基于LC的恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

蔣守輝

摘 要文章分析了恒壓供水控制系統(tǒng)的主要工作原理，同時(shí)闡述了恒壓供水控制系統(tǒng)基本的節(jié)能措施，最后查閱大量文獻(xiàn)與資料，再結(jié)合自身多年工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，基于PLC的恒壓供水控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行分析闡述。旨在維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)與有效。

【關(guān)鍵詞】PLC 恒壓供水控制系統(tǒng) 工作原理 設(shè)計(jì)

1 解讀恒壓供水控制系統(tǒng)主要的工作原理

采用西門子S7-300作為恒壓變頻器的供水系統(tǒng)為主控器件，針對(duì)于單個(gè)的S7-300系列，PLC能夠擴(kuò)展8個(gè)模擬輸入模塊，西門子6ES7-331模擬輸入模塊為8路輸入信號(hào)。所以，針對(duì)于單個(gè)的S7-300系列能夠處理64路模擬量的輸入。利用其中的流量變送器，將用戶使用的流量模擬量方式直接輸入到PLC的模擬輸入塊里，通過PLC對(duì)用戶的使用量進(jìn)行記錄。使用DOPA系列的觸摸屏為人機(jī)交互接口，通過這種觸摸屏能夠和PLC進(jìn)行通訊。通過臺(tái)達(dá)DOPA的觸摸屏能夠幫助PLC處理較為復(fù)雜的運(yùn)算和PLC控制器的工作；另外還可以通過與通訊宏指令相配合撰寫通信協(xié)議，經(jīng)過串行口和固定的控制器相互連接；另外還可以與不同的通訊端口連接，對(duì)相同的或兩臺(tái)不同的控制器相連；除上述之外，還可以通過觸摸屏的SMC卡對(duì)資料進(jìn)行備份，可用于作為報(bào)警信息或存儲(chǔ)歷史資料等用途。

通過變頻器可以調(diào)節(jié)恒壓變頻器供水系統(tǒng)的速度，實(shí)際的供水壓力同樣也可以通過壓力變送器進(jìn)行檢測(cè)，將反饋的數(shù)值送入PLC行預(yù)設(shè)的供水壓力進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)實(shí)際壓力大于預(yù)設(shè)壓力時(shí)，必須要對(duì)水泵進(jìn)行一個(gè)降速處理；相反則需要對(duì)水泵進(jìn)行升速處理，要使得預(yù)設(shè)壓力與供水壓力值相等。

觸摸屏RS232與PLC進(jìn)行通訊，通過輸出端口能夠?qū)ψ冾l器的頻率進(jìn)行設(shè)定同時(shí)能夠控制變頻器的啟動(dòng)。一旦當(dāng)用戶打開水管后，其中的壓力會(huì)迅速降低，變送器會(huì)將壓力值轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸送至PLC輸入口，通過CPU的運(yùn)算后和設(shè)定的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，最終通過系統(tǒng)的輸出模塊對(duì)變頻器的頻率進(jìn)行設(shè)置以及控制。一旦設(shè)定值小于壓力值時(shí)，變頻器將會(huì)啟動(dòng)，變頻器將會(huì)輸出三相電，即P1-P3，PLC輸出口O0.00會(huì)使得交流接觸器1吸合，啟動(dòng)水泵1的變頻。

離心式水泵作為恒壓供水系統(tǒng)尤為常見的水泵，屬于典型的平方律負(fù)載。揚(yáng)程以及流量是水泵最為關(guān)鍵和主要的參數(shù)，揚(yáng)程以及供水率的乘積應(yīng)當(dāng)成正比。通過揚(yáng)程的特性能夠反應(yīng)出水流量的大小，用戶用水量越大，供水系統(tǒng)的揚(yáng)程也就會(huì)越來越??；當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速降低之后，供水的能力也就會(huì)減弱。

