基于PLC的校園恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫莉 姜昌平

【摘 ?要】供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于S7-200系列PLC來進(jìn)行的。為了解決校園供水過程中所有的節(jié)能的問題，本文提出了基于PLC的恒壓變頻供水的一個(gè)方案。由變頻器頻率以及對(duì)輸出電壓的實(shí)時(shí)控制，從而改變水泵出水量。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的部分，介紹了選取軟硬件型號(hào)，繪制了軟件系統(tǒng)的流程圖及設(shè)計(jì)程序梯形圖，自動(dòng)控制供水流程符合供水系統(tǒng)的需求，基本滿足校園日常用水需求。

【關(guān)鍵詞】PLC;變頻器;恒壓供水

隨著人口數(shù)量的連年增長(zhǎng)，國(guó)家開辦了越來越多的學(xué)校，校園供水能力對(duì)決定著學(xué)校全體師生的生活質(zhì)量，供水需求量持續(xù)增加，同時(shí)也對(duì)供水的安全性和可靠性提出了更高的要求。本文針對(duì)校園生活供水問題，設(shè)計(jì)了一套可自由調(diào)控的恒壓供水控制系統(tǒng)，目的是有效改善學(xué)校師生的用水現(xiàn)狀。

1恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

（1）開機(jī)上電，正常工作的流程工作在壓力低于允許的范圍內(nèi)，水泵開始變頻運(yùn)行。

（2）正常運(yùn)行后，水泵變頻運(yùn)行，如果壓力低于設(shè)定值，變頻泵的頻率達(dá)到50后，超過了十秒，開啟下一個(gè)水泵的變頻，復(fù)位初始水泵變頻。下一次判斷壓力值小于設(shè)定值時(shí)，切換變頻水泵為工頻運(yùn)行，且開啟下一水泵變頻運(yùn)行（為了錯(cuò)開同一臺(tái)水泵從變頻到工頻的轉(zhuǎn)換），依此類推正常工作運(yùn)行。

（3）如果開機(jī)上電初始水泵產(chǎn)生故障，壓力低于下限，通過判斷后，檢測(cè)下一水泵的狀態(tài)，無故障就轉(zhuǎn)到下一泵的運(yùn)行，若有故障，再轉(zhuǎn)到下一泵判斷有無故障后選擇是否運(yùn)行。

（4）當(dāng)水泵判斷無故障運(yùn)行時(shí)，下一水泵無故障就開始變頻運(yùn)行，上一個(gè)水泵變頻切換工頻運(yùn)行，以此類推。

（5）當(dāng)檢測(cè)水泵只有初始泵無故障變頻運(yùn)行時(shí)，就保持初始泵的變頻運(yùn)行。

（6）壓力值若低于下限且變頻器的輸出為0時(shí)，延時(shí)五秒后復(fù)位水泵工頻，根據(jù)正在工作的水泵數(shù)量以及工作狀態(tài)來確定在什么時(shí)候停止工作。

（7）水泵變頻運(yùn)行超過八小時(shí)，復(fù)位水泵，開啟下一個(gè)水泵的變頻運(yùn)行。

2設(shè)計(jì)

2.1恒壓供水系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成

恒壓供水的系統(tǒng)如圖1所示，它通過CPU周期收集各種主信號(hào)，壓力傳感器信號(hào)和其他相關(guān)的模擬信號(hào)，并進(jìn)行算術(shù)處理以獲得輸出響應(yīng)控制變頻控制器，從而完成相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行，停止和速度控制。

2.2 ?變頻器參數(shù)設(shè)置和調(diào)試

參數(shù)的過濾與選擇使用者所訪問的級(jí)別為p0010以及p0003是變頻器兩個(gè)重要參數(shù)（這兩個(gè)參數(shù)的設(shè)定值比較高p0010=1，然后再?gòu)钠渲羞x取一個(gè)變頻器進(jìn)行快速的調(diào)試）。mm430共包含了專家、標(biāo)準(zhǔn)、以及拓寬這三個(gè)主要的用戶瀏覽層。只能在電視機(jī)上看到少量的參數(shù)是因?yàn)榇蠖鄶?shù)這些參數(shù)的數(shù)值都是在對(duì)變頻器進(jìn)行快速調(diào)試的情況下，由于其較低的存取度級(jí)導(dǎo)致了自動(dòng)計(jì)算或者是缺省所需要設(shè)置結(jié)果。

p0010=1：為了使得變頻器迅速進(jìn)行調(diào)試;p0003：利用用戶訪問層次的參數(shù)表來自動(dòng)選取該類型的參數(shù)，之后還是可以將其運(yùn)用到自己定義的參數(shù)列表中。在設(shè)定p3900=1前就完成了快速調(diào)試的全部步驟，這樣就方便了計(jì)算出與電動(dòng)機(jī)相關(guān)的數(shù)據(jù)。設(shè)定P3900=1的同時(shí)，完成快速調(diào)試后，變頻器可運(yùn)行（快速調(diào)試時(shí)才成立）。根據(jù)控制系統(tǒng)的需求，變頻器參數(shù)設(shè)置表如表3-1所示。

2.3 ?PLC的I/O配置

該供水系統(tǒng)的控制信號(hào)主要包括數(shù)字輸入，例如各種按鈕，旋鈕和開關(guān)。本設(shè)計(jì)在PLC種總共使用了 9個(gè)數(shù)字量輸入以及11個(gè)輸出口;PLC I/O口的分配如表1所示。

3 ?結(jié)論

本文主要從校園用水需求與控制目標(biāo)出發(fā)，進(jìn)行了整個(gè)供水系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，通過對(duì)恒壓供水的控制策略研究論證了控制方案的可行性，最后通過對(duì)校園生活供水系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)制作以及校園生活供水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)先設(shè)計(jì)所包含的功能，其中包括了供水系統(tǒng)的變頻運(yùn)行、變頻/工頻切換、水泵電機(jī)換機(jī)、水泵故障時(shí)系統(tǒng)的檢測(cè)和運(yùn)行以及機(jī)器的復(fù)位功能。同時(shí)對(duì)觸摸屏監(jiān)控進(jìn)行了設(shè)計(jì)，使功能得到了完善，對(duì)于控制供水系統(tǒng)有了一個(gè)更好的保證。

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（作者單位：山東協(xié)和學(xué)院工學(xué)院）