住宅小區(qū)供水實施細則

一、總則

1.為保障園區(qū)飲用水的安全，提高住宅小區(qū)、公共建筑抗擊意外事故的能力，

同時為了規(guī)范園區(qū)管網(wǎng)疊壓安全供水設施建設標準，滿足用戶對水量、水質(zhì)、

水壓的要求，達到安全可靠、節(jié)能降耗的目的，特制定本技術(shù)指導意見。

2.本技術(shù)指導意見適用于所有新建、改（擴）建住宅小區(qū)和公共建筑供水設施

的設計、施工、驗收以及管理。

3.基本要求

1）既要考慮供水的節(jié)能，更要考慮供水的安全；既要保證用戶的用水水質(zhì)、

水壓、水量，又要保證市政管網(wǎng)的壓力不受影響。

2）為保障用戶的連續(xù)安全供水，必須配置適當容量的水池（箱）；

3）為保障周邊用戶的供水，必須設置市政管網(wǎng)壓力保護裝置；

4）為保障用戶應急使用水池（箱）時的用水水質(zhì)，蓄水必須采用實時更換

的措施。

5）輸配水管道的管材、金屬管道內(nèi)防腐涂料及承插口接口處填充料等與水

接觸的材料應符合現(xiàn)行國家標準生活飲用輸配水設置及防護材料的安全

性評價標準（GB/T17219）的有關(guān)規(guī)定，并取得國家衛(wèi)生部門頒發(fā)的凈水

產(chǎn)品衛(wèi)生許可證。（內(nèi)襯塑鋼管、不銹鋼管、內(nèi)襯不銹鋼管）

6）電氣及控制設備應采用國家現(xiàn)行有關(guān)標準的效率高、能耗低、性能先進

的電器產(chǎn)品，提供遠程自動控制信號接口，滿足泵站無人值守自動運行

以及遠程控制及遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀黜椧蟆?/p>

7）電機與水泵成套機組的效率不小于85虬

二、設計依據(jù)

本技術(shù)指導制定的主要設計依據(jù)為

?《室外給水設計規(guī)范》（GB50013-2006）

?《泵站設計規(guī)范》（GB/T50265-97）

《建筑給水排水設計規(guī)范》(GB50015-2003)

《箱式無負壓供水設備》(CJ/T302-2008)

《穩(wěn)壓補償式無負壓供水設備》(CJ/T303-2008)

《城市居民生活用水量標準》(GB/T50331-2002)

《二次供水設施衛(wèi)生規(guī)范》(GB17051-1997)

《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)

《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50052-95

《建筑防雷設計規(guī)范》(2000版)GB50057-94

《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343-2004

《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》GB50062-92

《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50198-94

《電力工程電纜設計規(guī)范》GB50217-2007

《系統(tǒng)接地的型式及安裝技術(shù)要求》GB14050-93

《電子設備雷擊保護條例》GB2450-87

《電設備電磁兼容性要求》GB/T18268-2000

《雷電電磁脈沖防護》GB/T19271-2003

《軟件包質(zhì)量要求和測試》GB/T17544-98

《外殼防護等級》GB4208-93

《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設計規(guī)范》GB50395-2007

《入侵探測器通用技術(shù)條件》GB1048.1-2002

《防盜報警控制器通用技術(shù)條件》GB12663-2001

《工業(yè)控制計算機系統(tǒng)驗收規(guī)范》GB/T5234

《自動化儀表安裝工程質(zhì)量檢驗評定標準》GBJ131-90

《電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范》GBJ63-90

《工業(yè)企業(yè)通信接地設計規(guī)范》GBJ79-85

《自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范》GB50093-2002

《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范》GB50168-2006

?《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范》GB50169-2006

?《電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路接線電纜線路施工及驗收規(guī)范》

GB50171-2002

?《矩形給水箱》國家建筑標準設計圖集02S101

?《現(xiàn)場設備工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》GB50236-98

?《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》GB3323-2005

?《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205-2001

三、供水形式

1.低層、多層、小高層、高層供水選用變頻管網(wǎng)疊壓供水形式；

2.超高層供水方式參照本細則執(zhí)行。

四、供水系統(tǒng)圖（僅作參考）

1.供水系統(tǒng)組成原理

電樓植計總班力恁一翻

克一供水區(qū)

I時傳&S

第二供水區(qū)

壓力傳聯(lián)器

第N供水區(qū)

《圖一》

增壓泵站供水系統(tǒng)參考圖一所示進行設計和建設。系統(tǒng)設計原理是將供

水管網(wǎng)系統(tǒng)按不同的額定設計壓力和流量分成1?n個供水區(qū)域,增壓泵（組）

通過水量調(diào)節(jié)裝置（射流器）按一定的比例同時抽取市政管道和水箱的水增

壓后提供小區(qū)居民的生活用水需要。水箱一方面處于蓄水狀態(tài)，當市政管網(wǎng)

