基于S7_200的恒压供水控制系统设计

基于s7-200plc的恒压供水系统设计摘要本文基于S7-200PLC恒压供水系统设计，探讨了恒压供水系统在城市供水中的应用。

该系统通过S7-200PLC控制器实现对水泵自动启停控制和调节，从而稳定管网压力，保持供水的稳定性和可靠性，满足城市居民对水资源的需求。

本文分别从系统架构、硬件设计、软件设计等方面对该系统进行详细介绍，并在实验中验证了该系统的可行性和有效性。

关键词：S7-200PLC、恒压供水系统、城市供水、自动控制、稳定性AbstractThis paper is based on the design of S7-200PLC constant pressure water supply system, exploring the application of constant pressure water supply system in urban water supply. The system controls and regulates the automatic start-stop of water pumps through S7-200PLC controller, thus stabilizingthe pressure of the pipeline network, maintaining thestability and reliability of water supply, and meeting the demand for water resources of urban residents. This paper introduces the system in detail from the aspects of system architecture, hardware design, software design, and verifies the feasibility and effectiveness of the system in experiments.Keywords: S7-200PLC, constant pressure water supply system, urban water supply, automatic control, stability1. 绪论随着城市的不断发展，城市居民对水资源的需求不断增加，水泵房自动化升级已成为水处理设备发展的趋势，恒压供水系统应运而生。

装订线摘要随着我国社会经济的发展，城市建设发展十分迅速，同时也对基础设施建设提出了更高的要求。

城市供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到用户的正常工作和生活。

随着人们对供水质量和供水系统可靠性要求的不断提高，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计出高性能、高节能、能适应供水厂复杂环境的恒压供水系统成为必然趋势。

本文首先根据管网和水泵的运行特性曲线，阐明了供水系统的变频调速节能原理；具体分析了变频恒水压供水的原理及系统的组成结构，通过研究和比较，得出结论:变频调速是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用最广、最有发展前途的电机调速技术。

因此本文以采用变频器和PLC 组合构成系统的方式，以某居民小区水泵电动机控制系统为对象，逐步说明如何实现水压恒定供水。

进行了控制系统的主电路设计，控制电路设计。

对输入输出点进行了统计，共有13个输入输出点，根据PLC的选型原则，设备选用了在生产中应用最为广泛的西门子公司生产的S7-200系列(CPU226)的PLC和CHF100泵类专用的变频器，利用变频器的本身自有的软启动功能实现水泵电机的启动。

