恒壓供水論文

1、恒壓供水設(shè)計(jì)報(bào)告PAGE PAGE 59西安外事學(xué)院工學(xué)院 工學(xué)院基于HMI/PLC/Inverter恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)目錄設(shè)計(jì)小組2緒論 4第一部分恒壓供水系統(tǒng)介紹5第二部分供水系統(tǒng)使用元器件說(shuō)明7第三部分供水系統(tǒng)流程圖及運(yùn)行簡(jiǎn)介21第四部分恒壓供水系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)26第五部分PLC程序設(shè)計(jì)31第六部分文本界面設(shè)計(jì)流程48第七部分參考文獻(xiàn)54第八部分附錄（實(shí)驗(yàn)板圖片）55結(jié)束語(yǔ)60緒論 當(dāng)前住宅建筑的小區(qū)規(guī)劃趨向于更具人性化的多層次住宅組合，不再僅僅追求立面和平面的美觀和合理，而是追求空間上布局的流暢和設(shè)計(jì)中貫徹以人為本的理念，特別是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的浪潮中，力求土地使用效率的最大化。于是選擇一種符

2、合各方面規(guī)范、衛(wèi)生安全而又經(jīng)濟(jì)合理的供水方式，對(duì)我們給供水設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn) 。 恒壓供水是指在供水管網(wǎng)中用水量發(fā)生變化時(shí)，出口壓力保持不變的供水方式。供水網(wǎng)（系出口）壓力值是根據(jù)小區(qū)用戶需求進(jìn)行實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)確定的。傳統(tǒng)的恒壓供水方式是采用水塔、高位水池、氣壓罐等設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟和廣泛應(yīng)用，利用變頻器、PID調(diào)節(jié)器、傳感器、PLC等器件的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。變頻恒壓供水系統(tǒng)不僅克服了過去供水系統(tǒng)的缺點(diǎn)，而且有其自身的優(yōu)點(diǎn)。節(jié)能降耗效果十分明顯；該技術(shù)已在供水行業(yè)普及。我們的設(shè)計(jì)采用一臺(tái)變頻器和PLC來(lái)控制兩臺(tái)水泵的“單雙、雙單”切換運(yùn)行，

3、實(shí)現(xiàn)雙恒壓供水的穩(wěn)定 。長(zhǎng)期以來(lái)區(qū)域的供水系統(tǒng)都是由市政管網(wǎng)經(jīng)過二次加壓和水塔或地面水池來(lái)滿足用戶對(duì)供水壓力的要求。在小區(qū)供水系統(tǒng)中加壓泵通常是用最不利用水的水壓要求來(lái)確定相應(yīng)的揚(yáng)程設(shè)計(jì)，然后泵組根據(jù)流量變化情況來(lái)選配，并確定水泵的運(yùn)行方式。由于小區(qū)高樓用水有著季節(jié)和時(shí)段的明顯變化，日常供水運(yùn)行控制就常采用水泵的運(yùn)行方式調(diào)整加上出口閥開度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費(fèi)，而且存在著水池“二次污染”的問題。變頻調(diào)速技術(shù)在給水泵站上應(yīng)用，成功地解決了能耗和污染的兩大難題。在供水系統(tǒng)中, 當(dāng)用水量需要變化時(shí), 傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法是通過人工改變閥門的開度來(lái)調(diào)整, 這種情況往往會(huì)造成用水高峰

4、期時(shí)供水壓力不足, 用水低峰期時(shí)供水壓力過高, 不僅十分浪費(fèi)能源而且存在事故隱患( 例如壓力過高容易造成爆管事故) 。因此在一些用水量變化大, 水壓控制要求高, 而流量完全由用戶決定的供水系統(tǒng), 采用可編程控制器( PLC) 控制的自動(dòng)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)則顯得尤為重要, 因?yàn)樗目刂蒲b置采用PLC 控制, PLC 不僅可實(shí)現(xiàn)泵組、閥門的邏輯控制, 并可以完成系統(tǒng)的數(shù)字PID 調(diào)節(jié)功能, 可對(duì)系統(tǒng)中各種運(yùn)行參數(shù), 控制點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控, 并完成系統(tǒng)運(yùn)行工況的CRT 畫面顯示、故障報(bào)警功能等。第一部分 恒壓供水系統(tǒng)介紹 本系統(tǒng)按照生活用水中實(shí)際情況，采用PLC、HMI、INVERTER組建小型恒壓無(wú)塔

