基于PLC的高樓恒壓供水控制系統(tǒng)的改造論文

1、基于PLC的高樓恒壓供水控制系統(tǒng)的改造姓 名： 身份證號： 等 級: 技 師 （二級） 準考證號： 培訓單位： 杭州中策職業(yè)技能培訓學校 鑒定單位： 日 期： 目 錄一、引言 P1二、恒壓供水的特點 P1三、系統(tǒng)結構圖 P2四、主要器件的選用 P3五、控制電路圖 P3六、軟件部分 P3七、系統(tǒng)要實現的功能 P3八、系統(tǒng)的優(yōu)點 P3參考文獻基于PLC的高樓恒壓供水控制系統(tǒng)的改造內容提要：建設節(jié)約型社會，合理開發(fā)、節(jié)約利用和有效保護水資源是一項艱巨任務。居民生活用水具有時間集中，用水量變化較大的特點，而采用原供水系統(tǒng)存在成本高，可靠性低，水資源浪費和管網系統(tǒng)待完善的問題。為此采用變頻器與可編程控制

2、器（PLC）構成控制系統(tǒng)，優(yōu)化控制泵組的調速運行，自動調整泵組的運行臺數，完成供水壓力的閉環(huán)控制，提出用自來水水壓供水與水泵提水相結合的方式，并配以變頻器、PLC、壓力傳感器、溢流閥等將管網的壓力，通過壓力傳感器把數據傳給PLC，PLC優(yōu)化控制泵組的調速運行，并自動調整泵組的運行臺數，完成供水壓力的閉環(huán)控制，使水管中的壓力始終保持在合適的范圍。PLC恒壓供水的優(yōu)點在于當管網流量變化時，能達到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)能、安全、供水高品質等優(yōu)點。關鍵詞：變頻器；PLC；恒壓供水；一、 引言現在的恒壓供水應以經濟合理，技術先進，供水安全可靠為原則。傳統(tǒng)的供水方式（包括水箱/水塔供水和氣壓供水）。水箱/水塔供

3、水稱為重力供水，具有供水壓力比例恒定和儲水的功能。它是由位置高度形成的壓力來進行供水的，為此需要建造水塔或將水箱置于建筑物的頂上。但是常常不能滿足供水要求，難以滿足不斷增加的用水需求。同時在屋頂上形成很大的負重，增加了結構面積，也妨礙了美觀。此外，屋頂水箱必須高出水面幾米，建筑方面較難處理，而且投資周期長。氣壓供水：在地下室或某些空曠之處加壓送到管網中去。其優(yōu)點是靈活性大，建設快，少受污染，不妨礙美觀，有利于擴張與消除管道中的水錘與噪聲，且可以通過改變壓力罐的壓力來滿足不斷增加的供水需求。缺點是需要壓力罐，其體積和投資大，壓力變化大，運行效率低，還需要使用張力膜或設置空氣壓縮機充氣。因此，電能

4、消耗大，運行費用高。 隨著交流電機變頻調速技術的日益成熟，為實現恒壓供水提供了可靠的技術條件。利用變頻器、壓力計，PLC等器件的有機結合，構成控制系統(tǒng)調節(jié)水泵的輸出流量，取代水塔、水箱、氣壓罐，實現了恒壓供水。且配置日趨合理，成為供水網的替代產品。本設計的系統(tǒng)要求有： （1）能提供某高樓平時用水，保證在高峰時期高層用戶的恒壓供水； （2）保證在用水低谷時不會造成電力的浪費，在停電后恢復通電時恒壓供水裝置能自動啟動； （3）可實現手動控制運行和自動運行（用一個轉換開關控制，有自動擋和手動擋）； （4）能實現故障報警； （5）備用水泵能在不影響供水系統(tǒng)的情況下進行自動輪休； （6）操作簡易，維護簡