除此之外，管阻的主要特性就只是在管路中獲得所需的揚(yáng)程；其中管道粗細(xì)、閥門開度以及長(zhǎng)短都與管阻特性息息相關(guān)。

2 基于PLC的恒壓供水控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)流程

已知基于PLC的恒壓式供水控制系統(tǒng)的工作原理后，便可得到該系統(tǒng)涉及到的電氣控制總流程。根據(jù)流程可知，恒壓式供水控制系統(tǒng)涉及到的硬件設(shè)備主要有水泵機(jī)組、PLC、壓力變送器、擴(kuò)展模塊、液位變送器和變頻器。

2.1 科學(xué)選擇與設(shè)計(jì)PLC

按照恒壓式供水控制系統(tǒng)具體的運(yùn)行需求，諸如：端子數(shù)目，在選擇與設(shè)計(jì)PLC端子的數(shù)目時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮一定余量，結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)選擇CPU226來當(dāng)作S7-200型號(hào)PLC主模塊，這是因?yàn)樵撃K能夠?qū)崿F(xiàn)16點(diǎn)的開關(guān)量輸出，切輸出的形式為AC220V的繼電器輸出形式。此外，還能實(shí)現(xiàn)24點(diǎn)的開關(guān)量輸入CPU226，且輸入的形式為+24V的直流輸入形式。需注意的是，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用選擇需要的模擬量為1個(gè)輸入點(diǎn)，同時(shí)模擬量的輸出點(diǎn)也只有1個(gè)，便需要進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)展，并選用EM235擴(kuò)展模塊。

基于PLC的恒壓式供水控制系統(tǒng)包含了5個(gè)輸入量，而這5個(gè)輸入量分別是由1個(gè)模擬量與4個(gè)數(shù)字量構(gòu)成。當(dāng)檢測(cè)管網(wǎng)壓力通過壓力變送器向PLC擴(kuò)展模塊（EM235）中輸入時(shí)，其中涉及到的模擬量實(shí)質(zhì)上是模擬輸入量，此時(shí)SAI開關(guān)會(huì)被用來控制與切換白天和黑夜這兩種模式。需注意的是，基于PLC的恒壓式供水系統(tǒng)本身含有1個(gè)模擬量的輸出信號(hào)和11個(gè)數(shù)字量的輸出信號(hào)。

2.2 合理選擇變頻器

文章所提及的PLC使用的是西門子S7-200型號(hào)，為順利實(shí)現(xiàn)變頻器同PLC間的通信功能，結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)選擇MicroMaster440型號(hào)的西門子變頻器。MicroMaster440型號(hào)的西門子變頻器主要是通過微處理器來控制，其中涉及到的功率輸出器件為絕緣式柵雙極型號(hào)晶體管，該功率輸出器件不僅有著強(qiáng)大的運(yùn)行功能，而且在可靠性方面表現(xiàn)良好，即能夠很好的滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

2.3 有效選擇壓力變送器

基于PLC的恒壓式供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)使用的是普通型號(hào)的壓力表（Y-100）和數(shù)字儀（XMT-1270）來檢測(cè)壓力和顯示變送過程。其中，壓力表測(cè)量的實(shí)際范圍為0-1Mpa，且精度在1.0左右，在數(shù)字儀與模擬量模塊的聯(lián)合應(yīng)用下，能夠?qū)Ψ答侂娦盘?hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，如：設(shè)定壓力上下限等，以此確保輸出壓力信號(hào)的有效。

2.4 適宜選擇液位變送器

在具體設(shè)計(jì)中選用DS26型號(hào)的分體式液位變送器作為恒壓式供水控制系統(tǒng)的變送器，該變送器的量程在0-200m內(nèi)，能夠被使用在深井、水池等液位測(cè)量中，且滿量程與零點(diǎn)均可調(diào)，滿足設(shè)計(jì)要求。

3 總結(jié)

綜上所述，科技水平不斷前行與發(fā)展，新的一些技術(shù)與理念應(yīng)用到恒壓式供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，而本文主要基于PLC視角，探討恒壓式供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，通過對(duì)其主要構(gòu)成與基本原理進(jìn)行分析，詳述了硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而針對(duì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者在這一方面的經(jīng)驗(yàn)已非常成熟，這里便不再一一贅述。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

桂林市自來水公司 廣西壯族自治區(qū)桂林市 541001