1、第一章 系統總體方案論證與設計1.1 工藝過程恒壓供水系統對于某些工業或特殊用戶是非常重要的，一方面要求提高供水質量，不要因為壓力的波動造成供水障礙；另一方面要求保證供水的可靠性和安全性，在發生火災時能夠可靠供水。針對這兩方面的要求，新的供水方式和控制系統應運而生，這就是恒壓無塔供水系統。恒壓供水包括生活用水的恒壓控制和消防用水的恒壓控制即雙恒壓系統。例如在某些生產過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時缺水時，可能影響產品質量，嚴重時使產品報廢和設備損壞。又如當發生火警時，若供水壓力不足或無水供應，不能迅速滅火，可能引起重大經濟損失和人員傷亡。所以某些用水區采用恒壓供水系統，具有較大的經濟和社

2、會意義。在舊加壓設備中，恒壓供水一般采用起動或停止加壓站的水泵和調節出口閥開度來實現。控制系統是采用繼電接觸器控制線路，這種系統線路復雜，維護困難，操作麻煩，工人要24小時值班看守，勞動強度大。所以有必要對之進行改造，提高自動化水平。圖1-1為恒壓供水系統的工藝流程圖（已做過簡化）。市網的進水通過兩個水泵供給生活用水，生活用水的水壓通過壓力表檢測后送至plc后，按照一定的控制邏輯運行，當檢測到的壓力大于給定時，降低電機的頻率，減少抽水量使壓力到達給定；當檢測到的壓力小于給定時，提高電機的頻率，增加抽水量使壓力到達給定；使的水壓維持在恒壓供水狀態。當檢測到的壓力等于給定時，由微分（i環節）作用保

3、持給定。所以系統能夠實現無差的調節使它工作在恒壓供水的狀態下。 圖1-1 恒壓供水系統的工藝流程圖1.2 系統控制要求對二泵生活、消防雙恒壓供水系統的基本要求是：(1)生活供水時，系統應低恒壓值運行，消防供水時系統應高恒壓值運行。(2)二臺泵根據恒壓的需要，采取“先開先停”的原則接入和退出。(3)在用水量小的情況下，如果一臺泵連續運行時間超過3h，則要切換到下一臺泵，即系統具有“倒泵功能”，避免某一臺泵工作時間過長。(4) 二臺泵在啟動時要有軟啟動功能。(5)要有完善的報警功能。(6)對泵的操作要有手動控制功能，手動只在應急或儉修時臨時使用。1.3 控制系統的i/o點及地址的分配控制系統的輸入

4、/輸出信號的名稱、代碼及地址編號如表1-1 表1-1 輸入輸出信號的名稱、代碼及地址編號名稱代碼地址編號輸入信號手動/自動控制信號sai0.01#變頻運行信號sb1i0.11#工頻運行信號sb2i0.22#變頻運行信號sb3i0.32#工頻運行信號sb4i0.4變頻故障信號sb5i0.5遠程壓力表模擬量電壓值spaiw0輸出信號1#變頻起動ka1q0.01#工頻起動ka2q0.12#變頻起動ka3q0.22#工頻起動ka4q0.31#變頻運行指示ka5q0.41#工頻運行指示ka6q0.52#變頻運行指示ka7q0.62#工頻運行指示ka8q0.7變頻故障指示ka9q1.0控制變頻器頻率電壓信

5、號vfaqw01.4 plc系統選型從上面分析可以知道，系統共有開關量輸入點6個、開關量輸出點9個；模擬量輸入點1個、模擬量輸出點1個。如果選用cpu222plc和一般的cpu224plc的話，需要擴展單元；如果選用cpu226plc，則價格更高，浪費較大。參照西門子s7-220產品目錄及市場實際價格，選用主機為cpu224xp-cn（14開關量輸入/10繼電器輸出，2模擬量輸入/1模擬量輸出）一臺，加上觸摸屏一塊，用開關電源供給24v的外電源。整個plc系統組成如圖1-2所示。圖1-2 plc系統組成圖第2章 硬件電路設計及描述2.1. 電氣控制系統原理圖電氣控制系統原理圖包括主電路圖，控制

