基于PLC地鐵排水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(完整資料)

基于PLC地鐵排水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）

基于PLC地鐵排水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于PLC地鐵排水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）摘要地鐵排水系統(tǒng)是車站給排水及防災(zāi)系統(tǒng)的主要設(shè)施之一。及時(shí)排放車站內(nèi)部的積水,對(duì)車輛的正常運(yùn)行及各類電器設(shè)備的保護(hù)有著重要意義。本系統(tǒng)采用西門子S7-200PLC的226CPU和擴(kuò)展模塊以及少量的中間繼電器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電--接觸器控制系統(tǒng)，以PLC梯形圖的“軟接線控制網(wǎng)絡(luò)”取代傳統(tǒng)的繼電器構(gòu)成的硬接線控制線路,對(duì)各蓄水池按設(shè)定指令進(jìn)行抽水,對(duì)各蓄水池水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。電機(jī)發(fā)生故障時(shí)及時(shí)報(bào)警并在一定時(shí)間后緊急停止系統(tǒng).通過對(duì)系統(tǒng)工藝的詳細(xì)分析，提出了對(duì)系統(tǒng)的控制要求,確定了系統(tǒng)的控制方案。本文設(shè)計(jì)了地鐵排水控制系統(tǒng)的軟件和硬件，有效的實(shí)現(xiàn)了地鐵排水系統(tǒng)的邏輯控制、安全控制、故障診斷及其應(yīng)對(duì)措施。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了泵、閥控制的自動(dòng)化和智能化，大大降低了電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，提高了自動(dòng)化程度和整個(gè)系統(tǒng)的可靠性.經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試,本系統(tǒng)運(yùn)行可靠。關(guān)鍵詞:排水,PLC，順序控制，備用ThedesignofsubwaydrainagecontrolsystembasedonPLCAuthor：YangQuanzhiTutor：RenYanshuoAbstractThesystemforthesubwaydrainageisoneofthemainfacilitiestothedisasterpreventionsystemandthedrainagesystem。It’simportanttoventseeperinthestationinordertoprotectthesubwaysystemfrombedamaged.ThesystemiscontrolledbytheS7-200PLCproducedbySiemensandthedigitalexpansionmoduleEM223withsomeIntermediaterelaytoreplacethetraditionalrelay-contactsystem,usetheSoftcontrolnetworkwiringprogrammedbythePLCtopumpthewaterfromeverypoolandmonitorthewaterleveloftheminsteadoftheHard—wiredcontrolcircuitconstitutedbythetraditionalrelay—contactones.Whenthepumpdriverisinerror,thealarmwillbetouchedoffatthesametime.Ifthisalarmbekeptforsometimes，thesystemwillbeshutdown。Afteranalyzethecraftsofthesystemcarefully,therequestandtheplanwereworkedout.ThisPapercontainsthedesignofthesoftwareandthehardwareforthesystem,andachievethelogical,safetycontrol,faultmeasurementandthekeyforeveryalarmofit.Atthesametime，theautomationandtheintelligentofthecontrolofthepumpandthevalvehasbeenachievedinthispaper.LowerthecomplicationleveloftheElectricalControlSystem。Higherthedegreeofautomationandthereliabilityofthesystem。AftertheSimulationinthelab，oursystemisreliable。KeyWords：Drainage,PLC,Sequencecontrol,Standby目錄TOC\o”1—3"\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc232952961"摘要IHYPERLINK\l”_Toc232952962”AbstractII_Toc232952964"1。1研究背景1_Toc232952967"1.4問題的提出及解決方法22。1系統(tǒng)控制的主要功能42.2系統(tǒng)控制工藝的確定4_Toc232952972”3。1系統(tǒng)控制方案的比較6HYPERLINK\l”_Toc232952973"3.2控制器的選擇63。2.1主流控制系統(tǒng)63.2。2PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較6_Toc232952978"4。1元器件的選型104。1.1PLC的選型104。1.2擴(kuò)展模塊的選擇114。1。4閥門的選擇12HYPERLINK\l”_Toc232952983”泵的選擇14HYPERLINK\l”_Toc232952984”4.1。6電機(jī)的選擇15HYPERLINK\l”_Toc232952985"4.1。7接觸器的選擇15HYPERLINK\l”_Toc232952986”過載保護(hù)裝置154。2系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)17_Toc232952989"4.2。2電機(jī)控制線路圖184。2.3控制器外部接線20_Toc232952993"5.2PLC控制程序的設(shè)計(jì)22結(jié)論29HYPERLINK\l”_Toc232952995"致謝30HYPERLINK\l”_Toc232952996"參考文獻(xiàn)31附錄331緒論1。1研究背景近年隨著城市化進(jìn)程的加快，城市人口急劇增多，國(guó)內(nèi)各大城市的地面交通均面臨著巨大的壓力，城市軌道交通成為一種有效疏導(dǎo)地面人流和緩解交通堵塞的重要手段，目前已在國(guó)內(nèi)多個(gè)城市中建成并投入運(yùn)營(yíng),且大多以地下鐵道為主。地鐵作為城市建設(shè)的大型基礎(chǔ)設(shè)施,不僅是城市公交客運(yùn)的骨干系統(tǒng),而且是作為城市建設(shè)和土地開發(fā)的支持系統(tǒng)。地鐵現(xiàn)代化的發(fā)展，已成為城市交通現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一.地鐵車站的排水設(shè)計(jì)是車站給排水及防災(zāi)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一,及時(shí)排放車站內(nèi)部的積水,對(duì)車輛的正常運(yùn)行及各類電器設(shè)備的保護(hù)有著重要意義.［1］地鐵車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)分為中央級(jí),車站級(jí)和就地級(jí)三級(jí)對(duì)車站設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，在中央級(jí)和車站級(jí)進(jìn)行系統(tǒng)管理。車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)全線各個(gè)車站的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、給排水設(shè)備、自動(dòng)扶梯、電梯、車站公共區(qū)照明、廣告照明、車站事故照明電源、屏蔽門、人防密閉隔斷門等車站設(shè)備進(jìn)行全面且有效的自動(dòng)化監(jiān)控及管理,確保設(shè)備處于高效,節(jié)能,可靠的最佳運(yùn)行狀態(tài),創(chuàng)造一個(gè)舒適的地下環(huán)境；并能在火災(zāi)等災(zāi)害或阻塞事故狀態(tài)下,更好地協(xié)調(diào)車站設(shè)備的運(yùn)行，充分發(fā)揮各種設(shè)備應(yīng)有的作用，保證乘客的安全和設(shè)備的正常運(yùn)行.給排水系統(tǒng)包括給水系統(tǒng)，消防用水供水系統(tǒng)和排水系統(tǒng).給排水,消防用水利用城市現(xiàn)有設(shè)施。地鐵沿線的雨水排入城市雨水系統(tǒng);生活污水及廁所沖洗水經(jīng)化糞池處理后排入城市污水系統(tǒng);結(jié)構(gòu)滲透水，結(jié)構(gòu)排水，車站沖洗水,消防廢水均排入城市污水系統(tǒng)。