基于PLC的小區(qū)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
基于PLC的小區(qū)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
2.1小區(qū)供水系統(tǒng)概述
就供水體系的技能功能而言，整個(gè)供水體系應(yīng)滿意用戶對(duì)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(yùn)轉(zhuǎn)中還需求基建投資省,常常運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，操作辦理便利，無(wú)塔供水設(shè)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(jì)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(zhèn)或小區(qū)的計(jì)劃、當(dāng)?shù)氐貏?shì)、用戶對(duì)供水體系的需求和水派的類型竿。因?yàn)樯鲜鲆氐牟灰粯樱┧w系能夠有各種不一樣的方式及其組成。如以符合衛(wèi)生需求的深層地下水作水源，供應(yīng)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(shè)備則需求取水、凈化和暢配水等進(jìn)程……。在建設(shè)進(jìn)程中，有必要根據(jù)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(qū)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是通過(guò)PLC、水泵、壓力檢測(cè)開(kāi)關(guān)構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)，根據(jù)用戶管網(wǎng)水壓的高低自動(dòng)調(diào)整4臺(tái)水泵的運(yùn)行數(shù)量，以實(shí)現(xiàn)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(wěn)定，達(dá)到穩(wěn)定壓力、提高供水質(zhì)量和節(jié)能的目的。
2.2小區(qū)供水系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)的確定
根據(jù)要求情況，本小區(qū)供水系統(tǒng)有一下I/O點(diǎn)：
（1）系統(tǒng)啟動(dòng)/停止按鈕，需要2個(gè)輸入點(diǎn)；
（2）三個(gè)壓力檢測(cè)開(kāi)關(guān)，需要3個(gè)輸入點(diǎn)；
（3）四臺(tái)水泵電機(jī)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(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，需要1個(gè)輸入點(diǎn)；
（6）四臺(tái)水泵獨(dú)立操作開(kāi)關(guān)，需要8個(gè)輸入點(diǎn)。
2.3小區(qū)供水系統(tǒng)的總體組成結(jié)構(gòu)
根據(jù)題目所給出的要求，確定了系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的組成。其中包括控制器PLC，壓力檢測(cè)裝置構(gòu)成的輸入，以及被控對(duì)象水泵電機(jī)。
3.1小區(qū)供水系統(tǒng)的設(shè)備組成
該小區(qū)供水系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備應(yīng)包括以下幾部分：（1）PLC及其擴(kuò)展模塊；（2）壓力檢測(cè)開(kāi)關(guān)；（3）水泵機(jī)組等。
3.2小區(qū)供水系統(tǒng)PLC及其擴(kuò)展模塊的選型
PLC是整個(gè)供水控制系統(tǒng)的核心，它要完成對(duì)系統(tǒng)中所有輸入號(hào)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(zhí)行速度、指令豐富程度、內(nèi)存空間、通訊接口及協(xié)議，還要帶擴(kuò)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(tǒng)控制設(shè)備相對(duì)較少，因此PLC選用德國(guó)SIEMENS公司的S7-200型。S7-200型PLC的結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，具有較高的性價(jià)比，廣泛適用于一些小型控制系統(tǒng)，具有如下特點(diǎn)：
1）編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)；
2）功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高；
3）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)；
4）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；
5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)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(jì)算機(jī)，對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。PLC和上位機(jī)的通信采用PC/PPI電纜，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口（PPI）協(xié)議，PC/PPI電纜可以方便實(shí)現(xiàn)PLC的通信接口RS485到PC機(jī)的通信接口RS232的轉(zhuǎn)換，用戶程序有三級(jí)口令保護(hù)，可以對(duì)程序?qū)嵤┌踩Ｗo(hù)。
根據(jù)控制系統(tǒng)實(shí)際所需端子數(shù)目，考慮PLC端子數(shù)目要有一定的預(yù)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(shù)字量輸出點(diǎn)12個(gè)，所以需要擴(kuò)展，擴(kuò)展模塊選擇的是EM222，該模塊有8個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)。
3.3小區(qū)供水系統(tǒng)水泵電機(jī)的選型
水泵電機(jī)按結(jié)構(gòu)分類應(yīng)分為臥式電機(jī)和立式電機(jī)。因水泵的工作特性為啟動(dòng)力矩相對(duì)較小，啟動(dòng)頻次相對(duì)較少，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)等特征，因此水泵電機(jī)多數(shù)為鼠籠轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)。其能廣泛應(yīng)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(yùn)輸、混合、印刷、農(nóng)業(yè)機(jī)械和視頻處理機(jī)中應(yīng)用外，還可以應(yīng)用與機(jī)床、泵類、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等配套設(shè)備。