系統(tǒng)處于意外停水時可提供一段時間的居民供水需要。另一方面水箱可緩沖

增壓泵站抽取市政管網(wǎng)上的壓力波動，避免市政管網(wǎng)出現(xiàn)負壓現(xiàn)象。為了達

到換水量控制，供水系統(tǒng)設置兩套電磁流量計分別計量水箱的進水流量和市

政供水總管到增壓泵站的總流量，通過流量計算可得知水箱的換水量是否滿

足設計要求。當換水量達不到設計要求，控制系統(tǒng)可在供水系統(tǒng)處于低水量

供水狀態(tài)時，通過關(guān)閉2#電動閥門，直接抽取水箱內(nèi)的水，強行置換水箱水

量，保證水箱內(nèi)的水質(zhì)始終處于安全供水水質(zhì)標準之內(nèi)。為了低水量供水時

的節(jié)能降耗，本供水系統(tǒng)在每個供水區(qū)出水口設置一套壓力罐，一方面緩沖

管網(wǎng)上的壓力波動，同時，由于其具有一定的蓄水作用，當管道上處于低流

量供水狀態(tài)時，由于變頻器處于休眠狀態(tài)，水泵停止運行，氣壓罐可通過釋

放其蓄水量進行壓力補償，維持管路上壓力，繼續(xù)提供管道上低流量下的壓

力和水量供應。水箱具有液位控制，可使水箱內(nèi)的液位保持在恒定液位上，

保證水箱始終具有最大蓄水量。

五、系統(tǒng)設計原則

1、安全可靠：增壓泵站自動化控制系統(tǒng)的設計必須首先考慮電控系統(tǒng)的可靠性

和安全性，采用符合國家有關(guān)標準及滿足本技術(shù)要求的優(yōu)質(zhì)名牌電氣元器件

對其控制系統(tǒng)進行模塊化、標準化、簡單化設計和制作，使控制系統(tǒng)具有高

可靠性和低故障率，同時，可使控制系統(tǒng)具有維護簡單、故障恢復快速等特

性。

2、標準化設計：為了今后泵站的統(tǒng)一管理和維護以及數(shù)據(jù)采集，所有增壓泵站

的自動化設計時應在硬件結(jié)構(gòu)、設備型號、電氣元器件參數(shù)、電氣接口、設

備器件品牌等方面統(tǒng)一標準，可保證各設備之間在機械尺寸、電氣特性上具

有高度的互換性，同時可提高系統(tǒng)的可維護性。除此以外，系統(tǒng)還必須針對

泵站設備及控制信息進行標準化，統(tǒng)一系統(tǒng)設計參數(shù)、統(tǒng)一控制對象及數(shù)據(jù)

采集對象，統(tǒng)一控制軟件包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義。為系統(tǒng)的構(gòu)建提供一個一致化

的軟硬件環(huán)境，便于系統(tǒng)的構(gòu)建和今后的維護。

3、1控1變頻調(diào)速：所有的增壓泵都必須配置獨立的變頻控制器，采用1控1

變頻調(diào)速控制，保證泵及泵組能在流量的大動態(tài)變化時具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范

圍，保證泵組的工作運行特性區(qū)處于高效區(qū)運行，泵組中的變頻調(diào)整應考慮

整體運行控制，全頻同步調(diào)速控制泵組的流量增加或減少。

4、PLC控制：控制系統(tǒng)應采用PLC為核心進行設計，為了系統(tǒng)安全運行和維護

快捷方便，PLC系統(tǒng)應支持熱插拔技術(shù)。其中，CPU應集成有以太網(wǎng)通訊接

口和RS-485通訊接口，其控制和數(shù)據(jù)采集的對象不僅是變頻器，同時應對

增壓泵站的其它外圍設備和單體控制元件進行監(jiān)控。

5、閉環(huán)控制：增壓泵和變頻器之間可通過將泵組輸出端口的壓力檢測值作為系

統(tǒng)反饋參數(shù)，和變頻器的運行頻率構(gòu)成PID閉環(huán)控制，并根據(jù)供水系統(tǒng)的需

求在設定的壓力下調(diào)節(jié)泵和泵組的流量輸出，滿足區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)用水量的不同

需要。

6、節(jié)能高效：泵組并行運行、增壓擴流時，不僅應考慮控制單臺的運行狀態(tài)的

高效運行，同時還要考慮并網(wǎng)后的泵組的運行狀態(tài)應滿足高效區(qū)運行，從而

滿足泵組的高效、穩(wěn)定、節(jié)能的工作要求。系統(tǒng)設計時應充分考慮使泵、電

機以及變頻器等設備的運行參數(shù)相互匹配性，保證其運行均處于各自的高效

工作運行區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定工作。從而一方面可使設備的運行壽命得到最大的提

高，增加泵組系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低泵組的運行故障率。另一方面可

為用戶提供平穩(wěn)優(yōu)質(zhì)的供水質(zhì)量，同時可最大限度瞞足節(jié)能降耗的要求，必

須避免泵組及泵運行時使泵或變頻器以及電機的工況特性處于低效區(qū)或無

效區(qū)。

7、獨立性和協(xié)同性：每臺泵的變頻器既可在PLC控制下獨立運行，單獨調(diào)速，

同時又可和同組內(nèi)其它變頻器通過數(shù)據(jù)通訊相互協(xié)調(diào)，同步運行。變頻器的

運行（啟動/停止/調(diào)速）既可不依賴于PLC控制，同時也可接受PLC指令啟

動/停止/調(diào)速，并能在遠程上位機系統(tǒng)的指令下進行相應的工作。

8、對外通訊：增壓泵組自控系統(tǒng)設計必須考慮提供遠程自動化控制信號接口，

現(xiàn)場設備控制系統(tǒng)和遠程監(jiān)控系統(tǒng)之間應采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊協(xié)議進行數(shù)

據(jù)通訊，滿足增壓泵站無人值守自動運行以及遠程控制及遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀?/p>

項要求。

9、數(shù)據(jù)采集：控制系統(tǒng)應能完成泵組各項運行參數(shù)以及其它設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)的

采集功能，并將數(shù)據(jù)存入PLC專用數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)提供給遠程上位機系統(tǒng)和其