1。2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀本課題主要研究對(duì)象為地鐵沿線的城市雨水系統(tǒng)參考《上海地鐵工程的給排水設(shè)計(jì)》排水系統(tǒng)的雨水系統(tǒng)部分:車站敞開式出入口的設(shè)計(jì)雨水量按照50年一遇的暴雨重現(xiàn)期計(jì)算.敞開式出入口的自動(dòng)扶梯下面設(shè)集水坑和雨水排出潛水泵,一備一用。集水坑的有效容積以大于最大一臺(tái)泵5min流量計(jì).泵提升雨水經(jīng)壓力窨井后，再排入市政雨水管道系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，以微處理器為核心的可編程序控制器(PLC)控制已逐步取代繼電器控制,普遍應(yīng)用于各行各業(yè)的自動(dòng)化控制領(lǐng)域.地鐵工程中雙線隧道長(zhǎng)度大于1km時(shí)，一般需要在上、下行隧道之間設(shè)置區(qū)間泵站，用于滲漏水排放.區(qū)間泵站設(shè)于區(qū)間隧道的最低軌位處。控制原則：現(xiàn)場(chǎng)水位自動(dòng)控制、手動(dòng)控制，車站控制室集中控制,并在控制室內(nèi)設(shè)顯示排水泵工作狀態(tài)和水位信號(hào)裝置。車站集水池水位控制：停泵水位、第一臺(tái)泵啟動(dòng)水位、第二臺(tái)泵啟動(dòng)水位及最高警戒水位。車站污水池水位控制：停泵水位、開泵水位、最高警戒水位。1.3設(shè)計(jì)的目的及意義本課題主要采用穩(wěn)定性較好，編程，操作都比較簡(jiǎn)單的PLC控制系統(tǒng)來主導(dǎo)各個(gè)站點(diǎn)的排水控制.隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，上海地鐵軌道網(wǎng)絡(luò)將會(huì)愈加復(fù)雜，繼電器控制已經(jīng)無法滿足各大地鐵站點(diǎn)的排水控制需求。排水系統(tǒng)，其重要性并不亞于列車機(jī)組工作的穩(wěn)定性。需要保持非常好的穩(wěn)定性，同時(shí)由于本排水系統(tǒng)所處工作環(huán)境惡劣。所以本課題的主要研究目的是利用PLC，開發(fā)一套運(yùn)行穩(wěn)定,便于監(jiān)控，自動(dòng)化程度高的系統(tǒng)以降低系統(tǒng)的維護(hù)成本,延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命。在未來的幾年中，隨著排水需求的增加，其強(qiáng)大的擴(kuò)展性能,完全可以滿足未來更多的I/O點(diǎn)的需求。1.4問題的提出及解決方法問題的提出實(shí)現(xiàn)無人值守穩(wěn)定執(zhí)行本系統(tǒng)處于地下，工作環(huán)境非常惡劣,不適合由人工控制。其次由于需要非常繁瑣的閥門開閉，電機(jī)啟動(dòng)等工作。雖然地鐵系統(tǒng)每天都有一定時(shí)間的關(guān)閉保養(yǎng)時(shí)間，但是本排水系統(tǒng)的保養(yǎng)時(shí)間并不隨地鐵系統(tǒng)的保養(yǎng)而關(guān)閉,保養(yǎng)時(shí)間不定，需要24小時(shí)不間斷處于待命或者工作狀態(tài)。這對(duì)人工操作需要有很高的體力消耗，不僅對(duì)操作工的身體有害，并且并不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行.并且需要選擇能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境及具備較強(qiáng)穩(wěn)定性的控制器。便于遠(yuǎn)程監(jiān)控雖然本系統(tǒng)能夠在無人值守的狀態(tài)下完成工作，但是機(jī)械的故障是不可避免的，并且為了便于維護(hù)人員能夠在不進(jìn)入其潮濕的工作環(huán)境下看到系統(tǒng)的工作狀態(tài)。面對(duì)大排水量需求的時(shí)候系統(tǒng)應(yīng)具備應(yīng)對(duì)方案當(dāng)出現(xiàn)一些客觀因素（如大暴雨，路面水管爆裂等）引起的大量排水需求時(shí)，系統(tǒng)需要有備用方案應(yīng)對(duì)突發(fā)情況.問題的解決方法選擇可無人值守且穩(wěn)定性高的控制器當(dāng)今世界工業(yè)自動(dòng)化控制，主要的控制系統(tǒng)一般為工業(yè)微機(jī)、PLC、繼電器控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng).考慮到PLC控制的優(yōu)越性、穩(wěn)定性及其性價(jià)比。本系統(tǒng)采用PLC為控制器。系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控由于蓄水池會(huì)處于不同的水位以及水泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)出現(xiàn)故障，與MCGS組態(tài)軟件聯(lián)機(jī)模擬現(xiàn)場(chǎng)的水位,閥門開啟情況以及抽水機(jī)組工作情況。達(dá)到監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的目的。面對(duì)大排量需求時(shí)的解決方法系統(tǒng)設(shè)置4個(gè)蓄水池，其中一個(gè)蓄水池設(shè)置為備用池,遇到大量排水需求而一臺(tái)抽水泵無法滿足需求時(shí)，啟動(dòng)備用蓄水池和備用抽水泵以緩解抽水壓力。2系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)2。1系統(tǒng)控制的主要功能為保證各水池順利排水,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行以下要求有必要的電氣保護(hù)：根據(jù)實(shí)際情況采用過載短路兩種保護(hù)方式以保護(hù)電機(jī)不被損壞需要設(shè)置水位顯示燈，便于監(jiān)控兩臺(tái)主抽水泵實(shí)行兩班倒輪換制（即12小時(shí)輪換一次)設(shè)置手動(dòng)控制方式，便于在系統(tǒng)的人工檢測(cè)維修設(shè)置備用泵，備用池。以備緊急情況各池閥門按一定順序啟閉2。2系統(tǒng)控制工藝的確定由于地鐵排水系統(tǒng)的地勢(shì)比地面排水溝低很多，不能自然排出。本系統(tǒng)設(shè)置4個(gè)蓄水池(其中一池設(shè)為備用池）,每一個(gè)蓄水池都設(shè)置有水位傳感器。設(shè)置有低水，滿水兩個(gè)狀態(tài)。當(dāng)水位達(dá)到不同狀態(tài)時(shí)，設(shè)置有聲光輸出信號(hào)。4號(hào)池即備用池是一個(gè)比較特殊的蓄水池,系統(tǒng)啟動(dòng)以后排水閥門和進(jìn)水閥門均不打開，當(dāng)其他三個(gè)蓄水池都發(fā)出滿水信號(hào)時(shí)，該池進(jìn)水閥門打開，同時(shí)備用泵啟動(dòng),滿水后開閥排水。除備用池外任意池中水位為滿水時(shí),滿水指示燈亮同時(shí)打開排水閥門，關(guān)閉進(jìn)水閥門.為保證主泵的使用壽命,實(shí)行2臺(tái)主泵兩班制工作.當(dāng)所有池處于無水狀態(tài)時(shí)，處于工作時(shí)間的主泵停止工作，當(dāng)任意一池處于滿水狀態(tài)時(shí),此班主抽水泵啟動(dòng)并保持工作狀態(tài)。停止：設(shè)置有維修狀態(tài)的停止按鈕，按鈕觸發(fā)最后一次排水信號(hào)，所有進(jìn)水閥門關(guān)閉，排水閥門打開，一號(hào)電機(jī)和備用電機(jī)啟動(dòng)抽水5分鐘后系統(tǒng)自動(dòng)停止工作.系統(tǒng)安全：電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)不可繼續(xù)執(zhí)行抽水工作。關(guān)閉所有進(jìn)水閥門和排水閥門,系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警,報(bào)警30分鐘后自動(dòng)斷電。本系統(tǒng)除了對(duì)系統(tǒng)的邏輯順序，電機(jī)，排水泵的功率等有較高的要求外，對(duì)排水管道的排布等也有一定要求，主排水管道排量需要大于單個(gè)蓄水池排水管道，否則備用機(jī)組將起不到作用。其次，主進(jìn)水管道的排布在平均進(jìn)水量的狀態(tài)時(shí)會(huì)存在3個(gè)主蓄水池同時(shí)報(bào)滿的情況,此情況應(yīng)盡量避免。排布情況可參考圖2—1。但當(dāng)進(jìn)水量比較大時(shí),進(jìn)水主管道排量應(yīng)大于水池進(jìn)水管道的排量。若遇到大排量排水需求時(shí)，二號(hào)池將會(huì)來不及進(jìn)水，溢出的廢水將會(huì)進(jìn)入三號(hào)蓄水池.圖2—1管道排布示意圖3系統(tǒng)整體控制方案的選擇3.1系統(tǒng)控制方案的比較按順序依次抽水顧名思義，即按照固定順序抽水，此抽水方案只需按照順序抽出各個(gè)蓄水池中的水即可，但是各個(gè)蓄水池達(dá)到滿水狀態(tài)是隨機(jī)的,若此池仍然在排隊(duì)中，則會(huì)耽誤抽水的時(shí)間，此系統(tǒng)無法面對(duì)大量的隨機(jī)突發(fā)情況。按先滿先抽原則抽水設(shè)置有一個(gè)蓄水池作為備用池，平時(shí)關(guān)閉。