方案

大庆市及市辖区共有11个水厂, 分布距离远近差别较大。所以针对这种地理分布, 采用了全向与定向相结合的拓扑结构。根据实际的距离和分布情况在西水源、中引水厂、前进水源3个水厂分别安装3个中心定向天线, 在控制中心安装架设一套Alvarion AU-DS.11D无线基站, 外接一套覆盖360度的12d Bi全向天线, 用来覆盖3个水厂。

其它水厂实际的距离较远而且分布不集中, 我们采取点对点的无线链路, 而且还可以提高中心的这个系统容量, 8个水厂各架设一套SU-DS.11D无线网桥系统, 外接一套24d Bi的定向天线。并且将定向天线的方向指向各自相应的中心定向天线, 这样每个水厂就可以接入到整个无线网络系统。

4 管网测压点方案设计

4.1 环境介绍

大庆供水调度控制系统的主要目的, 是解决供水公司对供水各环节监测点的数据采集和控制。该系统由控制中心和各个水源监测点组成, 各个水源监测点的数据采集终端 (RTU或PLC) 可监视和采集水位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等各种数据, 供控制中心及有关部门分析和决策取用。

4.2 方案选择

经过分析, 选择中国移动的GPRS系统, 作为城市供水调度控制系统的数据通信平台。目前, GSM网络经过电信部门的多年建设, 覆盖范围不断扩大, 已成为成熟、稳定、可靠的通信网络, 特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GSM/GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建自来水供水调度控制系统, 实现管网控制点的无线数据传输具, 有可充分利用现有网络、缩短建设周期、降低建设成本的优点, 而且设备安装方便、维护简单。

4.3 解决方案介绍

由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络, 控制中心计算机主机配置固定的IP地址, 各个端站的GPRS模块和该主机进行通信。

4.3.1 系统组成

1) 管网控制点:

管网控制点:各控制点通过数据采集模块, 采集如压力、流量等数据, 通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连, 通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器, 对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络。

2) 控制中心:

服务器申请配置固定IP地址, 采用省移动通信公司提供的DDN专线, 与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽, 当管网控制点数量增加, 中心不用扩容即可满足需求。

控制中心RADIUS服务器接收到GPRS网络传来的数据后先进行AAA认证, 后传送到控制中心计算机主机, 通过系统软件对数据进行还原显示, 并进行数据处理。

3) GPRS/GSM移动数据传输网络:

现场控制点采集的数据经GSM网络空中接口功能模块, 同时对数据进行解码处理, 转换成在公网数据传送的格式, 通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输, 最终传送到控制中心IP地址

4.3.2 系统实现

各水厂数据采集点使用移动通信公司统一的STK卡, 同时控制中心对各点进行登记, 保存相关资料以便识别和维护处理。各信息采集点运行控制系统软件, 支持24小时实时在线, 实现信息采集点24小时传送采集的信息数据。

5 控制中心数据处理

首先, 通过PLC把11个水厂的数据采集上来, 再通过无线网络传到中心控制室数据采集工作站上, 并把数据写到服务器SQL数据库里, 供数据分析。

其次, 通过GPRS系统把管网压力点的数据采集到另个数据工作站上, 并把数据写到SQL数据库里, 供数据分析。

在中心控制室安装有一台HP ML370服务器、两台工控机、一套通信机柜等。这里是全水厂的控制管理中心, 可以对全厂的工艺流程状况、生产设备进行监测和优化调度操作, 并完成与中心调度室数据远程传送的任务。

5.1 中心控制室内HP ML370服务器

该服务器负责整个系统的数据存储、数据交换和控制任务保存, 包括:水源、厂的深井工作状态、外输泵参数、外输管道压力参数、各水罐液位参数、出厂水质参数和流量参数的监测及相关PLC上的参数。

5.2 控制操作站

控制操作站是该自动控制系统的核心, 22″宽屏液晶显示器和一台工控机, 它通过以太网线和数据服务器传送数据。实现功能:操作控制功能、状态显示功能、多媒体报警功能、参数曲线显示功能、报表输出/打印功能、数据处理和管理功能。

6 系统优点

1) 系统组成简单、可靠、经济、实用。采用工业界应用最广泛的RS485总线和以太网线, 来连接整个系统进行数据传输, 也便于将来的扩展开发;