5、水供水系統(tǒng)。恒壓供水系統(tǒng)的基本控制采用變頻器控制電動(dòng)機(jī)調(diào)速與可編程控制器（PLC）、文本界面HMI構(gòu)成控制系統(tǒng)，進(jìn)行優(yōu)化泵組的調(diào)速運(yùn)行，并自動(dòng)調(diào)整泵組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化是達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。 系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實(shí)際值進(jìn)行比較，其差值輸入CPU運(yùn)算處理后，顯示在文本界面上，由PLC發(fā)出控制指令，控制泵電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，從而達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。恒壓供水就是利PID功能實(shí)現(xiàn)工業(yè)的閉環(huán)控制。即將壓力控制點(diǎn)測(cè)得壓力信號(hào)（本系統(tǒng)為0-5V電壓信號(hào)）傳入PLC的模擬端口，通過PID計(jì)算將輸出值

6、通過模擬量輸出到變頻器，控制變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，從而控制泵組轉(zhuǎn)速。在實(shí)際應(yīng)用中供水系統(tǒng)選用原則水泵揚(yáng)程應(yīng)大于實(shí)際供水高度，水泵流量總和應(yīng)大于實(shí)際最大供水量。二、恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成如上圖恒壓供水泵站一般需要設(shè)多臺(tái)水泵及電機(jī)，這比設(shè)單臺(tái)水泵電機(jī)節(jié)能而可靠。配單臺(tái)電機(jī)及水泵是，受到功率的限制，在用水量少的時(shí)候使用一臺(tái)大電機(jī)又會(huì)造成浪費(fèi)，電機(jī)選小又會(huì)造成供水不足。而且水泵與電機(jī)維修的時(shí)候，備用泵是必要的。所以本系統(tǒng)采用兩臺(tái)水泵，從節(jié)約成本的角度考慮，兩臺(tái)水泵機(jī)組配一臺(tái)變頻器，變頻器與電機(jī)間可以切換，供水運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，其余的水泵用作備用，滿足不用的水量需求。在選用四個(gè)小電機(jī)來(lái)控制兩個(gè)泵的四個(gè)

7、閥門的開關(guān)，用四個(gè)小電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)切換開關(guān)閥，達(dá)到限位時(shí)就關(guān)電機(jī)，從而控制管道閘門的作用。這種供水方式是利用封閉的氣壓罐代替水塔蓄水，通過檢測(cè)罐內(nèi)壓力來(lái)控制水泵的開與停。當(dāng)罐中壓力降到壓力下限時(shí)，水泵啟動(dòng)；當(dāng)罐中壓力升到壓力上限時(shí)，水泵停止。這種方式，設(shè)備的成本比水塔要低很多另外,PLC 控制的自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)還具有標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口, 可與城市供水系統(tǒng)上位機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng), 實(shí)現(xiàn)城區(qū)供水系統(tǒng)的優(yōu)化控制, 為城市供水系統(tǒng)提供了現(xiàn)代化的調(diào)度、管理、監(jiān)控及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的手段。第二部分 系統(tǒng)使用元器件說(shuō)明可編程控制器根據(jù)實(shí)際需要和學(xué)校條件，本文中使用的是西門子S7-200系列CPU226.（一）、CPU226技術(shù)

8、指標(biāo)如下：外形尺寸 196mm*80mm*62mm存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器 4096字用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 2560字存儲(chǔ)器類型 EEPROM存儲(chǔ)卡 EEPROM數(shù)據(jù)后備（超級(jí)電容） 190h編程語(yǔ)言 LADFBD和STL程序組織 一個(gè)組織快（可以包含子程序和中斷程序）系統(tǒng)IO本機(jī)IO 24點(diǎn)輸入16點(diǎn)輸出擴(kuò)展模塊數(shù)量 7個(gè)模塊數(shù)字量IO映像區(qū) 256點(diǎn)（128點(diǎn)輸入128點(diǎn)輸出）數(shù)字量IO物理區(qū) 248點(diǎn)（128點(diǎn)輸入120點(diǎn)輸出） 模擬量IO映像區(qū) 32路輸入32輸出模擬量IO物理區(qū) 35路（28路輸入7路輸出）或14路輸出附加功能內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器 6個(gè)（35kHz）內(nèi)置模擬電位器 2個(gè)（8位分辨率）脈沖

