【正文】 山東職業(yè)學(xué)院 15 為了保持供水管道的壓力恒定， 就必須實(shí)時(shí)檢測管道壓力并回饋給供水控制器，使其構(gòu)成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)。目前，針對于供水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)都對 P I D 調(diào)節(jié)算法進(jìn)行了一定程度的改進(jìn)，并且在 PID 算法的參數(shù)設(shè)定時(shí)做了大量工作。壓力傳感器裝在水泵附近的主出水管內(nèi) ,將感受到的壓力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)作為反饋信號(hào)。 總的原理如下： 系統(tǒng)采用壓力負(fù)反饋控制方式。當(dāng)供水負(fù)載變化時(shí)，輸入電機(jī)的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)水池水位上升至上限（停泵水位）時(shí)，傳感器向現(xiàn)場控制器送出信號(hào)，現(xiàn)場控制器給水泵機(jī)組輸送信號(hào)，使水泵自動(dòng)停機(jī)。 排水系統(tǒng)的組成 排水系統(tǒng)由液位計(jì)，現(xiàn)場控制器及 水泵電機(jī)設(shè)備。 工作原理 生活污水 圖 下限液位 上限液位 高限液位 液位計(jì) 城市管網(wǎng)廢水回收 池 水泵 電機(jī) 止回閥 山東職業(yè)學(xué)院 18 集水井設(shè)三個(gè)液位計(jì)檢測液面位置，分別是下限液位 LA、上限液位 LB、和高限液位LC，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)集水井水位變化控制工作泵的啟停，液位信號(hào)送入現(xiàn)場控制，當(dāng)集水井中水位達(dá)到上限時(shí)，控制器啟動(dòng)排水泵運(yùn)行，直到水位下降至下限時(shí)停止排水泵運(yùn)行。 5m M 3~ 排水泵 L1 L2 L3 圖 電 機(jī) 10m 山東職業(yè)學(xué)院 19 第 5 章 硬件與軟件 硬件 LC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 恒壓供水控制系統(tǒng)由可編程序控制器、 變頻器、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器等構(gòu)成。 2 、模擬量輸出模塊 EM232 EM232 具有 2 路模擬量輸出，輸出信號(hào)可以是電壓也可以是電流，其輸入與 PLC 具有隔離。 EM235 有１路模擬量輸出，其輸出可以是電壓也可以是電流。 山東職業(yè)學(xué)院 20 輸入點(diǎn)地址為： ～ ～ ～ 輸出點(diǎn)地址為： ～ ～ S7200 的擴(kuò)展配置 S7200 的擴(kuò)展配置是由 S7200 的基本單元（ CPU22 CPU224 和 CPU226）和7200 的擴(kuò)展模塊組成，最多可以擴(kuò)展 7 個(gè)模塊。模擬量 I/O 模塊 選擇模擬量混合模塊 EM235，４路模擬量輸入和１路模擬量輸出。既有輸入又有輸出還具有較高的精度。 PLC 主 要完成現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、山東職業(yè)學(xué)院 21 轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、報(bào)警、控制變頻器完成壓力調(diào)節(jié)等功能。兩臺(tái)電機(jī)的工頻啟動(dòng)占用 P LC 的兩個(gè)輸入點(diǎn) 。整個(gè)控制系統(tǒng)所需的輸入 P 輸出點(diǎn)數(shù)量共為 11 個(gè)點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)中每臺(tái)水泵的變頻接觸器和工頻接觸器、各水泵的變頻接觸器在電氣上的連鎖，防止系統(tǒng)中出現(xiàn)一臺(tái)水泵工頻和變頻電源同時(shí)接通或多臺(tái)水泵同時(shí)接通變頻電源的現(xiàn)象。自動(dòng)運(yùn)行模塊包括系統(tǒng)的初始化、開機(jī)命令的檢測、數(shù)據(jù)采集子程序、控制量運(yùn)算子程序、置初值子程序、電機(jī)控制子程序等。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。 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 供水系統(tǒng)工作過程：該控制系統(tǒng)根據(jù)要求可以選擇手動(dòng)狀態(tài)和自動(dòng)狀態(tài)兩種工作方式。自動(dòng)工作時(shí) ,1) P LC 首先利用變頻器軟啟動(dòng)一臺(tái)加壓泵 ,實(shí)現(xiàn)單泵變頻供水 ,此時(shí) ,安裝在管網(wǎng)上的傳感器將實(shí)測的管網(wǎng)壓力反饋進(jìn)變頻器 ,與預(yù)先通過變頻器面板設(shè)定的給定壓力進(jìn)行比較 ,通過變頻器內(nèi)部 PID 運(yùn)算 ,調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率。 3)為防止用水量較小時(shí) ,一臺(tái)水泵長期不工作而可能導(dǎo)致其生銹 ,設(shè)計(jì)了單泵變頻定時(shí)切換 (即定時(shí)倒泵 ) ,在一臺(tái)水泵連續(xù)工作長時(shí)間 (程序設(shè)計(jì)為 10 h)時(shí) ,而另一臺(tái)水泵不工作時(shí) ,P LC 將變頻器切換到另一臺(tái)水泵 ,使兩臺(tái)水 泵能夠交替工作按要求進(jìn)行供水。 如表 所示， 當(dāng) PID 指令被允許時(shí)， PID指令根據(jù)回路表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行 PID（比例、積分和微分）運(yùn)算，并得到輸出控制量。輸出值是進(jìn)水泵的速度，可以從允許最大值的 0 % 變到 l00 % 。其增益和時(shí)間常數(shù)可以通過 工程計(jì)算初步確定。當(dāng)工作在手動(dòng)方式下，可以把水泵的速度（ ～ 之間的實(shí)數(shù)）之間寫入回路表中的輸出寄存器（ VD108）。其中主程序 OBl 的功能是 PLC 首次運(yùn)行時(shí)利用 調(diào)用初始化程序 SBR0。 山東職業(yè)學(xué)院 27 山東職業(yè)學(xué)院 28 參考文獻(xiàn) [1] 閻俊愛，駢永福 ,智能建筑技術(shù)與設(shè)計(jì) [M]．北京 :清華大學(xué)出版社 ,2021. 21~23. 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