生活区原有供水系统依靠阀门控制水量。水泵在额定状态下运行，机械磨损大，使用成本高。通过GE300与变频器组合改造控制系统，完成系统的软硬件设计和参数设置，自动控制泵数和电机转速，达到恒压的目的供水。运行结果表明，该系统具有恒压、机械损失小、节能效果显着等优点。

近年来，随着电力电子技术的飞速发展，变频调速系统的性能优势越来越明显，成本也相应降低。传统的供水控制系统正逐渐被变频系统所取代。

以高层生活小区为例，小区用水量波动较大。原来的供水方式是把从地下深井抽取的水输送到专门的蓄水池，再通过水泵加压供水到小区高层。采用自动耦合降压启动和工频运行。水泵出水阀采用全开、半开、启停控制方式。泵长期处于额定工频状态，电费高，机械磨损大，设备故障。增加，寿命缩短，因此，必须升级供水控制系统。

考虑到综合控制性能和成本，目前由微电脑供水控制器（GE300）和变频器组成的控制系统已经开始推广应用。本系统可优化水泵调速运行，自动调节运行水泵数量，实现恒供水压力功能。.

本文介绍了由GE300和变频器组成的恒压供水控制系统改造设计方案，通过完成控制系统框图、设备选型、软硬件设计，最终完成了供水控制系统的升级改造。和参数设置。

1 恒压供水控制系统改造方案

社区用水量变化频繁。为保证管网水压恒定，两台泵均采用变频调速控制，根据用水量变化自动调节系统运行参数。变频恒压供水控制系统设计框图如图1所示。恒压供水控制系统主要由微机供水控制器（GE300）、变频器、控制柜和远传压力传感器组成。GE300和变频器是恒压供水控制系统。加压供水控制系统的核心，控制方式由开关切换，手动或自动，

如果选择在自动控制模式下运行，压力传感器会实时检测管道的压力值，然后将其转换为标准的4-20mA连续电流信号发送给GE300，并与设定压力值，根据偏差进行模糊控制。经过计算，GE300的输出模块输出逻辑控制指令来控制运行泵的数量，同时变频器根据指令控制每台泵进行软启动或变频运行。

图1 变频恒压供水控制系统框图

2 主要硬件组件

2.1 GE300

GE300是控制系统的核心，主要功能是接收检测数据信号进行自动计算并发出相应的控制指令。GE300外围端口接线如图2所示。数字输出端子R1~R8可输出3A/250V(AC)或5A/30V(DC)电信号，直接驱动工频运行和可变接触器线圈频率操作。

压力传感器实时检测到的管道压力信号转换成0~2.5V或4~20mA信号输入GE300的IN和GND端子，与设定压力值进行比较；CT1~CT4、CM2为光耦的高阻输入端。严禁连接电源信号。当逆变器发生故障时，可以选择自动切换到工频运行，同时保护和报警功能齐全。在逆变器故障、远程压力表断开、短路故障、欠压超时、低水位等情况下，具有报警指示功能。

图2 GE300外设端口接线

2.2 逆变器

根据负载的性质和泵电机的功率，选用正弦系列G、P合一型的-011G/015P变频器。变频器属于开环矢量控制型，采用TI公司最新的高性能32位电机控制。数据处理器可以高速准确地完成复杂的控制算法，精度达到0.01Hz，频率在0.5～600Hz范围内可调，能承受180%额定转矩的冲击载荷。电机。

当负载发生突变和急速加减速时，变频器不会出现过流、短路等故障。同时具有灵活的输入输出接口和控制方式，可与GE300、PLC、DCS、工控机、仪器仪表等各种外围设备联动，广泛应用于风机、水泵、数控机床及其他设备操作。

2.3 压力传感器

压力传感器采用YTZ-150电位器式远传压力表，主要由弹簧管压力表和与被测压力有一定功能关系的滑线电阻变送器组成。它安装在泵的出口管上。可直接观察压力值，输出相应的电信号，并将输出的电信号传输到远程GE300，实现集中检测和远程控制。