前三個(gè)蓄水池池滿情況隨機(jī)，達(dá)到滿水狀態(tài)則開閥排水,同時(shí)為了提高抽水泵的使用效率，采取了滿水即開排水閥，無水則開進(jìn)水閥的模式，使系統(tǒng)更具有靈活應(yīng)變的能力.綜合以上2種抽水方案，考慮到本系統(tǒng)的實(shí)際需求，選擇按照先滿先抽原則抽水的方案。3。2控制器的選擇主流控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)工業(yè)微機(jī)控制系統(tǒng)3。2.2PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較（1）與繼電器控制系統(tǒng)的比較傳統(tǒng)的繼電器控制只能進(jìn)行開關(guān)量的控制,而PLC既可進(jìn)行開關(guān)量控制,又可進(jìn)行模擬量控制，還能與計(jì)算機(jī)聯(lián)成互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分級(jí)控制。在PLC的編程語言中,梯形圖是使用最廣泛的語言。梯形圖與繼電器控制原理圖十分相似，沿用了繼電器控制電路的元件符號(hào),僅個(gè)別地方有些不同。PLC與繼電器控制系統(tǒng)相比主要有以下幾點(diǎn)區(qū)別：組成的器件不同。繼電器控制線路是由許多硬件繼電器組成的，而PLC則是由許多“軟繼電器”組成.傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)本來有很強(qiáng)的抗干擾能力,但其用了大量的機(jī)械觸點(diǎn),因物理性能疲勞、塵埃的隔離型及電弧的影響，系統(tǒng)可靠性大大降低。［2]PLC采用無機(jī)械出點(diǎn)的邏輯運(yùn)算微電子技術(shù)，復(fù)雜的控制由PLC內(nèi)部運(yùn)算器完成，故壽命長(zhǎng)、可靠性高。觸點(diǎn)的數(shù)量不同。繼電器的觸點(diǎn)數(shù)較少,一般只有4-8對(duì)；而“軟繼電器"可供編程的觸點(diǎn)數(shù)有無限對(duì)?？刂品椒ú煌?。繼電器控制系統(tǒng)是通過元件之間的硬件接線來實(shí)現(xiàn)的,控制功能就固定在線路中。PLC控制功能是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)的，只要改變程序，功能即可改變，控制非常靈活。工作方式不同。在繼電器控制線路中,當(dāng)電源接通時(shí)，線路中各繼電器都處于受制約狀態(tài)。在PLC中，各“軟繼電器”都處于周期性循環(huán)掃描接通中，每個(gè)“軟繼電器”受制約接通的時(shí)間是短暫的。(2）與集散控制系統(tǒng)的比較PLC由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來,而集散控制系統(tǒng)由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來。不論是PLC還是集散系統(tǒng)，在發(fā)展過程中，而這始終是相互滲透、互為補(bǔ)充的。因此，PLC與集散控制系統(tǒng)的法杖越來越接近，很多工業(yè)生產(chǎn)地控制過程既可以用PLC實(shí)現(xiàn),也可以用集散系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（3）與工業(yè)微機(jī)控制系統(tǒng)的比較工業(yè)微機(jī)在要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜的工業(yè)控制中占有優(yōu)勢(shì)。但是,使用工業(yè)微機(jī)的人員技術(shù)書評(píng)要求較高，一般應(yīng)具有一定得計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。另外,工業(yè)微機(jī)在整機(jī)結(jié)構(gòu)上尚不能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，抗干擾能力及適應(yīng)性差，這就是工業(yè)微機(jī)用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的致命弱點(diǎn)。工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的電磁輻射干擾、機(jī)械振動(dòng)、溫度及濕度的變化以及超標(biāo)的粉塵，每一項(xiàng)足可以使工業(yè)微機(jī)不能正常工作。PLC針對(duì)工業(yè)順序控制，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有很高的可靠性。PLC在電路布局、機(jī)械結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計(jì)各方面決定了PLC的高抗干擾能力.電路布局方面的主要模塊都采用大規(guī)模與超大規(guī)模的繼承電路，在輸入輸出系統(tǒng)中采用完善隔離等的通道保護(hù)功能;在電路機(jī)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵及防震等各方面都做了周密的考慮；在電路硬件方面采用了隔離、屏蔽、濾波及接地等抗干擾技術(shù)；在軟件上采用了數(shù)次濾波及循環(huán)掃描、成批輸入、成批輸出處理技術(shù).所有這些都使PLC具有非常高的抗干擾能力，從而使PLC絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。由于PLC的品種、型號(hào)、規(guī)格、功能各不相同,綜合多種因素考慮，本設(shè)計(jì)選擇了德國(guó)西門子公司的一種小型可編程控制器S7—200系列可編程控制器。［3］SIMATICS7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7—200系列具有極高的性價(jià)比。3.3系統(tǒng)控制方案的確定系統(tǒng)控制方案如圖2—2所示,各個(gè)池，抽水機(jī)組以及閥門的動(dòng)作均由主控制器控制。抽水機(jī)組按照指令將蓄水池中的廢水抽出并排至指定的排水溝中。每臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)控制器都有故障報(bào)警的連接.為便于對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控，監(jiān)控器對(duì)外不僅有聲光輸出，還能夠與遠(yuǎn)程PC終端進(jìn)行連接。圖2-2系統(tǒng)控制方案圖4系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)4.1元器件的選型4。1。1PLC的選型由表3—1可知，本系統(tǒng)所需的I/O接口需要37個(gè)點(diǎn),其中輸入13個(gè)點(diǎn)，輸出需要24個(gè)點(diǎn)，選擇西門子S7—200CPU226型PLC，具有24入/16出，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn);13KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有比例、積分、微分(PID）控制器；2個(gè)RS485通信—編程口，具有PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由方式通信能力；I/O端子排可很容易地整體拆卸。它是西門子S7—200系列中功能最強(qiáng)的單元，可完全滿足一些中小型復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求。表3—1輸入點(diǎn)功能輸出點(diǎn)功能I0。0池1滿水檢測(cè)Q0。0池1排水閥門I0。1池1無水檢測(cè)Q0。1池1進(jìn)水閥門I0。2池2滿水檢測(cè)Q0。2池2排水閥門I0.3池2無水檢測(cè)Q0。3池2進(jìn)水閥門I0.4池3滿水檢測(cè)Q0.4池3排水閥門I0。5池3無水檢測(cè)Q0。5池3進(jìn)水閥門I0.6池4滿水檢測(cè)Q0。6池4排水閥門I0.7池4無水檢測(cè)Q0.7池4進(jìn)水閥門I1。0一號(hào)電機(jī)故障檢測(cè)Q1。0一號(hào)電機(jī)I1。1二號(hào)電機(jī)故障檢測(cè)Q1.1二號(hào)電機(jī)I1。2三號(hào)電機(jī)故障檢測(cè)Q1.2三號(hào)電機(jī)I1.3停止Q1.3池1滿水I1.4啟動(dòng)Q1。4池1無水I1.5Q1.5池2滿水I1.6Q1.6池2無水I1。7Q1。7池3滿水I2.0Q2。0池3無水Q2。1池4滿水Q2.2池4無水Q2。3一號(hào)電機(jī)工作時(shí)間指示燈Q2。4二號(hào)電機(jī)工作時(shí)間指示燈Q2。5一號(hào)電機(jī)故障報(bào)警Q2.6二號(hào)電機(jī)故障報(bào)警Q2。7三號(hào)電機(jī)故障報(bào)警系統(tǒng)I/O分配表TableOfI/ODistribution根據(jù)實(shí)際情況判斷，需要增加擴(kuò)展模塊.S7-200系列的特點(diǎn)極高的可靠性極豐富的指令集；易于掌握便捷的操作豐富的內(nèi)置集成功能實(shí)時(shí)特性強(qiáng)勁的通訊能力豐富的擴(kuò)展模塊擴(kuò)展模塊的選擇數(shù)字量擴(kuò)展模塊為使用除了本機(jī)繼承的數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)外更多的輸入/輸出提供了途徑。