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基于PLC的恒压供水系统的研究与设计

作者：毕俊喜张巨洲

来源：《电子世界》2011年第23期

【摘要】基于PLC为核心控制变频器，用以太网方式通讯的变频恒压供水系统的研究和

设计。系统使用PLC采集运算，以设定压力和反馈压力为控制目标，以PID为控制算法组成

闭环控制，WinCC可视化面板管理，实时采集水网参数、电机温度、设备运行状态，达到优

化运行、可靠保护、远程实时监控。最终控制变频器的输出，实现自动调节水泵电机转速，保

持供水压力的恒定。该系统还设有多种保护功能，及故障记录诊断，从而保证正常供水，实现

无人值守全自动运行。

【关键词】PLC控制器；变频器；恒压供水

当今世界以PLC为控制中心，变频器作为执行核心，无级调节电机转速的控制水泵流量

的系统被广泛认可。此种系统特点：系统稳定靠，控制方法灵活可调，稳压避开高低峰节能。

目前的居民生活小区及消防供水系统中广泛使用。在这里向大家介绍一种由PLC为控制中心

的变频调为主要执行元件的恒压恒温供热水系统，它使用可视化系统监控设备节约人工，系统

运行的优良性能又能节约能源。

一、项目选题背景及研究内容

近几1.年来，变频技术取得了显著的发展，很多变频技术都被老百姓所接受并且日益走进

千家万户。但是不得不说，我国的在变频技术的应用与发达国家相比有一定的距离，发达国家

交流电机使用变频率在60%-70%，而在我国变频技术使用率仅为6%；在日本，风机、水泵采

用变频调速技术已达10%，而我国变频技术在水泵、风机上的应用刚刚起步，应用率相对而言

微乎其微。可以看出，变频技术在中国存在着很大的发展空间，我们应该不离不弃的坚持推广

这项技术。

变频2.技术不仅仅是异步电动机，结构坚固，易于维护，更重要的是由于采用变频技术的

异步电动机的机械性可以达到了直流电动机调压调速的功能。这样子可以很好的解决国内供水

的很多问题。从而人们可以按照序曲自行研发一个合适的而且比较方便环保的调速控水系统。

恒压供水系统改变原有的调速方式，实现了无极控制恒压供水，依据用水量的变化自动控制调

节系统运行的参数，保证了供水的安全可靠。随着电子技术的不断深入，恒压变频器的日益完

善，功能越来越强，即可利用恒压变频的各种功能对其变频调速恒压供水系统提供更多的服

务，从而保证恒压供水系统的更多功能，供水的更稳定，更好的为人类服务。

二、项目介绍

恒温恒压供水控制系统由可编程控制器、可视化触摸屏显示器、变频器、交流电动机、压

差传感器、液位变送器、温度变送器、板式换热器、继电器、辅助加热器、以太网线及相应模

块、等其它电控设备、以及5台循环水泵和一台小流量隔膜泵等构成。在整个系统中，可编程

控制器与可视化显示器安装在中控室，远程可使用以太网络监控现场模块。在水箱入空和出口

安装压差传感器，检测水压。在水箱底部安装液位变送器。在水箱里安装温度变送器。可编程

控制器中的模拟量模块采集液位变送器、温度变送器送来的4-20mA信号电流。将测量信号与

PLC设置的信号进行比较，经过PID模糊运算后，由PLC控制变频器输出的频率来调节交流

电动机的转速，改变循环泵的流量，来保证供水水压恒定。箱体水温温度由板式换热器供给。

温度控制阀来调节温度。辅助加热器用来保证温度的恒定。这样就构成了以设定压力温度为基

准的恒压恒温闭环系统。触摸屏显示器用于显示供电电压、工作电流、变频器实际频率、供水

压力及各循环泵的工作状态等；可以通过触摸屏以太网络在线修改供水压力和温度控制恒温供

水系统的运行。

三、程序设计原理

整套1.热水供给系统采用西门子CPU

226PLC控制，软件使用西门子S7-200进行控制程序编辑。可视化面板使用西门子Smart

1000显示屏，软件使用WinCCflexible。同一公司系列产品，兼容性好，协议一致利于通讯。

STEP7是用于SIMATIC可编程控制器组态和编程的标准软件。它是SIMATIC工业软件的组

成部分。为功能模板和通讯处理器赋值参数、强制和多处理器模式、全局数据通讯、使用通讯

功能块的事件驱动数据传输、组态连接。WinCCflexible项目包括能让系统接受操作和监视的

所有组态数据。在WinCCflexible中，组态数据根据主题类别进行编译。每个类别都在单独的

编辑器中进行处理。编辑器的可用性取决于所用的WinCCflexible版本和要组态的HMI设

备。WinCCflexib