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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，整個供水體系應滿意用戶對水質、水量和水壓的需求。除此之外，在整個基建進程和出產運轉中還需求基建投資省,常常運轉費用低，操作辦理便利，無塔供水設備能安全出產以及充分發揮整個供水體系的經濟效益。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、用戶對供水體系的需求和水派的類型竿。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，碳鋼無塔供水設備則需求取水、凈化和暢配水等進程……。在建設進程中，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，在一天中不同時刻居民的用水量有所不同，供水不足或供水過剩的情況時有發生，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水壓低，用水少而供水多時水壓高。

    本小區供水系統設計是通過PLC、水泵、壓力檢測開關構成自動控制系統，根據用戶管網水壓的高低自動調整4臺水泵的運行數量，以實現供水壓力的閉環控制，從而保證不論何時管網壓力都能保持穩定，達到穩定壓力、提高供水質量和節能的目的。

2.2小區供水系統I/O點數的確定

根據要求情況，本小區供水系統有一下I/O點：

（1）系統啟動/停止按鈕，需要2個輸入點；

（2）三個壓力檢測開關，需要3個輸入點；

（3）四臺水泵電機星-角減壓啟動，需要8個輸出點；

（4）水泵工作時，工作狀態的顯示，需要4個輸出點；

（5）手動/自動轉換開關，需要1個輸入點；

（6）四臺水泵獨立操作開關，需要8個輸入點。

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，確定了系統各個環節的組成。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）壓力檢測開關；（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，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，價格低廉，具有較高的性價比，廣泛適用于一些小型控制系統，具有如下特點：

1）編程方法簡單易學；

2）功能強，性能價格比高；

3）硬件配套齊全，用戶使用方便，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，對自動控制系統進行監測控制。PLC和上位機的通信采用PC/PPI電纜，支持點對點接口（PPI）協議，PC/PPI電纜可以方便實現PLC的通信接口RS485到PC機的通信接口RS232的轉換，用戶程序有三級口令保護，可以對程序實施安全保護。

    根據控制系統實際所需端子數目，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，其開關量輸出為10點，輸出形式為AC220V繼電器輸出；開關量輸入CPU224為14點，輸入形式為+24V直流輸入。由于實際中需要數字量輸出點12個，所以需要擴展，擴展模塊選擇的是EM222，該模塊有8個數字輸出點。

3.3小區供水系統水泵電機的選型

    水泵電機按結構分類應分為臥式電機和立式電機。因水泵的工作特性為啟動力矩相對較小，啟動頻次相對較少，連續運行時間相對較長等特征，因此水泵電機多數為鼠籠轉子的異步電動機或同步電動機。其能廣泛應用于不同領域，除在易燃、易爆或有腐蝕性氣體的場合外，如運輸、混合、印刷、農業機械和視頻處理機中應用外，還可以應用與機床、泵類、鼓風機、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。通過網上查閱發現載澤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，水泵用電動機來代替，FR為熱繼電器。

3.5小區供水系統PLC的I/O分配以及外部接線圖

    本設計分手動控制與自動控制。當手動控制時，需要對每個水泵電機實現啟動、停止。當自動控制時需要系統的啟動/停止按鈕,需要管道內的壓力檢測開關對電機的啟動數量進行控制。所以I/O分配表如下： 

 表3.3 I/O分配表

地址編號		名稱	符號	地址編號		名稱	符號
輸入	I0.0	自動/手動切換	SB1	輸出	Q0.0	水泵星型接觸器1	KM1
	I0.1	手動啟動泵1	SB2		Q0.1	水泵角型接觸器1	KM2
	I0.2	手動停止泵1	SB3		Q0.2	水泵星型接觸器2	KM3
	I0.3	手動啟動泵2	SB4		Q0.3	水泵角型接觸器2	KM4
	I0.4	手動停止泵2	SB5		Q0.4	水泵星型接觸器3	KM5
	I0.5	手動啟動泵3	SB6		Q0.5	水泵角型接觸器3	KM6
	I0.6	手動停止泵3	SB7		Q0.6	水泵星型接觸器4	KM7
	I0.7	手動啟動泵4	SB8		Q0.7	水泵角型接觸器4	KM8
	I1.0	手動停止泵4	SB9		Q1.0	水泵1運行	L1
	I1.1	自動啟動	SB10		Q1.1	水泵2運行	L2
	I1.2	自動停止	SB11		Q1.2	水泵3運行	L3
	I1.3	壓力過低K1	SB12		Q1.3	水泵4運行	L4
	I1.4	壓力正常K2	SB13
	I1.5	壓力過高K3	SB14

 

小區供水系統設計總結

本文針對小區供水系統的特點，設計了一種恒壓供水系統。該小區供水系統已PLC為核心，以壓力檢測開關為輸入，當壓力不為正常值時，增加或者減少水泵電機的數量；當壓力為正常時，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題。同時系統的經濟實用性、自動化程度高的特點不僅減少了經濟投入，也減少了人員勞動程度。在供水方面，極大的提高了供水的質量，節約了供水質量，另一方面來說也是水資源節約的一種表現。

看似簡單的過程，但是在設計過程中卻出現了很多問題。PLC的選型、水泵電機型號的選擇都有很多要求；編程時星角接觸器的互鎖、手動自動的切換同樣很難。在這些問題的解決過程中體會到一個人能力的有限，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我的老師和同學，可以說要是沒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。

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