【正文】 21 DC/DC/DC 6輸入 /4 輸出 AC/DC 繼電器 CPU222 DC/DC/DC 8輸入 /6 輸出 AC/DC 繼電器 CPU224 DC/DC/DC 14輸入 /10 輸出 AC/DC 繼電器 AC/DC 繼電器 CPU226 DC/DC/DC 24輸入 /16 輸出 AC/DC/繼電器 CPU226XM DC/DC/DC 24輸入 /16 輸出 AC/DC 繼電器 表中第 2 列的電源 /輸入 /輸出類型的含義，如為 DC/DC/DC，表示電源、輸入類型為 24VDC,輸出類型為 24VDC 晶體管型。 PLC一般使用 220V 的交流電源。 PLC 通過輸入接口把外部設(shè)備（如開關(guān)、按鈕、傳感器）的狀態(tài)或信息讀入 CPU，并通過用戶程序的運(yùn)算與操作，把結(jié)果通過輸出接口傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如電磁閥、繼電器、接觸器等）。 PLC 存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。 5 (2)中央處理器（ CPU) 一般由控制器、運(yùn)算器、和寄存器組成，這些電路都集成在一個芯片內(nèi)。它具有強(qiáng)大的指令集和豐富強(qiáng)大的通信功能。 S7200產(chǎn)品憑借其先進(jìn)性、成熟性和廣泛的適用 性在自動化產(chǎn)品中受到廣泛的重視。 S7200 系列 PLC 在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。因此 S7200系列產(chǎn)品具有極高的性能 /價(jià)格比。 S7200PLC 的主要特點(diǎn) SIMATIC S7200 系列 PLC 適用于各行各業(yè) ，各種場合的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。 (3)系統(tǒng)設(shè)有急停按鈕，可預(yù)防突發(fā)設(shè)備故障。并設(shè)有手動調(diào)節(jié)閥，當(dāng)壓力無法恢復(fù)正常時(shí)，手動調(diào)節(jié)水壓。當(dāng)壓力過低于 時(shí) K4輸出 ,說明管網(wǎng)內(nèi)水已用完，這時(shí)所有電機(jī) 1s后立即開始工作。 4 系統(tǒng)控制要求 (1)啟動過程中，由壓力值的大小決定啟用水泵的臺數(shù)。因此，壓力可以用來 作為控制流量大小的參變量?？紤]到在動態(tài)情況下，管道中水壓的大小與供水能力和用水需求之間的平衡關(guān)系有關(guān)： 供水能力 QG用水需求 QU，則壓力上升； 供水能力 QG用水需求 QU，則壓力下降； 供水能力 QG=用水需求 QU，則壓力不變。所以，流量是系統(tǒng)的基本控制對象。 (5) 通過通信控制，可以實(shí)現(xiàn)無人值守，節(jié)約了人力 物力。 (3) 占地面積小，投入少，效率高。 采用 PLC控制恒壓供水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) (1)以 PLC 為主機(jī)的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)反饋原理 :要維持一個物理量的 數(shù)值大小恒定或者基本不變，就應(yīng)該引入這個物理量跟該恒定值比較，形成閉環(huán)系統(tǒng)。對于多層住宅來說，是一種比較完善的供水系統(tǒng)。自此，住房小區(qū)的給水系統(tǒng)已逐步取消了高位水箱，而采用壓力變速器調(diào)速恒壓供水代替以前的重力供水、氣壓供水，克服了傳統(tǒng)供水方法的缺點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用壓力變送器，對合理設(shè)計(jì)壓力變送器恒壓供水設(shè)備，降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。壓力變送器恒壓供水技術(shù)其節(jié)能、安全、供水高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，在供水行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。 (5)單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)也能做到變頻調(diào)速，自動化程度要優(yōu)于上面 4 種供水方式，但是系統(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。 (4)液力渦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式易漏油，發(fā)熱需冷卻，效率低，改造麻煩，只能是一對一驅(qū)動，需經(jīng)常檢修 。 (2)水塔高位水箱供水具有控制方式簡單、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)合理、短時(shí)間維修或停電可不停水等優(yōu)點(diǎn)，但存在基建投資大，占地面積大，維護(hù)不方便，水泵電機(jī)為硬起動，啟動電流大等缺點(diǎn)，頻繁起動易損壞聯(lián)軸器，目前主要應(yīng)用于高層建筑。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性直接影響到小區(qū)住戶的正常工作和生活，也直接體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)管理水平的高低。利用 PLC 控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)開發(fā)的全自動恒供水系統(tǒng) ,管道內(nèi)水壓恒定 ,既可以滿足供水要求 ,避免出現(xiàn)供水事故 ,還可節(jié)約電能。 