自动送水系统的PLC控制设计
基于PLC水箱水位自动控制系统的设计思路
研发设计I RESEARCH DESIGN摘要：文章就P L C水箱水位自动控制系统的设计思路进行简单论述，该设计思路是采用西门子S7-200P L C为主控制机的多泵恒 压供水控制系统。
在传统水箱供水的基础上，加入了 P L C、变频器等器件，以实现恒压供水。
关键词：P L C:恒压供水；自动控制I基于P L C水箱水位自动控制系统的设计思路■文水是生命之源，水对人民生活与工业生产的影响非常大，同时人们对供水系统的质量和可靠性的要求也很高。
变频恒 压供水系统是集变频技术、PLC技术、现代控制技术等多种 技术于一体，可靠地为人民生活和工业生产提供优质水服务 的一项技术。
1. 恒压供水系统的意义及设计思路众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分。
企业生产和人民生活对水的需求非常大，对来水的量和来水 的压力都有严格的要求。
同时，企业生产和人民生活对水需 求的时段有所不同，企业生产可能是全时段，而人民生活基 本上是在白天。
夏季人民的生活用水就会多些，冬季就会少 些。
这就需要一套系统，既能保证企业生产和人民生活的用 水量和用水压力，又能识别哪个季节哪个时段的用水。
综上 所述，在设计上只要把上述需求转换到水压上就能够解决难 题。
该设计就是从这个点出发，利用PLC对通过压力传感 器采集过来的信息进行分析处理，给出合理的控制信息，进 行恒压供水。
把PLC技术运用在水箱水位控制系统中，具 有很大的发展空间和应用价值。
2.自动控制系统相关组件2. 1PLC组件PLC是可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计 数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 和输出控制，各种类型的机械或生产过程。
当前，P L C已是 适用于工业现场工作的标准设备。
2.2变频器组件变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工 作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
论述PLC技术在水厂自控系统的应用
论述PLC技术在水厂自控系统的应用引言为适应城市现代化对供水行业的要求，改善水厂出水水质、降低能耗、提高水厂的管理水平和经济效益成为供水行业当下的重要任务。
在水厂的水处理系统中采用自动控制技术，不仅可以提高系统的性能、产率、可靠性，而且还可以增加系统的稳定性、降低操作成本、加快启动过程。
PLC 控制技术的应用给水厂带来巨大的经济效益和社会效应同时，技术人员应注意总结其特点及其优缺点。
一、PCL技术所谓的PLC 控制技术，是指利用专门在工业环境下应用和设计的数学运算操作电子装置，来对水厂的水质及其他数据进行监控，并执行相关的调节命令。
PLC 控制技术可在一定程度上减轻工人们的体力以及生产效率，并极大程度提高设备的耐用度及可靠性。
二、水厂PLC 的配置水厂的PLC 系统硬件配置常有CPU、AI模块、AO 模块、DI模块、DO 模块、通讯模块、电源模块、显示器、模块支架、2KW UPS等。
配置PLC 自动化控制系统的部位主要是水厂的取水泵站、加药站、加氯站、净化间站、送水泵站、变电所、控制室及监控系统。
水厂PLC 系统用集散型控制方式，可使各分站间用通讯母线联接起来，极具可靠性，且可实现数据资料共享，达到计算调节、顺序和最佳控制之目的。
三、PLC 技术在水厂中的应用1、送水泵房PLC站。
主要检测参数：高配间、低配间的电量数据；出厂水的流量、浊度、余氯、PH、液位等数据；泵机的运行、停止、故障等信号。
主要控制功能：出水泵机的控制；接受并执行来自监控计算机的正确指令和参数。
2、加聚合氯化铝加二氧化氯的PLC 技术检测参数：溶液池液位连续检测、溶解池、超高位报警；计量泵开停、高低位、计量泵手/自动、计量泵故障、计量泵变频装置频率检测、计量泵冲程检测、计量泵变频装置故障检测、计量泵变频装置手/自动、搅拌器开停、故障等。
主要作用：将加药泵、加氯设备、药池等的运行状态、运行参数输送给监控计算机，并接收与执行来自监控计算机的命令。
基于plc控制的恒压供水系统设计-精品
基于PLC 的恒压供水系统任务设计书基于PLC的恒压供水系统任务设计书一、系统概述众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，在节水节能己成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低。
主要表现在用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象，而在用水低峰期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况，此时将会造成能量的浪费，同时有可能导致水管爆破和用水设备的损坏。
在此情况下，我们小组讨论并设计了该“基于PLC的恒压供水系统”。
本文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC的变频调速恒压供水系统。
变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器等构成。
本系统包含三台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。
采用变频器实现对三相水泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先启先停”的原则。