它控制單元調(diào)用。

10、安全防范：為了今后二曾壓泵站的無人值守管理，增壓泵站必須考慮安防

系統(tǒng)的設計和建設，該系統(tǒng)可自動記錄人員進出的數(shù)據(jù)信息和圖像信息，防

止非法人員的闖入，當出現(xiàn)非法人員非法闖入時可進行現(xiàn)場聲光報警和遠程

中控報警，保障增壓泵站內(nèi)的設備安全和水源安全。

11、泵的合理配置：一般泵站二次增壓系統(tǒng)應根據(jù)樓層高度配置多個增壓泵

組，分別對應不同揚程需要的供水區(qū)域。其中，每組須配置2臺以上的增壓

泵，每組泵中應設置1臺相同型號規(guī)格的備用泵。根據(jù)泵的運行原理和泵組

并行運行時的增壓增流量的運行特點，為了使得泵的運行處于高效和節(jié)能狀

態(tài)，增壓泵組內(nèi)泵的選型配置應考慮盡量采用較大流量和較大功率泵進行并

網(wǎng)運行，并網(wǎng)泵的數(shù)量應不大于3臺（備用泵除外）。每組泵的泵送流量應

大于使用區(qū)域的實際用水量（根據(jù)設計院設計）。

12、市政管網(wǎng)壓力保護：泵組增壓系統(tǒng)在運行過程中應考慮避免泵組抽水增

壓時對市政管網(wǎng)的過量抽取，控制設計應合理控制和調(diào)整水泵的工作區(qū)間，

避免泵的低效運行。水泵（組）運行時應考慮使用水箱作為增壓系統(tǒng)的緩沖

水源，保證二次增壓時不會造成市政管內(nèi)壓力應泵組的運行而出現(xiàn)負壓現(xiàn)

象，保護市政管網(wǎng)。

13、遠程監(jiān)測監(jiān)控：泵組控制系統(tǒng)應考慮滿足遠程監(jiān)控的設計需要，可通過

相應的通訊接口和通訊協(xié)議和遠程上位機組態(tài)監(jiān)控軟件進行數(shù)據(jù)通訊，在遠

程上位機系統(tǒng)中可以實時監(jiān)控現(xiàn)場設備的運行情況、壓力變化情況、故障報

警情況、歷史數(shù)據(jù)記錄等，同時滿足遠程控制的功能要求。

14、智能化控制：控制系統(tǒng)應具有控制水泵自動變頻運行，水泵定時自動切

換，過流、過壓、過載、欠壓自動保護，無水自動停機和報警，米水自動開

機等功能。其系統(tǒng)應具有完善的保護功能，滿足增壓泵站的運行全自動化智

能控制的要求，正常運行過程中無需人員現(xiàn)場操作。

15、無二次污染：核心設備應采用食品級不銹鋼材料，材料不低于SUS304,

具有良好的耐腐蝕性，保證供水水質(zhì)的安全無污染，達到綠色環(huán)保的衛(wèi)生要

求。

16、水質(zhì)檢測：增壓泵組應考慮配置水質(zhì)監(jiān)測儀，可對水箱內(nèi)的水質(zhì)進行在

線監(jiān)測，其數(shù)據(jù)信號可通過模擬量型號和或通訊協(xié)議的方式將現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過

PLC上傳到上位機組態(tài)軟件上。控制系統(tǒng)可根據(jù)反饋的設置相應采樣接口，

六、水箱系統(tǒng)設計的一般要求

1.按照節(jié)約用水的原則：居民人均生活用水量指標定為150升/人?天，每戶

按3人計算用水量。公共建筑用水量指標按《建筑給水排水設計規(guī)范》

（GB50015-2003）中3.1款用水定額確定。

2.居住小區(qū)：50戶以下，生活水池（箱）容積不低于水量的50%確定；50-200

戶增加部分不低于用水量的40%確定；200-500戶，增加部分不低于用水量

的30%確定；500戶以上，增加部分不低于用水量的20%確定；

3.高層和超高層：若采用高位水池（箱）的供水方式的話，其容積總量不得低

于上述1）、2）要求。

4.公共建筑：生活水池（箱）的容積不低于定額用水量的50%確定；

5.水箱結(jié)構(gòu)：水箱容積應滿足設計院設計要求，其最小容積下，內(nèi)部應具有2

格以上的空間區(qū)域。

6.高層和超高層水箱：高位水池（箱）除上述要求外，必需設置在構(gòu)筑物內(nèi)部。

7.水箱壓力：水箱非壓力容器設計，不承受內(nèi)部水壓，水箱內(nèi)部通過內(nèi)外空氣

交換口與外界空氣保持聯(lián)通。

8.水箱與外部接口：水箱設計應同時考慮有進水口、出水口、溢流口、排放口、

旁通口、空氣交換口。其中，空氣交換口應設計安裝空氣過濾裝置，建議采

用活性炭介質(zhì)予以過濾空氣。

9.水箱液位控制

?為了保證水箱內(nèi)的水位，水箱應設計加裝液位控制裝置，同時為了

安全可靠性，其液位信號應同時設計安裝有模擬量輸出和開關(guān)量輸

出的兩種液位傳感器及感應器，其中，為了降低建設投資、運行維

護費用，模擬量液位傳感器建議采用壓力傳感器采集水箱水壓后輸

出4?20mA電流信號給控制系統(tǒng)，通過程序計算轉(zhuǎn)化獲得液位數(shù)

據(jù)。而水箱液位開關(guān)量信號輸出控制器可根據(jù)其設定的液位最高點

和液位最低點輸出開關(guān)量報警信號給自控系統(tǒng)進行，以便控制系統(tǒng)

進行應急處理。

?水箱內(nèi)液位應根據(jù)控制系統(tǒng)設定的液位高液位控制和運行，確保水

箱內(nèi)能存有設定的水量，保證外部管網(wǎng)系統(tǒng)水壓不夠時的應急供

應。

10.水箱換水比要求

為了避免水箱內(nèi)的水因長期留滯造成二次污染，水箱內(nèi)的水必須保證動態(tài)流

動，在24小時內(nèi)自動換水一次，其換水比可通過安裝在進水總管上的電磁流量

計和水箱進水管上的電磁流量計的流量數(shù)據(jù)反饋來由自控系統(tǒng)自動控制。

11.維護設計：

水箱應設計有人員維修出入口，可允許維修人員進出清洗、維護水箱。

七、自控系統(tǒng)設計

1、自控系統(tǒng)總體構(gòu)架

增壓泵站的自控系統(tǒng)總體陽架應按圖一所示進行設計和建設，根據(jù)《圖二》

所示，本工程自控系統(tǒng)包含兩部分組成，其一是遠程上位機數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng),