5、單，保證樓層生活水系統(tǒng)、生產水系統(tǒng)的正常運行。二、恒壓供水的特點 （1）節(jié)電：優(yōu)化的節(jié)能控制軟件，使水泵實現最大限度地節(jié)能運行；（2）節(jié)水：根據實際用水情況設定管網壓力，自動控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現象；（3）運行可靠：由變頻器實現泵的軟起動，使水泵實現由工頻到變頻的無沖擊切換，防止管網沖擊、避免管網壓力超限，管道破裂。 （4）控制靈活：分段供水，定時供水，手動選擇工作方式。 （5）自我保護功能完善：如某臺泵出現故障，主動向上位機發(fā)出報警信息，同時啟動備用泵，以維持供水平衡。萬一自控系統(tǒng)出現故障，用戶可以直接操作手動系統(tǒng)，以保護供水。三、系統(tǒng)結構圖上圖說明的是PLC控制變頻器和繼電器實

6、現水泵的恒壓供水，水壓的是否穩(wěn)定通過壓力變送器傳送給PLC進行檢測做出判斷，PLC做出相應的控制。四、主要器件的選擇我選用歐姆龍CP1HPLC和三菱E700變頻器，MD-W 恒壓供水壓力傳感器，實現恒壓供水。以下我簡單介紹一下使用到的器件的特點及功能。（1） MD-W 恒壓供水壓力傳感器的介紹 針對在供水系統(tǒng)中變頻器的使用，采用抗變頻干擾電路，保證輸出信號的穩(wěn)定性。同時，專用電路中對傳感器的偏移、靈敏度、溫漂和非線性進行精密補償，使之具有集成度高、體積小、精度高、一致性好、抗干擾能力強、響應速度快等特性。技術參數測量壓力0.10.711.63.5510過載能力0.21.523.571015外殼

7、不銹鋼精度0.5% 0.2%測量介質水供電電源9-32 VDC信號輸出4-20mA/0-5V負載RA(UB-8V)/0.02A絕緣電阻>10M500Vdc激勵下長期穩(wěn)定性±0.25FSO/year介質溫度-2085儲存溫度-20110補償溫度范圍-2080零點平均溫度系數Typ. ±0.2/10k量程的平均溫度系數Typ. ±0.15/10k響應時間1msCE-一致性抗干擾性接線保護反極性和短路保護密封性能優(yōu)于IP65（二） PLC的特點 1.可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造

8、，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 2.配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經形成了大、中

9、、小各種規(guī)模的系列化產品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。（三）變頻器的特點 1.可控的加速功能變頻調速能在零速啟動并按照用戶的需要進行光滑地加速而且其加速曲線 也可以選擇(直線加速S 形加速或者自動加速) 而通過工頻啟動時對電機或相連 的機械部分軸或齒輪都會產生劇烈的振動這種振動將進一步加劇機械磨損和損 耗降低機械部件和電機的壽命另外

10、變頻啟動還能應用在類似灌裝線上以 防止瓶子倒翻或損壞 2.可調的運行速度運用變頻調速能優(yōu)化工藝過程 并能根據工藝過程迅速改變 還能通過遠控 PLC 或其他控制器來實現速度變化 3.能調節(jié)電動機轉矩，在整個電動機轉速范圍提供恒定轉矩：閉環(huán)控制驅動系統(tǒng)提供絕對速度控制；低轉速運行時仍維持高效率；選用變頻器時不必加大一級，即可在低轉速時獲得額定電動機轉矩值；典型功率因素值為0.95；有無電動機轉速回饋都可運行；動態(tài)響應及效率均優(yōu)于直流電動機。4.低頻轉矩大，即使運行在1HZ（或0.5HZ）時，也能產生足夠大的轉矩，且不會產生在U/f控制方式中容易遇到的磁路飽和現象；機械特性好，在整個頻率調節(jié)范圍內，

11、都具有較硬的機械特性，所有機械特性基本都是平行的；動態(tài)響應好，尤其是有轉速反饋的矢量控制方式，其動態(tài)響應時間一般都能小于100ms；能進行四象限運行。五、控制電路圖主電路圖控制電路圖六、程序部分（一）PLC程序這個PLC程序中，實現了對壓力計電壓量傳給PLC的模擬量端口輸入端的AD轉換，也實現了PLC的模擬量端口輸出端輸給變頻器電壓量的DA轉換。實現了PLC的模擬量對變頻器的控制，實現了恒壓供水。 在這個程序中，也實現了對四臺水泵的輪休工作，當第一臺水泵變頻狀態(tài)下工作時，水壓不夠要打開另一臺水泵時，第一臺工作的水泵切換到工頻狀態(tài)，第二臺水泵變頻運行，當水壓還不夠時，依次這樣切換過去。當水壓過高