用戶使用該模塊有下列優(yōu)勢(shì)：最佳適應(yīng)性用戶可風(fēng)別對(duì)PLC及任何擴(kuò)展模塊的混合體進(jìn)行組態(tài)以滿足應(yīng)用的實(shí)際要求，同時(shí)節(jié)約不必要的投資費(fèi)用.可提供8、16、32個(gè)輸入/輸出點(diǎn)的模塊使用靈活性很容易地?cái)U(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)。當(dāng)應(yīng)用范圍擴(kuò)大需要更多輸入/輸出點(diǎn)時(shí)，PLC可以增加I/O點(diǎn)數(shù)。根據(jù)實(shí)際情況選用EM223型8輸入8輸出繼電器輸出數(shù)字?jǐn)U展模塊傳感器的選擇采用SKYWEAL的LSYZ—6型側(cè)裝浮球開關(guān)（圖3-1所示）每個(gè)蓄水池在滿水位和無水水位分別安裝一個(gè),可分別發(fā)出脈沖。LYZ系列側(cè)裝型小尺寸單點(diǎn)液位開關(guān)。這種低價(jià)位的開關(guān)適合于在小容器的應(yīng)用中大量使用。工程塑料的構(gòu)造提供了與水、油和化學(xué)物質(zhì)的廣泛兼容性［4］。開關(guān)額定值：SPST，20VA引線規(guī)格：No。22AWG安裝方式：水平開關(guān)操作工作電壓：DC24V按照安裝位置的不同,這些開關(guān)上的浮子隨液位的上升或下降而移動(dòng)。將開關(guān)旋轉(zhuǎn)180°，開關(guān)的動(dòng)作可以是N。O。（常開)或N.C。（常閉).開關(guān)安裝表面的箭頭向上時(shí)表示N。O。（常開)圖3-1水位開關(guān)Figure3-1Waterlevelswitch閥門的選擇閥門的選型產(chǎn)品名稱：不銹鋼法蘭電磁閥;產(chǎn)品型號(hào):ZBSF—2;產(chǎn)品類別：電磁閥；選擇公稱直徑為：150MM工作電壓AC220V用途ZBSF系列全不銹鋼電磁閥是工業(yè)過程自動(dòng)化控制系用的執(zhí)行器。它在接受電控信號(hào)后能自動(dòng)開啟或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道中的液體介質(zhì)的通斷或流量調(diào)節(jié)控制.本系列電磁閥可廣泛地應(yīng)用于紡織、印刷、化工、塑料、橡膠、制藥、食品、建材、機(jī)械、電器、表面處理等生產(chǎn)和科研部門以及浴室、食堂、空調(diào)等人們?nèi)粘Ｉ钤O(shè)施中.ZBSF-Y系列電磁閥主要用于腐蝕性液體、超凈液體和食用液體等液體介質(zhì)的控制。ZBSF系列電磁閥主要用于腐蝕氣體、超凈氣體等氣體介質(zhì)的控制。結(jié)構(gòu)原理ZBSF不銹鋼電磁閥為分步動(dòng)作直接先導(dǎo)式電磁閥,根據(jù)斷電時(shí)所處開關(guān)狀態(tài)的不同,可分為常閉電磁閥和常開電磁閥。常閉電磁閥，線圈通電后銜鐵在電磁力作用下先帶動(dòng)副閥工啟，主閥在所形成的介質(zhì)壓差和電磁力的作用下而開啟.線圈斷電,銜鐵部件復(fù)位,主副閥利用介質(zhì)壓力而緊密關(guān)關(guān)閉[5］。常開電磁閥,線圈通電后，銜鐵在磁力作用下下移，推動(dòng)副閥閥塞下移，直到和副閥座壓緊,副閥關(guān)閉,由于主閥閥杯上下壓差趨于相等，主閥閥杯由磁力和自重壓緊緊密封面，閥門關(guān)閉。線圈斷電，磁力為零，銜鐵和副閥閥塞由彈簧作用上升，副閥打開，主閥閥杯內(nèi)介質(zhì)經(jīng)副閥流走,壓力下降，主閥閥杯由下下壓差作用向上升起，主閥打開,閥門開啟。主要特點(diǎn)耐蝕:絕大部分零件用不銹鋼或鑄造不銹鋼制成,防腐蝕性能良好。耐熱：電磁部分、密封件全部采用特種耐高溫電工材料和密封材料,并采用了有效的隔熱措施。耐磨:選材合理，閥杯和導(dǎo)向套間巧妙地利用流體的潤(rùn)滑作用，減少磨損?？煽浚航Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、融合了直動(dòng)式和先導(dǎo)間接式電磁閥的優(yōu)點(diǎn)，在低壓差或壓差為零情況下也能可靠工作.圖3-2閥門結(jié)構(gòu)圖Figure3—2DrawingofVavle泵的選擇名稱及型號(hào)WQ系列高效節(jié)能無堵塞排污泵;40-15-30-2.2其排水口徑為40mm;流量為15m3/h;揚(yáng)程30m;額定功率2。2Kw；額定轉(zhuǎn)速2840r/min;工作效率為48%。泵的主要特點(diǎn)無堵塞高效率節(jié)能顯著可配置控制柜不須專人看管極大的排污能力安全連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)該泵是引進(jìn)國(guó)外高效節(jié)能無堵塞排污泵先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本單位技術(shù)力量研制而成，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)同類產(chǎn)品水平。由于采用獨(dú)特的單通道葉輪、動(dòng)密封采用兩組特殊材料的硬質(zhì)合金機(jī)械密封裝置。電機(jī)用油室隔開，具有無堵塞、高效率、節(jié)能顯著，是我國(guó)泵類更新?lián)Q代的最新產(chǎn)品，深受用戶歡迎和好評(píng)應(yīng)用范圍:該泵最大優(yōu)點(diǎn)能輸送含有固體顆粒和含有纖維材料的污水，不堵塞、不纏繞。適用于輸送工業(yè)廢水和城市生活污水,還可用作疏水泵、紙漿泵、過過濾沖洗冷凝循環(huán)泵，灌溉用泵等污水處理場(chǎng)合也可用于抽送清水[6]。4。1.6電機(jī)的選擇與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠式和繞線式兩種。籠式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難[7]。電機(jī)型號(hào)Y90L—2；額定功率:2。2kw；額定轉(zhuǎn)速：2840r/min；額定電流：4。7A；效率82%；功率因數(shù)：cosφ=0.86；堵轉(zhuǎn)電流:7。0A；堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：2。2；最大轉(zhuǎn)矩：2。2由于本系統(tǒng)僅控制電機(jī)的啟停與工作狀態(tài)的保持,只需讓電機(jī)保持在額定功率的運(yùn)行即可。故選用成本較低的鼠籠式三相異步電機(jī).4.1。7接觸器的選擇交流接觸器的特點(diǎn):交流接觸器廣泛用于電力傳動(dòng)系統(tǒng)中，作為頻繁或分?jǐn)鄮ж?fù)荷電路的控制電器，交流接觸器為電動(dòng)操作，所以適合于遠(yuǎn)距離操作及自動(dòng)控制系統(tǒng)。交流接觸器不具有過電流保護(hù)功能,因此在線路中使用需要與帶有過電流保護(hù)功能的電器配合使用。如配合熔斷器、動(dòng)空氣斷路器、熱繼電器等.交流接觸器由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置及機(jī)構(gòu)附件組成。電磁系統(tǒng)包括電磁線圈和靜、動(dòng)鐵芯.接觸器的選型查新簡(jiǎn)明電工手冊(cè)選擇CJXIF—9型交流接觸器［8］主要技術(shù)參數(shù):額定電流:9A線圈控制電壓：220V可控電動(dòng)機(jī)的最大功率4KW操作頻率1000次/時(shí)機(jī)械壽命150000次4.1。8過載保護(hù)裝置繼電器保護(hù)繼電器是一種基本的電氣設(shè)備,它用來打開或關(guān)閉一定數(shù)量互相獨(dú)立的電路。這種操作是利用由電壓控制的線圈繞組所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)的。繼電器的種類繁多，各種強(qiáng)電弱電，低壓高壓的電氣控制和保護(hù)都離不開繼電器,隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了很多新型繼電器。都是一般生產(chǎn)領(lǐng)域的繼電器變化沒有那么快，傳統(tǒng)的繼電器控制操作還是必不可少的.繼電器作為一個(gè)控制電器來講，它有兩個(gè)主要部分：一個(gè)是控制系統(tǒng)（又叫輸入回路);另一個(gè)是被控制系統(tǒng)(又叫輸出回路）。繼電器之所以能起自動(dòng)控制作用，是因?yàn)楫?dāng)它的控制系統(tǒng)中輸入的某信號(hào)（輸入量），如電、磁、光、熱等物理量,達(dá)到某一定值時(shí),能使輸出回路的被控制量(輸出量）跳躍式的由零變化到一定值（或由一定位突跳到零)。我們把這種能自動(dòng)使被控制量發(fā)生跳躍變化的控制元件稱為繼電器。繼電器保護(hù)裝置的選擇型號(hào):MiCOMP24同步、異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)主要特點(diǎn)：數(shù)字光耦，電壓可整定開入、開出和LED功能自定義圖形化可編程邏輯TA額定值1/5A自適應(yīng)帶事件記錄、故障記錄及故障錄功能配置電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù);短路保護(hù)；接地故障保護(hù)；靈敏接地故障保護(hù);熱過負(fù)荷保護(hù)；負(fù)序過流保護(hù)；逆功率保護(hù)；低電壓保護(hù)；過電壓保護(hù)；零序電壓保護(hù)；頻率保護(hù)；電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)保護(hù)；失步保護(hù)；啟動(dòng)次數(shù)限制；RTD輸入、mA量輸入輸出[9］.