【導(dǎo)讀】響了居民用水和工業(yè)用水。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,采用PLC與交流變頻調(diào)速技術(shù)相結(jié)。合的變頻調(diào)速恒壓供水成為當(dāng)前主流。本設(shè)計(jì)要求完成基于S7-200的小區(qū)恒壓變頻供。水系統(tǒng)，并根據(jù)給定的參數(shù)合理的選取元器件。泵和供水管道的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。于是選擇一種符合各方面規(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)帶來了新的挑戰(zhàn)。本系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行邏輯控制，采用。帶PID功能的變頻器進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，系統(tǒng)存在工作可靠，使用方便，壓力穩(wěn)定，無沖擊等優(yōu)越性。通過PLC、變頻器、繼電器、接觸器控制。水泵機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓變流量供水要求。的；系統(tǒng)水處理設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)視、控制；故障及異常狀況的報(bào)警等。

　　

【正文】 圖 供水系統(tǒng)的流程圖 開始 自動(dòng)運(yùn)行 1號(hào)泵啟動(dòng)并變頻運(yùn)行 當(dāng)水量增大，變頻器達(dá)到最大頻率 50HZ，水壓小于設(shè)定值 1 號(hào)泵工頻運(yùn)行， 2 號(hào)泵變頻啟動(dòng) 當(dāng)用水量減少，變頻器達(dá)到下限值 30HZ 水壓大于設(shè)定值 1 號(hào)泵切換到變頻運(yùn)行， 2 號(hào)泵停止運(yùn)行 系統(tǒng)壓力維持在壓力設(shè)定值 手動(dòng)運(yùn)行 啟動(dòng) 1 號(hào)泵工頻下運(yùn)行 啟動(dòng) 2 號(hào)泵工頻下運(yùn)行 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 18 如圖 所示，開始工作時(shí)，系統(tǒng)用水量不多，只有 1 號(hào)泵在變頻器控制下運(yùn)行， 2 號(hào)泵處于停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)用水量增加，變頻器輸出頻率增加，則 1 號(hào)泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速也增加，當(dāng)變頻器增加到最高輸出頻率 50HZ 時(shí)，表示只有 1 臺(tái)水泵工作己不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)， 1 號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動(dòng) 2 號(hào)泵電機(jī)。 當(dāng)系統(tǒng)用水高峰過后，用水量減少時(shí)，變頻器輸出頻率減少，若減至設(shè)定頻率時(shí)，表示只有 1 臺(tái)水泵工作已能滿足系統(tǒng)用水的要求， 此時(shí)，通過控制系統(tǒng)，可將 1 號(hào)泵電機(jī)停運(yùn)， 2 號(hào)泵電機(jī)仍由變頻器電源供電。 當(dāng)用水量再次增加，變頻器輸出頻率增加，則 2 號(hào)泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速也增加，當(dāng)變頻器增加到最高輸出頻率時(shí)，表示只有 1 臺(tái)水泵工作已不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)的控制， 2 號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動(dòng) 1 號(hào)泵電機(jī)。 當(dāng)用水量減少，變頻器輸出頻率減少，若減至設(shè)定頻率時(shí)，表示只有 1 臺(tái)水泵工作已能滿足系統(tǒng)供水的要求，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)的控制， 2 號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器啟動(dòng) 1 號(hào)泵電機(jī)。 當(dāng) 1 號(hào)泵變頻運(yùn)行 、 2 號(hào)泵工頻運(yùn)行，用水量又減少，變頻器輸出頻率減少，若減至設(shè)定頻率時(shí)，表示只有 1 臺(tái)水泵工作已能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)的控制，可將 2 號(hào)泵電機(jī)停運(yùn)， 1 號(hào)泵電機(jī)仍由變頻器供電，這時(shí)，控制系統(tǒng)又回到了狀態(tài) 1。如此循環(huán)往復(fù)的工作，以滿足系統(tǒng)用水的需要。 MicroMaster440 變頻器參數(shù)設(shè)置 MicroMaster440 變頻器主要用的是模擬輸入口 AI1+和 AI1。模擬電壓信號(hào)輸入后通過 A/D 轉(zhuǎn)換器得到數(shù)字信號(hào)。由 PLC 模擬輸出口輸出模擬控制信號(hào)，輸入到變頻器的模擬口，變頻器的頻率與控制電壓一一對(duì) 應(yīng)。系統(tǒng)使用變頻器的模擬端口，最高設(shè)置頻率為 50HZ，最低頻率為 30HZ，變頻器的參數(shù)設(shè)置如表 所示。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 19 表 變頻器的參數(shù)設(shè)置 參數(shù)號(hào) 出廠值 設(shè)置值 參數(shù)說明 P0003 1 1 設(shè)用戶訪問級(jí)為控制級(jí) P0004 0 7 命令和數(shù)字 I/O P0700 2 2 命令源選擇由端子輸入 P1000 2 2 頻率設(shè)定值選擇為模擬輸入 P1080 0 30 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最低頻率（ HZ） P1082 50 50 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最高頻率（ HZ） P1120 10 5 斜坡上升時(shí)間（ S） P1121 10 3 斜坡下降時(shí)間（ S） 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 20 第 5章 系統(tǒng)測(cè)試與分析 由于實(shí)驗(yàn)室的條件有限，本次設(shè)計(jì)采用 STEP7 軟件。我們可以把它作為一臺(tái)仿真的 PLC，用于運(yùn)行和測(cè)試用戶程序。因?yàn)檫@中仿真完全是用 STEP7 軟件進(jìn)行，因此無需連接任何 S7 硬件，就可以在 PG/PC 上仿真一個(gè)完整的 S7CPU，包括地址和 I/O。