在控制过程中，电控系统由S7-200完成，PID控制由PLC的内置PID控制方式完成，根据控制系统软硬件设计和控制要求，结合变频器的功能参数表预置了相关的参数。

介绍了PLC的编程方法，选用了适合初学者的梯形图编程，并设计了梯形图，利用S7-200PLC仿真软件进行了仿真，仿真的结果表明了设计程序的正确性。

最后对恒压供水进行了经济效益分析，分析的结果表明具有明显的节能效益。

关键词：恒压供水，变频调速，PLC，PID，仿真装订线第一章绪论1.1 引言水是生命之源，人类生存和发展都离不开水。

在通常的城市及乡镇供水中，基本上都是靠供水站的电动机带动离心水泵，产生压力使管网中的自来水流动，把供水管网中的自来水送给用户。

但供水机泵供水的同时，也消耗大量的能量，如果能在提高供水机泵的效率、确保供水机泵的可靠稳定运行的同时，降低能耗，将具有重要经济意义。

摘要交流调速系统克服了直流电机的一系列制约其发展的缺点，其具有维修容易，运行效率高，大容量，高转速，高电压，体积小重量轻，造价低等的优点。

从各方面的权衡看，交流调速技术的发展势在必行。

将其用在供水控制系统中，具有高效节能，水压恒定等优点。

变频调速是我国推广的十大高新技术之一，是变频器调速的技术基础。

同时，可编程控制器即PLC，这种新型的工业控制装置，它把计算机技术与自动化技术融合到一起，具有灵活可靠，功能强，使用方便等一系列的优点。

其即可实现逻辑控制，又可实现模拟控制。

可编程控制器功能齐全，抗干扰性强，编程简单，操作方便，使用灵活，安装调试简单，易于维修。

随着新型电力电子器件的不断涌现和计算机技术的飞速发展，高性能的交流电动机变频调速系统得到了广泛的应用，它具有显著的节能效果和灵活的运行方式。

随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。

关键词水泵恒压供水，交流调速，变频调速，控制系统，PLC，调节器ABSTRACTThe exchange velocity modulation system has overcome the direct current machine a series of restriction its development shortcoming, has the service to be easy, the operating efficiency is high; Large capacity, the high speed, the high voltage, the volume small weight is light, construction cost low status merit.Looked from various aspects balance, exchange velocity modulation technology development es it in the water supply control system, has the highly effective energy conservation, the hydraulic pressure permanent grade merit.The frequency conversion velocity modulation is one of ten big high technology and new technologies which our country promotes, is the frequency changer velocity modulation technology base.At the same time, the programmable controller is PLC, this new industry control device, it fuses the computer technology and the automatedtechnology together, has nimbly reliable, function, easy to operate and so on a series of merits.It then realizes the logical control, also may realize the simulation control.The programmable controller function is complete, anti-jamming, the programming is simple, the ease of operation, the use is flexible, installs the debugging to be simple, easy to service.Along with the new electric power electronic device unceasing emergence and the computer technology rapid development, the high performance exchange electrically operated adaptable frequency modulation fast system obtained the widespread application, it has the remarkable energy conservation effect and the nimble movement way.Along with social economy rapid development, the people enhance unceasingly to the water supply quality and the water supply system reliable request; The energy is in addition scarce at present, uses the advanced automated technology, the control technology as well as the communication technology, the design high performance, the high energy conservation, can adapt the different domain constant pressure water supply system to become the inevitable trend.KEY WORDS Water pump constant pressure water supply, exchange velocity modulation, frequency conversion velocity modulation, control system, PLC, regulator目录第一章前言 (4)1.1交流变频调速技术的发展与研究现状 (4)1.2 变频调速技术的优点和发展方向 (5)1.2.1交流变频调速的优异特性 (5)1.2.2与其它调速方法的比较 (5)1.2.3合理应用 (6)1.3水泵变频调速节原理 (6)第二章系统方案论证与系统介绍 (8)2.1控制要求.系统工作原理 (8)2.1.1系统介绍 (8)2.1.2方案的确定 (9)2.1.3系统工作原理 (9)2.2 系统主电路方案的确定 (11)2.2.1系统主电路设计 (11)2.2.2主电路工作原理 (12)2.3系统控制电路方案的确定 (13)2.3.1系统控制电路设计 (14)2.3.2控制电路工作原理 (14)2.3.3控制电路原理梯形图 (16)第三章系统参数设计与设备的选择（主电路、控制电路） (18)3.1主要设备的选型 (18)3.2其他电器元件的选型 (21)第四章经济性分析 (29)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (33)1控制电路原理软件程序语言 (33)2操作使用说明书 (36)3元件明细表 (37)第一章前言1.1交流调速技术的发展与研究现状最近几年，随着新型电力电子器件的不断涌现和计算机技术的飞速发展，高性能的交流电动机变频调速系统得到了广泛的应用，他的显著的节能效果和灵活的运行方式，给人们留下了深刻的印象。

