【正文】 。 在計(jì)算過程中，一些計(jì)算公式、計(jì)算方法以及一些表示形式，是通過翻閱參考文獻(xiàn)及一些設(shè)計(jì)資料完成的，設(shè)計(jì)計(jì)算過程合理，設(shè)計(jì)計(jì)算思路清晰明了，計(jì)算結(jié)果及論證過程具有一定的說服力，設(shè)計(jì)成果具有一定的正確性。 通過該設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了如何確定以上各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。費(fèi)用低。采用 PLC 作為控制器，硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本低，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是給水控制系統(tǒng)和排水控制系統(tǒng)。 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. [2] 張曉明．智能建筑的發(fā)展與展望 [J]．建筑科學(xué)， 2021， 1(2): 4~5. [3]政斌，金海城，周炳強(qiáng)，等．變頻調(diào)速變壓變流量供水設(shè)備 的研 2021, (2) :47~53． [4] 王增長．建筑給水排水工程 (第 5 版 )[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2021． 123~130. [5] 金傳 偉 ，毛 宗 源 . 變 頻調(diào) 速 技術(shù) 在 水泵 控 制系 統(tǒng) 中的 應(yīng) 用 [J]. 電 子 技術(shù) 應(yīng)用 ,2021(19):38~39. [6]徐德，孫同景 .可編程序控制器 PLC 的應(yīng)用技術(shù) [M].濟(jì)南：山東科技出版社， ~8. [7]殷混義，吳建華 .PLC 原理與實(shí)踐 [M].北京 :清華大學(xué)出版社， 2021. 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[10]魏永光，劉存 .現(xiàn)代傳感器技術(shù) [M].沈陽：東北大學(xué)出版社， 2021. 山東職業(yè)學(xué)院 29 結(jié)束語 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)智能建筑給排水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有了一個(gè)總體的了解，全面地掌握了變頻調(diào)速器在給水排水系統(tǒng)中的 應(yīng)用，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了智能建筑給水排水系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí) ,學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用設(shè)計(jì)手冊(cè)查找相關(guān)的設(shè)計(jì)資料。中斷程序 INT0 的功能是輸入水箱的水面高度AIW0 的值，并送入回路表。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。為了避免這一現(xiàn)象，可以加一些保護(hù)， 例如，當(dāng)過程變量達(dá)到甚至超過設(shè)定值時(shí)，可以限制輸出值在某一定范圍之內(nèi)。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）。初步確定的增益和時(shí)間常數(shù)為： Kc=， Ts= 秒， Ti=30 分 ,系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，關(guān)閉出水口，用手動(dòng)控制進(jìn)水泵速度，使水位達(dá)到滿水位的 75﹪，然后打開出水口，同時(shí)水泵控制由手動(dòng)方式切換到自動(dòng)方式。其增益和時(shí)間常數(shù)可以通過 工程計(jì)算初步確定。這個(gè)模擬量的范圍是 ～ ，分辨率為 1/32021（標(biāo)準(zhǔn)化）。輸出值是進(jìn)水泵的速度，可以從允許最大值的 0 % 變到 l00 % 。因而需要有一個(gè)水泵以不同的速度通過水箱的進(jìn)水管向水箱供水，以維持水位不變。 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。 PID 指令 S7200 CPU 提供 PID 回路指令 (成比例、積分、微分循環(huán) )，進(jìn)行 PID 計(jì)算。 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。經(jīng)過短時(shí)間的延時(shí) (程序設(shè)計(jì)為 5 s) ,變頻器重新啟動(dòng) ,P LC 將變頻器切換到另一臺(tái)泵 ,由變頻器軟啟動(dòng)該泵 ,實(shí)現(xiàn)一臺(tái)工頻、 一臺(tái)變頻雙泵供水。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(cè)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。選擇自動(dòng)工作狀態(tài)時(shí) ,完全由 P LC 軟件控制運(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。變頻自動(dòng)功能是該系統(tǒng)最基本的功能，系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)多信號(hào) 數(shù)據(jù)采集子程序 PID 運(yùn)算子程 序 置初值 置初值子程序 電機(jī)控制子程序 N 山東職業(yè)學(xué)院 23 臺(tái)泵軟起動(dòng)、停止、循環(huán)變頻的全部操作過程。