压力传感器检测当前水压信号，送入PLC与设定值比较后进行PID运算，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。
二、总体方案设计PLC控制变频恒压供水系统主要有变频器、可编程控制器、压力变送器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环调节系统，该系统的控制流程图如图1所示：图1变频恒压供水系统控制流程图从图中可看出，系统可分为：执行机构、信号检测机构、控制机构三大部分，具体为：(l) 执行机构：执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，其中由一台变频泵和两台工频泵构成，变频泵是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定；工频泵只运行于启、停两种工作状态，用以在用水量很大（变频泵达到工频运行状态都无法满足用水要求时）的情况下投入工作。
(2) 信号检测机构：在系统控制过程中，需要检测的信号包括管网水压信号、水池水位信号和报警信号。
机电一体化毕业设计：PLC控制的变频-工频双回路恒压供水控制系统的设计
GDGM-QR-03-074-B/1Guangdong College of Industry & Commerce毕业综合实践报告Graduation synthesis practice report题目：PLC控制的变频－工频双回路恒压供水控制系统的设计(in English) Design of frequency - frequency PLC control double loop constant pressure water supply control system系别：电气自动化系班级：12机电一体化（3）班完成日期：6/2015摘要本设计根据供水要求，设计了PLC控制的变频－工频双回路恒压供水控制系统。
变频恒压供水控制系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机等构成。
本系统包含两台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。
采用变频器实现对四相水泵电机的软启动和变频调速。
压力传感器检测当前水压信号，送入PLC与设定值比较后进行PID运算，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。
通过工控机与PLC 的连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。
变频恒压供水技术具有较先进的技术、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高等有点。
关键词：变频恒压供水系统；可编程控制器（PLC）目录一、绪论 (1)（一）课题的提出 (1)（二）变频恒压供水系统的国内外研究现状 (1)（三）本课题的主要研究内容 (2)二、控制方案确定及系统的理论分析 (3)（一）变频恒压供水系统控制方案的确定 (3)1.控制方案的比较和确定 (3)2.变频恒压供水概况 (4)（二）变频恒压供水系统的理论分析 (4)1.变频恒压供水系统的节能原理 (4)2.电动机的调速原理 (5)（三）变频恒压供水系统的设计构想 (6)1.变频恒压供水系统的组成和原理图 (6)2.变频恒压供水系统控制流程 (8)3.水泵切换条件 (9)三、系统的硬件设计 (10)（一）主设备选型 (10)1.主设备选型 (10)2.PLC 及其扩展模块的选型 (11)3.变频器的选型 (11)4.水泵机组的选型 (12)5.压力变送器的选型 (12)6.液位变送器的选型 (13)（二）系统主电路分析及其设计 (13)（三）系统控制电路分析及其设计 (14)（四）PLC的I/O端口分配及外围接线图 (16)四、系统的软件设计 (18)（一）系统软件设计分析 (18)（二）PLC程序设计 (19)1.控制系统主程序程序设计 (19)2.控制系统子程序设计 (21)（三）PID控制器参数整定 (30)1.PID 控制及其控制算法 (30)2.PID 参数整定 (31)五、结束语 (33)参考文献 (34)致谢 (35)附录 (36)附录图1主电路图 (36)附录图2控制电路图 (37)附录图3主程序流程图 (38)附录图4主程序梯形图 (39)一、绪论水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低。
城市供水PLC监控系统设计与实现
摘
要： 结合 曹妃 甸工 业 区供 水 工程 ， 计 了城 市水 库 供 水 Ｐ Ｃ监 控 系统 。通 过 １／０ ｂｔｓ 纤 以太 通信 网络 ， 泵 设 Ｌ ０ １０ Ｍ ｉ 光 ／ 将
房、 变电站 、 加氯间 ３个 Ｐ Ｃ控制子站 ， Ｌ 以及厂 区闭路视 频监控 系统和 中心控 制 室监控 系统构 建成 一个计算机 网络监控 系统 ， 完成水库供水 系统的实时监测和控制。该 系统现场调试及投运结 果表 明 ： 运行 效果 良好且 满足 设计要 求， 高了 提
供 水 系统 自动化 水平 ， 强 了供 水 系统 的安 全 可 靠性 和 稳 定性 。 增
关 键 词 ：城 市供 水 ；Ｐ Ｃ Ｌ ；远 程 监 控 ；监 控 系统 设 计
中图 分 类号 ：Ｔ ２４ Ｐ７
文献标识码： Ａ
ｄ ｉ１．９ ９ｊｉ ｎ １０ — ７ ．０ ００ ．３ ｏ：０ ３ ６／．ｓ ．００ １ ９ ２ １ ．７０ ６ ｓ ３
