【正文】 1. 控制要求：（1）自動工作時，當(dāng)用水量少，壓力增高，K3接通，此時可延時30s后撤除1臺水泵工作，要求先工作的水泵先切斷；當(dāng)用水量多時，壓力降低，K1接通，此時可延時30s后增設(shè)1臺水泵工作，要求未曾工作過的水泵增加投入運行；當(dāng)K2接通，表示供水正常，可維持水泵運行數(shù)量。 第4章 供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計供水系統(tǒng)概況：供水系統(tǒng)有水泵4臺，供水管道安裝壓力檢測開關(guān)K1，K2和K3。圖36 報警電路電路圖 如圖36所示，當(dāng)報警控制信號為1時，報警器發(fā)聲報警。在用水高峰期，4臺水泵都投入工作，如果水壓傳感器傳回數(shù)據(jù)仍顯示水壓低，這時，部分用戶的用水將受到影響。連續(xù)型是指一天內(nèi)很少有流量為零的時候，或本身管網(wǎng)的正常泄漏就保持有一定的流量；間歇型指一天內(nèi)有多段用水低谷時間，流量很小或為零。根據(jù)用戶的用水時段特點，可將用戶用水量變化類型分為連續(xù)型、間歇型兩大類，根據(jù)流量的變化特點，還可進(jìn)一步細(xì)分為高流量變化型，低流量變化型，全流量變化型等。傳感器信號接到電壓比較器Lm393的2腳和5腳，通過由Lm393組成的窗口比較器電路將水壓轉(zhuǎn)換成低中高三檔信號送給PLC。圖34 壓力傳感器信號轉(zhuǎn)換電路此電路，主要由電壓比較器Lm393，數(shù)字芯片非門芯片74f0同或門74ls266組成。壓力傳感器PY206能將水壓信號轉(zhuǎn)換成0～5VDC標(biāo)準(zhǔn)電信號，但是，PLC需要的是三個分立的信號：低水壓信號，正常水壓，高水壓信號。采用進(jìn)口高精度感應(yīng)芯體，先進(jìn)的貼片工藝，配套帶有零點、滿量程補償，溫度補償?shù)母呔群透叻€(wěn)定性放大集成電路。 壓力傳感器信號處理壓力傳感器選用的是佛山一眾傳感儀器有限公司的水壓傳感器PY206。Y14是高壓報警指示燈，當(dāng)只有一臺水泵在工作，但是，水壓還是超過正常值，這時就要報警來提醒工作人員，由工作人員決定是否手動關(guān)掉所有水泵。Y1Y4是水泵的接觸器控制端，由于選用的PLC是繼電器輸出型，因此可以直接驅(qū)動接觸器，為了增加系統(tǒng)的安全系數(shù)，在接觸器和PLC組成的回路中加入了熱繼電器。過載保護(hù)，除了有硬件上的保護(hù)還有PLC程序中的保護(hù)，以確保系統(tǒng)的可靠性。S4是當(dāng)系統(tǒng)工作在自動模式時的開關(guān)，當(dāng)S4接通時，自動工作有效，當(dāng)S4斷開時，自動工作停止。 PLC I/O接線圖圖33供水系統(tǒng)PLC I/O接線圖 如圖33所示，按鍵S1S16分別為不同信號輸入，COM口為公共端，Y001Y015分別為不同控制信號輸出端，輸出控制信號控制執(zhí)行電路的工作狀態(tài)。FR4是熱繼電器，把它們穿在電機的繞組中，當(dāng)水泵過載時，熱繼電器動作，切斷電源。刀開關(guān)QS4由人工手動控制，PLC控制電路失靈時刀開關(guān)是切斷電源的唯一方法。硬件設(shè)設(shè)計主電路圖如圖32所示：圖32 硬件設(shè)計主電路圖圖中的三相電接入口處有熔斷器，當(dāng)水泵因故障或其他原因過載時，主電路上的電流超過正常值時熔斷器自動熔斷，起到保護(hù)水泵和主電路的作用。 供水系統(tǒng)主電路分析與設(shè)計由設(shè)計內(nèi)容和要求可知，本設(shè)計需要用到四臺水泵，水泵的型號都為：150sfl16020x4，55kw，1450轉(zhuǎn)/分，380V，144A。%FS/年（機械振動頻率20Hz～1000Hz） 電氣連接：緊線螺母直接出線；標(biāo)準(zhǔn)配線3米 壓力連接：M20，其它螺紋可依據(jù)客戶要求設(shè)計 連接螺紋材料：304/316L不銹鋼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖：圖 31水壓傳感器PY206結(jié)構(gòu)圖 可編程控制器I/O分配 