主要技術(shù)參數(shù)工作電壓：110-250V交流電流額定值：5A交流電壓額定值：100-120V頻率額定值：50Hz,60Hz定值精度:2%電流過載能力：4In連續(xù)；100In，1s電壓過載能力:2Un連續(xù)；2。6Un,10s通信規(guī)約：Modbus，Courier,IEC103中間繼電器的選擇選擇JZ7-62中間繼電器適用于交流50Hz或60Hz，交流電壓至380V,直流電壓至220V的控制電路中，用來控制各種電磁線圈，以使信號(hào)放大或?qū)⑿盘?hào)同時(shí)傳遞給有關(guān)控制元件。繼電器符合GB14048。5—1993、IEC60947—5-1修正件No。1（1999).正常工作條件及安裝條件海拔不超過2000M周圍空氣溫度上限值不超過40℃,下限值不低于-5℃.空氣的相對(duì)濕度不大于85%與垂直面的傾斜度不超過5°無顯著搖動(dòng)和沖擊振動(dòng)地方在無爆炸危險(xiǎn)的介質(zhì)中，且介質(zhì)中無足以腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體和塵埃（包括導(dǎo)電塵埃）結(jié)構(gòu)特征繼電器的結(jié)構(gòu)為開啟型、空氣電磁式，動(dòng)作結(jié)構(gòu)為直動(dòng)式，產(chǎn)品軀殼用熱固體性塑料制成,整個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便。繼電器的觸頭系統(tǒng)為雙斷點(diǎn)橋式結(jié)構(gòu)，分上、下兩層排列，每層各裝四對(duì)觸點(diǎn).為減輕繼電器在閉合過程中的鐵芯撞擊和觸頭振動(dòng)，鐵芯采用彈性固定，有利于使用壽命的延長(zhǎng)。繼電器的接線端采用瓦型墊圈,接線方便可靠。技術(shù)參數(shù)型號(hào)JZ7—62；額定電壓交流380V；直流220V；消耗功率啟動(dòng)75V＊A；吸持13V＊A;操作頻率1200次/H;外形尺寸/mm60X52X9054X30/2—5。4。2系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)4。2。1系統(tǒng)配電圖如圖4—3所示為系統(tǒng)主回路配電圖，各個(gè)抽水泵都有獨(dú)立電源，相互不會(huì)干涉.PLC電源需要使用380V/220V變壓器。圖4-3系統(tǒng)配電圖Figure4—3Systemmaincircuit4.2。2電機(jī)控制線路圖如圖3—4所示為每臺(tái)電機(jī)獨(dú)立的配電線路,KM5,KM6,KM7分別為控制電機(jī)啟停的中間繼電器.同時(shí)由于1，2號(hào)電機(jī)實(shí)行24小時(shí)輪班制，所以KM5與KM6之間設(shè)計(jì)了互鎖(圖4—5)以確保兩臺(tái)電機(jī)不會(huì)在同一時(shí)間啟動(dòng)以延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命.圖4-4電機(jī)控制線路圖(1）Figure4—4Motorcontrolcircuit（1）圖4-5電機(jī)控制線路圖（2）Figure4-5Motorcontrolcircuit(2）4.2.3控制器外部接線如圖4-6所示為本系統(tǒng)所采用的西門子S7-200CPU226及其擴(kuò)展模塊EM233的外部接線圖。圖4—6PLC外部接線圖Figure4-6PLCOutsideconnection圖4-7閥門控制接線圖如圖4—7所示，每一個(gè)蓄水池所在閥門均由PLC獨(dú)立控制.5系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)5。1軟件總流程圖圖5—1軟件總流程圖如圖5—1所示為系統(tǒng)軟件總流程圖.當(dāng)系統(tǒng)上電后，立刻進(jìn)入自檢狀態(tài)，在電機(jī)機(jī)組沒有故障的情況下系統(tǒng)可以正常啟動(dòng)，若出現(xiàn)任何故障，立刻出發(fā)報(bào)警子程序，由工作人員調(diào)試后再啟動(dòng)。若系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)誤報(bào)警情況，可使用系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕人工取消,若在取消后繼續(xù)報(bào)警則需要進(jìn)行檢查維修。按下系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕之后,對(duì)系統(tǒng)的閥門，工作機(jī)組進(jìn)行初始化后各個(gè)子程序啟動(dòng)開始進(jìn)入正常工作狀態(tài)，2臺(tái)主電機(jī)實(shí)行兩班制不間斷工作以保證時(shí)刻都能抽水.若在抽水過程中發(fā)生故障則立刻出發(fā)報(bào)警子系統(tǒng).5.2PLC控制程序的設(shè)計(jì)主程序：圖5—2主程序主程序（圖5-2)為本系統(tǒng)控制的根本,系統(tǒng)上電后自動(dòng)定義填表的長(zhǎng)度，由于系統(tǒng)在閑時(shí)不啟動(dòng)電機(jī)，此時(shí)當(dāng)有蓄水池進(jìn)行填表動(dòng)作時(shí)，電機(jī)才會(huì)有啟動(dòng)的條件.系統(tǒng)上電的同時(shí)進(jìn)行電機(jī)機(jī)組的自檢，若出現(xiàn)短路情況系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警子程序。當(dāng)系統(tǒng)通過自檢以后開始運(yùn)行各子程序，系統(tǒng)正常工作。當(dāng)操作人員按下停止按鈕后系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行停止子程序。子程序1：滿水填表子程序圖5-3滿水填表子程序如圖5-3所示為滿水檢測(cè)部分子程序。當(dāng)任意蓄水池水位開關(guān)報(bào)滿水信號(hào)時(shí)，此池的滿水信號(hào)燈亮，無水信號(hào)燈滅,同時(shí)進(jìn)行填表動(dòng)作,為后續(xù)子程序做準(zhǔn)備。子程序2：閥門控制子程序圖5—4閥門控制子程序如圖5-4所示為各池所在閥門控制子程序。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)池進(jìn)水閥門打開，排水閥門關(guān)閉。四號(hào)池進(jìn)水排水閥門關(guān)閉。系統(tǒng)持續(xù)讀表，任意蓄水池達(dá)到滿水狀態(tài)時(shí)即關(guān)閉該水池進(jìn)水閥門，打開該水池排水閥門，同時(shí)啟動(dòng)該工作時(shí)段電機(jī)（電機(jī)子程序中詳述）。當(dāng)一、二、三號(hào)池都報(bào)告為滿水狀態(tài)時(shí),打開四號(hào)池進(jìn)水閥門,滿水后打開排水閥門如其他池閥門一樣進(jìn)行開關(guān)閉合。當(dāng)四號(hào)池排盡同時(shí)1、2、3號(hào)池?zé)o同時(shí)報(bào)滿水情況時(shí)，四號(hào)池排水閥門,進(jìn)水閥門都關(guān)閉進(jìn)入待命狀態(tài)。

子程序3：抽水泵機(jī)組控制圖5-5抽水泵機(jī)組控制系統(tǒng)啟動(dòng)后，水泵機(jī)組控制子程序(如圖5—5所示）同時(shí)啟動(dòng)。所有驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，一旦有任意池（4號(hào)池為備用池，不會(huì)有報(bào)滿情況）報(bào)告滿水且打開排水閥門,即啟動(dòng)當(dāng)班主抽水泵（主抽水泵班次由計(jì)時(shí)控制子程序負(fù)責(zé)），當(dāng)排水量需求較大即有3個(gè)池報(bào)告為滿水狀態(tài)時(shí)，除打開備用池進(jìn)水口外，啟動(dòng)備用機(jī)組以加大抽水量.當(dāng)報(bào)滿池水低于三個(gè)且備用池處于無水狀態(tài)時(shí)，備用機(jī)組關(guān)閉，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)階段。

子程序4：計(jì)時(shí)控制子程序圖5—6計(jì)時(shí)控制子程序當(dāng)系統(tǒng)正常啟動(dòng)以后,同時(shí)觸發(fā)計(jì)時(shí)子程序（如圖5-6所示），系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，使一號(hào)機(jī)組處于工作時(shí)間，二號(hào)機(jī)組不會(huì)在此時(shí)間段內(nèi)啟動(dòng).12小時(shí)后切換二號(hào)機(jī)組工作時(shí)間,一號(hào)機(jī)組不會(huì)在此時(shí)間段內(nèi)啟動(dòng)。如此循環(huán)至系統(tǒng)關(guān)閉為止。子程序5：報(bào)警控制子程序圖5—7報(bào)警控制子程序如圖5-7所示為系統(tǒng)報(bào)警子程序。任意電機(jī)發(fā)出報(bào)警時(shí)，關(guān)閉所有蓄水池的閥門,并且同時(shí)啟動(dòng)報(bào)警計(jì)時(shí)器,向控制室發(fā)出聲光報(bào)警，按下系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕可取消報(bào)警,若不采取任何措施，在計(jì)時(shí)3分鐘后系統(tǒng)強(qiáng)制斷電以防機(jī)組燒壞.

