【正文】 PLC在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，具有巨大的經(jīng)濟和社會價值。通過軟件的仿真運行，說明了所設(shè)計的恒壓供水控制系統(tǒng)運行可靠，能夠滿足實際需要。 constant pressure water supply 。operation conversion目 錄摘 要 IVAbstract V第1章 緒論 1 城市樓宇恒壓供水系統(tǒng)的要求及特點 1 變頻恒壓供水產(chǎn)生的背景和意義 2 第2章 變頻恒壓供水系統(tǒng)的模型設(shè)計 3 變頻恒壓控制理論模型 3 變頻恒壓供水系統(tǒng)概述及方案選擇 3 第3章 變頻恒壓供水系統(tǒng)的硬件設(shè)計 5 PLC概述及選型 5 可編程控制器的定義 5 PLC的發(fā)展和應(yīng)用 5 西門子S7300PLC簡介 6 供水設(shè)備的選擇 7 供水設(shè)備的選擇 7 變頻器概述及選型 7 變頻器的基本結(jié)構(gòu) 7 變頻器的分類 7 變頻器的控制方式 7 變頻器的選型 8 壓力傳感器概述及選型 8 壓力傳感器的選型 8 液位傳感器概述及選型 9 軟啟動器概述及選型 10 第4章 PLC軟硬件配置 11 I/O地址表 11 PLC的硬件配置 12 系統(tǒng)硬件線路設(shè)計 14 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程 18 手動運行 18 低恒壓值自動運行（生活供水） 19 高恒壓值自動運行（消防供水） 20 PLC程序 22 手動運行梯形圖 22 自動運行梯形圖 24 系統(tǒng)異常報警指示梯形圖 32 參考文獻 36 VI 第1章 緒論 城市樓宇恒壓供水系統(tǒng)的要求及特點眾所周知，水是生產(chǎn)生活中不可或缺的重要組成部分。其落后主要表現(xiàn)為主要表現(xiàn)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，而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現(xiàn)水壓升高供過于求的情況，此時將會造成能量的浪費，同時有可能導(dǎo)致水管爆破和用水設(shè)備的損壞。這種方式是通過安裝在系統(tǒng)中的壓力傳感器將系統(tǒng)壓力信號與設(shè)定壓力值作比較，再通過控制器調(diào)節(jié)變頻器的輸出，無級調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速水泵調(diào)速控制方式具體有三種：水泵出口恒壓控制、水泵出口變壓控制、給水系統(tǒng)最不利點恒壓控制。這種方式適用于管路的阻力損失在水泵揚程中所占比例較小，整個給水系統(tǒng)的壓力可以看作是恒定的系統(tǒng)，但這種控制方式若在供水面積較大的居住區(qū)中應(yīng)用時，由于管路能耗較大，在低峰用水時，最不利點的流出水壓高于設(shè)計值，故水泵出口恒壓控制方式不能得到最佳的節(jié)能效果。是將每日24小時按用水曲線分成若干時段，計算出各個時段所需的水泵出口壓力，進行全日變壓，各時段恒壓控制。他比水泵出口恒壓控制方式能更節(jié)能，但這取決于將全天24小時分成的時段數(shù)及所需水泵出口壓力計算的精確程度。③最不利點恒壓控制最不利點恒壓控制是將壓力傳感器安裝在系統(tǒng)最不利點處；使系統(tǒng)在運行過程中保持最不利點的壓力恒定。變頻調(diào)速式供水系統(tǒng)與以前出現(xiàn)的供水系統(tǒng)相比具有節(jié)約能源、節(jié)省鋼材、節(jié)省占地、節(jié)省投資、調(diào)節(jié)能力大、運行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟效益與社會效益。把先進的自動化技術(shù)、控制技術(shù)、通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用到供水領(lǐng)域，成為對供水系統(tǒng)的新要求。 變頻恒壓供水產(chǎn)生的背景和意義泵站擔負著工農(nóng)業(yè)和生活用水的重要任務(wù)，運行中需大量消耗能量，提高泵站效率：降低能耗，對我國國民經(jīng)濟發(fā)展有重大意義。目前，大量的電能消耗在水泵、風機負載上，城鄉(xiāng)居民用水設(shè)備所消耗的電量在這類負載中占了相當?shù)谋壤Ｒ虼?，研究供水系統(tǒng)的能量模型，找出能夠節(jié)能的控制策略方法，大有潛力可挖，這也是減少能耗，保障供水的一個很有意義的工作。采用該系統(tǒng)進行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便地實現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控；同時系統(tǒng)具有良好節(jié)能性，這在能量日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計該系統(tǒng)，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有頗為重要的現(xiàn)實意義。設(shè)定的供水壓力可以是一個常數(shù)，也可以是一個時間分段函數(shù)，在每一個時段內(nèi)是一個常數(shù)。 從圖21中可以看出，在系統(tǒng)運行過程中，如果實際供水壓力低于設(shè)定壓力，控制系統(tǒng)將得到正的壓力差，這個差值經(jīng)過計算和轉(zhuǎn)換，計算出變頻器輸出頻率的增加值，該值就是為了減小實際供水壓力與設(shè)定壓力的差值，將這個增量和變頻器當前的輸出值相加，得出的值即為變頻器當前應(yīng)該輸出的頻率。如果運行過程中實際供水壓力高于設(shè)定壓力，情況剛好相反，變頻器的輸出頻率將會降低，水泵的轉(zhuǎn)速減小，實際供水壓力因此而減小。變頻器水泵用戶管網(wǎng)壓力壓力變送器給定值+圖21 變頻恒壓控制原理圖 變頻恒壓供水系統(tǒng)概述及方案選擇從變頻恒壓供水的原理分析和設(shè)計要求可知，該系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、壓力傳感器（內(nèi)含變送器）、異步電機、水泵和相應(yīng)管路組成。通常由異步電動機驅(qū)動水泵旋轉(zhuǎn)來供水，并且把電機和水泵做成一體，通過變頻器調(diào)節(jié)異步電機的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的出水流量而實現(xiàn)恒壓供水的。異步電動機的變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速而實現(xiàn)調(diào)速的。圖22 系統(tǒng)構(gòu)成框圖 由前文可知，變頻調(diào)速供水方式分為三種：水泵出口恒壓控制、水泵出口變壓控制、給水系統(tǒng)最不利點恒壓控制。（所設(shè)計系統(tǒng)較小，且只要求系統(tǒng)平時保持低恒壓值運行，消防供水時系統(tǒng)應(yīng)保持高恒壓值運行，故出口壓力波動不會太大。在1987年國際電工委員會(International Electrical Committee)頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義:“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。限于當時的元器件條件及計算機發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立組件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。此時的PLC為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。 西門子S7300PLC簡介西門子S7300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。與S7200 PLC比較，S7300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機對話的編程要求大大減少。S7300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送。具備強大的通信功能，S7300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。在此，因為設(shè)計任務(wù)要求我們采用西門子S7300可編程控制器實現(xiàn)系統(tǒng)邏輯控制，故不再對選型原因進行討論