基于S7-200和WinCC变频恒压供水监控系统的设计
李静;赵晶
【期刊名称】《电脑与电信》
【年(卷),期】2009(000)008
【摘要】介绍了以下位机S7-200系列PLC和上位机WinCC为核心的水厂监控系统的设计.其硬件由SIEMENSS7-200 PLC、MM430变频器、水泵及PID控制方案组成,完成变频恒压供水的控制任务,由压力传感器及液位传感器完成压力及水位数据的实时采集,由FC-202B无线数传电台完成系统信息实时传递,由STEP7-Micro/WIN32程序开发软件完成程序的开发和调试,由WinCC6.0组态软件完成系统的监控和监测任务.
【总页数】3页(P45-47)
【作者】李静;赵晶
【作者单位】安阳工学院,安阳,河南,455000;安阳市节能监察中心,安阳,河
南,455000
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
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毕业设计恒压供水系统设计系部：专业：班级：姓名：学号：联系电话：指导老师：目录摘要 ...................................................................................................................... - 3 -第一章绪论 .......................................................................................................... - 4 -1.1课题设计背景 . (4)1.2课题研究的目的和意义 (4)第二章恒压供水基本原理 .................................................................................... - 7 -2.1供水系统简介 . (7)2.2恒压供水基本原理 (7)2.2.1 恒压供水原理.......................................................................................... - 7 -2.2.2 系统结构框图设计.................................................................................. - 8 -2.2.3 恒压供水的优点...................................................................................... - 9 -第三章恒压供水系统元件选择 .......................................................................... - 11 -3.1变频恒压供水系统的组成 (11)3.1.1 变频恒压供水系统硬件结构................................................................ - 11 -3.1.2 变频恒压供水系统的控制方案............................................................ - 12 -3.1.3 系统主要设备的选型............................................................................ - 13 -3.2PLC及其扩展模块的选型. (14)3.3变频器的介绍 (15)3.3.1 选择变频器规格.................................................................................... - 15 -3.3.2 开关指令信号的输入............................................................................ - 17 -3.3.3 变频器与PLC的连接 .......................................................................... - 17 -3.4传感器 .. (19)第四章恒压供水系统电路设计 .......................................................................... - 21 -4.1系统主电路分析及其设计 (21)4.2系统控制电路分析及其设计 (22)4.3PLC的I/O端口分配及外围接线图 (24)4.4PLC程序设计 (27)4.4.1 控制系统主程序设计............................................................................ - 27 -4.4.2 控制系统子程序设计............................................................................ - 31 -4.5PID设计 (34)4.5.1 PID控制 ................................................................................................. - 34 -4.5.2 恒压供水PID调节过程分析 ............................................................... - 35 -4.5.3 PID控制器的应用 ................................................................................. - 36 -第五章总结 ........................................................................................................ - 38 -5.1全文总结 . (38)5.2研究展望 (38)致谢 .................................................................................................................... - 39 -参考文献 .......................................................................................................... - 40 -摘要建设节约型社会，合理开发、节约利用和有效保护水资源是一项艰巨任务。

无锡科技职业学院毕业设计（论文）设计题目 S7—200PLC的恒压供水系统学生姓名薛松＿＿系别机电工程系专业电气自动化技术班级电气0702指导教师张如萍摘要恒压供水系统是以PLC控制技术为核心，变频器技术为基础，PLC将压力的设定值和测量值比较，经PID运算后得到的信号送到变频器中，，控制变频器。

通过变频器对频率的调节来完成对抽水泵转速的调节，实现恒压供水的目的.这样，既可满足用户的需求，又不会使点击空转，造成电能的浪费。

关键词：PLC、变频器、PID运算Abstrct目录第一章第二章第三章第四章第五章第一章引言1。

1、课题的背景和意义日常的生活用水经常随时间而变化的，因季节、昼夜相差很大，因此用水和供水的不平衡集中表现在水压上，即用水多而供水少则水压低，用水少而供水多则水压高.保持供水压力可以保持供、用水的平衡.以往采用水箱和水塔或气罐加压方法，往往容易造成水的二次污染、造成水质不好。

由于电力电子技术的发展，变频调速技术在自动恒压供水方面获得了广泛的应用。

该系统是集传感器技术、PLC、变频器技术，自动控制原理等学科为一体的综合应用系统。

1.2、PLC的研究现状当今PLC的发展相当迅速，产品更新换代周期为3年左右，其结构不断改进、功能日益增强、性能价格比越来越高。

目前全世界PLC制造商有200多家，产品有400多个系列。

按地域影响力可以分为三大派，即欧洲产品以西门子(SIEMENS）PLC为代表;美国产品以A-B（Allen-Bradley)PLC为代表；日本产品以欧姆龙（OMRON）和三菱FX系列PLC为代表。

它们在我国均得到了广泛使用。

在我国设备技术改造和国产设备生产中大多使用上述公司的PLC。

1。

3、变频器的研究现状变频器是运动控制系统中的功率变换器。

当今的运动控制系统包含多种学科的技术领域，总的发展趋势：驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。

因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。

陕西科技大学
毕业设计（论文）任务书
电信学院专业班级学生：
题目：基于西门子S7-200恒压供水系统设计
毕业设计（论文）从年月日起到年月日
课题的意义及培养目标：
意义：恒压供水在工业及民用领域应用十分广泛，具有一定的实际意义。

因此，本课题对一种基于西门子S7-200的PLC的一拖二恒压供水系统进行软硬件的设计与开发。

培养目标：通过本次毕业设计，使学生掌握文献资料检索、分析与论证、方案制定、软硬件开发与调试及论文写作方法，并养成科学、严谨、诚实、一丝不苟的工作和学习作风；同时可使本专业毕业生的动手能力和实践能力得到锻炼和提高，进一步了解西门子S7-200硬件相关功能，并学会利用Aoto CAD 软件开发本系统的硬件及电气图，利用PLC开发软件及梯形图开发本系统软件及调试软件的方法。