子程序6：系統(tǒng)停止子程序圖5—8系統(tǒng)停止子程序如圖5—8所示為系統(tǒng)的關(guān)機(jī)子程序。按下停機(jī)按鈕時(shí)系統(tǒng)停止子程序啟動(dòng)，所有蓄水池進(jìn)水閥門強(qiáng)制關(guān)閉，排水閥門打開并計(jì)時(shí)5分鐘，同時(shí)一號(hào)機(jī)組和備用機(jī)組強(qiáng)制啟動(dòng)，當(dāng)所有池報(bào)告為無水或5分鐘(5分鐘足夠4個(gè)滿水池抽為無水狀態(tài)）或者時(shí)間到，系統(tǒng)關(guān)閉。結(jié)論本課題采用西門子S7-200PLC作為控制器，有效地對(duì)排水池閥門的開關(guān)進(jìn)行了邏輯控制，對(duì)各電機(jī)的啟停進(jìn)行時(shí)序控制,以及備用系統(tǒng)的控制,報(bào)警系統(tǒng)的控制等。對(duì)地鐵系統(tǒng)的安全能夠起到有效的保障。由于條件限制，本系統(tǒng)暫處于實(shí)驗(yàn)室調(diào)試階段,水位開關(guān),系統(tǒng)開關(guān)等脈沖信號(hào)均由按鈕代替.2臺(tái)電機(jī)的輪換時(shí)間將原本的12小時(shí)計(jì)時(shí)縮短來驗(yàn)證程序。在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)本課題的較大難點(diǎn)為各個(gè)排水池滿水或無水的狀態(tài)具有隨機(jī)性,很難在短時(shí)間內(nèi)將所有情況模擬出來。所以仍然可能存在一些意外情況。本系統(tǒng)主要具備以下優(yōu)點(diǎn):系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，使用壽命長(zhǎng)操作簡(jiǎn)單，具有報(bào)警程序，當(dāng)發(fā)生人為錯(cuò)誤時(shí)可手動(dòng)取消報(bào)警經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，本系統(tǒng)可以勝任地鐵排水系統(tǒng)的工藝對(duì)課題的展望：由于各個(gè)蓄水池的滿水與否存在很大的隨機(jī)性，本課題的設(shè)計(jì)程序中閥門打開條件均為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也許會(huì)存在一些漏洞,望能夠在實(shí)踐中得到完善.雖然系統(tǒng)能夠達(dá)到應(yīng)有的工藝要求,但是為了能夠從遠(yuǎn)程利用MCGS組態(tài)軟件更加生動(dòng)得顯示出各池水位狀態(tài)，仍希望能夠探測(cè)以及顯示出任意的水位。由于時(shí)間的關(guān)系，系統(tǒng)中還有很多沒有解決的問題，希望在以后的學(xué)習(xí)、工作過程中,能夠不斷的深入摘要本論文根據(jù)中國(guó)城市小區(qū)的供水要求,設(shè)計(jì)了一套基于PLC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)。變頻恒壓供水系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、水泵機(jī)組、壓力傳感器等構(gòu)成。本系統(tǒng)包含四臺(tái)水泵電機(jī),它們組成變頻循環(huán)運(yùn)行方式.采用變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)四相水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)和變頻調(diào)速.壓力傳感器檢測(cè)當(dāng)前水壓信號(hào)，送入PLC與設(shè)定值比較后進(jìn)行PID運(yùn)算，從而控制變頻器的輸出電壓和頻率，進(jìn)而改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速來改變供水量,最終保持管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在設(shè)定值附近。通過工控機(jī)與PLC的連接，采用組態(tài)軟件完成系統(tǒng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)顯示及數(shù)據(jù)、報(bào)警的查詢.關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速 恒壓供水PLCABSTRACTAccordingtotherequirementofChina’surbanwatersupply，thispaperdesignsasetofwatersupplysystemoffrequeceycontrolofconstantvoltagebasedonPLC，andhavedevelopedgoodoperationmanagementinterfaceusingSupervisionControlandDataAcquisition.ThesystemismadeupofPLC，transducer,unitsofpumps,pressuresensorandcontrolmachineandsoon。Thissystemisformedbythreepumpgenerators，andtheyformthecirculatingrunmodeoffrequencyconversion.Withgeneralfrequencyconverterrealizeforthreephasepumpgeneratorsoftstartwithfrequencycontrol，operationswitchadoptstheprincipleof”startfirststopfirst”。Thedetectionsignalofpressuresensorofhydraulicpressure,viaPLCwithsetvaluebycarryoutPIDcomparisonoperation，so，controlfrequencyandtheexportvoltageoffrequencyconverter,andthentherotationalspeedthatchangespumpgeneratorcometochangewatersupplyquantity，eventually，itisnearbytomaintainpipenetpressuretostabilizewhensetvalue。ThroughworkcontrolmachinetheconnectionwithPLC,withgroupformsoftwareconsummatelysystematicmonitoring,haverealizedoperationstatedevelopmenttoshowanddata,reporttothepoliceinquiry。Keywords:Variablefrequencyspeed—regulatingConstant-pressurewatersupplyPLC目錄TOC\o”1-2”\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc233100241"第一章緒論.。。。。.。...。..。。。。。.。。。。..。..。.。。。。。.。.。。1HYPERLINK\l”_Toc233100242"1.1課題的提出.。.。.。。.。.。。。。.。。.。。。.。...。。..。。.。。.。.。.。.。。.。.11。2變頻恒壓供水系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀.。。。。...。.。。..。.。..。.。.。。2HYPERLINK\l”_Toc233100245”1.3本課題的主要研究?jī)?nèi)容。。。...。.。.。.。。。..。.。。.。...。。.。。.。。。3第二章系統(tǒng)的理論分析及控制方案確定。..。。。.。.。。.。。。。.。..。。。。。.。。。4HYPERLINK\l”_Toc233100247"2。1變頻恒壓供水系統(tǒng)的理論分析.。..。。。。.。。。..。。.。..。。。.。。。.。.。4HYPERLINK\l”_Toc233100247"2.1.1電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理...。。.。。..。。.。..。。。...。...。.。...。..。.。。42.1。2變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理..。。.。。..。。。。.。。。。。。。。。。。4HYPERLINK\l”_Toc233100247”2.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的理論分析.。...。...。。.。..。.。。。.。。.。。。。。.5HYPERLINK\l”_Toc233100248"2。2。1控制方案的比較和確定。。。.。.。..。.。..。.。。...。.。.。..。。。5HYPERLINK\l”_Toc233100248"2.2.2變頻概述。.。.。.。...。.。。..。..。..。。..。.。.。.。。。..。。。...6HYPERLINK\l”_Toc233100248"2。2。3變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成和原理圖.。..。。。..。..。。.。。...。72.2。4變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程。。。。..。.。.。。..。..。。.。。.。.。。9第三章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。。。...。。。.。...。。。.。。。.。.。。..。...。.。.。。..113。1系統(tǒng)主要設(shè)備的選型。.。.。..。.。..。.。。。..。。。.。.。。。。。。。..11HYPERLINK\l”_Toc233100248”3.1。1控制方案的比較和確定。.。。.。。.。.。。。。..。。.。.。.。..。。。.113。1.2歐姆龍CP1EPLC簡(jiǎn)介.。.。.。。。..。.。.。.。。..。。.。.。。。.。。...133。1.3PLC及其模塊的選型.。。。..。..。。.。。。。。。.。。..。。..。。。。.14HYPERLINK\l”_Toc233100250"3。1.4變頻器的選型..。..。。..。。.。。。.。。..。..。..。.。。。。.。..。14HYPERLINK\l”_Toc233100250”3.1。5水泵機(jī)組的選型。.。。。。..。.。。.。。。。.。.。..。。。。...。。..。.153.1.6壓力變送器的選型.。。.。。.。。。。.。.。...。..。.。。..。。。..。.153.1.7液位變送器的選型...。。。。。..。...。。...。。。.。。...。16HYPERLINK\l”_Toc233100251”3.2系統(tǒng)主電路分析及其設(shè)計(jì)...。。..。.。。..。。..。...。。.。。。。。。..。。163。4PLC的I/O端口分配及外圍接線圖..。。。.。.。。。。。。。。.。。。。.。...。..。19第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。。。。。。..。。。.。。...。.。。.。.。。.。。。。。。。。...。.。22HYPERLINK\l”_Toc233100255"4。1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析...。。。。..。。...。..。..。..。。。。。。..。。。。。。.。..。。。22HYPERLINK\l”_Toc233100256”4。2PLC程序設(shè)計(jì)。.。。.。。.。。。.。.。。。。..。.。。。。。。。.。。..。。。。。.。。..23_Toc233100256"4。2。2控制系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)...。。。.。...。。。。.。..。。..。..。。..26HYPERLINK\l”_Toc233100257"4.3PID控制器參數(shù)整定。。.。。。..。。。。。..。。..。。。。。.。。。。。。。.。.。。。354。3。1PID控制及其控制算法。。.。。..。。。.。。。。.。.。。.。。...。.。。。。。.35HYPERLINK\l”_Toc233100257"4。3.2PID參數(shù)整定。。.。..。。。。。.。。。.。..。。。。。。.。。。.。.。.。..。。。。.36HYPERLINK\l”_Toc233100241”第五章結(jié)束語。。。.。.。..。..。。。。.。。。。。.。.。...。。。。.。。.。。。.。。。.。.。.。38致謝...。。.。.。。。.。..。.。.。。。.。.。.。.。..。.。。。。.。。..。...。.。..40附錄。。。。..。。.。。.。.。。...。..。...。.。.。。...。..。。。。.。。。。。。..。。41HYPERLINK\l”_Toc233100267"附錄圖1主電路圖.。.。.。。。。.。.。.。..。。。。。.。.。..。。。。。。。.。..。。..41附錄圖2控制電路圖。.。.。...。.。。。。.。。。。。。...。。.。.。.。.。.。。42附錄圖4主程序梯形圖。.。。。.。。.。...。。。。。.。。.。。。。。.。.。..。...。.。.。..44第一章緒論1.1課題的提出目前,居民生活用水和工業(yè)用水日益增加。由于居民日常用水和工業(yè)用水會(huì)隨季節(jié)、晝夜等變化而隨之發(fā)生變化，如采取傳統(tǒng)的供水方式不僅影響生活也不利于資源的優(yōu)化配置。傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們的需求，為了能更合理的分配資源，使能最大限的為人們所用，可采用變頻恒壓供水方式來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的供水系統(tǒng)，以達(dá)到供水穩(wěn)定，滿足人們需求，合理優(yōu)化分配等目的。本文介紹的是關(guān)于變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì),因?yàn)樽冾l恒壓供水系統(tǒng)有高效節(jié)能，恒壓供水，安全衛(wèi)生，自動(dòng)運(yùn)行，管理簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，非常適合現(xiàn)在的國(guó)民需求。