2) 系统选型采用技术成熟、标准化的产品。上位机操作系统采用Windows SERVER, 提供了一个先进可靠的平台。可靠性好, 性能价格比高;

3) 中心控制室可以对全厂的生产过程进行控制、监视和管理, 以实现各区域工作站的无人执守。大大提高了自动化水平, 降低了运行成本和能耗, 减少了操作和维修人员。

摘要：本文针对大庆油田供水地域分散现状, 给出了基于GPRS供水调度系统的设计方案, 从系统结构组成及实现原理方面做了介绍, 并概括了系统的实现功能及优点。

关键词：供水,调度系统,GPRS

参考文献

[1]栗玉霞, 徐建政, 刘爱兵.GPRS技术在自动抄表系统中的应用[J].电力自动化设备, 2003 (12) .

病房呼叫系统设计 篇11

目前随着医院住院病人的增多，在医院，为了能够更好的的服务病人，医院在每张病床上都安装有呼叫按钮，只要病人按下按钮，护士站通过接收的声、光报警显示后，判断出是哪间病房病人，来及时的帮助病人解决问题，这就是所谓的病房呼叫系统。

病房呼叫系统也称为呼叫仪器，在医院设计病房呼叫系统是非常具有意义的，实用价值大，医院由于医护人员的数量有限，工作的繁忙，护士们不能保证一直待在病人身边。装有病房呼叫系统的病房，可以使医护人员减少巡查病房的次数，减轻工作压力，对于住院的患者来说至关重要，尤其是一些住院期间长时间急需护理人员帮助的病人。病房呼叫系统可以使病人在有需要的时候联系到护士，得到及时的救助，所以医院拥有一套完善的病房呼叫系统，不仅会提高自己医院对病患的服务质量，也可以使医院的人力、物力等各种资源更加合理化的分配，提高工作效率，这系统也是医院现代化的标志。

到目前为止，国内许多医院的病房呼叫系统很落后，没有完善的体系，有时候不能及时的完成救助。随着现代化社会的发展，已经不能满足人们对于现代化、人性化管理的要求，这样不但会给病人带来时间上的损失，也许会错过病人需要救助护理的黄金时间，时间如金，对医院来说也会造成经济损失，也为了防止医疗意外事故的发生。本系统可以避开技术问题，有效节省材料损耗并可以使医院的病房呼叫系统让医院更加的现代化、人性化。消除医院的隐患，从本系统设计的角度上出发，此系统不仅可以显示相应病房号，可以为病人解决医疗问题，使病人得到及时救助。从很大程度上减少了一些麻烦，大大的缩短了病人护理时间，消除了医院安全隐患，提高医院的工作效率，使医院的管理更加合理化。

能够设计出一个六路简易病房呼叫系统，用于一个能够满足实现医院能及时照顾病人的局域呼叫功能的系统。当前病房呼叫系统在医院里是很常见的，现在大型医院每个病房里都配有病房呼叫系统。当病人有紧急情况出现时，需要医护人员救助时，按下床边的呼叫按钮，如果床边警示灯点亮，说明表明呼叫成功，此时在护士站就能发出呼叫的声音以及数码管显示呼叫的病房号，级别高的病人最先得到医治。

下面是设计出一个医院简易病房呼叫系统：可以满足医院科室六个病房的呼叫，设置六个病房的呼叫开关，当有多个病人进行呼叫时，优先呼叫并显示级别较高的病房信息，对低级的暂不理睬，对高级处理完成后，再进行低级的处理。此项设计是为了帮助病情严重急需救助的病人。

本次设计来控制和实现病房呼叫的优先级别显示采用74LS14优先编码器，使用74LS47七段字形译码器接 LED数码管来用数字显示最高优先级的病房号，控制警示灯的点亮和熄灭选用74LS04反相器来控制，用LED数码管作为呼叫警示灯，蜂鸣器作为报警器。用1号-6号6个开关来模拟六个病房的呼叫信号，每个数字代表一个病房，6号病房的优先级最高，6号-1号优先级逐次降低，病情的严重程度也逐次降低，数码管显示呼叫信号的号码，无信号呼叫时显示为0，有多个信号呼出时，系统会优先显示优先级最高的呼叫号。

