PLC双恒压无塔供水控制系统文档格式.docx

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2#

1#

上限

下限

水箱

水位控制器

阀

消防用水

生活用水

市网来水

MB2

MB1

图3.1双恒压无塔供水控制系统的工艺流程图

四双恒压无塔供水控制系统的功能以及控制方案

双恒压无塔供水控制系统整体构成

本设计采用手动和自动两种控制方式，手动控制主要借助操作盘上的按钮进行人工调节;

自动控制则由PLC进行自动采集分析和调节控制。

通过以上的方式使系统在生活供水时，系统应在低恒压值运行，消防供水时系统应在高恒压值运行以及顺序启动、定时倒泵和报警等功能。

整体构成图所示

用户

送水

手操盘

界面

手/自动

切换

PLC

泵1

泵2

泵3

变频器

水箱

压力信号

图4.1双恒压无塔供水控制系统整体构成

双恒压无塔供水控制系统的主电路图

本设计的的主电路图如图所示。

三台电动机分别为MA1、MA2、MA3。

接触器QA1、QA3、QA5分别控制MA1、MA2、MA3的工频运行；

接触器QA2、QA4、QA6分别控制MA1、MA2、MA3的变频运行，BB1、BB2、BB3分别为

三台水泵电动机过载保护用的热继电器；

QA10、QA20、QA30、QA40分别为变频器和三台水泵电动机主电路的隔离开关；

QA0为主电源电路总开关，VVVF为简单的一般变频器。

RST

UVW

QA2

BB1

BB2

BB3

QA4

QA6

QA20QA30

QA1QA3

QA40

QA5

QA0

QA10

VVVF

N

A

B

C

M3~

图4.2双恒压无塔供水控制系统的主电路图

五硬件设计和软件设计

的选型及配置

从控制系统的分析可以知道，系统共有开关量输入点6个、开关量输出点12个；

模拟量输入点1个、模拟量输出点1个。

如果选用CPU224PLC，也需要扩展单元；

如果选用CPU226PLC，则价格较高，浪费较大。

参照西门子S7-200PLC产品目录及市场实际价格，选用主机为CPU222（8入/6继电器输出）一台，加上一台扩展模块EM222（4AI/1AO）。

这样的配置是最经济的。

整个PLC系统的配置图所示。

主机单元

CPU222

AC／DC继电器

扩展单元

EM222

8点继电器

模拟量单元

EM235

4AI／1AO

图5.1双恒压无塔供水控制系统PLC系统配置图

双恒压无塔供水控制系统的PLC控制系统I／O表

表双恒压无塔供水控制系统的PLC控制系统I／O表（输入信号）

名称

代码

地址编号

消防信号

SF0

水池水位下限信号

BGL

水池水位上限信号

BGH

变频器报警信号

KFU

消铃按钮

SF9

试灯按钮

SF10

远程压力表模拟量电压值

UP

AIW0

表5.2双恒压无塔供水控制系统的PLC控制系统I／O表（输出信号）

1#泵工频运行接触器及指示灯

QA1，PG1

1#泵变频运行接触器及指示灯

QA2，PG2

2#泵工频运行接触器及指示灯

QA3，PG3

2#泵变频运行接触器及指示灯

QA4，PG4

3#泵工频运行接触器及指示灯

QA5，PG5

3#泵变频运行接触器及指示灯

QA6，PG6

生活/消防供水转换电磁阀

水池水位下限报警指示灯

PG7

变频器故障报警指示灯

PG8

火灾报警指示灯

PG9

报警电铃

PB

变频器频率复位控制

KF（EMG）

控制变频器频率电压信号

VF

AQW0

双恒压无塔供水控制系的硬件外围接线图

图5.2

M

L+

地

CPU222

24VDC

V0

I0

M0

C-

A+A

A-

B+

B-

C+

D+

D-

+-

PG1

PG2

PG3

PG4

PG5

PG6

KF

图5.2双恒压无塔供水控制系的硬件外围接线图

由于在本设计中使用到的中间位比较多，具体的元器件地址与功能详见表5.2所示；

生活供水时系统设定值为满量程的70%，消防供水时系统设定值为满量程的90%。

在本设计中，只是利用比例（P）和积分（I）控制，其回路增益和时间常数可通过工程计算机初步确定，但还需要进一步调整以达到最优控制效果。

初步确定的增益和时间常数为增益Kc=0.25;

采样时间Ts=0.2s;

积分时间Ti=30min。

表5.2双恒压无塔供水控制系程序中使用的元器件地址与功能表

器件

地址

功能

器件地址

VD100

过程变化标准化值

T38

贡品泵减泵滤波时间控制

VD104

压力给定值

T39

工频/变频转换逻辑控制

VD108

PI计算值

故障结束脉冲信号

VD112

比例系数

泵变频启动脉冲

VD116

采样时间

倒泵变频启动脉冲

VD120

积分时间

复位当前变频运行泵脉冲

VD124

微分时间

当前泵工频运行启动脉冲

VD204

变频器运行频率下限值

新泵变频启动脉冲

VD208

生活供水变频器运行频率上限

泵工频/变频转换逻辑控制

VD212

消防供水变频器运行频率上限

VD250

PI调节结果存储单元

VB300

变频工作泵的总台数

故障信号汇总

VB301

工频运行的泵的总台数

水池水位下限故障逻辑

VD310

到泵时间存储器

水池水位下限故障消铃逻辑

T33

变频器故障消铃逻辑

T43

火灾消铃逻辑

T37

工频泵增泵滤波时间控制

5.5双恒压无塔供水控制系统的梯形图（语句表）

六结论

以上就是双恒压无塔供水控制系统设计的整个过程，通过分析它确实能实现城市供水系统的优化控制，为城市供水系统提供了现代化的调度、管理、监控及经济运行的手段。

我相信双恒压无塔供水控制系统会在生活中的应用越来越广泛，它可取代传统的水塔、高位水箱或气压罐等供水方式，不仅节能效果显著，还可以极大地改善系统的工作性能，并能延长系统的使用寿命，具有良好的技术、经济效益。

当然由于时间关系，以上设计只能说是个雏形，但我认为经过深入的优化和改造，双恒压无塔供水控制系统一定会在生活中得到充分的应用。

还有就是在这次课程设计中我学到了许多在课堂上学不到的知识。

我认为只有理论和实际的问题相结合才能真正学好PLC。

这次设计让我更系统的了解了许多新语句的场合和方法。

更重要的是进一步激发了我对学习PLC的兴趣。

最后，我还要感谢一下在设计过程中一直帮助我的李玉杰老师和同学们，是你们的帮助让我学到了更多。

7参考文献

1、王永华《现代电气控制及PLC应用技术》北京航空航天大学出版社

2、能源部西安热工研究院《热工技术手册》1992

3、张淑玉《电厂热力过程自动化》水利电力出版社

4、施仁《自动化仪表与过程控制》电子工业出版社

5、文群英等《热工自动控制系统》中国电力出版社2006，8

6、张丽香等《模拟量控制系统》中国电力出版社2006，4

7、吴作明《工控组态软件与PLC应用技术》北京航空航天大学出版社