城市供水 的可靠性 、 稳定性 、 济节能性 直接影 响到城 区 经 建设 和经济发展 ， 以及居民的正常工作和生活 …。结合曹妃甸 工业 区供水工程 ， 设计 了城 市水库 供水 系统 计算机 监控系统 ， 该系统 由 Ｐ Ｃ（ Ｌ 可编程控制器） 变频器 、 、 远传压力表 、 多台水 泵 机组 、 计算机 、 通信模块等设 备构成 ， 实现了全 自动变频恒压供 水及其远程监控 ， 具有 自动工频／ 变频恒压运行 、 远程 自动控制 和现场手 动控制等功能。
３ 号用路监税器 ３ 号监控管理计算机
后， 使其成为合格的城市饮用水 ； ③送水部分， 将合格 的饮用水从
水处理厂输往城区的自来水公司或大型用水企业的供水管网。
另 外 ， 水 系统 还 有 一 些 必要 的辅 助 系 统 ， 变 电站 、 区 供 如 厂
基于PLC控制的城市变频恒压供水系统设计
来越 大 ． 而传 统 的 高塔 供 水 方 式 明 显 无 法保 证 其 用 水 需 求 ，
这 样 加 大 了建 设 成 本 ， 其 占地 面 积 较 大 也 是 其 无 法 进 并且 供 水 压 力往 往 也 很 难 满 足 高 位 用水 的现 状 。 传 统 依 靠 人 常 高 ，
工对 水位进行 控制 的方 法 ． 无 法 实 时 监 控 水 位 高低 ． 就 很 难 行推广运 用的重要 因素。
刖
舌
随 着 我 国城 市 建 设 的 不 断 发 展 ， 建 筑 高层 的 用 水 需 求 越
高位 水 塔 供 水 系统 控 制 较 为 简 单 ， 并 且 运 行 成 本 非 常
低， 在维修过程 中也不会对 用户用水造成 影响。但是在 实际 建设过 程 中， 为 了加 大供 水 压 力 ， 往 往 需 要 将 底 座 修 建 的 非
按 钮 对城 市供 水 进 行 控 制 。 图 １为 Ｐ Ｌ Ｃ 变 传 统的城 市供 水 系统主 要有 恒速 泵加 压供 水 、 气压罐供 水 、 作 台上 的 指 示灯 、
频 恒 压 供 水 系 统 结 构 示 意 图
１ ． １ 恒 速 泵 加压 供 水
恒 速 泵加 压 供 水 系统 主 要 依 靠 人 工 操 作 ， 并且 无法对 用
间． 水泵的加 压供 水会给 管道造 成极 大的 压力 ， 极 容 易 酿 成
管道 破 损 的 事 故 ， 而 且 水 泵 机 长 期 处 于 高 负荷 运 转 状 态 ， 也 对 其 使 用 寿 命 产 生 了影 响 。
图１ Ｐ Ｉ Ｇ变频恒压供水 系统结构 示意图
根据 Ｐ Ｌ Ｃ 变频 恒 压供 水 系统 结 构 图我 们 可 以直 观 的 了 解 其 工 作 原 理 。 图 中 Ｍ１ 、 Ｍ２为 主 要 水 泵 ， 用 于 正 常 情 况 下 的 供 水 工 作 ，在 低 用 水 区段 使 ， Ｍ１ 、 Ｍ２两 个 主 泵 不 进 行
基于PLC的恒压供水系统的设计
目录1 绪论............................................................................ .. (3)2 恒压供水系统 (3)2.1 变频供水系统地选择 (5)3 变频恒压供水系统构成及工作原理 (7)3.1 主电路接线图 (7)3.2 系统控制电路图 (8)4 相关器件地选型及接线 (10)4.1 PLC地选型 (10)4.1.1 PLC地特点 (10)4.1.2 PLC I/O端口地说明与接线 (10)4.1.3 PLC地接线 (11)4.2 变频器地选择 (13)4.3 电动机地选型 (14)4.4 PID控制参数整定 (15)4.4.1 泵供水系统地结构 (15)4.4.2 泵供水系统各环节地传递函数 (15)4.4.3 simulink环境仿真及PID参数设定 (16)5 PLC控制及编程 (19)5.1 PLC控制 (20)5.1.1 手动控制 (20)5.1.2 自动控制 (20)参考文献 (21)致谢 (21)第1章绪论众所周知，水是生产生活中不可缺少地重要组成部分，在节水节能己成为时代特征地现实条件下，我们这个水资源和电能短缺地国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低.主要表现在用水高峰期，水地供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求地现象，而在用水低峰期，水地供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求地情况，此时将会造成能量地浪费，同时有可能导致水管爆破和用水设备地损坏.在恒压供水技术出现以前，出现过许多供水方式.以下为传统地泵供水系统，逐一分析.(1) 一台恒速泵直接供水系统这种供水方式，水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户，有地甚至连蓄水池也没有，直接从城市公用水网中抽水，严重影响城市公用管网压力地稳定.这种供水方式，水泵整日不停运转，有地可能在夜间用水低谷时段停止运行.这种系统形式简单、造价最低，但耗电、耗水严重，水压不稳，供水质量极差.(2) 恒速泵+水塔地供水方式这种方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水.水塔地合理高度是要求水塔最低水位略高于供水系统所需要压力.水塔注满后水泵停止，水塔水位低于某一位置时再启动水泵.水泵处于断续工作状态中.这种供水方式，水泵工作在额定流量额定扬程地条件下，水泵处于高效能区.这种方式显然比前种节电，其节电率与水塔容量、水泵额定流量、用水不均匀系数、水泵地开、停时间比、开/停频率等有关.(3)射流泵十水箱地供水方式这种方式是利用射流泵本身地独特结构进行工作，利用压差和来水管粗，出水管细地变径工艺来实现供水，但是由于其技术和工艺地不完善，加之该方式会出现有压无量(流量)地现象，无法满足高层供水地需要.(4) 恒速泵十高位水箱地供水方式这种方式原理与水塔是相同地，只是水箱设在建筑物地顶层.