【正文】 ，關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，三臺水泵供消防用水使用，并根據(jù)用水量的大小，使消防供水也在恒壓狀態(tài)下 進行。 對生活 /消防恒壓供水的需要： ① 生活供水時，系統(tǒng)應(yīng)低 于 恒壓值運行；消防供水時，系統(tǒng)應(yīng)高于恒壓值運行。 ③ 在用水量較小時，如果一臺泵連續(xù)運行超過 1 天 ，則要切換到下一系統(tǒng)，具有“倒泵功能” 避免某一臺泵工作時間過長。 5 ⑤ 要有 完善的報警功能。 （ 2） PLC 變頻器恒 壓供水系統(tǒng)的工藝流程 系統(tǒng)采用 3 臺泵并聯(lián)運行方式，把水泵 M1， M2， M3 分別和電網(wǎng)及變頻器連接，實現(xiàn)變頻運行。 在工作過程中，壓力傳感器將主管 網(wǎng)水壓變換為電流信號，經(jīng)模擬量輸入模塊，輸入 PLC， PLC 根據(jù)給定的壓力設(shè)定值與實際檢測值進行 PID 運算，輸出控制信號經(jīng)模擬量輸出模塊至變頻器，調(diào)節(jié)水泵電機的運行頻率。 升壓控制系統(tǒng)控制時，每臺水泵處于三種狀態(tài)之一，即工頻電網(wǎng)拖動狀態(tài)、變頻器拖動調(diào)速狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)用水量增加水壓減小時 ，通過壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)水泵按設(shè)定速率加速到另一個穩(wěn)定轉(zhuǎn)速；反之用水量減少水壓增加時，水泵按設(shè)定的速率減速到新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。如果用水量繼續(xù)增加 ，變頻器輸出頻率增加至工頻（即50Hz）時，水壓仍低于設(shè)定值， PLC 自動將最后一臺水泵 M3 啟動投入到變頻運行，同時將變頻泵 M2 切換到工頻運行，系統(tǒng)恢復(fù)對水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)。 降壓控制 系統(tǒng)控制時， 當(dāng)用水量下降 水壓升高，變頻器輸出頻率降至啟動頻率時，水壓 仍高于設(shè)定值 ，系統(tǒng)將工頻運行的水泵 M3 關(guān)掉，恢復(fù)對水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，是壓力重新達到設(shè)定值。當(dāng)一臺水泵變速運行，用水量接近于零，水泵最小轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速時（這是變速運行水泵最小工作轉(zhuǎn)速），可根據(jù)這一工作狀態(tài)的長短和系統(tǒng)用水的特點， 使系統(tǒng)轉(zhuǎn)入 間歇運行或小容量水泵運行。 PLC 產(chǎn)品按地域上分成三個流派，分別是美國產(chǎn)品、歐洲產(chǎn)品、日本產(chǎn)品。此外控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，國內(nèi)市場上還有韓國、臺灣地區(qū)等 PLC 產(chǎn)品。要根據(jù)工業(yè)的實際 需要選擇合適的 PLC。目前中國 PLC 市場的主要廠商為 siemens、 mitsubishi、 omron、 rockwell、 schneider、 gefanuc 等國際大公司，歐美公司在大、中型 PLC 領(lǐng)域占有絕對優(yōu)勢，日本公司在小型 PLC 領(lǐng)域占據(jù)十分重要的位置，韓國和中國臺灣的公司在小型 PLC 領(lǐng)域也有一定市場份額。 綜合考慮 ，選擇西門子 S7200 系列的 PLC 較為合適。 S7200 系列具有極高的性能 /價格比。 S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動監(jiān)測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域 ， 包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、 環(huán)境保護8 設(shè)備等等。 S7200 系列 PLC 可提供 4 個不同的基本型號的 8 種 CPU 供您使用。無 I/O 擴展能力。 4個獨立的 30kHz 高速計數(shù)器， 2路獨立的 20kHz高速脈沖輸出。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。可連接 2 個擴展模塊，最大擴展至78 路數(shù)字量 I/O 點或 10 路模擬量 I/O 點。 4 個獨立的 30kHz 高速計數(shù)器， 2 路獨立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。是具有擴展能力的、適應(yīng)性更廣泛的全功能控制器。