同時(shí)隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)、交流變頻調(diào)速技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能控制技術(shù)的迅速發(fā)展并日趨完善 ，變頻調(diào)速技術(shù)在供水領(lǐng)域得以運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了水泵電機(jī)無級調(diào)速，能夠極大地改善給水管網(wǎng)的供水環(huán)境。這種靠水的勢能或氣壓供水方式具有占地面積大、投資高、水泵電機(jī)啟動頻繁、耗電多、管網(wǎng)水壓不穩(wěn)、爆管現(xiàn)象頻繁、漏失嚴(yán)重等缺點(diǎn)；不僅生活用水容易受到二次污染，而且水泵電機(jī)的頻繁開啟使設(shè)備故障率高，檢修、維護(hù)也存在困難，而且像水塔這樣傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)，在維護(hù)和升級系統(tǒng)方面，是非常昂貴的。在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現(xiàn)水壓降低供不應(yīng)求的現(xiàn)象。而其中的老水廠自動控制系統(tǒng)配置相對落后，機(jī)組的控制主要依賴值班人員的手工操作。 目 錄 .................................................................. 1 課題的提出 ...................................................... 1 課題研究的目的和意義 ............................................ 1 .............................................. 3 恒壓供水控制系統(tǒng)的概述 .......................................... 3 采用 PLC 控制恒壓供水控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) .............................. 3 恒壓供水系統(tǒng)控制原理 ............................................ 3 系統(tǒng)控制要求 .................................................... 4 S7200PLC 的主要特點(diǎn) ............................................ 4 S7200PLC 的組成及各部分作用 ................................ 4 S7200PLC 的類型 ............................................. 5 ........................................ 7 壓力變送器的功能分析與選型 ...................................... 7 壓力變送器的功能分析 ......................................... 7 壓力變 送器的工作原理 ......................................... 8 壓力變送器選型步驟 ........................................... 8 供水泵的分類與選型 .............................................. 9 供水泵的分類 ................................................ 10 供水泵的選型 ................................................ 10 手動調(diào)節(jié)閥的選型 ............................................... 11 供水控制系統(tǒng)主電路 ............................................. 11 恒壓供水控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)及地址分配 ............................. 12 的硬件接線圖 ………………………………………………… … … 13 ....................................... 14 控制系統(tǒng)的程序流程圖 ........................................... 14 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) ............................................. 15 總結(jié) ............................................................. 20 主要參考文獻(xiàn) ........................................................... 21 1 1 緒論 課題的提出 隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人口的增多以及人們生活水平的不斷提高，對城市供水的數(shù)量、質(zhì)量、穩(wěn)定性提出了越來越高的要求。而我們國家是個水資源和電能短缺的國家，長期以來在市政供水、小區(qū)供水，尤其縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動化程度低。控制過程繁瑣，而且手動控制無法對供水管網(wǎng)的壓力和水位變化及時(shí)做出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。傳統(tǒng)的解決辦法是采用高位 水箱、水塔和各種氣壓罐進(jìn)行蓄水加壓，依賴擋板和閥門的阻力調(diào)節(jié)水流量。因此，如何利用有效的水源和電能保證各行各業(yè)正常供水，己是迫在眉睫。所有這些現(xiàn)代自動化控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，無疑為現(xiàn)代化高性能的生活供水提供了可能。 