9、輸出 2個(gè)高速輸出（20kHz）通信中斷 1發(fā)送器2接收器定時(shí)中斷 2個(gè)（1255ms）輸入中斷 4個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 內(nèi)置時(shí)鐘口令保護(hù) 3級(jí)口令保護(hù)通信 2個(gè)RS-485通信接口可用作PPI接口、MPI從站接口和自由口為傳感器提供DC5V電流 1000mA（二）、CPU226的接線（1）DC輸入DC輸出 DC輸入輸出中1M、0.01.4為第一組，2M、1.52.7為第二組組成，1M、2M分別為各組的公共端。DC24V的負(fù)極接公共端1M或2M。輸入開關(guān)的一端接到DC24V的正極，輸入開關(guān)的另一端接到226的輸入端。DC輸出端中1M、1L+、1.01.7為第2組組成。1L+、2L+分別為公共端。第一組D

10、C24V的負(fù)極接1M端，正極接1L+端。輸出負(fù)載的一端接到1M端，輸出負(fù)載的另一端接到CPU226的輸出端。第二組的接線與第一組相似。（2）DC輸入繼電器輸出 DC輸入繼電器輸出端與CPU226的DC輸入DC輸出的相同。繼電器輸出端有3組構(gòu)成，其中N（）、1L、0.00.3為第一組，N（）、2L、0.41.0為第二組,N（）、3L、1.11.7為第三組。各組的公共端為1L、2L、3L。第一組的負(fù)載電源的一端N接負(fù)載的N（）端，電源的另一端L（+）接繼電器輸出端的1L端。負(fù)載的另一端分別接到CPU226的繼電器輸出端子。第二組、第三組的接線與第一組相似。模擬模塊（a.圖為EM231） （圖b.E

11、M232） 本文中的模擬量輸入輸出模塊采用的是西門子EM231模擬量輸入模塊和EM232模擬量輸出模塊，具體參數(shù)見下表：參數(shù)類型EM231EM232外形尺寸71.2*80*62mm71.2*80*62mm功耗3W3W本機(jī)特性4路模擬量輸入2路模擬量輸出電源電壓標(biāo)準(zhǔn)DC24V/4mA標(biāo)準(zhǔn)DC24V/4mA分辨率12bit12bit轉(zhuǎn)換速度250us100us電壓，2ms電流隔離有有耗電從CPU的DC 5V（I/O）耗電10mA從CPU的DC 5V（I/O）耗電10mA開關(guān)設(shè)置ON OFF ON 0-10V接線端子M為DC24V電源負(fù)極端，L+為電源正極端。RA、A+、A-、；RB、B+、B-、；

12、RC、C+、C-、；RD、D+、D-、分別為第1-4路模擬量輸入端。電壓輸入時(shí)，“+”為電壓正端，“”為電壓負(fù)端。電流輸入時(shí)，需將“R”與“+”短接后作為電流的進(jìn)入端，“”為電流流出端。M為DC24V電源負(fù)極端，L+為電源正極端。M0、V0、I0、；M1、V1、I1.分別為第1-2路模擬量輸出端。電壓輸出時(shí)，“V”為電壓正端，“M”為電壓負(fù)端。電流輸出時(shí)，“I”作為電流的進(jìn)入端，“M”為電流流出端。文本顯示器（圖、人機(jī)界面） 人機(jī)界面是連接可編程序控制器（PLC）、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)控制設(shè)備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)等）寫入工作參數(shù)或輸入操作命令，實(shí)現(xiàn)人與