设计（论文）所需收集的原始数据与资料：
1、一拖二恒压供水的结构及原理
2、西门子S7-200的硬件结构及系统
3、西门子S7-200的实用接口技术
4、西门子S7-200的程序设计基础
5、PLC编程软件的使用及相关指令
课题的主要任务（需附有技术指标分析）：
1、掌握恒压供水原理。

2、通过对西门子S7-200的接口进行扩展和设计，对本课题有一个全面的认识和掌握。

3、以PLC编程语言为主要工具，设计一拖二恒压供水系统的软件并实现相应功能。

4、以Auto CAD为主要工具，设计一拖二恒压供水系统的硬件及其电气关系图。

5、逐步掌握软硬件的开发和调试的方法和主要手段。

设计（论文）进度安排及完成的相关任务（以教学周为单位）：
学生签名：日期：
指导教师：日期：
教研室主任：日期：。

毕业论文声明本人郑重声明：1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。

除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。

对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。

本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。

3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。

4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。

论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。

学位论文作者（签名）：年月关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。

本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。

同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。

本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。

如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。

本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。

本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

西门子S7-200型PLC一拖三变频恒压供水电气图设计:彭作珩版权所有人:彭作珩系统控制工艺要求1.供水压力恒定,波动要小,尤其是在换泵时.2.三台泵根据压力的设定采用先开先停的原则.3.能实行自动按时轮换切换泵,防止某一台泵长时间运行而烧坏及防止某一台泵长时间不用而锈死.4.要保护和报警功能5..为了检修方便,设手动功能.6.要水池防抽空功能.7.为防止系统给变频器反送电,造成变频器烧毁,KM1与KM2,KM3与KM4,KM5与KM6必须进行机械互锁.选型1.PLC: 采用西门子S7-200型,CPU224,2.变频器:ABB/ACS400型7.5KW,3.PID:选具有压力显示的PID调节器.工作原理:1.利用变频器的两个可编程继电器输出端口,RO1和RO2进行功能设定,当变频器达到最高频率时,RO1的常开触点RO1B-RO1C闭合, 当变频器达到最低频率时,RO2的常开触点RO2B-RO2C闭合,可以作为CPU224的输入信号,判断是否进行加泵和切泵2.为了节省成本,不采用模拟模块EM235,而采用PID调节器,由于采用了PID调节器,而不用变频器内部的PID,设置变频器时将FACTORY设置成0就可以了3..变频器的运行要根据PLC输出Q1.0 (DCOMI-DI2) 是否闭合来确定,变频器的停止要根据PLC输出Q0.7 (DCOMI-DI1) 是否闭合来确定,设置变频器时将变频器的内部继电器RO1,RO2设置成频率到达就可以了PLC1.201接变频器的DCOM1.202,203接变频器的DI1,DI2.变频器的RO1的常开触点接到PLC的I0.0,RO2 变频器的RO2的常开触点接到PLC的I0.12.KA为自动/手动中间继电器, 中间继电器KA的常开触点接I0.3.3.主程序含调节程序和电机切换程序,加机程序及减机程序,4.子程序实际是清零程序,在PLC上电时,先将VD200,VD201,VD260赋值为零,作为中继的M复位.5.在主程序中T56,T57为变频器的频率上下限到达滤波时间继电器,用于稳定系统,VB200为变频泵的泵号,VB201为工频泵运行的总台数,VD260为倒泵时间存储器.版权所有人:彭作珩。

基于S7-200的楼宇恒压供水控制系统设计摘要随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高;再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。

本论文结合我国中小城市多层住宅小区的用水现状，设计了一套基于PLC的变频调速恒压自动控制供水系统。

变频调速恒压供水自动控制系统由可编程控制器、内置PID变频器、水泵电机组、压力传感器、及控制柜等构成。

系统采用一台变频器拖动2台电动机(30kw)的起动、运行与调速，2台分别采用循环使用的方式运行。

在变频调速恒压供水系统中，单台水泵工况的调节是通过变频器来改变电源的频率f来改变电机的转速n，从而改变水泵性能曲线得以实现的。

分析水泵工况的能耗比较图，可以看出利用变频调速实现恒压供水，当转速降低时，流量与转速成正比，功率以转速的三次方下降，与传统供水方式中用阀门节流方式相比，在一定程度上可以减少能量损耗，能够明显节能。