可連接 7 個擴展模塊，最大擴展至 168 路數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點。 6 個獨立的 30kHz 高速計數(shù)器， 2 路獨立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。 I/O 端子排可很容易地整體拆卸。 S7224XP 本機集成 14 輸入 /10 輸出共 24 個數(shù)字量 I/O 點， 2 輸入 /1 輸出共 3 個模擬量 I/O 點，可連接 7 個擴展模塊，最大擴展至 168 路數(shù)字量 I/O 點或 38路模擬量 I/O 點。本機還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量 I/O，位控特性，自整定 PID 功能，線性斜坡脈沖指令，診斷 LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。 S7226 本機集成 24 輸入 /16 輸出共 40 個數(shù)字量 I/O 點。 26K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 2 個RS485 通訊 /編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入 /輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能。 控制系統(tǒng)的輸入輸出信號的代碼、名稱及地址編號如表 25 所示。從表中分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點 6 個，開關(guān)量輸出點 12個；模擬量輸入點 1 個，模擬量輸出點 1個。參照西門子 S7200 產(chǎn)品目錄及市場實際價格，選主機為 CPU 為 XP224 PLC（ 14/10 繼電器輸出）一臺，加上一個模擬量模塊 EM235（ 4AI/1AO）。如圖 21 圖 21 PLC系統(tǒng)配置圖 （ 2）變頻器 的選型 變頻器在選型時需要確定一下幾點： ①采用變頻的目的： 恒壓控制或恒流控制等。 ③變頻器與負載的匹配問題： Ⅰ 電壓匹配：變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符； Ⅱ 電流匹配：普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。 ④ 在使用變頻 器驅(qū)動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。 ⑤ 變頻器如果要長電纜運行時， 此時 要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下 ，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 ⑦ 變頻器正確接地是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性 ,抑制噪聲能力的重要手段 .變頻器的接地端子的接地電阻越小越好 ,接地導(dǎo)線的截面不小于 4mm，長度不超過 5m。信號線的屏蔽層一端接到變頻器的接地端，另一端浮空。 10 綜合考慮 ，本次設(shè)計采用西門子的 MM440 變頻器。 MM440 是用于控制三相交流電 動 機速度的變頻器系列。 標(biāo)準(zhǔn)變頻器 MM440 變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進技術(shù)水平的絕緣 柵雙極型晶體管（ IGBT） 作為 功率輸出器件。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動機運行的噪聲。 MICROMASTER 440 既可用于單機驅(qū)動系統(tǒng)，也可集成到‘自動化系統(tǒng)’中。 性能特征：矢量控制 ； 無傳感器矢量控制 (SLVC)； 帶編碼器的矢量控制 (VC)； v/f控制 ； 多點 v/f 特性 ； 內(nèi)置的直流注入制動 ； 復(fù)合制動功能改善了制動特性 ； 內(nèi)置的制動單元（僅限外形尺寸為 A 至 F 的 MM440 變頻器） ； 加速 /減速斜坡特性具有可編程的平滑功能 ； 起始和結(jié)束段帶平滑圓弧 ； 起始和結(jié)束段不帶平滑 圓弧 ； 具有比例積分和微分(PID)控制功能的閉環(huán)控制 ； 動力制動的緩沖功能 ； 定位控制的斜坡下降曲線 。 