基于LC的恒压供水控制系统设计

蒋守辉

摘 要文章分析了恒压供水控制系统的主要工作原理，同时阐述了恒压供水控制系统基本的节能措施，最后查阅大量文献与资料，再结合自身多年工作经验总结，基于PLC的恒压供水控制系统硬件设计进行分析阐述。旨在维护整个系统设计的科学与有效。

【关键词】PLC 恒压供水控制系统 工作原理 设计

1 解读恒压供水控制系统主要的工作原理

采用西门子S7-300作为恒压变频器的供水系统为主控器件，针对于单个的S7-300系列，PLC能够扩展8个模拟输入模块，西门子6ES7-331模拟输入模块为8路输入信号。所以，针对于单个的S7-300系列能够处理64路模拟量的输入。利用其中的流量变送器，将用户使用的流量模拟量方式直接输入到PLC的模拟输入块里，通过PLC对用户的使用量进行记录。使用DOPA系列的触摸屏为人机交互接口，通过这种触摸屏能够和PLC进行通讯。通过台达DOPA的触摸屏能够帮助PLC处理较为复杂的运算和PLC控制器的工作；另外还可以通过与通讯宏指令相配合撰写通信协议，经过串行口和固定的控制器相互连接；另外还可以与不同的通讯端口连接，对相同的或两台不同的控制器相连；除上述之外，还可以通过触摸屏的SMC卡对资料进行备份，可用于作为报警信息或存储历史资料等用途。

通过变频器可以调节恒压变频器供水系统的速度，实际的供水压力同样也可以通过压力变送器进行检测，将反馈的数值送入PLC行预设的供水压力进行对比，当实际压力大于预设压力时，必须要对水泵进行一个降速处理；相反则需要对水泵进行升速处理，要使得预设压力与供水压力值相等。

触摸屏RS232与PLC进行通讯，通过输出端口能够对变频器的频率进行设定同时能够控制变频器的启动。一旦当用户打开水管后，其中的压力会迅速降低，变送器会将压力值转换为电信号输送至PLC输入口，通过CPU的运算后和设定的信号进行运算，最终通过系统的输出模块对变频器的频率进行设置以及控制。一旦设定值小于压力值时，变频器将会启动，变频器将会输出三相电，即P1-P3，PLC输出口O0.00会使得交流接触器1吸合，启动水泵1的变频。

离心式水泵作为恒压供水系统尤为常见的水泵，属于典型的平方律负载。扬程以及流量是水泵最为关键和主要的参数，扬程以及供水率的乘积应当成正比。通过扬程的特性能够反应出水流量的大小，用户用水量越大，供水系统的扬程也就会越来越小；当水泵的转速降低之后，供水的能力也就会减弱。

除此之外，管阻的主要特性就只是在管路中获得所需的扬程；其中管道粗细、阀门开度以及长短都与管阻特性息息相关。

2 基于PLC的恒压供水控制系统硬件设计流程

已知基于PLC的恒压式供水控制系统的工作原理后，便可得到该系统涉及到的电气控制总流程。根据流程可知，恒压式供水控制系统涉及到的硬件设备主要有水泵机组、PLC、压力变送器、扩展模块、液位变送器和变频器。

2.1 科学选择与设计PLC

按照恒压式供水控制系统具体的运行需求，诸如：端子数目，在选择与设计PLC端子的数目时应当考虑一定余量，结合已有经验，应选择CPU226来当作S7-200型号PLC主模块，这是因为该模块能够实现16点的开关量输出，切输出的形式为AC220V的继电器输出形式。此外，还能实现24点的开关量输入CPU226，且输入的形式为+24V的直流输入形式。需注意的是，因为在实际应用选择需要的模拟量为1个输入点，同时模拟量的输出点也只有1个，便需要进行适当扩展，并选用EM235扩展模块。

基于PLC的恒压式供水控制系统包含了5个输入量，而这5个输入量分别是由1个模拟量与4个数字量构成。当检测管网压力通过压力变送器向PLC扩展模块（EM235）中输入时，其中涉及到的模拟量实质上是模拟输入量，此时SAI开关会被用来控制与切换白天和黑夜这两种模式。需注意的是，基于PLC的恒压式供水系统本身含有1个模拟量的输出信号和11个数字量的输出信号。

2.2 合理选择变频器

文章所提及的PLC使用的是西门子S7-200型号，为顺利实现变频器同PLC间的通信功能，结合已有经验，应选择MicroMaster440型号的西门子变频器。MicroMaster440型号的西门子变频器主要是通过微处理器来控制，其中涉及到的功率输出器件为绝缘式栅双极型号晶体管，该功率输出器件不仅有着强大的运行功能，而且在可靠性方面表现良好，即能够很好的满足系统设计要求。

2.3 有效选择压力变送器

基于PLC的恒压式供水控制系统设计，在具体设计环节使用的是普通型号的压力表（Y-100）和数字仪（XMT-1270）来检测压力和显示变送过程。其中，压力表测量的实际范围为0-1Mpa，且精度在1.0左右，在数字仪与模拟量模块的联合应用下，能够对反馈电信号进行调节，如：设定压力上下限等，以此确保输出压力信号的有效。

2.4 适宜选择液位变送器

在具体设计中选用DS26型号的分体式液位变送器作为恒压式供水控制系统的变送器，该变送器的量程在0-200m内，能够被使用在深井、水池等液位测量中，且满量程与零点均可调，满足设计要求。

3 总结

综上所述，科技水平不断前行与发展，新的一些技术与理念应用到恒压式供水控制系统设计中，而本文主要基于PLC视角，探讨恒压式供水控制系统设计流程，通过对其主要构成与基本原理进行分析，详述了硬件系统设计，而针对软件系统设计，设计者在这一方面的经验已非常成熟，这里便不再一一赘述。

参考文献

[1]田亚娟，郭丽颖.变频恒压供水PLC控制系统的设计[J].计算技术与自动化，2010，29（01）：25-28.

[2]門顺治，郑欣，徐保国等.基于S7-300 PLC的Fuzzy-PID控制恒压供水系统设计[J].自动化与仪表，2014，29（05）：26-30.

作者单位

桂林市自来水公司 广西壮族自治区桂林市 541001