【導讀】響了居民用水和工業(yè)用水。隨著自動化技術的發(fā)展,采用PLC與交流變頻調速技術相結。合的變頻調速恒壓供水成為當前主流。本設計要求完成基于S7-200的小區(qū)恒壓變頻供。水系統(tǒng)，并根據給定的參數合理的選取元器件。泵和供水管道的系統(tǒng)設計。于是選擇一種符合各方面規(guī)范、衛(wèi)生安全而又經濟合理的供水。方式，對我們給供水設計帶來了新的挑戰(zhàn)。本系統(tǒng)采用PLC進行邏輯控制，采用。帶PID功能的變頻器進行壓力調節(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。水泵機組運行狀態(tài)，實現管網的恒壓變流量供水要求。的；系統(tǒng)水處理設備運轉的監(jiān)視、控制；故障及異常狀況的報警等。

　　

【正文】 圖 供水系統(tǒng)的流程圖 開始 自動運行 1號泵啟動并變頻運行 當水量增大，變頻器達到最大頻率 50HZ，水壓小于設定值 1 號泵工頻運行， 2 號泵變頻啟動 當用水量減少，變頻器達到下限值 30HZ 水壓大于設定值 1 號泵切換到變頻運行， 2 號泵停止運行 系統(tǒng)壓力維持在壓力設定值 手動運行 啟動 1 號泵工頻下運行 啟動 2 號泵工頻下運行 本科生課程設計（論文） 18 如圖 所示，開始工作時，系統(tǒng)用水量不多，只有 1 號泵在變頻器控制下運行， 2 號泵處于停止狀態(tài)。當用水量增加，變頻器輸出頻率增加，則 1 號泵電機的轉速也增加，當變頻器增加到最高輸出頻率 50HZ 時，表示只有 1 臺水泵工作己不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時，通過控制系統(tǒng)， 1 號泵從變頻器電源轉換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動 2 號泵電機。 當系統(tǒng)用水高峰過后，用水量減少時，變頻器輸出頻率減少，若減至設定頻率時，表示只有 1 臺水泵工作已能滿足系統(tǒng)用水的要求， 此時，通過控制系統(tǒng)，可將 1 號泵電機停運， 2 號泵電機仍由變頻器電源供電。 當用水量再次增加，變頻器輸出頻率增加，則 2 號泵電機的轉速也增加，當變頻器增加到最高輸出頻率時，表示只有 1 臺水泵工作已不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時，通過控制系統(tǒng)的控制， 2 號泵從變頻器電源轉換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動 1 號泵電機。 當用水量減少，變頻器輸出頻率減少，若減至設定頻率時，表示只有 1 臺水泵工作已能滿足系統(tǒng)供水的要求，此時，通過控制系統(tǒng)的控制， 2 號泵從變頻器電源轉換到普通的交流電源，而變頻器啟動 1 號泵電機。 當 1 號泵變頻運行 、 2 號泵工頻運行，用水量又減少，變頻器輸出頻率減少，若減至設定頻率時，表示只有 1 臺水泵工作已能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時，通過控制系統(tǒng)的控制，可將 2 號泵電機停運， 1 號泵電機仍由變頻器供電，這時，控制系統(tǒng)又回到了狀態(tài) 1。如此循環(huán)往復的工作，以滿足系統(tǒng)用水的需要。 MicroMaster440 變頻器參數設置 MicroMaster440 變頻器主要用的是模擬輸入口 AI1+和 AI1。模擬電壓信號輸入后通過 A/D 轉換器得到數字信號。由 PLC 模擬輸出口輸出模擬控制信號，輸入到變頻器的模擬口，變頻器的頻率與控制電壓一一對 應。系統(tǒng)使用變頻器的模擬端口，最高設置頻率為 50HZ，最低頻率為 30HZ，變頻器的參數設置如表 所示。 本科生課程設計（論文） 19 表 變頻器的參數設置 參數號 出廠值 設置值 參數說明 P0003 1 1 設用戶訪問級為控制級 P0004 0 7 命令和數字 I/O P0700 2 2 命令源選擇由端子輸入 P1000 2 2 頻率設定值選擇為模擬輸入 P1080 0 30 電動機運行的最低頻率（ HZ） P1082 50 50 電動機運行的最高頻率（ HZ） P1120 10 5 斜坡上升時間（ S） P1121 10 3 斜坡下降時間（ S） 本科生課程設計（論文） 20 第 5章 系統(tǒng)測試與分析 由于實驗室的條件有限，本次設計采用 STEP7 軟件。我們可以把它作為一臺仿真的 PLC，用于運行和測試用戶程序。因為這中仿真完全是用 STEP7 軟件進行，因此無需連接任何 S7 硬件，就可以在 PG/PC 上仿真一個完整的 S7CPU，包括地址和 I/O。在控制系統(tǒng)中，變頻器通過對電機出廠壓力點處設置的壓力變送器反饋信號，進行單閉環(huán)控制。 