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。控制量運(yùn)算子程序完成變頻器控制量的計(jì)算和控制量的輸出，控制量的計(jì)算按 PID 控制規(guī)律進(jìn)行。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(cè)、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。當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，按下按鈕啟動(dòng)或停止水泵，可根據(jù)需要分別控制水泵的啟停。控制系統(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。 PLC 通過自由通訊口方式與變頻器通訊，控制變頻器 的運(yùn)行，讀取變頻器自身的電壓、電流、功率、頻率、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間和過壓、過流、過負(fù)荷等全部報(bào)警信息等參數(shù)，并通過觸摸屏顯示出來，這比通過外部端口控制變頻器的運(yùn)行具有較高的可靠性，節(jié)省了 PLC 寶貴的 I/O 端口，又獲的了大量變頻器的信息。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)。遇有緊急情況和發(fā)生 供電相序故障等需要緊急停車時(shí) ,系統(tǒng)設(shè)有一個(gè)急停按鈕 ,占用 P LC 的一個(gè)輸入點(diǎn) ,以控制整個(gè)系統(tǒng)的全線停車 。兩臺(tái)電機(jī)的工頻啟動(dòng)占用 P LC 的兩個(gè)輸入點(diǎn) 。控制面板上設(shè)有一個(gè)手動(dòng) /自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)， PLC 對(duì)該開關(guān)的狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)選擇手動(dòng)功能時(shí)， PLC 只進(jìn)行檢測(cè)報(bào)警，由人工通過面板上的按鈕和開關(guān)進(jìn)行水泵的起、停和切換。 PLC 主 要完成現(xiàn)場(chǎng)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。主要檢測(cè)元件有光電開關(guān)、壓力檢測(cè)開關(guān)，共計(jì) 12 個(gè)輸入信號(hào)。既有輸入又有輸出還具有較高的精度。其電壓、電流的量程是由開關(guān) SW SW2 到 SW6 設(shè)定。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。一個(gè)條件是基本單元能帶擴(kuò)展模塊的數(shù)量，另一個(gè)條件是基本單元的電源承受擴(kuò)展模塊消耗5V DC 總線電流的能力。 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。除此以外各 PLC 還可以接入通信模塊，以擴(kuò)大其接口的數(shù)量和聯(lián)網(wǎng)能力。 EM235 有１路模擬量輸出，其輸出可以是電壓也可以是電流。它的輸入信號(hào)可以是不同量程的電壓或電流。 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。 可編程控制器選擇 S7200 的模擬量 I/O 模塊 1 、模擬量輸入模塊 EM231 EM231 具有４路模擬量 輸入，輸入信號(hào)可以是電壓也可以是電流，其輸入與 PLC 具有隔離。 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。 其中液位計(jì)采用浮球液位計(jì)，當(dāng)水位上升到上限液位高度 如圖 所示 10m 時(shí) ,開關(guān)閉合 接通 電機(jī) ， 排水泵運(yùn)行 開始排水 。 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(cè)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(chǎng)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。 排水系統(tǒng)的控制 原理：根據(jù)污廢水集井的水位控制排水泵的啟停。 排水系統(tǒng)的組成 排水系統(tǒng)由液位計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)控制器及 水泵電機(jī)設(shè)備。這種壓力傳感器可以通過壓力連續(xù)檢測(cè)水池液位，并把信號(hào)送入現(xiàn)場(chǎng)控制器中，而停泵和報(bào)警液位的設(shè)定是可改變的。當(dāng)水池水位上升至上限（停泵水位）時(shí)，傳感器向現(xiàn)場(chǎng)控制器送出信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)控制器給水泵機(jī)組輸送信號(hào)，使水泵自動(dòng)停機(jī)。同時(shí)，系統(tǒng)供水采用變頻泵循環(huán)方式，以“先開先關(guān)”的順序關(guān)泵，工作泵與備用泵不固定死，這樣，既保證供水系統(tǒng)有備用泵，又保證系統(tǒng)泵有相同的運(yùn)行時(shí)間，有效地防止因?yàn)閭溆帽瞄L期不用發(fā)生銹死現(xiàn)象，提高了設(shè)備的綜合利用率，降低了維護(hù)費(fèi)用。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)。系統(tǒng)采用 2 臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn) 行方式，通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號(hào)變