按键设计选用单刀拨动开关，接通3脚作为低电平，接通1脚作为高电平。原本想采用的轻触型按键开关，使用这种开关，按键按下后会自动弹起，电平不能保持平衡，想要保持电平，就需要增加接触发器，并且数据清零还要加装清零电路，设计起来繁琐复杂，本次设计我希望做到精简实用，所以选用单刀拨动开关，这样既节约成本，也避开了复杂电路的设计。如图1。

我的病房呼叫系统设计是基于数字电路，使用数字电路，设计，使整个设计使呼叫系统更为简单化，更好地展现了患者与医务人员对于病情信息的双向交流的特点，使医院更加的现代化，管理更加的合理化、人性化，一切从病患的角度出发考虑。

经过本次采用数字电路设计的病房呼叫系统，可以使医院医护人员在护理病人时候可以做到临危不乱，有条不紊的进行工作，并可减少巡房的频率，降低工作的压力，能够更好的完成工作任务。

本次设计从实验的过程中可以领会到数字电路的功能优势和在生活中如何运用，特点是接线简单清晰，容易接受和理解。通过病床呼叫的电路设计和系统流程图进行具体的分析和研究，确定了数字电路系统所应具备的功能和能够实现可控的范围后，根据实际医院病房呼叫系统的控制要求，综合考虑价格各方面因素的作用，选择相应符合的元器件材料进行设计仿真。

沛城煤矿井下防尘供水系统设计 篇12

华润天能徐州煤电有限公司沛城煤矿属生产型矿井, 位于徐州市西北约62 km, 矿井生产过程中的矿尘是在采掘生产过程中所产生的煤和岩的细微颗粒, 粉尘主要由粒径为75 um以下的细微颗粒和粒径小于7.07 um的粉尘组成。大量的呼吸性粉尘对人体的危害很大, 也对井下人员健康和安全生产危害很大。井下粉尘还会污染作业环境, 使作业人员视线不清、感觉不适等, 从而引发工伤事故, 降低劳动效率。

2 设计内容

(1) 井下防尘供水系统水源为处理后的井下排水。设在工业场地的井下水处理站设计200 m3防尘池2座, 互为备用。煤矿井下降尘洒水用水量按GB50383-2006《煤矿井下消防、洒水设计规范》[1]用水标准进行计算, 沛城矿井下降尘洒水用水量约为765 m3/d, 如表1所示。

(2) 井下降尘洒水水质要求。 (1) 井下消防、洒水用水经水处理站处理后, 要达到GB50383-2006《煤矿井下消防、洒水设计规范》[2]中要求的水质标准。 (2) 按照《煤矿安全规程》规定[3], 井下防尘用水均应过滤。本次设计在回采工作面喷雾泵水箱出口、掘进工作面顺槽防尘用水地点的管路设置了矿用自冲洗式水质过滤器 (Z4LH-ZCLH-2型) , 过滤器直接安装在井下防尘供水管路中, 防尘用水经闸阀进入水质过滤器体, 水质过滤器体由无缝钢管筒体、不锈钢筛网及堵板等组成。该装置滤尘效率可达到90%~98%。

(3) 防尘供水系统水压。根据GB50383-2006《煤矿井下消防、洒水设计规范》[1]中的相关规定, 给水栓处及接入一般用水设备处的水压不应低于0.3 MPa;接入加压泵站水箱或水池栓的水压不宜高于1.6 MPa, 否则应采取减压措施。该矿在井底防尘管道上安装2个YX741-16型减压阀, 调压范围0.12~1.6 MPa, 减压后压力0.4 MPa。防尘用水经减压后供给各个用水点, 该矿采掘工作面高压喷雾以及煤层注水等高压用水点, 由高压喷雾泵和注水泵等保证供水压力。

(4) 防尘供水管径的计算。防尘供水管径采用下式计算:

式中:D为计算管径, mm;Q为设计用水流量, L/s;v为经济流速, m/s。

(1) 采煤工作面防尘供水管径选型。采煤工作面管线设计的用水流量Q取5.98 L/s, 采煤工作面管线经济用水流速v取1.5 m/s。由公式 (1) 计算:D=71.26 mm。实际敷设的防尘供水管线取DN100无缝钢管, 满足要求。

(2) 掘进工作面防尘管径选型。掘进工作面管线设计用水流量Q取2.33 L/s, 掘进工作面管线经济用水流速v取1.2 m/s。由公式 (1) 计算:D=58.14 mm。考虑后期形成回采工作面需求, 实际敷设的防尘供水管线取DN100无缝钢管, 即工作面顺槽防尘用水管线为DN100。