變頻恒壓供水系統(tǒng)根據(jù)用水量的變化,自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)，在水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求是當(dāng)今先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。變頻調(diào)速是現(xiàn)在優(yōu)于以往任何一種調(diào)速方式（如調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、串級(jí)調(diào)速等)的技術(shù),是當(dāng)今國(guó)際上一項(xiàng)效益最高、性能最佳、應(yīng)用廣泛、最有發(fā)展前途的電機(jī)調(diào)速技術(shù)。它采用了微機(jī)控制技術(shù)，電力電子技術(shù)和電機(jī)傳動(dòng)調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)交流電動(dòng)機(jī)的無極調(diào)速,具有高效率、寬范圍和高精度等特點(diǎn).以變頻器為核心結(jié)合PLC組成的控制系統(tǒng)具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，組合靈活，變成簡(jiǎn)單，維修方便和低成本低能耗等諸多特點(diǎn)。采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理和監(jiān)控；同時(shí)系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性,這在能量日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計(jì)系統(tǒng)，對(duì)于調(diào)高企業(yè)效率以及人民生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1。2變頻恒壓供水系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來的，在早期，由于國(guó)外生產(chǎn)的變頻器的功能主要限定在頻率控制、升降速控制、正反轉(zhuǎn)控制、起制動(dòng)控制、變壓變頻比控制及各種保護(hù)功能。應(yīng)用在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了滿足供水量大小需求的不同時(shí)，保證管網(wǎng)壓力恒定，需在變頻器外部壓力控制器和壓力傳感器，對(duì)壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。從查閱的資料的情況來看，國(guó)外的恒壓供水工程在設(shè)計(jì)時(shí)都采用一臺(tái)變頻器只帶一臺(tái)水泵機(jī)組的方式，幾乎沒有用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)水泵機(jī)組運(yùn)行的情況,因而投資成本高。即1968年，丹麥的丹弗斯公司發(fā)明并首家生產(chǎn)變頻器后,隨著變頻器技術(shù)的發(fā)展和變頻恒壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及自動(dòng)化程度高等方面的優(yōu)先以及顯著地節(jié)能效果被大家發(fā)現(xiàn)認(rèn)可后，國(guó)外許多生產(chǎn)變頻器的廠家開始重視并推出具有恒壓供水功能的變頻器，像瑞士的ABB集團(tuán)推出了HVAC變頻技術(shù)，法國(guó)的施耐德公司推出了恒壓供水基板，備有PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器等硬件繼承在變頻器控制基板上，通過設(shè)置指令代碼實(shí)現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能,只要搭載配套的恒壓供水單元，便可直接控制多個(gè)內(nèi)置的電磁接觸器工作，可構(gòu)成最多七臺(tái)電機(jī)的供水系統(tǒng).但是也有其缺點(diǎn)，就是輸出接口的擴(kuò)展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性不高，與別的監(jiān)控系統(tǒng)和組態(tài)軟件難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信，并且限制了帶負(fù)載的容量，因此適用范圍受到限制.目前國(guó)內(nèi)有不少公司都在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國(guó)外的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管的管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的循環(huán)控制，有的采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)；有的采用PLC及相應(yīng)軟件予以實(shí)現(xiàn)。但在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗干擾性能以及開放性等多方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來說，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒能達(dá)到所有用戶的要求。原深圳華為電氣公司（現(xiàn)已改名艾默生)和成都希望集團(tuán)（森蘭牌變頻器）也推出了恒壓供水專用變頻器（5。5Kw—22kW)，無需外接PLC盒PID調(diào)節(jié)器，坑完成最多四臺(tái)水泵的循環(huán)切換、定時(shí)起動(dòng)、停止和定時(shí)循環(huán)（丹麥丹弗斯公司的VLT系列變頻器可實(shí)現(xiàn)七臺(tái)水泵機(jī)組的切換）。該變頻器將壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)與循環(huán)邏輯控制功能集成在變頻器內(nèi)部實(shí)現(xiàn),但其輸出接口限制了帶負(fù)載容量,同時(shí)操作不方便且不具有數(shù)據(jù)通信功能，因此只適用于小容量,控制要求不高的供水場(chǎng)所?？梢钥闯?目前在國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)中，對(duì)于能適應(yīng)不同的用水場(chǎng)合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時(shí)兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制的研究還是不夠的，因此，有待于進(jìn)一步淡淡的研究改善，使其能更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐中。1。3本課題的主要研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)是以供水系統(tǒng)為設(shè)計(jì)對(duì)象，采用PLC和變頻技術(shù)相結(jié)合技術(shù)，并引用計(jì)算機(jī)對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，保證供水系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。PLC控制變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有變頻器、可編程控制器、壓力變送器、和水泵機(jī)組一起組成一個(gè)完整的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)中有4臺(tái)泵，大泵電動(dòng)機(jī)功率均為220KW，小泵功率均為160KW;所有泵可設(shè)計(jì)成變頻循環(huán)軟啟動(dòng)的工作方式；采用PID算法實(shí)現(xiàn)水壓的閉環(huán)控制；歐姆龍S7—200型系列PLC控制變頻及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行；系統(tǒng)具有自動(dòng)/手動(dòng)操作功能；具有故障自診和自處理能力，對(duì)過流，欠壓，過壓等變頻器故障均能自行診斷,并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。根據(jù)以上控制要求,進(jìn)行系統(tǒng)的總控制方案設(shè)計(jì)。硬件設(shè)備選型、PLC選型、估算所需I/O點(diǎn)數(shù),進(jìn)行I/O模塊選型，繪制系統(tǒng)硬件連接圖：包括系統(tǒng)硬件配置圖、I/O連接圖、分配I/O點(diǎn)數(shù)，列出I/O分配表，設(shè)計(jì)梯形圖控制程序,對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改并設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)。第二章系統(tǒng)的理論分析及控制方案確定2.1變頻恒壓供水系統(tǒng)的理論分析2。1.1電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理水泵電機(jī)多采用三相異步電動(dòng)機(jī),而其轉(zhuǎn)速公式為：(2—1)式中：f表示電源頻率，p表示電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)，s表示轉(zhuǎn)差率。從上式可知，三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有:(1）改變電源頻率（2）改變電機(jī)極對(duì)數(shù)（3)改變轉(zhuǎn)差率改變電機(jī)極對(duì)數(shù)調(diào)速的調(diào)控方式控制簡(jiǎn)單，投資省，節(jié)能效果顯著,效率高，但需要專門的變極電機(jī),是有級(jí)調(diào)速，而且級(jí)差比較大，即變速時(shí)轉(zhuǎn)速變化較大，轉(zhuǎn)矩也變化大，因此只適用于特定轉(zhuǎn)速的生產(chǎn)機(jī)器。改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速為了保證其較大的調(diào)速范圍一般采用串級(jí)調(diào)速的方式，其最大優(yōu)點(diǎn)是它可以回收轉(zhuǎn)差功率，節(jié)能效果好，且調(diào)速性能也好，但由于線路過于復(fù)雜，增加了中間環(huán)節(jié)的電能損耗［7］,且成本高而影響它的推廣價(jià)值。下面重點(diǎn)分析改變電源頻率調(diào)速的方法及特點(diǎn)。根據(jù)公式可知,當(dāng)轉(zhuǎn)差率變化不大時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n基本上與電源頻率f成正比。連續(xù)調(diào)節(jié)電源頻率，就可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。但是，單一地調(diào)節(jié)電源頻率，將導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行性能惡化.隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，已出現(xiàn)了各種性能良好、工作可靠的變頻調(diào)速電源裝置，它們促進(jìn)了變頻調(diào)速的廣泛應(yīng)用.變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理變頻恒壓供水系統(tǒng)的供水部分主要由水泵、電動(dòng)機(jī)、管道和閥門等構(gòu)成.通常由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)來供水，并且把電機(jī)和水泵做成一體,通過變頻器調(diào)節(jié)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的出水流量而實(shí)現(xiàn)恒壓供水的。因此，供水系統(tǒng)變頻的實(shí)質(zhì)是異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速.異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。在供水系統(tǒng)中,通常以流量為控制目的，常用的控制方法為閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法。閥門控制法是通過調(diào)節(jié)閥門開度來調(diào)節(jié)流量,水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變。其實(shí)質(zhì)是通過改變水路中的阻力大小來改變流量，因此，管阻將隨閥門開度的改變而改變，但揚(yáng)程特性不變。由于實(shí)際用水中，需水量是變化的，若閥門開度在一段時(shí)間內(nèi)保持不變，必然要造成超壓或欠壓現(xiàn)象的出現(xiàn)。轉(zhuǎn)速控制法是通過改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量,而閥門開度保持不變，是通過改變水的動(dòng)能改變流量。因此，揚(yáng)程特性將隨水泵轉(zhuǎn)速的改變而改變,但管阻特性不變。變頻調(diào)速供水方式屬于轉(zhuǎn)速控制。其工作原理是根據(jù)用戶用水量的變化自動(dòng)地調(diào)整水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)壓力始終保持恒定，當(dāng)用水量增大時(shí)電機(jī)加速,用水量減小時(shí)電機(jī)減速.2。2變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方案的確定2.2。1控制方案的比較和確定恒壓變頻供水系統(tǒng)主要有壓力變送器、變頻器、恒壓控制單元、水泵機(jī)組以及低壓電器組成。系統(tǒng)主要的任務(wù)是利用恒壓控制單元使變頻器控制一臺(tái)水泵或循環(huán)控制多臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機(jī)的軟起動(dòng)以及變頻水泵與工頻水泵的切換,同時(shí)還要能對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和監(jiān)控。