根據(jù)題目所給的要求，即額定功率1Kw，額定電壓380V，額定轉(zhuǎn)速1450rpm。通過(guò)網(wǎng)上查閱發(fā)現(xiàn)載澤Y160M—4比較符合題目所給的參數(shù)要求。載澤Y160M—4的參數(shù)為1.1kw，1460轉(zhuǎn)/分，380v，22.5A。
3.4小區(qū)供水系統(tǒng)主電路的設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)主電路時(shí)，水泵用電動(dòng)機(jī)來(lái)代替，F(xiàn)R為熱繼電器。
3.5小區(qū)供水系統(tǒng)PLC的I/O分配以及外部接線圖
本設(shè)計(jì)分手動(dòng)控制與自動(dòng)控制。當(dāng)手動(dòng)控制時(shí)，需要對(duì)每個(gè)水泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止。當(dāng)自動(dòng)控制時(shí)需要系統(tǒng)的啟動(dòng)/停止按鈕,需要管道內(nèi)的壓力檢測(cè)開(kāi)關(guān)對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)數(shù)量進(jìn)行控制。所以I/O分配表如下：
表3.3 I/O分配表
|
地址編號(hào) |
名稱 |
符號(hào) |
地址編號(hào) |
名稱 |
符號(hào) |
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|
輸入 |
I0.0 |
自動(dòng)/手動(dòng)切換 |
SB1 |
輸出 |
Q0.0 |
水泵星型接觸器1 |
KM1 |
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I0.1 |
手動(dòng)啟動(dòng)泵1 |
SB2 |
Q0.1 |
水泵角型接觸器1 |
KM2 |
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|
I0.2 |
手動(dòng)停止泵1 |
SB3 |
Q0.2 |
水泵星型接觸器2 |
KM3 |
||
|
I0.3 |
手動(dòng)啟動(dòng)泵2 |
SB4 |
Q0.3 |
水泵角型接觸器2 |
KM4 |
||
|
I0.4 |
手動(dòng)停止泵2 |
SB5 |
Q0.4 |
水泵星型接觸器3 |
KM5 |
||
|
I0.5 |
手動(dòng)啟動(dòng)泵3 |
SB6 |
Q0.5 |
水泵角型接觸器3 |
KM6 |
||
|
I0.6 |
手動(dòng)停止泵3 |
SB7 |
Q0.6 |
水泵星型接觸器4 |
KM7 |
||
|
I0.7 |
手動(dòng)啟動(dòng)泵4 |
SB8 |
Q0.7 |
水泵角型接觸器4 |
KM8 |
||
|
I1.0 |
手動(dòng)停止泵4 |
SB9 |
Q1.0 |
水泵1運(yùn)行 |
L1 |
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|
I1.1 |
自動(dòng)啟動(dòng) |
SB10 |
Q1.1 |
水泵2運(yùn)行 |
L2 |
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I1.2 |
自動(dòng)停止 |
SB11 |
Q1.2 |
水泵3運(yùn)行 |
L3 |
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I1.3 |
壓力過(guò)低K1 |
SB12 |
Q1.3 |
水泵4運(yùn)行 |
L4 |
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I1.4 |
壓力正常K2 |
SB13 |
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|
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I1.5 |
壓力過(guò)高K3 |
SB14 |
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小區(qū)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)
本文針對(duì)小區(qū)供水系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種恒壓供水系統(tǒng)。該小區(qū)供水系統(tǒng)已PLC為核心，以壓力檢測(cè)開(kāi)關(guān)為輸入，當(dāng)壓力不為正常值時(shí)，增加或者減少水泵電機(jī)的數(shù)量；當(dāng)壓力為正常時(shí)，不對(duì)水泵電機(jī)做出調(diào)整。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)從根源上解決了一般小區(qū)供水中出現(xiàn)的管道壓力問(wèn)題。同時(shí)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)不僅減少了經(jīng)濟(jì)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(jié)約了供水質(zhì)量，另一方面來(lái)說(shuō)也是水資源節(jié)約的一種表現(xiàn)。
看似簡(jiǎn)單的過(guò)程，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中卻出現(xiàn)了很多問(wèn)題。PLC的選型、水泵電機(jī)型號(hào)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(tuán)結(jié)互助的作用。要特別感謝本次設(shè)計(jì)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(xiàn)在也不可能完成設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)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)隨著課程設(shè)計(jì)次數(shù)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(xiàn)，科技才能更好的進(jìn)步，在生活中努力的發(fā)現(xiàn)和解決困難才能更好的提高自身的水平。
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