基于PLC的恒壓供水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

陳慧 黃哲恒

摘要：本文是基于當(dāng)前的社會(huì)需求設(shè)計(jì)的恒壓供水控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)城市供水自動(dòng)化，能夠自行調(diào)節(jié)泵組的運(yùn)行速度，運(yùn)行臺(tái)數(shù)，形成閉環(huán)的供水系統(tǒng)。一方面節(jié)約電能，另一方面穩(wěn)定供水壓力，是當(dāng)前設(shè)計(jì)恒壓供水系統(tǒng)的主要目的，恒壓供水控制系統(tǒng)是基于PLC，即可編程控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)當(dāng)前的用戶用水量的大小來(lái)決定當(dāng)前水管的水壓和水量，減少了水資源的浪費(fèi)和電力的浪費(fèi)，保證了水管的恒定水壓，城市的供水系統(tǒng)決定了城市的發(fā)展程度和現(xiàn)代化程度。為了達(dá)到更好的水壓水量控制效果，應(yīng)當(dāng)充分運(yùn)用當(dāng)前的計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)恒壓供水系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)城市供水自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：恒壓供水系統(tǒng);控制系統(tǒng)設(shè)計(jì);PLC

引言：

本文所設(shè)計(jì)的基于PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)高素質(zhì)的程序開(kāi)發(fā)人員編寫(xiě)，并對(duì)供水方式作出相應(yīng)的改進(jìn)和調(diào)整，調(diào)節(jié)供水電壓。來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶所要求的高效安全使用方便的供恒壓供水系統(tǒng)?；赑LC所設(shè)計(jì)的恒壓供水系統(tǒng)，避免了傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的諸多弊端，節(jié)約了資源，保證了供水電壓的穩(wěn)定，設(shè)置了合理的恒壓供水系統(tǒng)參數(shù)，并設(shè)置了相應(yīng)的系統(tǒng)報(bào)警裝置，系統(tǒng)存在問(wèn)題或外界環(huán)境變化較大時(shí)，及時(shí)預(yù)警提醒工作人員解決和處理。

1.恒壓供水系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

恒壓供水系統(tǒng)包括四個(gè)部分，主要是基于PLC設(shè)計(jì)的恒壓供水系統(tǒng)的中心控制部分，以及水泵、電機(jī)、閥門(mén)和管道等構(gòu)成，可以通過(guò)PLC來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率控制、水泵開(kāi)始和停止工作，從而實(shí)現(xiàn)恒壓供水?；赑LC設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以對(duì)水泵和電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化的控制，目的是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的恒壓供水系統(tǒng)。

2.給水系統(tǒng)的控制方案確定

2.1供水基板的變頻器+水泵機(jī)組+壓力傳感器

軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中選用了PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器，PLC可編程控制器可以通過(guò)人工編程，進(jìn)而控制整個(gè)給水系統(tǒng)，選用編程控制器，簡(jiǎn)化了電路的設(shè)計(jì)難度，降低了設(shè)計(jì)成本和設(shè)備成本。使整個(gè)給水系統(tǒng)的控制和設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單，但也存在一定的缺點(diǎn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同時(shí)段的不同壓力要求。設(shè)置指令代碼控制給水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同時(shí)段的給水系統(tǒng)的的不同壓力大小，該控制結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展功能較少，不利于當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳輸，且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量小，不適合整個(gè)城市的給水控制系統(tǒng)。

2.2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

利用通用變頻器和調(diào)節(jié)器來(lái)設(shè)計(jì)當(dāng)前的恒壓供水系統(tǒng)，該系統(tǒng)相對(duì)于其他變頻器設(shè)計(jì)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，控制更加方便靈活信息傳輸方便，數(shù)據(jù)交換方便，通過(guò)改變當(dāng)前的控制程序來(lái)滿足當(dāng)前的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。PLC的抗干擾能力強(qiáng)，信息傳輸速度快，可靠性高且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，適用于當(dāng)前不同場(chǎng)合的城市恒壓供水系統(tǒng)或公司恒壓供水系統(tǒng)，是當(dāng)前系統(tǒng)設(shè)置的首選。原因在于其擴(kuò)展靈活、數(shù)據(jù)傳輸方便、參數(shù)設(shè)置方便、穩(wěn)定性強(qiáng)、可靠性高、調(diào)試方便、抗干擾能力強(qiáng)，是當(dāng)前系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)先選擇。

3.給水系統(tǒng)的組成

給水系統(tǒng)包括主令信號(hào)、傳感器信號(hào)和模擬量信號(hào)三部分，傳輸?shù)絊7-200PLC之后，通過(guò)MM430變頻器將信號(hào)傳遞到水泵機(jī)組開(kāi)始工作。

系統(tǒng)包括變頻器、傳感器、PLC控制器和水泵機(jī)組四部分組成，可以對(duì)PLC端口進(jìn)行軟觸點(diǎn)定義，系統(tǒng)中有變頻器內(nèi)置模塊。在實(shí)際的供水系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，采用了一用一備自動(dòng)互投方式，保證供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性可靠性。目前供水控制系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單，采用的元器件耐高溫且工藝成熟，能滿足長(zhǎng)期用水和連續(xù)運(yùn)行的需要。通過(guò)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)輪番運(yùn)轉(zhuǎn)，并進(jìn)行相應(yīng)的變頻變速調(diào)整，保證系統(tǒng)供水的穩(wěn)定性和水流的水壓水量變化，一方面可以滿足工業(yè)用水和城市生活用水的需求，另一方面降低了能量的消耗。該供水系統(tǒng)采用了公平戶頭電動(dòng)機(jī)組，可以通過(guò)設(shè)定相應(yīng)的控制程序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，保證供水系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。通過(guò)PLC控制單元，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行兩臺(tái)之間的相互切換和控制，以及對(duì)于所需水流水壓大小的控制等方面的功能進(jìn)行調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)整體外部接線較為簡(jiǎn)單，所選用的元器件性能穩(wěn)定、耐高溫、可靠性高。

供水系統(tǒng)的兩種狀態(tài)可以進(jìn)行切換，一種是手動(dòng)，另一種是自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的自動(dòng)化供水。通過(guò)手動(dòng)操作狀態(tài)來(lái)控制供水系統(tǒng)，需要通過(guò)各種按鈕和設(shè)備來(lái)操作電控柜內(nèi)的各類開(kāi)關(guān)，當(dāng)出現(xiàn)其他狀況時(shí)可以通過(guò)手動(dòng)操作調(diào)整，保證供水系統(tǒng)正常供水。

通過(guò)PLC控制變頻器，工作過(guò)程如下：系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化程序，并檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)是否穩(wěn)定以及水位的高低，通過(guò)壓力傳感器來(lái)檢測(cè)當(dāng)前的水壓，并通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后將水壓的信息傳遞給PLC進(jìn)行處理，PLC根據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的參數(shù)以及變頻器的功率來(lái)處理壓力傳感器反饋的信號(hào)。通過(guò)PLC的主控制器對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，將控制信號(hào)傳遞到水泵機(jī)組，從而控制整個(gè)恒壓供水系統(tǒng)。

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作者簡(jiǎn)介：1.陳慧（2001.01—），女，漢族，福建省福州人，福州閩侯縣福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)械自動(dòng)及其自動(dòng)化專業(yè) 本科在讀，研究方向：機(jī)械自動(dòng)及其自動(dòng)化

2.黃哲恒（2001.01-），男，漢族，福建省福州人，福州閩侯縣福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)械自動(dòng)及其自動(dòng)化專業(yè) 本科在讀，研究方向：機(jī)械自動(dòng)及其自動(dòng)化

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