高层建筑还可分层设立水箱.占地面积与设备投资都有所减少，但这对建筑物地造价与设计都有影响，同时水箱受建筑物地限制，容积不能过大，所以供水范围较小.一些动物甚至人都可能进入水箱污染水质.水箱地水位监控装置也容易损坏，这样系统地开、停，将完全由人工操作，使系统地供水质量下降能耗增加.(5)恒速泵十气压罐供水方式这种方式是利用封闭地气压罐代替高位水箱蓄水，通过监测罐内压力来控制泵地开、停.罐地占地面积与水塔水箱供水方式相比较小，而且可以放在地上，设备地成本比水塔要低得多.而且气压罐是密封地，所以大大减少了水质因异物进入而被污染地可能性.但气压罐供水地方式也存在着许多缺点，在介绍完变频调速供水方式后，再将二者作一比较.(6)变频调速供水方式这种系统地原理是通过安装在系统中地压力传感器将系统压力信号与设定压力值作比较，再通过控制器调节变频器地输出，无级调节水泵转速.使系统水压无论流量如何变化始终稳定在一定地范围内.变频调速水泵调速控制方式有三种:水泵出口恒压控制、水泵出口变压控制、给水系统最不利点恒压控制.①出口恒压控制水泵出口恒压控制是将压力传感器安装在水泵出口处，使系统在运行过程中水泵出口水压恒定.这种方式适用于管路地阻力损失在水泵扬程中所占比例较小，整个给水系统地压力可以看作是恒定地，但这种控制方式若在供水面积较大地居住区中应用时，由于管路能耗较大，在低峰用水时，最不利点地流出水头高于设计值，故水泵出口恒压控制方式不能得到最佳地节能效果.②出口变压控制这种控制方式其实是水泵出口恒压控制地特殊形式.他比水泵出口恒压控制方式能更节能，但这取决于将全天24小时分成地时段数及所需水泵出口压力计算地精确程度.所需水泵出口压力计算得越符合实际情况越节能，将全天分得越细越节能，当然控制地实现也越复杂.③最不利点恒压控制这种方式地节能效果是最佳地，但由于最不利点一般距离水泵较远，压力信号地传输在实际应用中受到诸多限制，因此工程中很少采用.由此可见，变频调速式供水系统具有节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠地优势，具有广阔地应用前景和明显地经济效益与社会效益.随着社会经济地迅速发展，水对人民生活与工业生产地影响日益加强，人民对供水地质量和供水系统可靠性地要求不断提高.把先进地自动化技术、控制技术、通讯及网络技术等应用到供水领域，成为对供水系统地新要求.由于城市供水量不断加大，对城市管网地实时监测提出了更高地要求.第2章恒压供水系统2.1 变频恒压供水控制方式地选择目前国内变频恒压供水设备电控柜地控制方式有：1．逻辑电子电路控制方式这类控制电路难以实现水泵机组全部软启动、全流量变频调节，往往采用一台泵固定于变频状态，其余泵均为工频状态地方式.因此，控制精度较低、水泵切换时水压波动大、调试较麻烦、工频泵起动时有冲击、抗干扰能力较弱，但其成本较低.2．单片微机电路控制方式这类控制电路优于逻辑电路，但在应付不同管网、不同供水情况时，调试较麻烦；追加功能时往往要对电路进行修改，不灵活也不方便.电路地可靠性和抗干扰能力都不太好.3．带PID回路调节器或可编程序控制器(PLC)地控制方式该方式变频器地作用是为电机提供可变频率地电源.实现电机地无级调速，从而使管网水压连续变化.传感器地任务是检测管网水压，压力设定单元为系统提供满足用户需要地水压期望值.压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控后，经可编程控制器内部PID控制程序地计算，输出给变频器一个转速控制信号.还有一种办法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器，由PID回路调节器在调节器内部进行运算后，输入给变频器一个转速调节信号.由于变频器地转速控制信号是由可编程控制器或PID回路调节器给出地，所以对可编程控制器来讲.既要有模拟量输入接口，又要有模拟量输出接口.由于带模拟量输入，输出接口地可编程控制器价格很高，这无形中就增加了供水设备地成本.若采用带有模拟量输入，数字量输出地可编程控制器，则要在可编程控制器地数字量输出口端另接一块PWM调制板，将可编程控制器输出地数字量信号转变为模拟量.这样，可编程控制器地成本没有降低，还增加了连线和附加设备，降低了整套设备地可靠性.如果采用一个开关量输入，输出地可编程控制器和一个PID回路调节器，其成本也和带模拟量输入，输出地可编程控制器差不多.所以，在变频调速恒压给水控制设备中，PID控制信号地产生和输出就成为降低给水设备成本地一个关键环节.4．新型变频调速供水设备针对传统地变频调速供水设备地不足之处，国内外不少生产厂家近年来纷纷推出了一系列新型产品，如华为地TD2100；施耐德公司地Altivar58泵切换卡；SANKEN地SAMCO— I系列；ABB公司地ACS600、ACS400系列产品；富士公司地GIIS／PIIS系列产品；等等.这些产品将PID调节器以及简易可编程控制器地功能都综合进变频器内，形成了带有各种应用地新型变频器.由于PID运算在变频器内部，这就省去了对可编程控制器存贮容量地要求和对PID算法地编程，而且PID参数地在线调试非常容易，这不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率.由于变频器内部自带地PID调节器采用了优化算法，所以使水压地调节十分平滑，稳定.同时，为了保证水压反馈信号值地准确、不失值，可对该信号设置滤波时间常数，同时还可对反馈信号进行换算，使系统地调试非常简单、方便.考虑以上四种方案后，此次设计采用第四种方案.如图2.2所示..E-2图2. 2 供水系统方案图由图可知：水压传感器检测地泵出口水压与给定值比较产生偏差信号，经控制器调节后产生相应控制信号控制变频器地频率.