在控制系統(tǒng)中，變頻器通過對(duì)電機(jī)出廠壓力點(diǎn)處設(shè)置的壓力變送器反饋信號(hào)，進(jìn)行單閉環(huán)控制。 PLC 程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是接受外部開關(guān)信號(hào)的輸入以及水池水位信號(hào)，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)是否正常，然后執(zhí)行程序，由輸出信號(hào)去 控制接觸器、繼電器和變頻器等器件，以完成相應(yīng)的控制任務(wù)， PLC 主要控制任務(wù)就是根據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)工頻和變頻的切換。梯形圖見附錄。 點(diǎn)擊開始按鈕， 1 號(hào)泵開始變頻運(yùn)行，如圖 所示。 圖 1 號(hào)泵變頻運(yùn)行 變頻器達(dá)到上限， 1泵工頻運(yùn)行， 2泵變頻運(yùn)行，如圖 所示。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 1 號(hào)泵工頻運(yùn)行， 2 號(hào)泵變頻運(yùn)行 當(dāng)水泵出現(xiàn)故障，啟動(dòng)備用泵，圖 為 1 號(hào)泵出現(xiàn)故障的界面。 圖 1 號(hào)泵出現(xiàn)故障 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 22 第 6章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)主要研究的是基于 S7200PLC的恒壓變頻小區(qū)的供水 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。為此設(shè)計(jì)了一套具有高性能的變頻器控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)重點(diǎn)是根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的需求，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而保持系統(tǒng)工況壓力的穩(wěn)定。 根據(jù)供水的要求，此裝置屬于一拖二閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，且變頻器帶動(dòng)的電機(jī)可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。減少系統(tǒng)波動(dòng)現(xiàn)象和對(duì)電源電網(wǎng)的沖擊。此裝置在變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)閥門，系統(tǒng)退出變頻式運(yùn)行，以避免中斷供水。 在工頻方式運(yùn)行下，系統(tǒng)帶有降壓?jiǎn)?dòng)裝置，在工頻啟動(dòng)時(shí)，由于啟動(dòng)電流過大，而避免對(duì)電網(wǎng)沖擊的影響，并可延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。裝置啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)與電動(dòng)閥門同時(shí)開啟，停止 時(shí)先關(guān)閉電動(dòng)閥門，電動(dòng)機(jī)延時(shí)停止，延長(zhǎng)水泵使用壽命。 現(xiàn)有系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了供水系統(tǒng)的工況控制、調(diào)節(jié)等功能，將來還可以通過對(duì)更多現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與傳輸，如電壓、電流、功率、水壓、水位、水流量等，通過開發(fā)上位機(jī)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)具有綜合功能的供水自動(dòng)化控制與管理系統(tǒng)，提高后勤管理能力。 隨著各方面技術(shù)的發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，與此同時(shí)能量卻日益緊缺，在這種情況下，變頻恒壓供水系統(tǒng)的使用肯定會(huì)越來越普及，當(dāng)然對(duì)恒壓供水控制技術(shù)將提出更高的要求。如對(duì)系統(tǒng)采用基于 GPRS 的無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸、通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行 遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)等。另外本文的設(shè)計(jì)、控制方法完全可以用于恒風(fēng)壓控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的變頻節(jié)能，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)和水泵的能耗大約占整個(gè)電能能耗的三分之一左右。所以變頻恒壓供水技術(shù)在逐漸走向成熟的過程中，仍然有必要對(duì)其進(jìn)行更深入的研究。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 23 參考文獻(xiàn) [1] 梅麗鳳 ,鄭海英 .電氣控制與 PLC 應(yīng)用技術(shù) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx（ 12） [2] 廖常初 .S7200PLC 編程及應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [3] 陳伯時(shí) .電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx（ 7） [4] 王立紅 ,張?jiān)?.自動(dòng)控制理論 [M].北京：中國(guó)電力出版社， 20xx（ 7） [5] 胡向東 ,劉京城 ,余成波 .傳感器與檢測(cè)技術(shù) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [6] 郭平 ,陳宇燕 .數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用 .基于 S7200 的恒壓變頻供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) .數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用 .20xx(11):7981 [7] 張翔 .基于 PLC 的住宅小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) .電腦知識(shí)與技術(shù) .20xx(12):6667 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