控制器I/O口分配表輸入元件地址編碼輸出元件地址編碼低水壓輸入X000水泵1接觸器Y001正常水壓輸入X001水泵2接觸器Y002高水壓輸入X002水泵3接觸器Y003模式選擇開關(guān)X003水泵4接觸器Y004自動模式開關(guān)X004水泵1工作指示燈Y005水泵1過載X005水泵2工作指示燈Y006水泵2過載X006水泵3工作指示燈Y007水泵3過載X007水泵4工作指示燈Y010水泵4過載X010自動模式指示燈Y011水泵1手動開X011手動模式指示燈Y012水泵1手動關(guān)X012自動模式開關(guān)指示燈Y013水泵2手動開X013高壓報警燈Y014水泵2手動關(guān)X014低壓報警燈Y015水泵3手動開X015水泵3手動關(guān)X016水泵4手動開X017水泵4手動關(guān)X020 系統(tǒng)電路分析及設(shè)計 系統(tǒng)電源供電系統(tǒng)的設(shè)定直接影響到控制系統(tǒng)的可靠性，因此在設(shè)定供電系統(tǒng)時應(yīng)考慮下列因素：1)輸入電源電壓在一定的允許范圍內(nèi)變化；2)當(dāng)輸入交流電斷電時，應(yīng)不破壞控制器程序和數(shù)據(jù)；3)當(dāng)控制系統(tǒng)不允許斷電的場合，要考慮供電電源的冗余；4)當(dāng)外部設(shè)備電源通斷電時，應(yīng)不影響控制器的供電；5)要考慮電源系統(tǒng)的抗干擾措施。%FS 供 電： 24V DC（15～30VDC） 絕緣電阻： ≥1000 MΩ/100VDC 負(fù)載電阻: 電流輸出型：最大800Ω 電壓輸出型：大于50KΩ 介質(zhì)溫度： 20～85℃、20～150℃、20～200℃、20～300℃（可選） 環(huán)境溫度：20～85℃ 儲存溫度：40～90℃ 相對濕度： 0～95% RH 密封等級：IP65/IP68 過載能力： 150%FS 響應(yīng)時間：≤10mS 穩(wěn) 定 性：≤177。%FS（量程60MPa以下）、177。廣泛用于工業(yè)設(shè)備、水利、化工、醫(yī)療、電力、空調(diào)、金剛石壓機、冶金、車輛制動、樓宇供水等壓力測量與控制。它有以下特點：水壓傳感器，廠家采用進(jìn)口高精度感應(yīng)芯體，先進(jìn)的貼片工藝，配套帶有零點、滿量程補償，溫度補償?shù)母呔群透叻€(wěn)定性放大集成電路，將被測量介質(zhì)的壓力轉(zhuǎn)換成0～5VDC標(biāo)準(zhǔn)電信號 。PLC自動控制水泵的工作情況的信息全部來自壓力傳感器，它必須要有很高的可靠性，如果壓力傳感器出錯，將會帶來災(zāi)難性的事故，很可能是管道爆裂或者是水壓不足，造成居民用水的不方便，因此壓力傳感器的選用很關(guān)鍵。特殊用途、脈沖輸出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V24V），脈寬調(diào)制，PID控制指令等。便利指令數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。 程序容量：內(nèi)置800步RAM（可輸入注釋）可使用存儲盒，最大可擴充至16K步?？蛇x用16/32/48/64/80/128點的主機，可以采用最小8點的擴展模塊進(jìn)行擴展。 除輸入輸出1625點的獨立用途外，還可以適用于在多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。是一款廣泛應(yīng)用于一般的順序控制三菱PLC。FX1N40MR001的主要參數(shù)為：I／O點數(shù)：24／16；基本指令：27條；功能指令：298條；基本指令執(zhí)行時間：；用戶程序步驟：8K；通信功能：強；輸出形式：繼電型；輸出能力：2A／點；三菱FX1N40MR001是三菱電機推出的功能強大的普及型PLC。依據(jù)控制任務(wù)，從PLC的輸入／輸出點數(shù)、存儲器容量、輸入／輸出接口模塊類型等方面等來選PLC型號。 控制器I/O口分配表型號數(shù)量主要性能參數(shù)流量m2/h揚程m效率%轉(zhuǎn)速r/min電機功率kw余量m進(jìn)出口徑mm水泵機組150sfl16020x441608073145055150 PLC的選型PLC是整個變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心，它要完成對系統(tǒng)中所有輸入信號的采集、所有輸出單元的控制、恒壓的實現(xiàn)以及對外的數(shù)據(jù)交換。4)具有完善的過載保護(hù)功能，系統(tǒng)要求較高的經(jīng)濟運行性能。要使泵組常處于高效區(qū)運行，則所選用的泵型必須與系統(tǒng)用水量的變化幅度相匹配。