基于PLC的小區供水系統設計方案

2.1小區供水系統概述

    就供水體系的技能功能而言，整個(gè)供水體系應滿(mǎn)意用戶(hù)對水質(zhì)、水量和水壓的需求。除此之外，在整個(gè)基建進(jìn)程和出產(chǎn)運轉中還需求基建投資省,常常運轉費用低，操作辦理便利，無(wú)塔供水設備能安全出產(chǎn)以及充分發(fā)揮整個(gè)供水體系的經(jīng)濟效益。因而，正確挑選供水體系，具有十分重要的含義。

　　影響供水體系挑選的要素許多，主要有城鎮或小區的計劃、當地地勢、用戶(hù)對供水體系的需求和水派的類(lèi)型竿。因為上述要素的不一樣，供水體系能夠有各種不一樣的方式及其組成。如以符合衛生需求的深層地下水作水源，供應居民生活飲用，則就不需求凈化處置，僅締造取水和翰配水工程即可，如以江河水作為居民生活用水的水源時(shí)，碳鋼無(wú)塔供水設備則需求取水、凈化和暢配水等進(jìn)程……。在建設進(jìn)程中，有必要根據具體情況，挑選合理的供水體系。

    由于日常生活作息的原因，在一天中不同時(shí)刻居民的用水量有所不同，供水不足或供水過(guò)剩的情況時(shí)有發(fā)生，而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上，即用水多而供水少時(shí)水壓低，用水少而供水多時(shí)水壓高。

    本小區供水系統設計是通過(guò)PLC、水泵、壓力檢測開(kāi)關(guān)構成自動(dòng)控制系統，根據用戶(hù)管網(wǎng)水壓的高低自動(dòng)調整4臺水泵的運行數量，以實(shí)現供水壓力的閉環(huán)控制，從而保證不論何時(shí)管網(wǎng)壓力都能保持穩定，達到穩定壓力、提高供水質(zhì)量和節能的目的。

2.2小區供水系統I/O點(diǎn)數的確定

根據要求情況，本小區供水系統有一下I/O點(diǎn)：

（1）系統啟動(dòng)/停止按鈕，需要2個(gè)輸入點(diǎn)；

（2）三個(gè)壓力檢測開(kāi)關(guān)，需要3個(gè)輸入點(diǎn)；

（3）四臺水泵電機星-角減壓?jiǎn)?dòng)，需要8個(gè)輸出點(diǎn)；

（4）水泵工作時(shí)，工作狀態(tài)的顯示，需要4個(gè)輸出點(diǎn)；

（5）手動(dòng)/自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)，需要1個(gè)輸入點(diǎn)；

（6）四臺水泵獨立操作開(kāi)關(guān)，需要8個(gè)輸入點(diǎn)。

2.3小區供水系統的總體組成結構

    根據題目所給出的要求，確定了系統各個(gè)環(huán)節的組成。其中包括控制器PLC，壓力檢測裝置構成的輸入，以及被控對象水泵電機。

3.1小區供水系統的設備組成

    該小區供水系統的主要硬件設備應包括以下幾部分：（1）PLC及其擴展模塊；（2）壓力檢測開(kāi)關(guān)；（3）水泵機組等。

3.2小區供水系統PLC及其擴展模塊的選型

PLC是整個(gè)供水控制系統的核心，它要完成對系統中所有輸入號的采集、所有輸出單元的控制。因此，在選擇PLC時(shí)，既要考慮PLC的指令執行速度、指令豐富程度、內存空間、通訊接口及協(xié)議，還要帶擴展模塊的能力和編程軟件的方便與否等多方面的因素。由于個(gè)供水控制系統控制設備相對較少，因此PLC選用德國SIEMENS公司的S7-200型。S7-200型PLC的結構緊湊，價(jià)格低廉，具有較高的性?xún)r(jià)比，廣泛適用于一些小型控制系統，具有如下特點(diǎn)：

1）編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)；

2）功能強，性能價(jià)格比高；

3）硬件配套齊全，用戶(hù)使用方便，適應性強；

4）可靠性高，抗干擾能力強；

5）系統的設計、安裝、調試工作量少；

6）維修工作量小，維修方便 ；

7）體積小，能耗低。

    PLC可以上接工控計算機，對自動(dòng)控制系統進(jìn)行監測控制。PLC和上位機的通信采用PC/PPI電纜，支持點(diǎn)對點(diǎn)接口（PPI）協(xié)議，PC/PPI電纜可以方便實(shí)現PLC的通信接口RS485到PC機的通信接口RS232的轉換，用戶(hù)程序有三級口令保護，可以對程序實(shí)施安全保護。