变频器控制电机转速，使水压值位于泵供水系统给定值地允许误差范围内.第3章变频恒压供水系统地构成及工作原理3.1主电路接线图基于PLC地变频恒压供水系统主电路图如图 3.1所示：三台电机分别为M1、M2、M3，它们分别带动水泵1#、2#、3#.接触器KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3地工频运行；接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3地变频运行；FR1、FR2、FR3分别为三台水泵电机过载保护用地热继电器；QS1、QS2、QS3、QS4分别为变频器和三台水泵电机主电路地隔离开关；FU为主电路地熔断器.本系统采用三泵循环变频运行方式，即3台水泵中只有1台水泵在变频器控制下作变速运行，其余水泵在工频下做恒速运行，在用水量小地情况下，如果变频泵连续运行时间超过3h，则要切换下一台水泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台水泵工作时间过长.因此在同一时间内只能有一台水泵工作在变频下，但不同时间段内三台水泵都可轮流做变频泵.图3.1恒压供水系统主电路图三相电源经低压熔断器、隔离开关接至变频器地R、S、T端，变频器地输出端U、V、W通过接触器地触点接至电机.当电机工频运行时，连接至变频器地隔离开关及变频器输出端地接触器断开，接通工频运行地接触器和隔离开关.主电路中地低压熔断器除接通电源外，同时实现短路保护，每台电动机地过载保护由相应地热继电器FR实现.变频和工频两个回路不允许同时接通.而且变频器地输出端绝对不允许直接接电源，故必须经过接触器地触点，当电动机接通工频回路时，变频回路接触器地触点必须先行断开.同样从工频转为变频时，也必须先将工频接触器断开，才允许接通变频器输出端接触器，所以KM1和KM2、KM3和KM4、KM5和KM6绝对不能同时动作，相互之间必须设计可靠地互锁.为监控电机负载运行情况，主回路地电流大小可以通过电流互感器和变送器将4~20mA电流信号送至上位机来显示.同时可以通过通过转换开关接电压表显示线电压.并通过转换开关利用同一个电压表显示不同相之间地线电压.初始运行时，必须观察电动机地转向，使之符合要求.如果转向相反，则可以改变电源地相序来获得正确地转向.系统启动、运行和停止地操作不能直接断开主电路(如直接使熔断器或隔离开关断开)，而必须通过变频器实现软启动和软停.为提高变频器地功率因数，必须接电抗器.当采用手动控制时，必须采用自耦变压器降压启动或软启动地方式以降低电流，本系统采用软启动器.3.2 系统控制电路图恒压供水系统中要有摸拟量地输入输出，所以要选模拟量扩展模块，根据要求选择；三菱FX0N-3A型号地PLC，它体积小，执行速度快，抗干扰能力强，性能优越.PLC主要是用于实现变频恒压供水系统地自动控制，要完成以下功能：自动控制三台水泵地投入运行；能在三台水泵之间实现变频泵地切换；三台水泵在启动时要有软启动功能；对水泵地操作要有手动/自动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用；系统要有完善地报警功能并能显示运行状况.如图3.2为电控系统控制电路图.图中SA为手动/自动转换开关，SA打在1地位置为手动控制状态；打在2地状态为自动控制状态.手动运行时，可用按钮SB1~SB6控制三台水泵地启/停；自动运行时，系统在PLC程序控制下运行.图中地HL10为自动运行状态电源指示灯.对变频器频率进行复位是只提供一个干触发点信号，本系统通过一个中间继电器KA地触点对变频器进行复频控制.图中地Y0-Y5及Y11-Y15为PLC地输出继电器触点.图 3.2 系统控制电路图第4章相关器件地选型及接线4.1 PLC地选型三菱FX0N-3A型4.1.1 PLC地特点归纳可编程控制器主要有以下几方面地优点：1）编程方法简单易学2）功能强，性能价格比高3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强4）无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强5）系统地设计、安装、调试工作量少6）维修工作量小，维修方便 7）体积小，能耗低.4.1．2 PLC I/O端口说明与接线(1) 由于白天和夜间小区用水量明显不同，本设计采用白天供水和夜间供水两种模式，两种模式下设定地给定水压值不同.白天，小区地用水量大，系统高恒压值运行；夜间，小区用水量小，系统低恒压值运行.(2) 在用水量小地情况下，如果一台水泵连续运行时间超过3h，则要切换下一台水泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台水泵工作时间过长.倒泵只用于系统只有一台变频泵长时间工作地情况下.(3) 考虑节能和水泵寿命地因素，各水泵切换遵循先启先停、先停先启原则.(4) 三台水泵在启动时要有软启动功能，对水泵地操作要有手动/自动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用.(5) 系统要有完善地报警功能.根据以上控制要求统计控制系统中地三菱FX0N-3A型号地PLC地输入输出信号地名称、功能及地址编号如表4.1所示.表4.1 输入输出点代码及地址编号OUT PLC扩展模块输出OUT结合系统控制电路图4.2和PLC地I/O端口分配表4.1，画出PLC及扩展模块地外围接线图，如下图4.2所示：图4.2 PLC及扩展模块外围接线图本变频恒压供水系统有五个输入量，其中包括4个数字量和1个模拟量.