其次是增壓泵站現(xiàn)場自動化控制系統(tǒng)及現(xiàn)場安防系統(tǒng)（包括門禁和視頻監(jiān)控）。

行的各項數(shù)據(jù)參數(shù)通過PLC通訊接口，以工業(yè)以太網(wǎng)TCP/IP通訊協(xié)議，采用光

纖為數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，通過借助網(wǎng)絡運行商的公共通信網(wǎng)絡組成的增壓泵站VPN

虛擬網(wǎng)絡，將采集的數(shù)據(jù)信號和圖像信號及報警信號上傳給中控遠程監(jiān)控系統(tǒng)，

統(tǒng)一進行泵站調(diào)度、遠程監(jiān)管。

每一泵站可視為泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的一個節(jié)點，該節(jié)點的輸入/出網(wǎng)絡帶

寬不低于lOMBo

2、泵站控制系統(tǒng)技術(shù)要求

2.1泵組自控系統(tǒng)構(gòu)架

泵站控制系統(tǒng)應包含泵組的自動化控制和安防監(jiān)控兩大系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)架如

圖三所示。泵站自動化控制系統(tǒng)的核心是PLC和變頻器，其硬件系統(tǒng)由三部分組

成，其一是帶有觸摸屏人機界面的PLC控制柜，其二為變頻器控制柜，第三是安

《圖二》

防系統(tǒng)機柜（包含相應設備），

PLC控制柜（PLC）和各變頻控制柜（變頻器）之間應采用MODBUS通訊協(xié)議

進行進行數(shù)據(jù)交換和信號傳輸。PLC控制柜（PLC）和中控遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用工

業(yè)以太網(wǎng)通訊協(xié)議通過VPN網(wǎng)絡完成數(shù)據(jù)流、報警信號、圖像信號的傳輸。PLC

控制柜主要負責增壓泵組外圍設備的控制和數(shù)據(jù)采集，同時負責數(shù)據(jù)的遠程傳

輸。

變頻控制柜內(nèi)的變頻器應采用MODBUS通訊協(xié)議通過RS-485通訊接口和PLC

進行數(shù)據(jù)通訊，

泵站安防系統(tǒng)包括門禁系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)及語音單元，所有安防系統(tǒng)的設備單

獨安裝在一個機柜內(nèi)，其報警信號應接入PLC系統(tǒng)，如此，一方面可通過PLC

將報警信號傳送給遠程中控平臺服務器，同時可通過PLC控制硬盤錄像機進行報

警錄像。另外，門禁信號和圖像信號還應該采用以太網(wǎng)協(xié)議通過VPN網(wǎng)絡傳輸給

遠程中控平臺，使門禁信號、視頻圖像均可在門禁遠程監(jiān)控軟件的電子地圖上以

及遠程圖像監(jiān)控計算機上予以報警和顯示。

語音單元應由擴音器及麥克風組成，其一音頻信號通過嵌入式硬盤錄像機傳

送，為現(xiàn)場和遠程中控平臺建立實時通話環(huán)境。

2.1.1PLC控制柜的功能：

PLC控制柜專門負責增壓泵站所有外部設備的控制功能，同時負責采集泵站

供水系統(tǒng)各運行設備的運行狀態(tài)信號和實時運行數(shù)據(jù)，并將采集的各種信號及數(shù)

據(jù)組態(tài)顯示在觸摸屏上。如各電動閥門開啟/關(guān)閉狀態(tài)及開啟度值顯示、壓力傳

感器（市政總管輸入壓力和水泵出口總管壓力）、電磁流量計流量、水箱液位（壓

力）、等模擬信號數(shù)據(jù)及壓力表、液位開關(guān)、安防報警信號、門禁等無源開關(guān)量

信號采集和顯示。除此以外，PLC控制柜還必須提供電動閥門、電磁流量計、傳

感器等外部控制設備和儀器/以表的供電電源。同時負責將采集的各類信號和數(shù)

據(jù)通過VPN網(wǎng)絡傳輸給遠程中控平臺并可接受遠程中控平臺的管理。

2.1.2變頻控制柜的功能：

變頻柜的核心是各臺泵（組）的變頻器，變頻器和PLC之間應采用MODBUS

通訊協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換。變頻器一方面可接受PLC管理，可根據(jù)系統(tǒng)設定的壓

力和變頻器頻率構(gòu)成PID閉環(huán)控制。另一方面，當PLC系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，具有

不依賴于PLC控制而能相對穩(wěn)定運行的功能，保證供水區(qū)域內(nèi)的供水需要。

2.1.3安防系統(tǒng)控制柜功能

安防系統(tǒng)中嵌入式硬盤錄像機、門禁系統(tǒng)報警主機、擴音器等設備安裝在一

個標準機柜中，該機柜一方面為攝像機、門禁設備、擴音系統(tǒng)等設備提供電源，

同時負責將攝像機采集的實時圖像信號和門禁信號記錄到硬盤錄像機及門禁主

機中，并通過其RJ45接口以工業(yè)以太網(wǎng)通訊協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸給遠程上位機監(jiān)控

系統(tǒng)。

2.2自控系統(tǒng)的控制要求

2.2.1控制設計的一般要求

二次增壓供水系統(tǒng)應具有自動化控制設計，自控系統(tǒng)具有現(xiàn)場控制和遠程控

制兩種模式，其運行模式可通過現(xiàn)場控制柜上人機界面的選擇開關(guān)進行切換。其

中，現(xiàn)場控制又具有現(xiàn)場人工控制和現(xiàn)場自動控制兩種模式，遠程控制也同樣具

有遠程手動控制和遠程程序控制兩種模式。其優(yōu)先級從高到底順序為：現(xiàn)場人工

控制、遠程控制、現(xiàn)場全自動控制、遠程程控控制。

現(xiàn)場控制柜和遠程中控系統(tǒng)的信號傳輸應通過網(wǎng)絡運行公司的光纖網(wǎng)絡或

寬帶網(wǎng)絡組成VPN網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)通信，通訊協(xié)議采用TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡協(xié)