远传压力表的红、黄、蓝三条引线对应连接到GE300的GND、IN、+V。无压时红黄端电阻约为20Ω，电阻值随水压增加而增大，最大为350Ω左右。

3 基于GE300变频恒压供水控制系统改造设计

3.1 硬件电路

GE300变频恒压供水控制系统基于GE300变频恒压供水控制系统，根据管路中供水的输出信号，自动控制接触器、继电器、信号灯等电器的动作，进而调节水泵的运行状态，并输出相应的指令或报警。变频恒压供水控制系统电路如图3所示。控制系统装有开关SA。选择手动状态时，两台泵的工频运行和停止分别由按钮SB1~SB4控制，主要用于定期维护。或逆变器故障时临时供水；

When the state is and the is , the of the R1 of the GE300 the of the KM1, and the soft- the 1# water pump. 这时，安装在管道上的传感器会将测得的压力值通过变送器传递。发送到GE300，与面板上预先设定的压力值进行比较，通过GE300的内部运算和信号输出来调整变频器的输出频率，进而改变电机转速；

当小区用水量较大，变频器输出频率接近工频，管路压力仍达不到设定压力值时，GE300的R1端无输出信号，KM1线圈接触器断电，R2、R3端分别输出信号控制接触器KM2、KM3动作，使1#水泵由变频切换到工频运行，2#水泵电机软启动在变频运行；当小区用水量大幅度减少时，GE300的R2端无输出信号，使接触器KM2线圈断电，1#水泵停止工频运行，2#水泵继续以可变频率运行。

因此，系统可以根据用水量自动改变泵的运行台数，以及泵的工频和变频循环切换，使管道的供水压力始终保持在设定值。GE300控制两台水泵的运行状态 1、变频恒压供水控制系统的操作面板及接线图如图4所示。

表 1 两台泵的运行状态

图3 变频恒压供水控制系统电路

图 4-1 系统操作面板

图 4-2 系统接线图

3.2 软件设计

GE300根据恒压供水运行的特点和要求，根据外部信号输入判断管道当前供水状态，决定是否启动水泵，并将信号传送给变频器控制运行通过变频器控制水泵的状态。恒压供水系统控制程序的主要流程如图5所示。当供水控制系统选择在自动状态下运行时，系统首先自动检测水位、水压和变频器，以确定是否参数超限或设备是否有故障。，并进行相应的报警处理。

如果控制系统运行正常，GE300输出信号使1#水泵变频软启动，同时检测频率和压力值，与休眠频率和设定压力值进行比较，判断是否逆变器进入休眠状态。当变频器输出上限频率时，实际水压值达不到设定值，则GE300输出信号将1#水泵切换为工频运行恒压供水系统，2#水泵变频运行。

当变频器输出下限频率时，当实际水压值超过设定值时，根据“先启先停”的原则，GE300输出信号将退出当前泵以1#工频运行， 2#泵将变频运行。

图5 恒压供水系统控制程序主流程

3.3 变频器功能参数设置

变频器主要功能参数设置如表2所示。

表2 变频器主要功能参数设置

4 应用效果

4.1 变频节能

供水系统的两台水泵使用11kW电机。根据小区用水量变化，稳定运行一段时间后的测试数据如表3所示。

表 3 工频和变频运行测试数据

从变频和工频运行数据对比可以看出，使用变频器提高了电机的功率因数，降低了输入电流恒压供水系统，降低了运行频率，节能效率在30%左右. 如果设备一年360天，每天24小时运行，电费为0.8元/千瓦时。变频调速改造后，每年可节约电费约2.3万元。

4.2 控制优势

(1)具有手动和自动控制功能。检修逆变器等设备时，可通过开关从自动状态切换到手动状态，控制水泵的启停，保证小区供水。

(2)启停、调速平稳。变频器的软启动功能和平滑调速，可实现小区供水压力稳定，减少对电网的冲击和机械损耗。

(3)供水压力稳定。供水压力值根据小区供水要求在GE300面板上设置。系统采用闭环控制。通过变频器的加减速和泵的增减过程，使供水压力迅速稳定到设定值，实现小区恒压供水的目的。

5 结论

基于GE300变频恒压供水控制系统，通过自动调节水泵转速或循环切换水泵运行/停止运行，保持管道供水压力恒定，保证水质社区供应有保障。运行结果表明，变频调速系统节能效果明显，泵电机启动时对电网冲击小，机械设备故障少，系统操作方便，工作可靠。高。因此，对住宅供水控制系统进行改造设计，对于节约能源、提高供水质量具有重要的现实意义。

（编自《电气技术》，原标题为《基于GE300变频恒压的供水控制系统改造与设计》，作者为陈元钊。）