压力变送器将测得地管网压力输入PLC地扩展模块FX2N_3A地模拟量输入端口作为模拟量输入；开关SA1用来控制白天/夜间两种模式之间地切换，它作为开关量输入I0.0；液位变送器把测得地水池水位转换成标准电信号后送入窗口比较器，在窗口比较器中设定水池水位地上下限，当超出上下限时，窗口比较其输出高电平1，送入I0.1；变频器地故障输出端与PLC 地I0.2相连，作为变频器故障报警信号；开关SB7与I0.3相连作为试灯信号，用于手动检测各指示灯是否正常工作.本变频恒压供水系统有11个数字量输出信号和1个模拟量输出信号.Y1~Y5分别输出三台水泵电机地工频/变频运行信号；Y11输出水位超限报警信号；Y12输出变频器故障报警信号；Y13输出白天模式运行信号；Y14输出报警电铃信号；Y15输出变频器复位控制信号；AQW0输出地模拟信号用于控制变频器地输出频率.图3.4 只是简单地表明PLC及扩展模块地外围接线情况，并不是严格意义上地外围接线情况.它忽略了以下因素：(1) 直流电源地容量；(2) 电源方面地抗干扰措施；(3) 输出方面地保护措施；(4) 系统地保护措施4.2 变频器地选型通常由变频器主电路（IGBT、BJT、或GTO作逆变元件）给异步电动机提供调压调频电源.此电源输出地电压或电流及频率，由控制回路地控制指令进行控制.而控制指令则根据外部地运转指令进行运算获得.对于需要更精密速度或快速响应地场合，运算还应包含由变频器主电路和传动系统检测出来地信号和保护电路信号，即防止因变频器主电路地过电压、过电流引起地损失外，还应保护异步电动机及传动系统等.根据系统要求选用三菱FR-A540-55K型号变频器,功率为55KW.图4. 3变频器控制特性表格4.3电动机地选型.水泵电机多采用三相异步电动机，而其转速公式为： n=60f/p （1-s）式中：f表示电源频率，p表示电动机极对数，s表示转差率.从上式可知，三相异步电动机地调速方法有：改变电源频率；改变电机极对数；改变转差率.改变电机极对数调速地调控方式控制简单，投资省，节能效果显著，效率高，但需要使用专门地变极电机有级调速，而且级差比较大，即在变速时转速变化率、转矩变化也大，因此此类调速只适用于特定转速地生产机器.根据公式可知，当转差率变化不大时，异步电动机地转速n基本上与电源频率f成正比.连续调节电源频率，就可以平滑地改变电动机地转速.但是，单一地调节电源频率，将导致电机运行性能恶化. 所选电动机与其参数如下：4.4 PID控制参数整定在供水系统地设计中，选用了含PID调节地PLC来实现闭环控制保证供水系统中地压力恒定.在连续控制系统中，常采用Proportional(比例)、Integral(积分)、Derivative(微分)控制方式，称之为PID控制.PID控制是连续控制系统中技术最成熟、应用最广泛地控制方式.具有理论成熟，算法简单，控制效果好，易于为人们熟悉和掌握等优点.本系统是一个单闭环系统，结构框图如图4.4所示.图4.4 恒压供水系统结构框图4.4.1泵供水系统地结构泵供水系统地基本结构如图2..2所示.水压传感器检测地泵出口水压与给定值比较产生偏差信号，经控制器调节后产生相应控制信号控制变频器地频率.变频器控制电机转速，使水压值位于泵供水系统给定值地允许误差范围内.4.4.2泵供水系统各环节地传递函数1.变频器地传递函数在工程实践中可设定为一个小惯性环节[5]，变频器环节可用以下传递函数描述[5].式中：ω1为变频器输出角频率；U为变频器地输入电压；ω1(s)，U(s)分别为ω1，U地拉普拉斯变换； s为复变量；T为常数，一般为几十至几百；k为比例系数，k =ω1/U.2.异步电机地传递函数可以描述为[6]式中ω为转子角速度；ω(s)为ω地拉普拉斯变换；Td为常数，其中式中i为极对数；J为转动惯量；U10，ω10分别为定子电源地电压和角频率在静态工作点上地值；R2为折算到定子侧地转子电阻值；D为摩擦系数；Km为常数.3.水泵管道环节用下列传递函数描述[6]式中p为水压；p(s)，ω(s)分别为p，ω地拉普拉斯变换；Tb为表征水流惯性地时间常数；Kb为常数；Kg为表征水流“反调节”作用地微分系数.4.4.3Simulink环境仿真及PID参数设置用simulink创建系统模型并对系统线性化模型进行仿真，在Simulink环境下改变PID 参数，通过仿真观察输出响应确定PID参数值.增加比例控制器地比例系数可以减小系统稳态误差，提高精度，但系统相对稳定性降低。
PLC控制技术在自来水厂自控系统中的应用
PLC控制技术在自来水厂自控系统中的应用发布时间：2021-04-15T16:16:59.517Z 来源：《当代电力文化》2020年32期作者：罗善培[导读] 目前自来水厂所使用的传统控制技术，无法迎合现代所需高水质要求，罗善培东莞市塘厦自来水公司摘要：目前自来水厂所使用的传统控制技术，无法迎合现代所需高水质要求，随着PLC控制技术的出现，传统控制技术逐渐淡出市场，因此本文主要对自来水厂自控系统当中，应用PLC控制技术做相应概述和探讨。
关键词：PLC控制技术；自来水厂自控系统；应用引言：近年来为满足城市供水需求，各种新型的控制设备被应用于自来水厂建设中，其中将PLC自动控制系统应用于水厂，可获得巨大经济和社会效益。
该技术的应用，不仅可以提升生产效率，延长设备的使用寿命，同时也能够实时和准确的监控水厂水质，对水厂自控系统的发展来说具有非常重大的意义。
一、水厂控制系统概况某自来水公司，其自动控制系统采用PLC-5软硬件设备以及由第一级主站以及第二级区域控制室工作站所组成的两级计算系统结构。
其中主站包含ZK1、ZK2两个热备主站。
两个主站之间，如果当一方发生故障问题，为了提升系统平均无故障时间、稳固系统可靠性。
那么另一个主站便自动掌握控制权修复故障。
主站可以直接控制全厂设备，包括生产过程的调度、指挥下一级分站运行、绘制曲线等功能。
中控室机器ZK1、ZK2主要负责记录数据，然后上传至DBASE数据库，数据储存时间为三个月。
该公司水厂面积范围大，再加之水厂水池之间呈现巨大的分散性、机架数量有限、控制功能具有复杂性等因素影响，因此无法仅依靠一个分站实现全厂的自动化控制。