13、機(jī)器信息交互的數(shù)字設(shè)備,由硬件和軟件兩部分組成。本文采用的是深圳步科（eview）公司的MD204L型文本顯示器，MD204L 是一個(gè)小型的人機(jī)界面，主要與各類PLC（或帶通信口的智能控制器）配合使用，以文字或指示燈等形式監(jiān)視、修改PLC 內(nèi)部寄存器或繼電器的數(shù)值及狀態(tài)，從而使操作人員能夠自如地控制機(jī)器設(shè)備。MD204L 可編程文本顯示器有以下特點(diǎn)：通過編輯軟件 TP200 在計(jì)算機(jī)上制作畫面，自由輸入漢字及設(shè)定PLC 地址，使用串口通訊下載畫面，通訊協(xié)議和畫面數(shù)據(jù)一同下載到顯示器，無(wú)須 PLC 編寫通訊程序，對(duì)應(yīng)機(jī)種廣泛，包括，西門子、三菱、歐姆龍、松下、施耐德、永宏、LG、臺(tái)達(dá)、AB等主流

14、PLC，包括Modbus RTU、自由通訊等通用協(xié)議，以及應(yīng)用于KINCO 伺服驅(qū)動(dòng)的ECOSTEP協(xié)議具有密碼保護(hù)功能，具有報(bào)警列表功能，逐行實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前報(bào)警信息，具有可選的具有時(shí)鐘模塊的型號(hào)，可以提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘20 個(gè)按鍵可被定義成功能鍵，有數(shù)值輸入小鍵盤，操作簡(jiǎn)單，可替代部分控制柜上機(jī)械按鍵自由選擇通訊方式，RS232/RS422/RS485 任選帶背景光 STN 液晶顯示，可顯示24 個(gè)英文字符4 行，即12 個(gè)漢字4 行顯示器前表面符合 IP65 構(gòu)造，防水、防油等，所接電源為直流24V電壓，是通過整流橋整流的電流。設(shè)備工作狀態(tài)顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線等；四、變頻器1.H

15、LP-C系列銘牌說(shuō)明MODE： HLPC01D543AINPUT： 3PH380V50Hz/60HzOUTPUT: 3PH380V4.0A1.5KWFreq Range: 0.1-400HzHAILI ELECTRONICS CO., LTD型號(hào)：HLP C 01D5 43 A軟件版本電壓等級(jí)，43表示三相380V變頻器容量，01D 1.5KW 系列號(hào) 商標(biāo)名稱 = 2 * GB1 控制端子排列FAFBFCDRVFORREVRSTSPLSPMSPHGNDAMVIAI+1+10V = 3 * GB1 主回路端子說(shuō)明端子記號(hào)內(nèi)容說(shuō)明R.S.T電源輸入端（230V級(jí)機(jī)種，單、三相共用，單相任選二相接

16、入）U.V.W變頻器輸出端P.P.r制動(dòng)電阻連接端E接地端子，按電工法規(guī)230V第三種接地，400V特種接地4、控制端子說(shuō)明端子記號(hào)內(nèi)容說(shuō)明出廠設(shè)定FOR多功能輸入一出廠設(shè)定為正轉(zhuǎn)REV多功能輸入二出廠設(shè)定為反轉(zhuǎn)RST多功能輸入三出廠設(shè)定為復(fù)位SPH多功能輸入四出廠設(shè)定為高速SPM多功能輸入五出廠設(shè)定為中速SPL多功能輸入六出廠設(shè)定為低速GND數(shù)位控制信號(hào)共同端+10速度設(shè)定用電源+10VVI模擬電壓頻率指令0+10V對(duì)應(yīng)最高操作頻率AI模擬電流頻率指令420mA對(duì)應(yīng)最高操作頻率DRV多功能輸出端子一（光耦合）DC24V/100mAFAFBFC多功能輸出端子三（常開/常閉）3A/250VAC3

17、A/30VDCAM數(shù)位頻率輸出端子0-10V5.功能一覽表參數(shù)功能一覽表（一）功能碼功 能設(shè)定范圍及功能說(shuō)明設(shè)定值C000主頻率設(shè)定0.0400.0Hz40.00C001加速時(shí)間設(shè)定0.16500S5.0C002減速時(shí)間設(shè)定0.16500S5.0C003V/F曲線設(shè)定01600C004最高電壓設(shè)定0.1255/510220參數(shù)功能一覽表（二）功能碼功 能設(shè)定范圍及功能說(shuō)明設(shè)定值C005基準(zhǔn)頻率設(shè)定0.0140050C006中間電壓設(shè)定0.1255/5108.6C007中間頻率設(shè)定0.014002.5C008最低電壓設(shè)定0.1505.2C009最低頻率設(shè)定0.120.0Hz1.25C010最大頻