    根據控制系統實(shí)際所需端子數目，考慮PLC端子數目要有一定的預留量，因此選用的S7-200型PLC的主模塊為CPU224，其開(kāi)關(guān)量輸出為10點(diǎn)，輸出形式為AC220V繼電器輸出；開(kāi)關(guān)量輸入CPU224為14點(diǎn)，輸入形式為+24V直流輸入。由于實(shí)際中需要數字量輸出點(diǎn)12個(gè)，所以需要擴展，擴展模塊選擇的是EM222，該模塊有8個(gè)數字輸出點(diǎn)。

3.3小區供水系統水泵電機的選型

    水泵電機按結構分類(lèi)應分為臥式電機和立式電機。因水泵的工作特性為啟動(dòng)力矩相對較小，啟動(dòng)頻次相對較少，連續運行時(shí)間相對較長(cháng)等特征，因此水泵電機多數為鼠籠轉子的異步電動(dòng)機或同步電動(dòng)機。其能廣泛應用于不同領(lǐng)域，除在易燃、易爆或有腐蝕性氣體的場(chǎng)合外，如運輸、混合、印刷、農業(yè)機械和視頻處理機中應用外，還可以應用與機床、泵類(lèi)、鼓風(fēng)機、壓縮機等配套設備。

    根據題目所給的要求，即額定功率1Kw，額定電壓380V，額定轉速1450rpm。通過(guò)網(wǎng)上查閱發(fā)現載澤Y160M—4比較符合題目所給的參數要求。載澤Y160M—4的參數為1.1kw，1460轉/分，380v，22.5A。

3.4小區供水系統主電路的設計

    在設計主電路時(shí)，水泵用電動(dòng)機來(lái)代替，FR為熱繼電器。

3.5小區供水系統PLC的I/O分配以及外部接線(xiàn)圖

    本設計分手動(dòng)控制與自動(dòng)控制。當手動(dòng)控制時(shí)，需要對每個(gè)水泵電機實(shí)現啟動(dòng)、停止。當自動(dòng)控制時(shí)需要系統的啟動(dòng)/停止按鈕,需要管道內的壓力檢測開(kāi)關(guān)對電機的啟動(dòng)數量進(jìn)行控制。所以I/O分配表如下： 

 表3.3 I/O分配表

小區供水系統設計總結

本文針對小區供水系統的特點(diǎn)，設計了一種恒壓供水系統。該小區供水系統已PLC為核心，以壓力檢測開(kāi)關(guān)為輸入，當壓力不為正常值時(shí)，增加或者減少水泵電機的數量；當壓力為正常時(shí)，不對水泵電機做出調整。本次設計的系統從根源上解決了一般小區供水中出現的管道壓力問(wèn)題。同時(shí)系統的經(jīng)濟實(shí)用性、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)不僅減少了經(jīng)濟投入，也減少了人員勞動(dòng)程度。在供水方面，極大的提高了供水的質(zhì)量，節約了供水質(zhì)量，另一方面來(lái)說(shuō)也是水資源節約的一種表現。

看似簡(jiǎn)單的過(guò)程，但是在設計過(guò)程中卻出現了很多問(wèn)題。PLC的選型、水泵電機型號的選擇都有很多要求；編程時(shí)星角接觸器的互鎖、手動(dòng)自動(dòng)的切換同樣很難。在這些問(wèn)題的解決過(guò)程中體會(huì )到一個(gè)人能力的有限，也讓我感受到了團結互助的作用。要特別感謝本次設計中幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，可以說(shuō)要是沒(méi)有大家的幫助我可能還要迷茫很久，可能到現在也不可能完成設計。

設計過(guò)程中，實(shí)踐與理論的差距都會(huì )映入眼中。但是同時(shí)隨著(zhù)課程設計次數的越來(lái)越多，也讓我們更有信心的完成好實(shí)踐中的各種事情，解決實(shí)踐中的各種問(wèn)題。懂得了困難與問(wèn)題在生活中的重要性，正是由于困難與問(wèn)題在生活中的出現，科技才能更好的進(jìn)步，在生活中努力的發(fā)現和解決困難才能更好的提高自身的水平。