課題研究的目的和意義 眾所周知，水是人類生活、生產(chǎn)中不可缺少的重要物質(zhì)，在節(jié)水節(jié)能已成為時(shí)代特征的現(xiàn)實(shí)條件下，我們這個水資源和電能短缺的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù) 一直比較落后，自動化程度低，而隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以及住房制度改革的不斷深入，城市中各類小區(qū)建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時(shí)也對小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。 2 傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式有 :恒速泵加壓供水、水塔高位水箱供水、氣壓罐供水、液力藕合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式、單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)等方式，其優(yōu)、缺點(diǎn)如下： (1)恒速泵加壓供水方式無法對 供水管網(wǎng)的壓力做出及時(shí)的反應(yīng)，水泵的增減都依賴人工進(jìn)行手工操作，自動化程度低，而且為保證供水，機(jī)組常處于滿負(fù)荷運(yùn)行，不但效率低、耗電量大，而且在用水量較少時(shí)，管網(wǎng)長期處于超壓運(yùn)行狀態(tài)，爆損現(xiàn)象嚴(yán)重，電機(jī)硬起動易產(chǎn)生水錘效應(yīng)，破壞性大，目前較少采用。 (3)氣壓罐供水具有體積小、技術(shù)簡單、不受高度限制 等特點(diǎn)，但此方式調(diào)節(jié)量小、水泵電機(jī)為硬起動且起動頻繁，對電器設(shè)備要求較高、系統(tǒng)維護(hù)工作量大，而且為減少水泵起動次數(shù)，停泵壓力往往比較高，致使水泵在低效段工作，而出水壓力無謂的 增高，也使浪費(fèi)加大，從而限制了其發(fā)展。優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)簡單明了，維修方便。 綜上所述，傳統(tǒng)的供水方式普遍存在不同程度的浪費(fèi)水力、電力資源 。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵自動投入運(yùn)行與退出，依據(jù)用水量的變化（實(shí)際上為供水管網(wǎng)的壓力變化）自動調(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，是當(dāng)今先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。 3 2 恒壓供水控制系統(tǒng)簡介 恒壓供水控制系統(tǒng)的概述 自 80 年代初，全國各行業(yè)大力開展節(jié)能工作。這種供水方式既滿足供水安全，又避免水質(zhì)的二次污染。 在自動恒壓供水系統(tǒng)中，由于管網(wǎng)是封閉的，泵站供水的流量是由用戶實(shí)際用水量決定的。因?yàn)樵诤銐汗┧到y(tǒng)中，我們要想保持的供水管網(wǎng)的壓力恒定，因此就必須引入水壓反饋值與給定的壓力值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。 (2)節(jié)能，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)電 20%40%，能實(shí)現(xiàn)綠色用電。 (4) 配置靈活，自動化程度高，功能齊全，靈活可靠。 恒壓供水系統(tǒng)控制原理 對供水系統(tǒng)進(jìn)行控制，是為了滿足用戶對流量的需求。但是，流量的大小取決于揚(yáng)程，揚(yáng)程難以進(jìn)行具體測量和控制。 可見，供水能力與用水需求之間的矛盾反映在流體壓力的變化上。即保持供水系統(tǒng)中某 處壓力的恒定，也就保證了該處的供 水能力和用水流量處于平衡狀態(tài)，恰到好處地滿足了用戶所需的用水流量。壓力變送器的額定值為 供水過程中當(dāng)壓力超過 時(shí)，高壓報(bào)警器報(bào)警， K1 接通，此時(shí)可延時(shí) 30s 后撤除1臺水泵工作，要求工作的水泵逆序切斷；當(dāng)壓力低于 時(shí)，低壓報(bào)警器報(bào)警， K2接通，此時(shí)可延時(shí) 30s 后增設(shè) 1臺水泵工作，要求未曾工作過的水泵順序增加投入運(yùn)行；當(dāng)壓力過高 高于 時(shí) K3輸出，說明管 網(wǎng)內(nèi)壓力過大， 1S后所有電機(jī)立即停止工作。當(dāng)沒有報(bào)警信號時(shí)，表示水壓正常。 (2)系統(tǒng)還設(shè)有手動開關(guān)，每臺水泵都設(shè)有單獨(dú)的開關(guān)控制啟動與停止。 本次恒壓供水控制系統(tǒng) PLC選型為西門子 S7— 200中 CPU226 型 PLC。強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。在以下幾方面均有出色的表現(xiàn)：極高的可靠性；極豐富的指令集；易于掌握；便捷的操作；豐富的內(nèi)置集成功能；實(shí)時(shí)特性；強(qiáng)勁的通訊能力；豐富的擴(kuò)展模塊。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。 S7200PLC 的組成及各部分作用 S7200 PLC 把 CPU、存儲器、電源、輸入 / 輸出接口、通信接口和擴(kuò)展接口等部分集成在一個緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中。 (1)PLC 的硬件系統(tǒng) PLC 的硬件系統(tǒng)一般主要由中央處理單元、輸入 / 輸出接口、 I/O 擴(kuò)展接口、編程器接口、編程器和電源等幾部分組成。 CPU 通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元、輸入 /輸出接口 電