PLC 程序設計的主要任務是接受外部開關信號的輸入以及水池水位信號，判斷當前的系統(tǒng)狀態(tài)是否正常，然后執(zhí)行程序，由輸出信號去 控制接觸器、繼電器和變頻器等器件，以完成相應的控制任務， PLC 主要控制任務就是根據實際情況實現工頻和變頻的切換。梯形圖見附錄。 點擊開始按鈕， 1 號泵開始變頻運行，如圖 所示。 圖 1 號泵變頻運行 變頻器達到上限， 1泵工頻運行， 2泵變頻運行，如圖 所示。 本科生課程設計（論文） 21 圖 1 號泵工頻運行， 2 號泵變頻運行 當水泵出現故障，啟動備用泵，圖 為 1 號泵出現故障的界面。 圖 1 號泵出現故障 本科生課程設計（論文） 22 第 6章 課程設計總結 本次課程設計主要研究的是基于 S7200PLC的恒壓變頻小區(qū)的供水 系統(tǒng)的設計。為此設計了一套具有高性能的變頻器控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)重點是根據系統(tǒng)運行的需求，自動調節(jié)輸出頻率控制電動機的轉速，從而保持系統(tǒng)工況壓力的穩(wěn)定。 根據供水的要求，此裝置屬于一拖二閉環(huán)調速系統(tǒng)，且變頻器帶動的電機可實現無級調速。減少系統(tǒng)波動現象和對電源電網的沖擊。此裝置在變頻器出現故障時，可自動關閉電動閥門，系統(tǒng)退出變頻式運行，以避免中斷供水。 在工頻方式運行下，系統(tǒng)帶有降壓啟動裝置，在工頻啟動時，由于啟動電流過大，而避免對電網沖擊的影響，并可延長電機的使用壽命。裝置啟動時，電動機與電動閥門同時開啟，停止 時先關閉電動閥門，電動機延時停止，延長水泵使用壽命。 現有系統(tǒng)實現了供水系統(tǒng)的工況控制、調節(jié)等功能，將來還可以通過對更多現場數據的采集與傳輸，如電壓、電流、功率、水壓、水位、水流量等，通過開發(fā)上位機的數據管理系統(tǒng)，實現具有綜合功能的供水自動化控制與管理系統(tǒng)，提高后勤管理能力。 隨著各方面技術的發(fā)展以及網絡技術被廣泛的應用，與此同時能量卻日益緊缺，在這種情況下，變頻恒壓供水系統(tǒng)的使用肯定會越來越普及，當然對恒壓供水控制技術將提出更高的要求。如對系統(tǒng)采用基于 GPRS 的無線方式進行數據的傳輸、通過網絡對系統(tǒng)進行 遠程診斷和維護等。另外本文的設計、控制方法完全可以用于恒風壓控制，進而實現風機的變頻節(jié)能，因為風機和水泵的能耗大約占整個電能能耗的三分之一左右。所以變頻恒壓供水技術在逐漸走向成熟的過程中，仍然有必要對其進行更深入的研究。 本科生課程設計（論文） 23 參考文獻 [1] 梅麗鳳 ,鄭海英 .電氣控制與 PLC 應用技術 .北京：機械工業(yè)出版社， 20xx（ 12） [2] 廖常初 .S7200PLC 編程及應用 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 20xx [3] 陳伯時 .電力拖動自動控制系統(tǒng) .北京：機械工業(yè)出版社， 20xx（ 7） [4] 王立紅 ,張允 .自動控制理論 [M].北京：中國電力出版社， 20xx（ 7） [5] 胡向東 ,劉京城 ,余成波 .傳感器與檢測技術 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 20xx [6] 郭平 ,陳宇燕 .數字技術與應用 .基于 S7200 的恒壓變頻供水系統(tǒng)設計 .數字技術與應用 .20xx(11):7981 [7] 張翔 .基于 PLC 的住宅小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)設計 .電腦知識與技術 .20xx(12):6667 [8] 孟憲朋 .S7200PLC 在恒壓變頻供水系統(tǒng)的應用 .變頻器世界 .20xx(02):9698 [9] 陳天華 ,王辛 .基于 PLC 的恒壓變頻工廠供水系統(tǒng)設計 .制造業(yè)自動化 .20xx(07):9092 [10] 孫建華 .PLC 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設計和實現 .河南科技 .20xx(05):2425 [11] 黃珊 .變頻技術在自來水廠中的應用 .數字化用戶 .20xx(09):2627 [12] 王旭 .PLC 恒壓供水上位機控制系統(tǒng)的研究 .儀器儀表用戶 .20xx(02):5759 [13] 姜官武 ,聶詩良 .基于 PLC 和變頻器的恒壓供水系統(tǒng)設計 .海南大學學報 (自然科學版 ).20xx(06):129132 [14] 楊崢峰 .恒壓變頻在給水系 統(tǒng)中的選擇與應用 .工程建設與設計 . 20xx(07):8385 [15] 胡素萍 .PLC 在恒壓供水系統(tǒng)中的應用 .企業(yè)導報 .20xx(10):254258 本科生課程設計（論文） 24 附錄 本科生課程設計（論文） 25 本科生課程設計（論文） 26