議。

現(xiàn)場控制柜應采用PLC作為控制核心，PLC應具有以太網(wǎng)通訊、MODBUS等多

種通訊協(xié)議接口。系統(tǒng)由PLC完成對外部設備運行狀態(tài)及管網(wǎng)系統(tǒng)的各種信號的

采集、數(shù)據(jù)遠程傳輸、增壓泵的啟動/停止、電動閥門開關(guān)、電磁閥開關(guān)等控制。

同時，為了增壓泵系統(tǒng)安全運行，保證供水區(qū)域內(nèi)的自來水供應，現(xiàn)場系統(tǒng)控制

柜的設計應具有依賴PL運行C模式和不依賴PLC運行模式，保證泵組系統(tǒng)的安

全運行。

現(xiàn)場控制柜的人機界面應具有良好的人機對話界面，可輸入、修改、顯示相

應的系統(tǒng)運行參數(shù)和設備運行狀態(tài)。

控制系統(tǒng)應具有完善的報警保護功能，可對過電壓、欠壓、缺相、短路、過

流等故障進行現(xiàn)場聲光報警。同時，可通VPN網(wǎng)絡將各種報警信號傳送給中控平

臺予以報警顯示。系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，對可恢復的故障應能遠程或現(xiàn)場自動或手動

消除，故障消除后可自動恢復增壓泵的運行。此外，當某一工作泵出現(xiàn)故障時，

其他泵應能自動取代投入運行，其相關(guān)報警信息可通過網(wǎng)絡傳輸給中控平臺和現(xiàn)

場控制柜的人際界面上。同時現(xiàn)場控制柜應具有聲光報警功能，可對各類報警信

號進行報警顯示。

2.2.1.1人機界面：

控制系統(tǒng)人機對話界面應采用高分辨率真彩色觸摸屏設計，可輸入、修改、

顯示相應的系統(tǒng)運行參數(shù)和設備運行狀態(tài)，具有良好的人機對話界面。人機界面

必須和PLC同一品牌，以保證其系統(tǒng)的無縫接入。

2.2.1.2控制模式

自控系統(tǒng)控制柜應具有現(xiàn)場控制和遠程控制兩種模式，其運行模式可通過現(xiàn)

場控制柜上人機界面的相應的按鈕進行選擇和切換。其中，現(xiàn)場控制又具有現(xiàn)場

手動控制和現(xiàn)場自動控制兩種模式，遠程控制也同樣具有遠程手動控制和遠程程

序控制兩種模式（中控平臺實現(xiàn)，不在本工程范圍）。其優(yōu)先汲從高到底順序為:

現(xiàn)場手動控制、現(xiàn)場全自動控制，遠程控制、、遠程程控控制。

1）現(xiàn)場手動：當控制系統(tǒng)處于現(xiàn)場手動控制模式時，現(xiàn)場操作人員可通過觸摸

屏上相應按鈕控制泵站內(nèi)各單體設備的電動執(zhí)行機構(gòu)的打開/關(guān)閉以及泵的

的啟動/停止。

2）現(xiàn)場自動：當控制系統(tǒng)處于現(xiàn)場自動控制模式時，控制系統(tǒng)的各種電動閥、

電磁閥、水泵等設備的打開/關(guān)閉或啟動/停止將由系統(tǒng)控制原理根據(jù)檢測反

饋的參數(shù)及設定的參數(shù)自動閉環(huán)運行，自動根據(jù)用戶用水量和管道壓力調(diào)整

泵組系統(tǒng)運行狀態(tài)。

3）遠程控制：當系統(tǒng)處于遠程控制模式時，泵站相應設備的打開/關(guān)閉或泵的

啟動/停止都將由遠程監(jiān)控平臺監(jiān)控操作人員通過監(jiān)控計算機透過VPN網(wǎng)絡

遠程手動操作。

4）遠程程控：當系統(tǒng)處于遠程程控方式時（在中控平臺上選擇），泵站的控制

系統(tǒng)將按照設定的參數(shù)和反饋的數(shù)據(jù)自動閉環(huán)運行，自動根據(jù)用戶用水量和

管道壓力調(diào)整泵組系統(tǒng)運行狀態(tài)。（該功能由遠程上位機監(jiān)控平臺設定）

2.2.1.3泵的控制

所有的增壓泵均應采用變頻器1對1控制，每臺泵采用一臺變頻器單獨控

制泵的運行。

1）泵的控制要求：

（1）出口流量的一致性：所有運行的水泵在并網(wǎng)運行過程中均應控制其

每臺泵的出口流量控制保持一致，當供水區(qū)域內(nèi)的流量發(fā)生變化時，泵

組內(nèi)的每臺泵均應自動同步調(diào)整轉(zhuǎn)速，在一定壓力下響應實時流量的變

化需要。

（2）泵的輪換控制:

?正常運行的輪換：控制系統(tǒng)應將泵組中每臺泵的運行時間進行計算

統(tǒng)計，同時可在人機界面或上位機平臺上根據(jù)泵的維護要求設定每

臺泵相應的的累計運行時間，一旦泵的累計運行時間達到設定時間

時，自動關(guān)閉該泵的運行，啟動另一臺累計運行時間最少的泵，同

時輸出報警信號，該報警信號應傳輸給上位機平臺。其中，當泵組

內(nèi)的泵數(shù)量低于2臺（包括2臺），為了保證輸出水壓，只需輸出報

警信號而無需停泵。

?故障輪換：當泵組中運行的泵產(chǎn)生故障時，控制系統(tǒng)應立即自動啟

動泵組中的備用泵，同時將故障報警信息傳送給上位機平臺和現(xiàn)場

人機界面報警顯示。

（3）泵的增加投入：當供水流量發(fā)生變化，調(diào)節(jié)變頻泵至最高轉(zhuǎn)速仍然

不足以瞞足用戶的實時需要而導致壓力下降時，首先應由系統(tǒng)自動降低

原已運行的泵的轉(zhuǎn)速到系統(tǒng)設定的最低轉(zhuǎn)速，然后啟動備用變頻泵，逐

步增加轉(zhuǎn)速至系統(tǒng)設定的最低轉(zhuǎn)速，然后同過計算其各自的出口流量，

并根據(jù)總管壓力反饋數(shù)據(jù)，自動調(diào)整每臺泵的轉(zhuǎn)速，一方面保證每臺泵

的出口流量保持一致，同時瞞足管網(wǎng)流量的需要?？刂葡到y(tǒng)設計時應充

分考慮泵的增加投入時對管網(wǎng)的壓力和流量沖擊，避免增加泵投入過程

中的壓力超壓情況和泵組調(diào)節(jié)過程中的震蕩超調(diào)現(xiàn)象。

（4）泵的減少投入：與泵的增加投入原理相反。當供水流量大于管網(wǎng)流

量需要而導致壓力超過設定值時，首先應同步降低各變頻泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)

節(jié)泵的輸出流量和壓力，當調(diào)整變頻泵至允許的最低轉(zhuǎn)速時仍無法大于

實時流量需要時，系統(tǒng)能自動關(guān)閉泵組內(nèi)的第一臺變頻增壓泵，然后根

據(jù)實際流量和壓力的反饋數(shù)據(jù)增加其它泵轉(zhuǎn)速，提高其流量輸出以滿足

管網(wǎng)流量和壓力需要。

（5）泵的調(diào)速控制：

所有運行的泵在供水小區(qū)流量發(fā)生變化時，必須由各自的變頻器控制

轉(zhuǎn)速，同步在全頻范圍內(nèi)進行調(diào)速，即同時增加轉(zhuǎn)速或同時降低轉(zhuǎn)速，

以滿足不同時段的供水流量需要。

2.2,1.4變頻器控制

1）變頻器的通訊：變頻器應具有RS-485接口，能通過MODBUS通訊協(xié)議和PLC

進行通訊，傳送相應的數(shù)據(jù)，并接受PLC指令。同時，變頻器具有DDSC通

訊接口，能通過各自的光纖接口和泵組內(nèi)（相同供水區(qū)域）其它PLC進行數(shù)

據(jù)通訊。

2）變頻器的控制：變頻器一方面通過和PLC的通訊可接受PLC的管理，并根據(jù)

PLC發(fā)出的指令進行啟動/停止/調(diào)速運行。同時其本身應具備不依賴于PLC

而獨立和多泵自動運行的能力，并可和其它變頻器通過光纖回路進行內(nèi)部通

訊，在變頻器與變頻器之間內(nèi)部進行數(shù)據(jù)交換，由泵組內(nèi)設定的主變頻器協(xié)

調(diào)泵組內(nèi)的其它變頻器進行工作，不須PLC管理就可協(xié)同其它變頻器同步調(diào)

整泵的運行速度和輸出流量。

3）同步轉(zhuǎn)矩控制：變頻器在運行過程中應能對泵的轉(zhuǎn)矩進行檢測或控制，可通

過DTC直接轉(zhuǎn)矩控制和檢測獲知泵的運行狀態(tài)，計算出泵的實際流量輸出，

并通過和其它泵的變頻器的數(shù)據(jù)通訊，協(xié)調(diào)其它泵的運行，保證泵組內(nèi)的每

臺泵的出口流量的保持一致。同時，可將計算出的實際流量值作為控制補償

元素，根據(jù)流量大小自動進行泵的出口壓力補償控制，保證供水管網(wǎng)的平穩(wěn)

供水及流量調(diào)節(jié)需要。

2.2.1.5水箱控制

1）液位控制：

?水箱的液位依靠其進水口的浮球閥來控制，當液位超過設定值，浮球閥自動

關(guān)閉進水口，停止進水C反之，當液位低于設定值，浮球閥自動打開從市

政管網(wǎng)補充水量。為了保證水箱內(nèi)的容水量，應保證水箱內(nèi)的液位在設定

的最高點。

?為了采集水箱液位數(shù)據(jù)，應采用在水箱底部的安裝壓力傳感器采集水箱水位

壓力后將此數(shù)據(jù)反饋給PLC,經(jīng)程序計算后轉(zhuǎn)換成液位數(shù)據(jù)顯示在控制系統(tǒng)

的人機界面上并輸送給遠程上位機平臺上。

2）換水比控制

?換水控制：控制系統(tǒng)一方面通過泵的運行，將水箱內(nèi)的水經(jīng)射流器按比例抽

取，同時，當換水量無法達到設定要求時，控制系統(tǒng)應通過控制水箱連接

總管的旁通管路上的電動閥的打開及進水總閥的關(guān)閉，加大水箱流出水量,

強制進行換水，滿足設定的換水比要求。

?根據(jù)在線檢測儀表的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)強制換水。

?通過水箱進水口電磁流量計反饋的參數(shù)可計算固定時間段內(nèi)的進水流量，從

而計算出換水頻率。

?換水比計算：應根據(jù)水箱進水流量和泵及泵組的輸出流量來計算。

2.2.1.6出口壓力安全控制

為了保證泵組出水口水壓始終處于用戶對水壓的安全要求范圍之內(nèi)，避免水

壓振蕩過大造成管路超壓，使用戶室內(nèi)供水管路應超壓而產(chǎn)生泄漏，造成用戶財

產(chǎn)損失，控制系統(tǒng)必須在泵組輸出總管上設計安裝可靠的信號采集設備，并采用

模擬量信號和開關(guān)量信號二級信號采集和保護，程序必須考慮超壓控制。

?模擬量信號反饋控制：通常情況下，控制系統(tǒng)應將泵組輸出總管上的模擬量

壓力傳感器上采集的壓力模擬量信號、工藝設定的壓力（現(xiàn)場設備或上位

機平臺人機界面上設定）、變頻泵的運行轉(zhuǎn)速（變頻器頻率）或力矩等參數(shù)