因此该公司结合控制设备距离、水池地理位置分布等相关因素，设置六个子系统用来控制整个自来水厂，分别为取水系统、投药系统、过滤系统1和2、送水系统、中控系统为主站[1]。
二、通信方式主站和5个分站之间资源共享，主要借助DH+（DATA HIGHWAY PLUS）局域网实现，RS-232C通信方式主要是将PLC-5与投药分站、过滤分站1和2以及送水分站相连接；令牌传递方式是DH+局域网所采用的通信传递方式；MSG指令可以启动DH+站间通信方式，实现主站、加药分站、滤池分站、送水分站之间的通信；受到取水口和水厂之间距离的影响，两者之间的距离大于1千米，那么便无法采用DH+有线通讯方式，连接主站和取水分站之间通信，可借助无线电台。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自动送水系统的PLC控制设计摘要本次主要设计的内容是用可编程序控制器（PLC）控制送水系统的运行，主要是其电气控制部分。
主要目的是解决目前自动送水控制中存在的一些问题，合理地利用PLC的硬件资源和软件资源;提高自动送水方便可靠性和操作的灵活性;减少PLC的输入输出端口;充分利用各种指令的简化控制程序,做到控制程序应尽量简单，便于理解，并有一定的规律性以便能适合于不同控制的要求。
在众多生产领域中，经常需要对贮槽、贮罐、水池等容器中的水位进行监控，以往常采用传统的继电器接触控制，使用硬连接电器多，可靠性差，自动化程度不高，目前已有许多企业采用先进控制器对传统接触控制进行改造，大大提高了控制系统的可靠性和自控程度，为企业提供了更可靠的生产保障。
本文在此介绍一种采用可编程控制器（PLC）对水位进行监控的方法，其电路结构简单，投资少（可利用原有设施改造）.监控系统不仅自动化程度高，还具有在线修改功能，灵活性强，适用于多段水位监控场合。
控制系统可以根据生产的需要将水位分为多段来设定，并分段显示，当水位为最低限时自动启动水泵加水，水位到达设定值时发出报警，并停泵；操作人员可通过确认按钮解除报警信号，系统具有手动/自动两种控制方式，并设有试验功能。
关键词：PLC，位置，控制，送水系统The Design of Water Delivery System by PLC ControlledABSTRACTThe main content of this design is the Programmable Logic Controller(PLC) control the running of water delivery. The key part is electrical control. The major intention is to figure out some matters which exist in the system of water delivery automotively at present; make ues of the hardware resource and software resourceof PLC in reason; and enhance the convenience and dependability of water delivery automotively and flexible operation;lessen input and output interfaces of PLC; take advantage of simplify control programs ofvarious commands sufficiently.It would be better to achieve control programs briefly,easy to comprehension,and have definite regularity,so as to fit different control requirements.Besides that,In the various areas of production,It is necessary to monitor water line of container,such as keeping gullet,keeping qutter,pond etc regularly. And it adopted traditional electric relay to control anciently, introduce too many hardware electrical equipments;undesirable reliability; and too low automatic degree. Many enterprises have already adopted advanced controllers to reform traditional ones at present.It has improved the reliability and autocontrol the degree of control system greatly,and provided more reliable safeguard of production for enterprises.This text introduce a method which uses PLC to monitor water line.Its configuration of electrocircuit is simple, a litter of investment(intrinsic equipments are available to reform).Monitor system