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摘要：利用计算机辅助测试技术和模糊评价技术，研制了具有上下位机二级计算机辅助变频节能供水设备的测试系统。整个系统具有测试精度高、可靠性好、通用性强等特点，改变了目前国内变频节能供水设备的设计、调试、安装等过程的低效率、高强的现状。本文对于变频节能供水设备的计算机辅助测试系统进行了分析，以期在实际中可以提供相应的理论借鉴与指导。
关键词：变频节能；供水设备；计算机辅助测试系统
中图分类号：C35文献标识码： A
引言
住宅供水是維系人们日常生活的大事。随着电力供求矛盾的日益扩大，节能降耗也成为当务之急。利用变频调速技术的变频节能供水系统，可以节约30%-50%的电能。由于生活用水随机性很大，变频节能供水设备的设计目标往往不一定能符合实际需要，供水系统出厂后要经过很长时间的现场调试才能真正投入使用。因此，研制变频节能供水设备的测试系统是非常必要的。此类系统可以使变频节能供水设备在出厂前通过模拟工况运行，得知设备的各项性能指标，大大减少在现场实际运行时的安装、调试时间，降低了人力、物力和资源浪费。
一、变频节能供水设备的计算机辅助测试系统
由于该测试系统所要测试的供水设备的基本性能只有在真实工作环境下才能反映出来，因此必须搭建一个模拟真实环境的供水环路，总体方案如图所示。
1变频节能供水设备；2闸阀；3流量传感器；4压力表；5电动闸阀；6水池
被测试供水设备接入供水网路，通过控制管路出口的10个电磁电动阀的开和关，来模拟实际环境中用水量的变化。接在管路出口处的压力传感器和流量传感器则实时地采集系统当前的供水压力和供水流量，并通过数据采集卡进入工控机。电参数测量仪通过RS-232C接口与工控机通信，把供水设备的电流、电压、功率等参数输送到工控机。最后，通过数据统计、模糊化，得知该供水设备是否合格。系统测试分手动和自动两种方式。手动测试主要利用面板上的按钮对供水设备进行快速的、初步的测试，得到的主要数据是流量及压力；自动测试则对供水设备的所有性能进行完全测试。变频节能供水设备的智能计算机辅助检测系统的总体结构如图所示。
变频节能供水设备测试系统总体结构
系统由上位机系统和下位机系统组成。上位机系统是工业控制计算机并配有数据采集卡、打印机等。其主要功能是对整个测试过程进行控制，取得测试数据，并对测试数据进行处理，完成相应的数据存储、显示、打印和统计分析等工作。下位机系统由可编程控制器、开关量输入模板、电磁电动阀控制模块、电参数测试量程切换模块、传感器输入模块等5个模块及电磁电动阀等执行元件构成。其中可编程控制器是整个下位机系统的控制中心，与上位机进行通信，并根据上位机的命令控制各模块的工作。电动电磁阀等执行机构的作用是改变供水设备的工作环境，从而为测试系统的运行创造条件。开关量输入模块主要接收操作面板上的按钮输入以及电磁电动阀的状态输入。传感器输入模块包含有两个压力传感器和两个流量传感器。传感器的信号通过信号调理电路，把电流信号转成电压信号，然后通过工控机上的数据采集卡输入到工控机。电磁电动阀控制模块主要用于驱动、控制系统的电磁电动阀等执行元件，其中包括所必需的电源模块等。电参数测试仪测试供水设备的各项电信号，如压力、电压等。由于供水设备的机组功率变化较大，导致电流变化范围很广，而电参数测试仪的量程有限，在测大功率的机组时必须用交流互感器才能工作，因而需要一个量程切换模块，以使得电参数测试仪工作于适当的范围内。
二、浅谈变频恒压供水设备的应用
1变频恒压供水设备的系统组成
变频器是整个变频恒压供水系统的关键部分。其系统组成框图（变频恒压供水图）如下