18、率設(shè)定50.0400.090.00C011下限設(shè)定頻率0.04000.00C012運(yùn)行控制設(shè)定021C013運(yùn)行頻率選擇021C014啟動(dòng)方式選擇010C015停車方式選擇010C016反轉(zhuǎn)選擇010C017停止鍵允許011C018S曲線時(shí)間設(shè)定06500S0C019載波頻率選擇01509C020啟動(dòng)頻率選擇0.11010.00C021停車頻率選擇0.11005.00C022寸動(dòng)頻率選擇040005.00C023寸動(dòng)加減速時(shí)間選擇02501.0C024PLC運(yùn)行選擇050C025AUTOPLC運(yùn)行選擇030C026PLC運(yùn)轉(zhuǎn)方向選擇02550C050多功能輸入端FOR0無(wú)效，1運(yùn)轉(zhuǎn)，2正轉(zhuǎn)，3

19、反轉(zhuǎn)，4停止，5正/反轉(zhuǎn)，6寸動(dòng)，7寸動(dòng)正轉(zhuǎn)，8寸動(dòng)反轉(zhuǎn)，9緊停，10復(fù)位，11散熱器或電機(jī)過熱，12纖伸高速，13高速，14低速，15多段速一，16多段速二，17多段速三，18定時(shí)器19啟動(dòng)，20定時(shí)器21啟動(dòng)，22計(jì)數(shù)器復(fù)位，23計(jì)數(shù)器02C051多功能輸入端REV03C052多功能輸入端RST10C053多功能輸入端SPH17C054多功能輸入端SPM18C055多功能輸入端SPL19C056多功能輸出端DRV0無(wú)效，1運(yùn)行中，2故障中，3零速中，4直流制動(dòng)指示，5設(shè)定頻率到達(dá)，6任意頻率一到達(dá)，7任意頻率二到達(dá)，8加速中，9減速中，10變頻器過載報(bào)警，11電機(jī)過載報(bào)警，01參數(shù)功能一覽

20、表（五）功能碼功 能設(shè)定范圍及功能說(shuō)明出廠C057多功能輸出端FABC1，電壓指示，2，階段完成指示，3，過程完成指示，4，風(fēng)扇動(dòng)作，5，MCB動(dòng)作，6，制動(dòng)電阻動(dòng)作，7，PID下限報(bào)警，8，PID上限報(bào)警，9，纖伸結(jié)束，10，定時(shí)器二到達(dá)，11，定時(shí)器一到達(dá)，12，中間計(jì)數(shù)器到達(dá)，13，計(jì)數(shù)器到達(dá)02C058多功能模擬端AM070 五、低壓電器元件交流接觸器CJX2-1816/110VAC輔助觸點(diǎn)F4-13中間繼電器LY2NJ/24VDC熱繼電器JR36-20漏電保護(hù)器DZ47LE/C32(3P)空氣開關(guān)DZ47-63/1P熔斷器RT18-32按鈕LAY39(紅)按鈕LAY39(綠)按鈕LA

21、Y39(黃)按鈕LA19(綠)轉(zhuǎn)換開關(guān)LW5-16/(3)轉(zhuǎn)換開關(guān)LW12-16/(3)指示燈24VLed(紅)(綠)(黃)電壓表380VAC電流表4-20mA轉(zhuǎn)速表頭0-10v工作燈36VAC十字開關(guān)變壓器BK150/6.3/24/36/110照明燈220V 40W線槽30*30 35*30接線端子螺釘M4*15螺帽M4整流橋KBPC1010W六、交流電動(dòng)機(jī)本文采用了交流380V三相感應(yīng)微型電動(dòng)機(jī)型號(hào)JW6314 功率180W 工作方式：連續(xù) 轉(zhuǎn)速1400/min絕緣等級(jí)：第三部分 系統(tǒng)流程圖及系統(tǒng)運(yùn)行簡(jiǎn)介1、初始化及自動(dòng)模式2、手動(dòng)模式3、系統(tǒng)運(yùn)行簡(jiǎn)介：系統(tǒng)上電，PLC，文本顯示器，變頻器