構(gòu)成泵組運行系統(tǒng)PID不環(huán)調(diào)節(jié)回路。其中，控制系統(tǒng)應當設定一個壓力

偏差最大值，該偏差值應是變頻泵在工頻運行時的輸出的最大壓力值和設

定值之間的壓力差異。當偏差值超過最大設定值時，控制系統(tǒng)應直接控制

備用泵的啟動或關(guān)閉。當偏差值小于該偏差值內(nèi)時，控制系統(tǒng)可控制變頻

泵的轉(zhuǎn)速以調(diào)整變頻泵的輸出流量，當調(diào)整變頻泵到工頻運行時仍無法滿

足壓力需要時，應控制備用泵的投入或退出，最終達到調(diào)整泵組輸出壓力

的需要。

?開關(guān)量信號反饋控制：輸出總管上應安裝帶開關(guān)量報警輸出的壓力顯示器

（壓力表），構(gòu)成壓力二級檢測回路，對壓力極限值進行報警控制。當泵組

輸出總管壓力超過設定值時（報警壓力可調(diào)），可通過其輸出開關(guān)量報警信

號給控制系統(tǒng)的PLC,系統(tǒng)應立即停止泵組的運行，同時，系統(tǒng)輸出相應報

警信號，該信號應可同時顯示在現(xiàn)場和遠程中空平臺。

2.2.1.7信號采集類型

泵站系統(tǒng)的設備采集的主要信號應如表所示

外部設備信號采集方式

序

信號類型設備名稱備注

號

1總管進水壓力

4水箱壓力測量液位

5電源電壓

6電源總電流

74?20mA（模擬量信號）增壓泵電流

8電動閥開度反饋

9電動閥開度控制

10泵組出水總管壓力

11電磁流量計瞬時流量

12電動閥開到位

13電動閥關(guān)到位

14電動閥過力矩

15電動閥故障

16旁通閥電磁閥開到位

17旁通閥電磁閥開到位

18無源開關(guān)量信號水箱液位高液位報警

19水箱液位低液位報警

20泵組出水總管超壓壓力報警

21變頻器運行

22變頻器故障

23增壓泵電機運行

24增壓泵電機故障（過載保護）

25PLC掉電故障

26泵組超壓報警

27RS-485通訊接口PLC

28（MODBUS協(xié)議）變頻器

2.2.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和標準化

為了今后系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和維護，便于將來系統(tǒng)的擴展與接入，系統(tǒng)設計必

須考慮各類數(shù)據(jù)信息的標準化

2.2.2.1通用信息的標準化

1、供水設備中的所有通訊數(shù)據(jù)應按照序號存儲在一個連續(xù)的數(shù)據(jù)包內(nèi)，便

于由中央監(jiān)控中心或設備組監(jiān)控中心單獨的或成批的讀取，提高通訊效

率"

2、各設備的通訊數(shù)據(jù)需符合標準規(guī)定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設備生產(chǎn)廠家應按規(guī)定

的數(shù)據(jù)存儲的內(nèi)存地址組織數(shù)據(jù)。

3、供水設備的消息、警告和報警信息通過在PLC中建立的標志位，上傳到

中央監(jiān)控中心或設備組監(jiān)控中心。標志位以BIT（位）的形式表示一條

消息。根據(jù)不同設備類型，設備的消息可以字（WORD）或雙字（DWORD）

的格式存儲。

4、供水設備的消息、警告和報警信息可以報文方式傳到中央監(jiān)控中心或設

備組監(jiān)控中心。

5、數(shù)據(jù)類型

6、網(wǎng)絡通訊數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型需符合GB/T15969.5-2002的A3.2節(jié)。在通

訊中，設備的通訊數(shù)據(jù)要依據(jù)下列數(shù)據(jù)類型。

表1數(shù)據(jù)類型（摘自GB/T15969.5-2002：表A1）

序號數(shù)據(jù)類型關(guān)鍵字MMS類型描述類別和大小注

1BOOL布爾4

2SINT8位整數(shù)4

3INT16位整數(shù)4

4DINT32位整數(shù)4

5LINT64位整數(shù)4

序號數(shù)據(jù)類型關(guān)鍵字MMS類型描述類別和大小注

6USINT8位無符號數(shù)4

7UINT16位無符號數(shù)4

8UDINT32位無符號數(shù)4

9ULINT64位無符號數(shù)4

10REAL32位浮點數(shù)4

11LREAL64位浮點數(shù)4

12TIME32位無符號數(shù)4

13DATA二進制一時間真1

14TIME-OF-DATA,TOD二進制一時間假1

15DATA-AND-TIME,DT二進制一時間真1

16STRING[N]8位位組串N2

17BYTE8位位串4

18WORD16位位串4

19DWORD32位位串4

20LDWORD64位位串4

21Enumerated-specification整數(shù)3

22Subrange-specification子區(qū)域的基本數(shù)據(jù)類型

23ARRAY數(shù)組

24STRUC結(jié)構(gòu)

注1：值的真或假分別指示數(shù)據(jù)被包含或不被包含

注2：實現(xiàn)者應規(guī)定允許的最大長度，給出N即此串的最大尺寸

注3：為了保持所有可能的計算值，選擇整數(shù)的大小

注4：給出的大小是固定的

2.2.2.2實時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1.實時數(shù)據(jù)類型

實施數(shù)據(jù)中應包括設備的標識、設備及子設備的狀態(tài)、實時采集數(shù)據(jù)以

及實時控制數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)用于通過中央監(jiān)控中心監(jiān)控，包括設備檢測數(shù)

據(jù)和設備生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

表2實時通訊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

占用數(shù)據(jù)