图中，水泵电机是输出环节，转速由变频器控制，实现变流量恒压控制。变频器接受PID控制器信号对水泵进行速度控制，压力传感器检测管网出水压力，把信号传给PID控制器，PID控制器调节变频器频率来控制水泵转速，实现了一个闭环控制系统。变频器本身具有PID调节功能，可以不选用外置PID调节器，调节更加平稳。
2变频恒压供水设备的特点
2.1不产生负压
该设备与自来水主管网直接连接取水时，加压运行不会造成自来水主管网产生负压。
2.2设置压力
通过调节许可压力控制阀能够设置自来水主管网许可吸水压力。
2.3可借压
当设备超过许可吸水压力和流量时，可以在主管网的压力基础上增压。
2.4变频恒压
设备实时通过压力传感器检测出口压力，再将实测值和设定值进行对照，反馈到控制系统，控制系统发出电机及水泵投入台套数和变频器输出频率信号，以追踪用水曲线来实现恒压。
2.5超静音
考虑到噪声对人的危害，采用专用静音变频器，运用成熟的消音设计手段，故系统能超静音运行。
2.6停电不停水
当供电线路因故障停电时，控制系统通过预设定的触发状态等手段能够实现停电不停水，也就是说，停电时系统会自动切换为自来水压力供水。
2.7自动化程度高
系统能实现全自动控制，具有手动或自动切换、主泵和副泵定时轮换、压力调节、高电压保护、低电压保护、恒压保护、漏相保护、过载保护、过热保护、缺水保护、漏水检测补偿、不用水停车、瞬间跳闸保护等功能。
3变频恒压供水设备的压力控制
当自来水管网压力超过启动压力预设值时，与出水管路连接的压力罐开始供水；当自来水管网压力等于启动压力预设值时，设备控制系统立即发出信号，水泵启动，在水泵运行过程中，管网压力等于停止压力时，设备控制系统立即发出信号，水泵停止；当启动的水泵满负荷运行后管网压力仍未达到停止压力时，启动的水泵数增加。
4变频恒压供水设备的供水组成方式
变频恒压供水设备主要由变频控制电气柜、水泵、稳压罐、压力传感器等组成，可以始终保持设备压力表压力等于用户预设值。能够用于一般生活或生产供水。供水系统的组成方式有以下两种类型：
（1）变频恒压供水设备与自来水主管网连接供水，当供水压力满足需要时，正在运行的全部水泵将自动停止。反之，当供水压力不能满足需要时，设备控制系统立即发出启动信号，设备启动，增大压力满足用户用水需求。
（2）增加辅加气压罐或辅加小泵可以彻底消除小流量或零流量供水时电量的消耗。
5变频恒压供水设备的控制方式及类型
设备采用成熟的智能化控制技术，具有手动或自动切换、主副泵定时间交替轮换，达到节能降耗的目的。一台变频器起到了多台变频器的效果并节约电量，软启动水泵及辅助泵的启动电流为额定电流的200～300%。
气压式供水生活水池自吸式供水方式
生活水池自吸式供水方式
此种供水方式水池的液位低于水泵的进水口，称为自吸式。水泵吸水不可靠，经常出现引水掉水的现象，设置一个引水罐，如图，泵前加一引水罐便可消除引水掉水的现象。
水井变频供水方式
设备采用潜水泵变频控制，即可以控制一台泵，也可以控制数台泵，每台泵均根据用水量的变化自动运行。
结束语
为使变频节能供水设备的批量生产顺利进行，并保证产品质量，设计并实现了一套变频节能供水设备的计算机辅助测试系统。由于变频节能供水设备尚无国家标准，没有任何行业性通用标准，使得常规的测试评价手段无法利用。因此，结合该系统的实际情况，提出了以模糊测试模糊评价为核心的测试流程，从而保证了测试结果的可信度。该测试系统自投入使用以来，用户反映较好，实践证明该测试系统不论是测量精度还是可靠性都符合实际需要。
参考文献
[1]董玲娇.基于专家模糊控制器的恒压供水控制系统设计[J].节水灌溉.2011(03)：123.