22、得電，選擇系統(tǒng)運(yùn)行方式，分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種，系統(tǒng)自動(dòng)時(shí)，一號(hào)機(jī)組和二號(hào)機(jī)組自動(dòng)切換。系統(tǒng)手動(dòng)時(shí)，通過按鈕和面板控制工藝流程，開啟閥門，然后開啟水泵，水泵工作頻率來(lái)源于管道壓力，同時(shí)也可以給定壓力來(lái)源，由變頻器控制水泵運(yùn)轉(zhuǎn)。如遇緊急情況，比如大量用水或火災(zāi)發(fā)生時(shí)，按鈕緊急按鈕，系統(tǒng)會(huì)以設(shè)定大功率，兩臺(tái)水泵同時(shí)工作，以解決用水需要。系統(tǒng)運(yùn)行中的所有狀態(tài)和故障，都能在文本顯示器上顯示，非專業(yè)人員也可以通過向?qū)Р僮飨到y(tǒng)輕松完成對(duì)系統(tǒng)的控制和故障的排除。4、工作原理：變頻恒壓供水系統(tǒng)是由三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)來(lái)供水，通過變頻器調(diào)節(jié)輸入交流電的頻率而調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的出水流量來(lái)調(diào)節(jié)供

23、水系統(tǒng)的壓力。因此，供水系統(tǒng)變頻的實(shí)質(zhì)是三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，通過改變定子供電頻率來(lái)改變同步轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：其中：n0為異步電機(jī)同步轉(zhuǎn)速；n為異步電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；f為異步電機(jī)的定子輸入交流電的頻率；S為異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率；p為異步電機(jī)的極對(duì)數(shù)。由上式可知，當(dāng)異步電機(jī)的極對(duì)數(shù)p不變時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與定子輸入交流電頻率f成正比。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)，運(yùn)行在自動(dòng)模式時(shí)，此時(shí)手動(dòng)模式無(wú)效。系統(tǒng)按照給定的水壓進(jìn)行設(shè)定，PLC根據(jù)給定的水壓自動(dòng)調(diào)節(jié)交流電的頻率，精確跟蹤給定的供水壓力。在用水量高峰時(shí)期，系統(tǒng)的用水量猛增，揚(yáng)程降低，供水量不足，供水水壓下降，1#電機(jī)輸入交流電的頻率會(huì)升高，以提高

24、供水水壓。當(dāng)交流電的頻率達(dá)到最大頻率，供水水壓仍然小于設(shè)定的水壓時(shí)，1#電機(jī)會(huì)自動(dòng)切換到工頻狀態(tài)下，同時(shí)2#電機(jī)啟動(dòng)并工作在變頻狀態(tài)。在夜間，系統(tǒng)的用水量遞減，揚(yáng)程升高，供水量過大，2#電機(jī)會(huì)退出變頻狀態(tài)，1#電機(jī)由工頻切換到變頻狀態(tài)，并不斷調(diào)節(jié)交流電頻率，系統(tǒng)最終要維持供水的設(shè)定壓力。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在手動(dòng)模式時(shí)，自動(dòng)模式無(wú)效。在自動(dòng)模式出現(xiàn)問題或系統(tǒng)在維護(hù)期間時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)采用手動(dòng)模式。用戶根據(jù)需要，可以從PLC的輸入開關(guān)輸入信號(hào)，選擇1#電機(jī)或2#電機(jī)運(yùn)行在工頻狀態(tài)。變頻恒壓供水系統(tǒng)的功能要求：系統(tǒng)的供水壓力能夠準(zhǔn)確跟蹤給定供水壓力（穩(wěn)態(tài)誤差在5內(nèi)）；可以自動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)模式/手動(dòng)模式切換。系統(tǒng)的控