(3) 大巷防尘用水管径选型。大巷管线设计防尘用水流量的计算:Q= (采煤工作面设计用水流量+掘进工作面设计用水流量+未预见用水流量) = (5.98+2.33+0.3) =8.61 (L/s) 。大巷管理经济用水流速v取1.0 m/s。由公式 (1) 计算:D=104.73 mm。实际敷设的防尘供水管线取DN150无缝钢管, 即胶带输送机大巷防尘用水管线均敷设DN150无缝钢管。

(4) 供水总管管径选型。大巷中设水幕2道, 每道水幕设计流量为2.8 L/s;转载点喷雾12处, 每处喷雾点设计流量0.1 L/s。

水幕设计流量:2×2.8 L/s=5.6 L/s

转载点喷雾设计流量:12×0.1 L/s=1.2 L/s

防尘供水总管设计流量:Q= (大巷设计用水流量+水幕设计用水流量+转载点喷雾设计用水流量) = (8.61+5.6+1.2) =15.41 (L/s)

防尘供水总管经济用水流速v取1.0 m/s, 由公式 (1) 计算:D=138.74 mm

设计实际敷设的防尘供水总管管线选用DN150无缝钢管。

(5) 管路铺设。井下供水采用静压供水, 井下防尘洒水管网采用合流制, 总供水管道DN150由地面静压清水池引出, 沿副井引入井下, 沿巷道成枝状布置。井下管道采用消防、洒水合一的管道系统, 利用支状管道送至各用水点和工作面。洒水管路沿新副井、南翼轨道大巷、机轨大巷、采区上下山、顺槽至采掘工作面等各用水地点;南翼轨道大巷、机轨大巷铺设D159消防洒水干管, 采区上下山铺设D108消防洒水支管, 运输顺槽铺设D76×6消防洒水支管。运输大巷每隔50 m设置支管和三通, 轨道大巷、回风大巷每隔100 m设置支管和三通, 供冲洗巷道和消防用水。在设有供水管道的运输大巷及工作面进风运输顺槽每隔50 m、其余巷道每隔100 m设置1个DN50支管闸阀, 阀门后装快速管接头。消防、洒水水管采用无缝钢管, 管径大于50 mm采用快速接头, 管径小于50 mm采用丝扣连接, 闸阀采用法兰连接, 管道用支架敷设在巷道侧壁上, 或用支墩沿底板敷设。

3 粉尘检测

根据AQ1020-2006《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》[3], 煤矿井下除了建立完善的防尘供水系统、定期冲尘制度外, 还需对粉尘进行实时监测, 并应符合下列要求: (1) 各作业场所空气中的 (总粉尘、呼吸性粉尘) 浓度应符合《煤矿安全规程》[3]第七百三十九条的规定; (2) 作业场所的粉尘浓度, 井下每月测定2次, 地面每月测定1次;每6个月测定1次粉尘分散度; (3) 工班个体呼吸性粉尘监测:采、掘工作每3个月测定1次, 其他工作面或作业场所每6个月测定1次。每个采样工种分2个班次连续采样, 一个班次内至少采集2个有效样品, 先后采集的有效样品不得少于4个; (4) 定点呼吸性粉尘监测每月测定1次。

4 结论

粉尘是本项目最严重的职业危害, 除了建立上述防尘供水系统外, 还应加强井下采掘工作面的“一通三防”工作, 特别是可能产生粉尘超限地点的通风防尘管理。采用煤层注水, 湿式作业, 井巷洒水, 加强通风, 控制风速。对于岩巷掘进工作面除了采用湿式作业外, 还可采取先抽后压的局部混合式通风, 以减少超限粉尘的空间。

摘要：从职业安全卫生角度出发, 针对煤层有煤尘爆炸危险矿井, 阐述了井下防尘供水系统设计的几个主要方面。重点强调防尘供水系统的主要抑制物粉尘对工人健康和安全生产的危害性, 并提出了需要改进的问题。

关键词：煤矿安全,井下粉尘,环保,消防

参考文献

[1]GB50383-2006, 煤矿井下消防、洒水设计规范[S].

[2]ISBN 978-7-5020-3804-5/TD7, 煤矿安全规程[S].