本控制系统中采用了德国SIMENS公司的S7-200可编程控制器，同时选取了一个用于供水系统压力控制的内置PID算法的变频器。

该变频器对压力给定值与测量值的偏差进行处理，实时控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电动机的转速来改变水泵出水口流量，实现管网压力的自动调节，使管网压力稳定在设定值附近。

关键词：PLC；变频调速；恒压供水Building on the S7-200 Water Supply Control SystemDesignAbstractWith the rapid development of social economy, it demands the better of water supply’s quality and reliability of water supply system. Meanwhile energy resources are seriously lack. So it is inevitable tendency to design water supply system which has high function and saves on energy well, with help of advanced technique of automation, control and communication. At the same time this system can adapt different water supply fields. On the basis of analyzing in quo of the waterworks in our country, this designs a suit of constant pressure water supply automatic system paper by using variable frequency speed-regulating technology based on PLC.The system is made up of PLC, transducer, units of pumps and electromotors, pressure sensor, industrial control computer and console. The system is used a transducer to make four electromotors starting, running and timing. The two electromotors (30Kw) is partly circulated. To connect control computer with PLC and realize supervise, a real time supervise control software of water supply system is developed.To tune up the frequency of power supply by the transducer in the system, this adjusting make the speed of electromotor and performance curve of pump change. At last, it makes the status of a pump alter. Through analyzing the figure of energy wasting of pump, the quality in pipes is direct proportion of the speed of pump if the speed ofpump is reduced. The power of electromotor fells the cube of the speed of pump. So the energy wasting of constant pressure water supply based on variable frequency speed regulating technology is evidently less than the traditional mode is used throttle to supply water.Through using S7-200 program software of SIMENS Company in German in the control system. The controller can compare the measure value and the value in advance of pressure. Through real-time controlling the output voltage and frequency of transducer, the output quality of pump is changed along with the changing of pump's speed. It makes the pressure of pipe self-regulating and steady in the scheduled value.Key Words:PLC；variable frequency speed-regulatingconstant pressure water-supply目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 课题来源及其研究意义 (1)1.2 多泵恒压供水系统中的关键问题和本文的主要研究内 (1)1.2.1 多泵恒压供水系统中的关键问题 (1)1.2.2 本文的主要研究内容 (2)第2章变频调速恒压供水系统 (4)2.1 水泵理论及水泵工况点确定的 (4)2.1.1 水泵的工作参数 (4)2.1.2 水泵基本性能曲线 (8)2.1.3 水泵理论工况点的确定 (11)2.2 水泵工况的调节 (12)2.3 变频调速恒压供水能耗机理分析 (13)2.3.1 水泵工况的调节过程 (13)第3章可编程控制器PLC (14)3.1 PLC的特点与应用领域 (14)3.1.1 可编程序控制器的特点 (14)3.1.2 可编程序控制器与继电器控制系统的比较 (15)3.1.3 PLC的一般结构 (16)3.1.4 PLC基本工作原理 (18)3.1.5 PLC控制系统设计步骤 (20)3.1.6 PLC控制系统的硬件设计 (21)3.2 PLC控制系统的软件设计 (22)3.2.1 PLC程序设计的常用方法 (22)3.2.2 PLC程序设计步骤 (25)第4章变频调速恒压供水系统设计 (29)4.1 系统的方案设计及工作过程 (29)4.1.1 系统的方案设计 (29)4.1.2 系统控制方案研究 (30)4.2 控制系统硬件设计 (32)4.2.1 主电路设计 (32)4.2.2 控制电路设计 (34)4.2.3 PLC配置 (34)4.2.4 基于S7-200楼宇恒压供水控制电路 (35)4.3 本系统程序设计 (37)4.3.1 PLC程序设计 (37)4.3.2 设置切换延时时间 (38)4.3.3 确保触点互锁 (39)第5章结论 (40)参考文献 (41)谢辞 (44)第1章绪论1.1 课题来源及其研究意义近年来，随着国民经济建设的蓬勃发展，城市居住小区的建设也犹如雨后春笋，纷纷拔地而起。

