基于PLC抽水泵控制系统设计

摘要单幢次高层和高层建筑的高压供水区较多采用该种方案。

一般也需要设计有一座地下水池，通过两台水泵抽水送至高水箱，再由高位水箱向下供水至各用水点。

现在比较常用的水箱供水方式。

水泵控制柜采用最简单的电器元器件，如出现故障，普通的电工就能维修，而且元器件的费用也低。

再加上有高位水箱，不会造成一停电就停水，供水保障率高。

具有稳压作用，使冷热水系统水压保持平衡，方便洗浴。

由于以上诸多原因，目前绝大多数高层建筑采用高位水箱给水方式，尽管高位水箱存在增加建筑荷载和防止生活用水受到二次污染的问题。

为了保障供水可靠性，生活水泵分为工作泵和备用泵，工作泵发生故障时，备用泵应能自动投入使用。

为了防止一台泵长时间运行，需设定运行时间。

当时间到时，自动切换到下一台泵，以防止泵长时间不用而锈死，要有完善的保护功能。

关键词：水泵、给水系统、PLC、自动控制AbstractLife water supply system of modern architecture is an important part of the whole building is indispensable, for the one or two layer is the business groups housing, housing built group of various residential buildings, there are many with the water supply scheme. The general design of underground pool a, concentrated frequency constant pressure water supply, no roof water tank, the water is not the top residential. The main pump generally have three, two open a switch, the auxiliary pump is a small flow pump, water pump during the night hours automatically switch to pay the pump, to keep the system pressure basically unchanged). The main disadvantage of pressure tank is pressurized tank volume is small, can not meet the fire water storage problems, generally as a regular pressure equipment of fire water supply system, water supply is generally used for high-rise building pressure when the water pressure is insufficient, the minority floor.In order to guarantee the reliability of water supply, pump life into working pump and standby pump, when the pump failure, the standby pump should be able to automatically put into use. In order to prevent the pump long time operation, set the running time. When the time comes, automatic switching to a pump to prevent pump, long time and rust do not die, must have perfect protection function.Key words：Water pump、water-supply system 、PLC、Automatic control、第一章绪论 (1)第一节课题设计的目的及意义 (1)第二节设计的主要研究内容及安排 (1)第三节采用PLC控制的优点 (2)第二章系统设计总体方案 (4)第一节设计思路 (4)第二节对扩展模块的选取 (5)第三节系统工作原理 (5)第四节方案分析 (6)第三章系统硬件部分设计 (8)第一节水泵主电路 (8)第二节器件型号的选取 (8)第三节水泵的控制部分设计 (9)第四节PLC自动控制及I/O分配表 (10)第五节PLC外部接线图设计 (11)第六节水位控制部分 (12)第四章系统软件部分设计 (13)结束语 (14)谢辞 (15)参考文献 (16)第一章绪论第一节课题设计的目的及意义随着社会的发展和进步，城市高层建筑的供水问题日益突出。

一方面要求提高供水质量，不要因为压力的波动造成供水障碍；另一方面要求保证供水的可靠性和安全性，在发生火灾时能够可靠供水。

针对这两方面的要求，新的供水方式和控制系统应运而生，这就是PLC控制的恒压供水系统。

恒压供水系统保证了供水的质量，以PLC为主机的控制系统丰富了系统的控制功能，提高了系统的可靠性。

下面以一个三泵恒压供水系统为例来说明其工艺过程。

如下图1所示，当管道中的压力为正常时，三台水泵中有两台水泵运行，一台停止待用；当管道中的压力为低压时，三台水泵全部运行；当管道中的压力为高压时，只有一台水泵运行。

图1-1力分析第二节设计的主要研究内容及安排代建筑的生活给水系统是整个建筑必不可少的重要组成部分，目前的供水方式主要有二种：（1）水池—水泵（恒压变频或气压罐）—管网系统—用水点对于一、二层是商业群房，群房上建有多幢住宅的建筑，目前较多采用此种供水方案。

