基于组态与plc控制恒压变频供水系统设计

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1、基于组态与PLC控制恒压变频供水系统设计摘要：文章对比分析了恒压变频供水系统与传统阀门控制供水方式的区别，通过PLC内置的PID运算模块，利用压力表的水压反馈值，构成了单闭环控制系统，根据用水量变化进行PID调节，在全流量范围内采用变频器的调节与水泵的分级调节相结合，实现了有效的节能恒压供水。并通过计算机运行组态软件完成了对供水系统远程监控和故障报警。组态画面只管，可以显示压力测量值、设定值、PID系数调节等。关键词：PLC；变频器；组态；恒压供水系统；远程监控中图分类号：TM921.51文献标识码：A文章编号：1006-8937(2012)35-0045-

2、02随着自动控制系统在日常生活中的普及，PLC控制技术也就越发的突显出其稳定性与重要性，PLC控制可以使硬件控制与软件控制得到很好的协调，极大的提高了各类控制系统的稳定性与可靠性。1应用背景传统小区供水方式有：水塔高位水箱供水、恒速泵加压供水、气压罐供水等供水方式，目前来说，国内建筑物中的供水系统大都是单片机控制系统，这种系统存在稳定性不高，系统一旦出现故障，不能在中央监控室实时反映等问题,对维修与管理造成诸多不便，难以满足当前经济生活的需求。采用PLC进行控制的恒压变频供水系统集电气技术、现代控制技术、变频技术于一体，实现了水泵电机的无极调速,可以根据用水

3、量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量变化时保持水压恒定，满足了用户的用水需求。采用组态软件对该系统进行监控，可以让工作人员在中央监控室对现场设备进行实时监控，极大的提高了供水系统的稳定性与可靠性。所以研究设计该系统，对于提高人民的生活质量、降低能耗以及方便操作等方面具有重要的现实意义。2系统组成及工作原理系统主要包括了一个水箱、变频器、电机控制设备、系统监控设备、两台水泵（一用一备）等部分。PLC通过输入口读取压力传感器信号，通过PID、比较等运算对输出口的电压进行控制，完成整个系统的操作控制。控制系统如图1所示。控制系统可以实现手自动切换，当控制模式为

4、自动控制时，为了防止用水量在一台水泵全速供水量上下变动时出现的两台水泵不停切换问题，可设置压力切换的“死角区”。假设要求的供水水压为0.5MPa,当Ml单独运行，变频器工作频率保持在50Hz（既Ml水泵满负荷运行）2min后，可切换为Ml水泵直接接入工频电源工作，M2水泵通过变频器进行补充水压，如果用水量减少，变频器工作频率保持在0Hz（既M2水泵零负荷运行）2inin后，可关闭M2水泵，切换为Ml水泵通过变频进行压力补充。为保证水泵的使用寿命，设置Ml、M2两台水泵相互切换主用、备用状态。当M2水泵主用Ml备用时，运行方式与上述一致。该控制在通过变频器的信

5、号反馈在PLC中进行比较控制，当反馈信号为32000（字类型数据满值为32767,一般采用32000）时表明是满负荷运行，反馈信号为50时表明是零负荷运行，用Q0.0〜Q0.3输出口分别控制KM1〜KM4。手动控制，实现现场、远程控制，通过一系列按钮开关控制。3PLC部分PLC采用西门子S7-200CPU224,扩展一块EM235模块（1路输出4路出入模拟量），能够满足系统I/O需求，西门子S7系列PLC在稳定性与经济性上都比较合适。其I/O分配如表1所示。内部采用PID运算也就是比例积分微分等控制，是现在应用最为普遍的控制方式之一，具有信号反馈、比较功能。

6、PID是通过传感器或者其他检测设备来检测系统中的参数，将检测到的数值与系统原有的参数值进行比较，从而对系统参数进行调节，最终达到系统稳定运行的目的。根据目标值（既设定值）r（t）与反馈值（既测量值）c（t）构成的偏差：e(t)=r(t)-c(t),对偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构成控制量，对受控对象进行控制,其控制规律为：PID控制器各环节的作用主要包括以下方面：P：比例系数，将偏差信号成比例放大，偏差一旦产生,控制器经过信号比较并逻辑运算对参数进行调整，可以最大程度上减少系统误差。在趋势图中主要影响波动的大小。I：积分系数，消除系统

7、在运行过程中产生的静差，以提高系统的误差度，效果是否明显主要取决于积分时间常数。数值越大，积分作用变弱；数值越小，积分作用变强。在趋势图中主要影响波动的快慢。D：微分系数，反应偏差信号随时间变化的变化频率在系统调节时刻选取一个有效的修正信号，可以加快系统的运行速度以减少系统调试时间。在趋势图中主要影响波动的周期。在系统中如果不想要积分回路，把积分时间系数设为无穷大即可，如果不想要微分回路，把微分系数设为0即可，如果不想要比例回路，把比例系数设置为1即可。在恒压变频供水系统中，按照经验公式可以设置比例系数为0.25,积分系数为lOMin,微分系数为0(在调试过

8、程中可设置其他值)，采样时间0.2s,再根据实际现场