[2]李国厚,赵明富,徐君鹏.可编程控制器在恒压供水控制系统中的应用[J].自动化仪表.2014(08)：89.
[3]邬菲.给水泵变频控制系统[J].自动化仪表.2014(04):27.
关键词：变频节能；供水设备；计算机辅助测试系统
中图分类号：C35文献标识码： A
引言
住宅供水是維系人们日常生活的大事。随着电力供求矛盾的日益扩大，节能降耗也成为当务之急。利用变频调速技术的变频节能供水系统，可以节约30%-50%的电能。由于生活用水随机性很大，变频节能供水设备的设计目标往往不一定能符合实际需要，供水系统出厂后要经过很长时间的现场调试才能真正投入使用。因此，研制变频节能供水设备的测试系统是非常必要的。此类系统可以使变频节能供水设备在出厂前通过模拟工况运行，得知设备的各项性能指标，大大减少在现场实际运行时的安装、调试时间，降低了人力、物力和资源浪费。
一、变频节能供水设备的计算机辅助测试系统
由于该测试系统所要测试的供水设备的基本性能只有在真实工作环境下才能反映出来，因此必须搭建一个模拟真实环境的供水环路，总体方案如图所示。
1变频节能供水设备；2闸阀；3流量传感器；4压力表；5电动闸阀；6水池
被测试供水设备接入供水网路，通过控制管路出口的10个电磁电动阀的开和关，来模拟实际环境中用水量的变化。接在管路出口处的压力传感器和流量传感器则实时地采集系统当前的供水压力和供水流量，并通过数据采集卡进入工控机。电参数测量仪通过RS-232C接口与工控机通信，把供水设备的电流、电压、功率等参数输送到工控机。最后，通过数据统计、模糊化，得知该供水设备是否合格。系统测试分手动和自动两种方式。手动测试主要利用面板上的按钮对供水设备进行快速的、初步的测试，得到的主要数据是流量及压力；自动测试则对供水设备的所有性能进行完全测试。变频节能供水设备的智能计算机辅助检测系统的总体结构如图所示。
变频节能供水设备测试系统总体结构
系统由上位机系统和下位机系统组成。上位机系统是工业控制计算机并配有数据采集卡、打印机等。其主要功能是对整个测试过程进行控制，取得测试数据，并对测试数据进行处理，完成相应的数据存储、显示、打印和统计分析等工作。下位机系统由可编程控制器、开关量输入模板、电磁电动阀控制模块、电参数测试量程切换模块、传感器输入模块等5个模块及电磁电动阀等执行元件构成。其中可编程控制器是整个下位机系统的控制中心，与上位机进行通信，并根据上位机的命令控制各模块的工作。电动电磁阀等执行机构的作用是改变供水设备的工作环境，从而为测试系统的运行创造条件。开关量输入模块主要接收操作面板上的按钮输入以及电磁电动阀的状态输入。传感器输入模块包含有两个压力传感器和两个流量传感器。传感器的信号通过信号调理电路，把电流信号转成电压信号，然后通过工控机上的数据采集卡输入到工控机。电磁电动阀控制模块主要用于驱动、控制系统的电磁电动阀等执行元件，其中包括所必需的电源模块等。电参数测试仪测试供水设备的各项电信号，如压力、电压等。由于供水设备的机组功率变化较大，导致电流变化范围很广，而电参数测试仪的量程有限，在测大功率的机组时必须用交流互感器才能工作，因而需要一个量程切换模块，以使得电参数测试仪工作于适当的范围内。
二、浅谈变频恒压供水设备的应用
1变频恒压供水设备的系统组成
变频器是整个变频恒压供水系统的关键部分。其系统组成框图（变频恒压供水图）如下
图中，水泵电机是输出环节，转速由变频器控制，实现变流量恒压控制。变频器接受PID控制器信号对水泵进行速度控制，压力传感器检测管网出水压力，把信号传给PID控制器，PID控制器调节变频器频率来控制水泵转速，实现了一个闭环控制系统。变频器本身具有PID调节功能，可以不选用外置PID调节器，调节更加平稳。