一般设计有地下生活水池一座，集中恒压变频供水，不设屋顶水箱，最不利用水点是顶层住宅。

主水泵一般有三台，二开一备自动切换，副泵为一小流量泵，夜间用水量小时主泵自动切换到付泵，以维持系统压力基本不变（气压罐一般不用于生活用水）。

气压罐的主要缺点是气压罐调节容积小，存在不能满足消防贮水的问题，一般作为消防给水系统中的经常性增压设备，对于高层建筑生活给水一般用于少数楼层水压不足时的增压。

（2）水池—水泵—高位水箱—用水点单幢次高层和高层建筑的高压供水区较多采用该种方案。

一般也需要设计有一座地下水池，通过两台水泵（一用一备）抽水送至高水箱，再由高位水箱向下供水至各用水点。

第一种方式从理论上说恒压变频供水是较为理想和先进的。

首先它保证出水压力不变，根据用水量大小进行变频供水，既节约电能，又保证水泵软启动（对电网电压冲击不大），延长了水泵寿命。

但是在实际使用中却遇到了许多问题，给工作带来了麻烦，公司社会效益直接受到影响，例如水泵在自动切换时（卸载或加载时）水泵供水会出现短暂的低压，特别是电脑判断有故障需跳过故障泵运行时时间会更长，直接受害者就是顶层住户。

一旦压力减低他们就无水，当跳过故障泵启动备用泵时压力又增大，所以顶层住户怨声不断。

如果变频控制柜出故障，一般的电工无法处理，需要厂家专业技术人员来解决，造成设备不能及时维修，供水无法保证。

虽然设备房管理简单了，但住户用水缺乏保障，社会效益受到影响。

变频调速水泵不能满足消防贮水量，存在小流量和零流量供水问题，同时变频控制股价格较高。

第二种方式是较成熟的水泵、水箱供水方式。

水泵控制柜采用最简单的电器元器件，如出现故障，普通的电工就能维修，而且元器件的费用也低。

再加上有高位水箱，不会造成一停电就停水，供水保障率高。

具有稳压[2]作用，使冷热水系统水压保持平衡，方便洗浴。

由于以上诸多原因，目前绝大多数高层建筑采用高位水箱给水方式，尽管高位水箱存在增加建筑荷载和防止生活用水受到二次污染的问题。

设置高位水箱给水方式对生活水泵的一般控制要求为：（1）在地下水池与高位水箱中均设置水位控制器[3]，由两处的水位控制器控制水泵的自动运行。

当高位水箱水位升至高水位时，自动关闭水泵。

生活水泵同时应受地下水池水位的制约，当地下水池水位处于低水位时，为了避免水泵的空转运行，无论高位水箱的水位如何，生活水泵都不能起动。

（2）为了保障供水可靠性，生活水泵分为工作泵和备用泵，工作泵发生故障时，备用泵应能自动投入使用。

（3）为了防止一台泵长时间运行，需设定运行时间。

当时间到时，自动切换到下一台泵，以防止泵长时间不用而锈死（4）要有完善的保护功能（5）为了检修和应急，应有手动控制功能。

第三节采用PLC控制的优点（1）控制方式上看：PLC软接线，只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能。

（2）工作方式看：PLC串行工作，不受制约。

（3）控制速度上看：PLC通过半导体来控制，速度很快，无触点，顾而五抖动一说。

（4）定时、计数看：PLC时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽，有记忆功能。

（5）可靠、维护看：PLC无触点，寿命长，且有自我诊断功能，对程序执行的监控功能，现场调试和维护方便。

第二章系统设计总体方案第一节设计思路S7-200系列是一类可编程逻辑控制器（Micro PLC）。

这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制需要，下图展示一台S7-200 Micro PLC的 CPU22*系列PLC的CPU外型图，具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200可以近乎完美地满足小规模的控制要求。

此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的适应性。

图2-1 S7-200 CPU外型图S7-200 CPU模块包括一个中央处理器单元（CPU）、电源以及数字量I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。

1.CPU负责执行程序和存储数据，以便对工业自动控制任务或过程进行控制。

2.输入和输出是系统的控制点：输入部分从现场设备（例如传感器或开关）中采集信号，输出部分则控制泵、电机、以及工业过程中的其他设备。

3.通讯端口允许将S7-200CPU同编程器或一些设备连接起来。

4.状态信号灯显示了CPU的工作模式（运行或停止），本机的I/O的当前状态，以及检查出来的系统错误。

5.通过扩展模块可以增加CPU的I/O点数（CPU221不可以扩展），可以提供其通用功能展示了一个基本的S7-200 Micro PLC。

它包括一个S7-200 CPU 模块，一台个人计算机（PC），STEP 7-Micro/WIN32(3.1版)编程软件，以及一条通讯电缆。