25、制原理框圖如圖3所示。壓力傳感器從供水管網(wǎng)反饋電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過濾波放大后送到S7-200的模擬輸入口，與給定的供水壓力信號(hào)比較形成壓力偏差信號(hào)，經(jīng)過PLC（S7-200）PID模塊PI調(diào)節(jié)后發(fā)出控制電壓信號(hào)，送到變頻器的模擬輸入調(diào)節(jié)端口。送到變頻器的模擬電壓信號(hào)與連接到變頻器的三相交流電的頻率一一對(duì)應(yīng)，調(diào)節(jié)控制電壓信號(hào)就可以調(diào)節(jié)三相交流電的頻率。系統(tǒng)是以供水管網(wǎng)的供水壓力為控制對(duì)象而構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)是按照兩個(gè)電機(jī)就可以完全滿足供水要求。該系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式：手動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)上電后，選擇泵，再開啟閥門后按下按鈕啟動(dòng)或停止水泵，可根據(jù)需要分別控制1#-4#小電機(jī)的啟停來(lái)控制開

26、關(guān)閥門。該方式主要供檢修及變頻器故障時(shí)用。自動(dòng)運(yùn)行合上自動(dòng)開關(guān)后，1#泵電機(jī)通電，變頻器輸出頻率從0Hz上升，同時(shí)PID調(diào)節(jié)器接收到自壓力傳感器的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，將調(diào)節(jié)參數(shù)送給變頻器，如壓力不夠，則頻率上升到50Hz，1#泵由變頻切換為工頻，變頻器逐漸上升頻率至給定值，加泵依次類推；如用水量減小，從先啟的泵開始減，同時(shí)根據(jù)PID調(diào)節(jié)器給的調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。若有電源瞬時(shí)停電的情況，則系統(tǒng)停機(jī)；待電源恢復(fù)正常后，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，然后按自動(dòng)運(yùn)行方式啟動(dòng)1#泵變頻，直至在給定水壓值上穩(wěn)定運(yùn)行。變頻自動(dòng)功能是該系統(tǒng)最基本的功能，系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)多臺(tái)泵軟起動(dòng)、停止、循環(huán)變頻的

27、全部操作過程。通過變頻器控制1#，2#泵的啟停及切換。故障處理：故障報(bào)警當(dāng)出現(xiàn)缺相、變頻器故障、液位下限、超壓、差壓等情況時(shí)，系統(tǒng)皆能發(fā)出聲響報(bào)警信號(hào)；特別是當(dāng)出現(xiàn)缺相、變頻器故障、液位下限、超壓時(shí)，系統(tǒng)還會(huì)自動(dòng)停機(jī)，并發(fā)出聲響報(bào)警信號(hào)，通知維修人員前來(lái)維修。此外，變頻器故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)，此時(shí)可切換至手動(dòng)方式保證系統(tǒng)不間斷供水。水泵檢修為維護(hù)和檢修水泵，要求在系統(tǒng)正常供水狀態(tài)下，在一段時(shí)間間隔內(nèi)使某一臺(tái)水泵停運(yùn)，系統(tǒng)設(shè)有水泵強(qiáng)制備用功能（硬件備用），可隨意備用某一臺(tái)水泵，同時(shí)不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行；為了使水泵進(jìn)行輪休，系統(tǒng)還設(shè)有軟件備用功能（鐘控功能，由時(shí)間控制器實(shí)現(xiàn)），1#與2#泵具有周期定

28、時(shí)切換功能，連續(xù)可調(diào)。第四部分 恒壓供水系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)圖一：主電路圖圖二：控制電路圖圖三：端子接線圖圖四：變頻器（圖一、主電路圖）（圖二、控制電路圖）（圖三、接線端子圖）（圖四、模擬量接線圖）（圖五、變頻器接線圖）第五部分PLC程序圖 第六部分 文本界面設(shè)計(jì)圖文本界面對(duì)恒壓無(wú)塔供水控制具體如下圖：主頁(yè)面： 開始界面 主菜單 模式選擇界面手動(dòng)模式自動(dòng)模式 泵的選擇閥達(dá)到上限狀態(tài)閥達(dá)到下限狀態(tài)A泵工作狀態(tài)模擬量的采集導(dǎo)向模式參數(shù)設(shè)定結(jié)束第七部分 參考文獻(xiàn)PLC應(yīng)用開發(fā)使用子程序 人民郵電出版社現(xiàn)代電氣控制機(jī)PLC應(yīng)用技術(shù) 北京航空航天大學(xué)出版社PLC試驗(yàn)與實(shí)踐 高等教育出版社西門子S7-200PLC應(yīng)用教程 機(jī)械