2变频恒压供水设备的特点
2.1不产生负压
该设备与自来水主管网直接连接取水时，加压运行不会造成自来水主管网产生负压。
2.2设置压力
通过调节许可压力控制阀能够设置自来水主管网许可吸水压力。
2.3可借压
当设备超过许可吸水压力和流量时，可以在主管网的压力基础上增压。
2.4变频恒压
设备实时通过压力传感器检测出口压力，再将实测值和设定值进行对照，反馈到控制系统，控制系统发出电机及水泵投入台套数和变频器输出频率信号，以追踪用水曲线来实现恒压。
2.5超静音
考虑到噪声对人的危害，采用专用静音变频器，运用成熟的消音设计手段，故系统能超静音运行。
2.6停电不停水
当供电线路因故障停电时，控制系统通过预设定的触发状态等手段能够实现停电不停水，也就是说，停电时系统会自动切换为自来水压力供水。
2.7自动化程度高
系统能实现全自动控制，具有手动或自动切换、主泵和副泵定时轮换、压力调节、高电压保护、低电压保护、恒压保护、漏相保护、过载保护、过热保护、缺水保护、漏水检测补偿、不用水停车、瞬间跳闸保护等功能。
3变频恒压供水设备的压力控制
当自来水管网压力超过启动压力预设值时，与出水管路连接的压力罐开始供水；当自来水管网压力等于启动压力预设值时，设备控制系统立即发出信号，水泵启动，在水泵运行过程中，管网压力等于停止压力时，设备控制系统立即发出信号，水泵停止；当启动的水泵满负荷运行后管网压力仍未达到停止压力时，启动的水泵数增加。
4变频恒压供水设备的供水组成方式
变频恒压供水设备主要由变频控制电气柜、水泵、稳压罐、压力传感器等组成，可以始终保持设备压力表压力等于用户预设值。能够用于一般生活或生产供水。供水系统的组成方式有以下两种类型：
（1）变频恒压供水设备与自来水主管网连接供水，当供水压力满足需要时，正在运行的全部水泵将自动停止。反之，当供水压力不能满足需要时，设备控制系统立即发出启动信号，设备启动，增大压力满足用户用水需求。
（2）增加辅加气压罐或辅加小泵可以彻底消除小流量或零流量供水时电量的消耗。
5变频恒压供水设备的控制方式及类型
设备采用成熟的智能化控制技术，具有手动或自动切换、主副泵定时间交替轮换，达到节能降耗的目的。一台变频器起到了多台变频器的效果并节约电量，软启动水泵及辅助泵的启动电流为额定电流的200～300%。
气压式供水生活水池自吸式供水方式
生活水池自吸式供水方式
此种供水方式水池的液位低于水泵的进水口，称为自吸式。水泵吸水不可靠，经常出现引水掉水的现象，设置一个引水罐，如图，泵前加一引水罐便可消除引水掉水的现象。
水井变频供水方式
设备采用潜水泵变频控制，即可以控制一台泵，也可以控制数台泵，每台泵均根据用水量的变化自动运行。
结束语
为使变频节能供水设备的批量生产顺利进行，并保证产品质量，设计并实现了一套变频节能供水设备的计算机辅助测试系统。由于变频节能供水设备尚无国家标准，没有任何行业性通用标准，使得常规的测试评价手段无法利用。因此，结合该系统的实际情况，提出了以模糊测试模糊评价为核心的测试流程，从而保证了测试结果的可信度。该测试系统自投入使用以来，用户反映较好，实践证明该测试系统不论是测量精度还是可靠性都符合实际需要。
参考文献
[1]董玲娇.基于专家模糊控制器的恒压供水控制系统设计[J].节水灌溉.2011(03)：123.
[2]李国厚,赵明富,徐君鹏.可编程控制器在恒压供水控制系统中的应用[J].自动化仪表.2014(08)：89.
[3]邬菲.给水泵变频控制系统[J].自动化仪表.2014(04):27.