12、時，PLC首先切斷最先工作的水泵。這樣就實現了四臺水泵的輪休工作。當有一臺水泵壞了的時候，也不會影響整個系統(tǒng)的正常工作。（二）IO分配表IO分配表INOUT名稱作用地址名稱作用地址SB10.00KM1KM1100.00SB20.01KM2KM2100.01SB30.02KM3KM3100.02SB40.03KM4KM4100.03SB50.04KM5KM5100.04SB60.05KM6KM6100.05SB70.06KM7KM7100.06SB80.07KM8KM8100.07SB91.00KTF正傳信號1.0001SB101.01HL異常指示燈100.04SB111.02SB121.03F

13、R1.04SQ1.05（3）變頻器參數設定 P1=49 上線頻率設定 P2=2 下線頻率設定 P7=10 加速時間設定 P8=10 加速時間設定 P79=2 運行模式選擇，外部運行模式固定 P73=0 模擬量輸入選擇010V七、系統(tǒng)要實現的功能有 （一） 手動運行 手動運行用于系統(tǒng)調試時測試系統(tǒng)各部分是否正常。1、2、3、4四臺泵都可以選擇工頻運行，其中有一臺水泵可以在變頻的條件下運行，且可以在PID調節(jié)下運行，保證在手動條件下也能實現恒壓供水。分別有四個轉換開關控制四臺水泵，轉換擋位有工頻運行，變頻運行，停止，當有一臺水泵選擇變頻運行，其它泵就不能選擇變頻運行，選擇了相當選擇停止。 （二）

14、自動運行 進入自動運行狀態(tài)，控制系統(tǒng)首先檢測水管的壓力，當壓力低于設定值時一臺水泵變頻啟動，當一臺水泵運行頻率在49HZ的情況下，水管壓力連續(xù)10秒還不夠，變頻啟動了的水泵切換到工頻運行，變頻啟動第二臺水泵，當第二臺運行到49HZ，水管壓力連續(xù)10秒還不夠，第二臺泵切換到工頻，第三臺泵變頻啟動，依次進行水壓不夠切換。當水壓偏高10秒時，首先停止最先運行的水泵，然后依次停止，直到水壓恒定。（三）特殊情況 當恒壓供水出現問題是，有一盞異常情況指示燈會亮，只有當按下復位鍵，才能解除異常指示燈的報警，再去操作其它功能有效。八、 這個系統(tǒng)的優(yōu)越性 我這個系統(tǒng)是通過壓力傳感器，輸送0到5伏的電壓給PLC的

15、模擬量的輸入端，PLC的模擬量時時采集壓力傳感器的電壓值，進入PLC，PLC進過內部處理，通過PLC的模擬量輸出控制變頻器，也通過PLC的繼電輸出控制交流接觸器，實現對水泵的控制。在整個恒壓供水系統(tǒng)的內部加一個儲能罐，這樣可以降低整個恒壓供水的波動，從而使恒壓供水的效果更加的好。為了防止高水壓導致水管破裂，在水管處裝有一個溢流閥，在溢流閥的頂桿處裝一個行程開關。當水壓超過10MPa時，溢流閥自動動作排水，同時動作行程開關，行程開關把動作信號送給PLC。溢流閥連續(xù)排水3分鐘時，異常指示燈亮，所有的水泵停止工作。這樣，既防止了高水壓導致水管破裂，也節(jié)約了資源。在手動的狀態(tài)下，可以選擇水泵在工頻狀態(tài)下運行或則在變頻狀態(tài)下運行。當然，四臺水泵中只有其中一臺水泵可以選擇變頻狀態(tài)下運行。若在用水量少的情況下，只開一臺水泵在變頻情況下運行，這個系統(tǒng)也能實現恒壓供水（用水量小于一臺水泵在工頻狀況下的給水量）。在手動狀態(tài)下，假如溢流閥連續(xù)半個小時放水，異常指示燈亮，所有水泵都會停止工作。這樣是為了節(jié)約資源（