6、電路圖及外圍接線圖。2.2.主電路圖 以生活供水這一個系統的電氣控制為例，其電氣控制部分主電路原理圖如圖2-2所示：二臺電機為m1、m2、.接觸器km1、km3分別控制m1、m2的工頻運行，接觸器km2、km4分別控制m1、m2的變頻運行，fr1、fr2分別為二臺水泵電機過載保護用的熱繼電器，q1、q2、q3分別為變頻器和二臺水泵電機主電路的隔離開關，主電路的熔斷器，vvvf為簡單的一般變頻器。圖2-2 主電路圖2.3.控制電路圖如圖2-3所示為電控系統控制電路圖。圖中sa為手動/自動運行信號給定按鈕，ka1為1號變頻運行，ka2為1號工頻運行，ka3為2號變頻運行，ka4為2號工頻運行，ka

7、5為1號變頻運行的指示信號，ka6為1號工頻運行的指示信號，ka7為2號變頻運行的指示信號，ka8為2號工頻運行的指示信號，ka9變頻故障。 圖2-3 電控系統控制電路2.4. plc外圍接線圖圖為plc及擴展模塊外圍接線圖第三章 軟件設計流程及描述3.1 系統程序設計 本程序分為三部分：主程序，子程序和中斷程序。 邏輯運算及報警處理等放在主程序。系統初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，這樣可節省掃描時間。利用定時器中斷功能實現pid控制的定時采樣及輸出控制。程序中使用的plc器件及其功能如表3-1所示。表3-1 程序中使用的元器件及功能器件地址功能器件地址功能vd1000過程變量標準化值

8、t101故障延時控制vd1004壓力給定值t102濾波時間控制vd1008pi計算值vd130變頻器運行下限值vd1012比例系數值vd134變頻器運行上限值vd1016采樣時間m15.1自由停車位vd1020積分時間m15.2快速停車位vd1024微分時間m15.3驅動裝置故障確認位vd60實際輸出值m15.4電機運轉方向控制位3.2 主程序 如圖3-1所示圖3-1 主程序圖3.3 子程序子程序：pressure圖3-2 子程序：pressure子程序：tem圖3-3 子程序：tem子程序：invertor圖3-4子程序：invertor工程算法子程序：圖3-5 工程算法子程序第四章 調試結

9、果及性能分析 雙恒壓無塔供水系統具有節能、安全、高品質的供水質量等優點。采用plc作為控制器，硬件結構簡單，成本低，系統實現水泵電機無級調速，依據用水量的 變化自動調節系統的運行參數，在用水量發生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求。實現無人遠程控制。系統經過試行檢驗，性能穩定，運行可靠，節能效果顯著。該系統完全滿足其設計要求，具有操作方便、可靠性強、數據完整、監控及時等突出優點，并大大地減輕了操作工人的勞動強度、縮短了操作時間，受到了操作人員、維護人員、管理人員的好評。它實現了恒壓供水系統的自動監控，能顯示和設定系統工作狀態和參數，能對系統運行進行操作，具有實時報警等功能。可以說大大提高了自動化

10、水平。可以很好的服務于人們的日常生活。第5章 設計總結 我通過這次課程設計，我對plc有了更深入的了解，初步掌握了plc的簡單功能。在這次課程設計過程中，遇到不懂的問題，老師們耐心地給我們指導講解，使我們將所學理論知識與實際聯系起來，提高了我們實際操作能力和加深理論知識。為期二周的這次plc課程設計使我進一步鞏固所學的專業理論，掌握plc設計的基本技能和方法，真正做到了學有所獲。對此特別感謝老師們這么多天來對我們的指導和幫助，還有同學們的團結互助！ 這是我第三次做課程設計，所以做起來不會像前幾次那么生疏，不會覺得不知所措。我們依然堅持來實驗樓做課程設計。十多天的plc課程設計讓我學到很多，讓我對plc又有新的理解。其實自己動手真的很有用，親自接觸了掌握的更深刻。在做課程設計期間老師們都非常熱心的幫助我們解決所遇到的問題，他們天天都來指導我們，對此特別感謝老師們這么多天來對我們的指導和幫助，還有同學們的團結互助！二周的時間說長不長，說短也不短，