這種控制方案既有擴展功能靈活方便、便于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點，又能達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定性及控制精度的要求。因此該系統(tǒng)能適用于各類不同要求的恒壓供水場合，并且與供水機組的容量大小無關(guān)。在硬件設(shè)計上，只需確定PLC的硬件配置和I／O的外部接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時，可以方便地通過Pc機來改變存貯器中的控制程序，所以現(xiàn)場調(diào)試方便。PLC+ 水泵機組+壓力傳感器這種控制方式靈活方便。但開發(fā)周期長，程序一旦固化，修改較為麻煩，因此現(xiàn)場調(diào)試的靈活性差，同時在運行時，將產(chǎn)生干擾，水泵的功率越大，產(chǎn)生的干擾越大，所以必須采取相應(yīng)的抗干擾措施來保證系統(tǒng)的可靠性。因此不選并用此方案。這種控制比較落后，可靠性不高。 系統(tǒng)方案確定恒壓供水的原理分析可知，該系統(tǒng)主要有壓力傳感器、壓力變送器、恒壓控制單元、水泵機組以及低壓電器組成。因此，恒壓供水系統(tǒng)的實質(zhì)是電機的工作控制。第2章 供水系統(tǒng)的理論分析及方案的確定 恒壓供水系統(tǒng)原理恒壓供水系統(tǒng)的供水部分主要由水泵、電動機、管道和閥門等構(gòu)成。高壓報警指示燈，當(dāng)只有一臺水泵在工作，但是，水壓還是超過正常值，這時就要報警來提醒工作人員，由工作人員決定是否手動關(guān)掉所有水泵。（4）設(shè)有“自動/手動”切換開關(guān)（ON——手動，OFF——自動），另設(shè)自動運行控制開關(guān)（ON——自動運行，OFF——自動運行停止）。（2）各水泵工作時，均應(yīng)有工作狀態(tài)顯示。K1接通，表示水壓偏低；K2接通，表示水壓正常；K3接通，表示水壓偏高。目前，PLC在小型化、大型化、大容量、強功能等方面有了質(zhì)的飛躍。 可編程控制器(PLC)的特點及應(yīng)用 可編程序控制器(program 109ical controller)，簡稱PLC，是一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算電子系統(tǒng)，它是以微處理機為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置，是當(dāng)今工業(yè)發(fā)達(dá)國家自動控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一。目前國內(nèi)外基于PLC的供水系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)比較多，并且有些技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，從簡單的基于PLC的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計到基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計，其中后者的變頻技術(shù)是現(xiàn)在研究的核心，變頻技術(shù)是在電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)及電機控制理論發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。這些傳統(tǒng)的供水方式或多或少都存在各自的缺點和不足，比如：恒速泵加壓供水方式無法對供水管網(wǎng)的壓力做出及時的反應(yīng)，水泵的增減都依賴人工進(jìn)行手工操作水塔高位水箱供水基建投資大，占地面積大，維護(hù)不方便，水泵電機為硬起動，啟動電流大、單片機變頻調(diào)速供水系統(tǒng)開發(fā)周期比較長，對操作員的素質(zhì)要求比較高，可靠性比較低，維修不方便，且不適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。PLC在物業(yè)供水方面也得到了廣泛的應(yīng)用。70年代初期，體積小、功能強和價格便宜的微處理器被用于PLC，使得PLC的