表 22 變頻器控制端子 端 子 名 稱 功 能 1 輸出 +10 V 2 輸出 0 V 3 ADC1+ 模擬輸入 1(+) 4 ADC1 模擬輸入 1() 5 DIN1 數(shù)字輸入 1 11 6 DIN2 數(shù) 字輸入 2 7 DIN3 數(shù)字輸入 3 8 DIN4 數(shù)字輸入 4 9 隔離輸出 +24 V / max. 100 mA 10 ADC2+ 模擬輸入 2(+) 11 ADC2 模擬輸入 2() 12 DAC1+ 模擬輸出 1(+) 13 DAC1 模擬輸出 1() 14 PTCA 連接 PTC/KTY84 15 PTCB 連接 PTC/KTY84 16 DIN5 數(shù)字輸入 5 17 DIN6 數(shù)字輸入 6 18 DOUT1/NC 數(shù)字輸出 1/常閉觸點 19 DOUT1/NO 數(shù)字輸出 1/常開觸 點 20 DOUT1/COM 數(shù)字輸出 1/轉(zhuǎn)換觸點 21 DOUT2/NO 數(shù)字輸出 2/常開觸點 22 DOUT2/COM 數(shù)字輸出 2/轉(zhuǎn)換觸點 23 DOUT3/NC 數(shù)字輸入 3/常閉觸點 24 DOUT3/NO 數(shù)字輸入 3/常開觸點 25 DOUT3/COM 數(shù)字輸入 3/轉(zhuǎn)換觸點 26 DAC2+ 模擬輸出 2(+) 27 DAC2 模擬輸出 2() 28 隔離輸出 0 V/ mA 29 P+ RS485 端口 30 P RS485 端口 （ 3）壓力傳感器的選 型 在供水系統(tǒng)中，壓力傳感器既可以采用壓力變送器，也可以采用遠傳壓力表。 CYB11 系列通用型壓力變送器是利用半導(dǎo)體擴散硅壓力傳感器及專用放大線路組成，是理想的 DDZⅢ型儀表的配套組合單元。適用于各種非腐蝕性流體的壓力測量和控制，量程范圍寬，覆蓋面廣。配套動力機的功率根據(jù)水泵的揚程 H(米 )和流量 Q（米 3/秒）按下式計算：12 （千瓦） 揚程 H 由幾何揚程 Hj 和管路損失 Hs兩項組成，在初步選型時可按 HS=(～ )Hj估算。式中K 為功率儲備系數(shù) ,常用 K=～ ,功率大時取小值 。 水泵的要求是提高效率、降低能耗和充分利用自然能源。根據(jù)此次設(shè)計的要求計算后選用 : 水泵 IS10065200B （ Q=△ H= ） 電動機 YB160M2W （ 5） 報警裝置的選擇 作為一個控制系統(tǒng)， 報警是必不可少的重要組成部分。 （ 6）元器件明細表 表 23 元器件名細表 符號 名稱 型號 數(shù)量 QF1～ QF4 隔離開關(guān) HD13BX200/31 4 KM1～ KM6 交流接觸器 CJ2063 6 FR1～ FR3 熱繼電器 JR16B160/3D 3 FU1～ FU3 熔斷器 RT1832 3 UF 變頻器 SJ100004HFE 1 13 PLC 可編程控制器 S7200 1 M1～ M3 電機 YB160M2W 3 水泵 IS10065200B 3 壓力傳感器 CYB11 1 （ 1）供水系統(tǒng)的電氣設(shè)計 主電路 如圖 22 所示，三臺電機分別為 M M M3。 FU1 為主電路的熔斷器。圖中 SA為手動自動轉(zhuǎn)換開關(guān)， SA 打在“ 1”的位置時為手動控制狀態(tài)，打在“ 2”的位置時為自動轉(zhuǎn)換狀態(tài)。由于電磁閥 YV2 沒有觸電，所以要使用一個中間繼電器 KA1間接控制 YV2，來實現(xiàn) YV2 的手動自鎖功能。對變頻器頻率進行復(fù)位時只提供一個控制信號，由于 PLC 的 4 個輸出點為一組，公用一個 COM 端，而本系統(tǒng)又沒有剩下單獨的 COM 端輸出組，所以通過一個中間繼電器 KA的觸點對變頻器進行復(fù)頻控制。 圖 23 控制電路 原理圖 15 （ 2） PLC、變頻器連接線圖及參數(shù)設(shè)置 圖 24 變頻 器接線圖 圖 25 PLC 接線圖 16 （ 3） PLC 的 I/O 分配 表 表 25 I/O 信號的代碼、名稱及地址分配表 代碼 名稱 地址 輸入信號 SA1 啟動 SLL 水池水位下限信號 SLH 水池水位上限信號 SU 變頻器報警信號 SB9 消鈴按鈕 SB10 試燈按鈕 UO 遠程壓力表模擬量電壓值 AIW0 輸出 信號 KM1,HL1 1泵工頻運行接觸器及指 示燈 KM2,HL2 1泵變頻運行接觸器及指示燈 KM3,HL3 2泵工頻運行接觸器及指示燈 KM4,HL4 2泵變頻運行接觸器及指示燈 KM5,HL5 3泵工頻運行接觸器及指示燈 KM6,HL6 3泵變頻運行接觸器及指示燈 YV2 生活 / 消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥 HL7 水池水位下限 報警指示燈 HL8 變頻器故障報警指示燈 HL9 火警報警指示燈 HA 報警電鈴 KA 變頻器頻率復(fù)位控制 VF 控制變頻器頻率電壓信號 AQW0 17 第三章 軟件設(shè)計方案 （ 1）編程順序 梯形圖 按照從上到下，從左到右的順序控制。 （ 2）編號分配 對于 外接電路的各元件分配編號，編號的分配必須是主機或者擴展模塊本身實際提供的，而且可以用來編程，兩個設(shè)備不能共用一個輸入輸出點。 （ 4）線圈的連線 使用一個條件驅(qū)動多個線圈時 ，不能串聯(lián)，只能并聯(lián)。邏輯運算報警處理等放在主程序。生活供水時，系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 70%；消防供水時，系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程