序號名稱描述索引

字節(jié)數(shù)類型

1設備標識2WORD用數(shù)字表述的設備名稱參見表3

2設備狀態(tài)3WORD設備整體狀態(tài)描述參見表4

設備的實時數(shù)據(jù)，由中

3實時采集數(shù)據(jù)若干

央監(jiān)控中心采集

設備的實時控制數(shù)據(jù)，

4實時控制數(shù)據(jù)若干由中央監(jiān)控中心下傳到

設備

5其他定義數(shù)據(jù)若干保留數(shù)據(jù)

6擴展定義數(shù)據(jù)若干用于用戶擴展

1）在設備PLC中，應具有存儲器用于保存通訊的實時數(shù)據(jù)。宜選擇非易失性的

存儲器保存實時數(shù)據(jù)，如EEPROM或電池保護的RAM,保證當電源故障時數(shù)據(jù)

保持。

2）設備廠家需按照本規(guī)范定義的格式提供的設備實時數(shù)據(jù)及其存儲地址表,

用于網(wǎng)絡連接。

3）PLC中的實時數(shù)據(jù)保存模型參見下圖。

PLC

I。接口

通訊接口

程序存儲器單元

數(shù)據(jù)存儲器單元：

設備標識n

設備整體狀態(tài)

實時采集數(shù)據(jù).?

實時控制數(shù)據(jù)?

其他定義數(shù)據(jù)

擴展定義數(shù)據(jù)n+m

圖PLC內(nèi)部的實時數(shù)據(jù)保存模型

2.設備檢測數(shù)據(jù)內(nèi)容

1）供水設備標識

每臺供水設備采用數(shù)字標識表示區(qū)域內(nèi)唯一的設備，用于設備定位、診

斷。數(shù)字標識的數(shù)值由32位數(shù)字表示。

BytelByte2Byte3Byte4

設備類型輔助標識

供水設備標識數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

表3供水設備標識數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

序號名稱數(shù)據(jù)類型描述

可以用于表示設備的類型、工藝段

1設備類型WORD

位置等

序號名稱數(shù)據(jù)類型描述

可以用于表示設備的輔助信息，用

2輔助標識WORD

于標識設備。

2）供水設備整體狀態(tài)

每臺供水設備需提供包含設備整體運行的狀態(tài)信息，提供包含主控制器

的運行狀態(tài)信息，其中可包括PLC（作為整體）、智能控制單元、變頻器、CPU、

10模板、通訊模板等信息。

表4供水設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)值

數(shù)據(jù)

序號名稱狀態(tài)（示例）描述

類型

（16進制）

正常設備整體狀態(tài)良好，包

12001

GOOD括各子模板或子系統(tǒng)

至少有一個子模板或子

警告系統(tǒng)狀態(tài)為WARNING,

2設備狀態(tài)2002

WORDWARNING沒有BAD,表示系統(tǒng)警

Health

告。

至少有一個子模板或子

故障

32003系統(tǒng)狀態(tài)為BAD,表示

BAD

系統(tǒng)故障。

運行設備處于運行狀態(tài)，正

43001

Running常生產(chǎn)。

停機

53002設備處于停止狀態(tài)。

工作狀態(tài)Stopping

WORD

Working啟動

63003設備處于啟動狀態(tài)。

Starting

緊急停車設備處于緊急停止狀

73004

EMStop態(tài)，屬于非正常停機。

數(shù)值

數(shù)據(jù)

序號名稱狀態(tài)（示例）描述

類型

（16進制）

本地

84005本地（就地）控制有效

控制狀態(tài)Local

WORD

Controlling遠程

94006遠程控制有效

Remote

3）供水設備實時控制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

（1）常規(guī)設定參數(shù)

序號變量名稱數(shù)據(jù)類型單位值域范圍描述存儲地址

1一區(qū)啟動BOOL

2一區(qū)停止BOOL

3二區(qū)啟動BOOL

4二區(qū)停止BOOL

5三區(qū)啟動BOOL

6三區(qū)停止BOOL

7一區(qū)出水總管設定壓力INTMPA

8二區(qū)出水總管設定壓力INTMPA

9三區(qū)出水總管設定壓力INTMPA

10市政管網(wǎng)最低允許壓力INTMPA

11上偏差I(lǐng)NTMPA

12下偏差I(lǐng)NTMPA

13延時時間T1INTS

14延時時間T2INTS

15一區(qū)增泵壓力下偏差I(lǐng)NTMPA

16頻率上限INTHz

17延時時間INTS

18一區(qū)減泵壓力上偏差I(lǐng)NTMPA

19頻率下限INTHz

20延時時間INTS

21二區(qū)增泵壓力下偏差I(lǐng)NTMPA

22頻率上限INTHz

23延時時間INTS

24二區(qū)減泵壓力上偏差I(lǐng)NTMPA

25頻率下限INTHz

26延時時間INTS

27三區(qū)增泵壓力下偏差I(lǐng)NTMPA

28頻率上限INTHz

29延時時間INTS

30三區(qū)減泵壓力上偏差I(lǐng)NTMPA

31頻率下限INTHz

32延時時間INTS

33水泵定時切換間隔INTH

34自動換水間隔INTH

35一區(qū)超壓保護壓力上偏INTMPA

差

36超壓保護延時時間INTS

37二區(qū)超壓保護壓力上偏INTMPA

差

38超壓保護延時時間INTS

39三區(qū)超壓保護壓力上偏INTMPA

差

40超壓保護延時時間INTS

41無水保護液位下限INTM

42無水保護延時時間INTS

43變頻報警自動及位次數(shù)INT次

44更位延時時間INTS

(2)回路設定參數(shù)

序號變量名稱數(shù)據(jù)類型單位值域范圍描述存儲地址

1水位參數(shù)PINT

2水位參數(shù)IINT

3水位參數(shù)DINT

4一區(qū)變頻變頻PINT

5一區(qū)變頻變頻IINT

6一區(qū)變頻變頻DINT

7二區(qū)變頻變頻PINT

8二區(qū)變頻變頻IINT

9二區(qū)變頻變頻DINT

10三變頻變頻PINT

11三區(qū)變頻變頻IINT

12三區(qū)變頻變頻DINT