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，有以下幾種方案可供選擇：（1)有供水基板的變頻器+水泵機(jī)組+壓力傳感器這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,它將PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器等硬件集成在變頻器供水基板上，通過設(shè)置指令代碼實(shí)現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能.它雖然微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但在壓力設(shè)定和壓力反饋值的顯示方面比較麻煩，無法自動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同時(shí)段的不同恒壓要求,在調(diào)試時(shí),PID調(diào)節(jié)參數(shù)尋優(yōu)困難,調(diào)節(jié)范圍小，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)性能不易保證。其輸出接口的擴(kuò)展功能缺乏靈活性，數(shù)據(jù)通信困難，并且限制了帶負(fù)載的容量,因此僅適用于要求不高的小容量場(chǎng)合。（2）通用變頻器+單片機(jī)（包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制）+人機(jī)界面+壓力傳感器這種方式控制精度高、控制算法靈活、參數(shù)調(diào)整方便,具有較高的性價(jià)比,但開發(fā)周期長(zhǎng)，程序一旦固化，修改較為麻煩，因此現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的靈活性差，同時(shí)變頻器在運(yùn)行時(shí),將產(chǎn)生干擾，變頻器的功率越大，產(chǎn)生的干擾越大，所以必須采取相應(yīng)的抗干擾措施來保證系統(tǒng)的可靠性。該系統(tǒng)適用于某一特定領(lǐng)域的小容量的變頻恒壓供水中。（3）通用變頻器+PLC（包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)+人機(jī)界面+壓力傳感器這種控制方式靈活方便。具有良好的通信接口，可以方便地與其他的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,通用性強(qiáng);由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同控制系統(tǒng).在硬件設(shè)計(jì)上，只需確定PLC的硬件配置和I/O的外部接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時(shí),可以方便地通過PC機(jī)來改變存貯器中的控制程序，所以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方便。同時(shí)由于PLC的抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高,因此系統(tǒng)的可靠性大大提高。該系統(tǒng)能適用于各類不同要求的恒壓供水場(chǎng)合，并且與供水機(jī)組的容量大小無關(guān)。通過對(duì)以上這幾種方案的比較和分析，可以看出第三種控制方案更適合于本系統(tǒng).這種控制方案既有擴(kuò)展功能靈活方便、便于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn),又能達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定性及控制精度的要求.變頻器概述變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來的，在早期，由于國(guó)外生產(chǎn)的變頻器的功能主要限定在頻率控制、升降速控制、正反轉(zhuǎn)控制、起制動(dòng)控制、變壓變頻比控制及各種保護(hù)功能。應(yīng)用在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了滿足供水量大小需求的不同時(shí),保證管網(wǎng)壓力恒定，需在變頻器外部壓力控制器和壓力傳感器，對(duì)壓力進(jìn)行閉環(huán)控制.從查閱的資料的情況來看，國(guó)外的恒壓供水工程在設(shè)計(jì)時(shí)都采用一臺(tái)變頻器只帶一臺(tái)水泵機(jī)組的方式,幾乎沒有用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)水泵機(jī)組運(yùn)行的情況,因而投資成本高。即1968年，丹麥的丹弗斯公司發(fā)明并首家生產(chǎn)變頻器后，隨著變頻器技術(shù)的發(fā)展和變頻恒壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及自動(dòng)化程度高等方面的優(yōu)先以及顯著地節(jié)能效果被大家發(fā)現(xiàn)認(rèn)可后，國(guó)外許多生產(chǎn)變頻器的廠家開始重視并推出具有恒壓供水功能的變頻器，像瑞士的ABB集團(tuán)推出了HVAC變頻技術(shù)，法國(guó)的施耐德公司推出了恒壓供水基板，備有PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器等硬件繼承在變頻器控制基板上，通過設(shè)置指令代碼實(shí)現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能，只要搭載配套的恒壓供水單元，便可直接控制多個(gè)內(nèi)置的電磁接觸器工作，可構(gòu)成最多七臺(tái)電機(jī)的供水系統(tǒng)。但是也有其缺點(diǎn)，就是輸出接口的擴(kuò)展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性不高,與別的監(jiān)控系統(tǒng)和組態(tài)軟件難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信,并且限制了帶負(fù)載的容量，因此適用范圍受到限制。目前國(guó)內(nèi)有不少公司都在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國(guó)外的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管的管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的循環(huán)控制,有的采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)；有的采用PLC及相應(yīng)軟件予以實(shí)現(xiàn)。但在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗干擾性能以及開放性等多方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來說，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒能達(dá)到所有用戶的要求。原深圳華為電氣公司（現(xiàn)已改名艾默生)和成都希望集團(tuán)(森蘭牌變頻器）也推出了恒壓供水專用變頻器(5.5Kw—22kW），無需外接PLC盒PID調(diào)節(jié)器，坑完成最多四臺(tái)水泵的循環(huán)切換、定時(shí)起動(dòng)、停止和定時(shí)循環(huán)（丹麥丹弗斯公司的VLT系列變頻器可實(shí)現(xiàn)七臺(tái)水泵機(jī)組的切換)。該變頻器將壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)與循環(huán)邏輯控制功能集成在變頻器內(nèi)部實(shí)現(xiàn),但其輸出接口限制了帶負(fù)載容量，同時(shí)操作不方便且不具有數(shù)據(jù)通信功能，因此只適用于小容量，控制要求不高的供水場(chǎng)所?？梢钥闯?，目前在國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)中，對(duì)于能適應(yīng)不同的用水場(chǎng)合,結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時(shí)兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制的研究還是不夠的,因此，有待于進(jìn)一步淡淡的研究改善，使其能更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐中.2.2.3PLC控制變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有變頻器、可編程控制器、壓力變送器和現(xiàn)場(chǎng)的水泵機(jī)組一起組成一個(gè)完整的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的控制流程圖如圖2-1所示:圖2-1變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程圖從圖中可看出，系統(tǒng)可分為：執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)三大部分，具體為:（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由一組水泵組成，它們用于將水供入用戶管網(wǎng)，其中由一臺(tái)變頻泵和兩臺(tái)工頻泵構(gòu)成，變頻泵是由變頻調(diào)速器控制、可以進(jìn)行變頻調(diào)整的水泵，用以根據(jù)用水量的變化改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以維持管網(wǎng)的水壓恒定；工頻泵只運(yùn)行于啟、停兩種工作狀態(tài),用以在用水量很大（變頻泵達(dá)到工頻運(yùn)行狀態(tài)都無法滿足用水要求時(shí))的情況下投入工作。（2)信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)：在系統(tǒng)控制過程中，需要檢測(cè)的信號(hào)包括管網(wǎng)水壓信號(hào)、水池水位信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。管網(wǎng)水壓信號(hào)反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號(hào)。此信號(hào)是模擬信號(hào)，讀入PLC時(shí)，需進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。另外為加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，還需對(duì)供水的上限壓力和下限壓力用電接點(diǎn)壓力表進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果可以送給PLC,作為數(shù)字量輸入；水池水位信號(hào)反映水泵的進(jìn)水水源是否充足。信號(hào)有效時(shí),控制系統(tǒng)要對(duì)系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)控制，以防止水泵空抽而損壞電機(jī)和水泵。此信號(hào)來自安裝于水池中的液位傳感器;報(bào)警信號(hào)反映系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，水泵電機(jī)是否過載、變頻器是否有異常，該信號(hào)為開關(guān)量信號(hào)。(3)控制機(jī)構(gòu):供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器（PLC系統(tǒng)）、變頻器和電控設(shè)備三個(gè)部分。供水控制器是整個(gè)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。供水控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的壓力、液位、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集，對(duì)來自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（即水泵機(jī)組)進(jìn)行控制；變頻器是對(duì)水泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元,其跟蹤供水控制器送來的控制信號(hào)改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率,完成對(duì)調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。根據(jù)水泵機(jī)組中水泵被變頻器拖動(dòng)的情況不同，變頻器有兩種工作方式即變頻循環(huán)式和變頻固定式，變頻循環(huán)式即變頻器拖動(dòng)某一臺(tái)水泵作為調(diào)速泵，當(dāng)這臺(tái)水泵運(yùn)行在50Hz時(shí),其供水量仍不能達(dá)到用水要求，需要增加水泵機(jī)組時(shí)，系統(tǒng)先將變頻器從該水泵電機(jī)中脫出,將該泵切換為工頻的同時(shí)用變頻去拖動(dòng)另一臺(tái)水泵電機(jī)；變頻固定式是變頻器拖動(dòng)某一臺(tái)水泵作為調(diào)速泵，當(dāng)這臺(tái)水泵運(yùn)行在50Hz時(shí)，其供水量仍不能達(dá)到用水要求，需要增加水泵機(jī)組時(shí),系統(tǒng)直接啟動(dòng)另一臺(tái)恒速水泵,變頻器不做切換，變頻器固定拖動(dòng)的水泵在系統(tǒng)運(yùn)行前可以選擇，本設(shè)計(jì)中采用前者。作為一個(gè)控制系統(tǒng)，報(bào)警是必不可少的重要組成部分。由于本系統(tǒng)能適用于不同的供水領(lǐng)域，所以為了保證系統(tǒng)安全、可靠、平穩(wěn)的運(yùn)行，防止因電機(jī)過載、變頻器報(bào)警、電網(wǎng)過大波動(dòng)、供水水源中斷造成故障,因此系統(tǒng)必須要