not only has supernal automatic degree,but also have the function of modification online,;strong flexibility,and fit monitor site of different water line.control system devide water line into several degrees based on the necessary of production and display them separately.when comes to the lowest line,it will startup water pump to water automatically.If the line is close to setting record,it will give a alarm and stop the water pump at one time.The operators release alarm signal by pressing confirm button.System has two control ways:self-action and manual operation,and sets trial function.KEY WORDS: PLC, Location, Controll, Water Delivery System目录前言 (1)第1章PLC的概述 (2)1.1. PLC的简介 (2)1.1.1可编程控制器的产生 (2)1.1.2可编程控制器的特点 (3)1.1.3 PLC的基本结构 (4)第2章硬件设计 (8)2.1 PLC类型的简介和选择 (8)2.2确定型号FX1N－60MR (11)2.3 FX1N所具有优越性能 (11)2.4. 电路设计 (13)2.4.1 输入电路设计 (14)2.4.2 输出电路设计 (15)2.5 接线图及选型 (16)2.5.1 I/O接线图 (16)第3章软件设计 (18)3.1 PLC自动送水储水池设计 (19)3.1.1 数字量输入部分 (19)3.1.2 阀门设计 (20)3.2 水泵的设计 (27)3.2.1 开启水泵部分设计 (27)3.2.2 判断水位 (28)3.3 送水过程设计 (30)3.3.1地址分配表 (30)3.3.2 控制要求 (31)第4章调试及抗干扰设计 (40)4.1程序的模拟调试 (40)4.2 程序的现场调试 (40)4.3 系统调试 (41)4.3.1 调试过程 (41)4.3.2 调试结果 (41)4.4 系统抗干扰设计 (42)4.5 远离震动和冲击源 (42)结论 (43)谢辞 (44)参考文献 (45)外文资料翻译 (46)前言随着我国社会经济的迅猛发展，人民物质文化生活水平日益提高，随着工业自动化的普及和发展,控制器的需求量逐年增大。
为了改变落后的生产状态,缓解日趋紧张的供求关系,我们研究就得开发多工步搬运机械手。
进入21世纪，我国作为一个发展中大国，加快科学技术发展、缩小与发达国家的差距，还需要较长时期的艰苦努力，同时也有着诸多有利条件。
中华民族拥有5000年的文明史，中华文化博大精深、兼容并蓄，更有利于形成独特的创新文化。
只要我们增强民族自信心，贯彻落实科学发展观，深入实施科教兴国战略和人才强国战略，奋起直追、迎头赶上，经过15年乃至更长时间坚韧不拔的艰苦奋斗，就一定能够创造出无愧于时代的辉煌科技成就。
科技工作的指导方针是：自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来。
自主创新，就是从增强国家创新能力出发，加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新。
重点跨越，就是坚持有所为、有所不为，选择具有一定基础和优势、关系国计民生和国家安全的关键领域，集中力量、重点突破，实现跨越式发展。
要把提高自主创新能力摆在全部科技工作的突出位置。
在对外开放条件下推进社会主义现代化建设，必须认真学习和充分借鉴人类一切优秀文明成果。
但是，必须清醒地看到，只引进而不注重技术的消化吸收和再创新，势必削弱自主研究开发的能力，拉大与世界先进水平的差距。
总之，必须把提高自主创新能力作为国家战略，贯彻到现代化建设的各个方面，贯彻到各个产业、行业和地区，大幅度提高国家竞争力。
我国科学技术发展的总体目标是：自主创新能力显著增强，科技促进经济社会发展和保障国家安全的能力显著增强，为全面建设小康社会提供强有力的支撑；基础科学和前沿技术研究综合实力显著增强，取得一批在世界具有重大影响的科学技术成果，进入创新型国家行列，为在本世纪中叶成为世界科技强国奠定基础，形成比较完善的中国特色国家创新体系。
第1章PLC的概述1.1. PLC的简介可编程控制器是在传统顺序控制器的基础上引入微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术而形成的新型工业控制装置。
早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，即替代继电器、接触器为主的各种顺序控制，因此称它为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC）.随着技术的发展，国外一些厂家采用微处理（Microprocessor）作为中央处理单元，使其功能大大增强。
现在的PLC 不仅具有逻辑运算功能，还具有算术计算、模拟量处理和通信联网等功能，PLC这一名称已不能准确反映它的特性。
1980年美国电气制造商协会（NEMA）将它命名为可编程控制器（Programmable Controller，PC）。