2021.51概述高层建筑需要二次加压供水才能满足日常用水的要求。

现阶段我国二次加压泵站常用的供水方式有水泵直流变频调速变压变流供水、水泵全速节流供水、水泵变频调速变压变流供水和水泵变频调速恒压变流供水等方式[1]。

二次供水设备主要由控制器、水泵机组、压力传感器、稳流罐等组成,基本原理是检测用户用水量变化引起的压力变化,控制器根据反馈的压力变化状况改变电机运行速度,调节运行工况使水泵机组出口干管的压力值恒定,以满足用户对自来水流量的要求。

目前正在使用的控制系统存在水压调节能力不足和能耗水平较高的问题[2]。

随着高层建筑数量和高度的增加,对于二次加压供水设备数量和性能的需求仍在扩大。

因此,利用先进技术,发挥控制器和变频器优势,对能耗低、紧凑可靠、可远程维护的恒压供水系统进行研究,具有重要的实际意义。

目前,常用的控制方案是使用PLC 作为控制器采集管网进水口和供水出口的压力,使用PID 控制算法向其控制的变频器发送频率指令调节水泵的转速,以保持出水口压力的恒定。

使用Modbus RTU 网络和变频器的多泵控制功能,设计一种变频恒压供水自动控制系统,相较于PLC 的PID 控制方式有更好的供水效果和更低的能耗。

2变频恒压供水系统的组成为了节约占地面积和降低水质被污染的风险,变频恒压供水系统多采用无负压供水的方式。

这种方式的取水口直接与自来水管网连接,使用补偿装置以及负压抑制装置,对自来水的供水水压和供水流量进行自动调节,从而确保加压水泵出口管路压力的稳定性。

水泵直联变频调速变压变流供水方式不会产生额外的水力损耗,供水管网的残余压力可以得到叠加利用,能提高能量的利用效率,降低设备运行的能耗。

通常将二次供水系统按照高层建筑高度划分为低压区、中压区、高压区和超高压区等不同的压力范围,如图1所示。

3变频恒压供水控制系统优化设计如图2所示,一台PLC 控制3台变频器驱动的水泵机组,每台机组可以设置不同的供水压力,就可以完成对整栋建筑供水。

1 引言供水系统在人们生活和工业应用当中是必不可少的。

随着人们生活水平的提高和现代工业的发展，人们对供水系统的质量和可靠性的要求越来越高。

变频恒压供水系统能够很好的满足现代供水系统的要求。

在变频恒压供水系统出现以前，有以下供水方式：(1) 单台恒定转速泵的供水系统这种供水方式是水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户，严重影响了城市公用水管管网压力的稳定，水泵整日不停运转。

这种系统简单、造价最低，但耗电严重，水压不稳，供水质量极差。

(2) 恒定转速泵加水塔（或高位水箱）的供水系统这种供水方式是由水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水。

水塔注满水后水泵停止工作，水塔水位低于某一高度时水泵启动，水泵处于断续工作状态中。

这种方式比前一种省电，供水压力比较稳定，但基建设备投资大，占地面积大，水压不可调，供水质量差。

(3)恒定转速泵加气压罐的供水系统这种供水方式是利用封闭的气压罐代替水塔蓄水，通过检测罐内压力来控制水泵的开与停。

当罐中压力降到压力下限时，水泵启动；当罐中压力升到压力上限时，水泵停止。

这种方式，设备的成本比水塔要低很多。

但是电机起动频繁，易造成电机的损坏，能耗大。

变频恒压供水系统不仅克服了过去供水系统的缺点，而且有其自身的优点。

此系统采用了先进的s7－200plc和变频器mm440，s7-200具有低廉的价格和强大的指令，可以满足多种多样的小规模的控制要求，变频器mm440具有很高的运行可靠性、功能的多样性和全面而完善的控制功能。

这种供水方式不仅提高了供水系统的稳定性和可靠性，而且实现水泵的无级调速，使供水压力能够跟踪系统所需水压，提高了供水质量。

同时变频器对水泵采取软启动，启动时冲击电流很小，启动能耗小。

2 供水系统的基本特性供水系统的基本特性是水泵在某一转速下扬程h与流量q之间的关系曲线f (q)，前提是供水系统管路中的阀门开度不变。

扬程特性所反映的是扬程h与用水流量q之间的关系。

由图1的扬程特性表明，流量q越大，扬程h越小。

基于S7-200PLC的控制的变频恒压供水系统设计第一章绪论1.1变频调速恒压供水的目的和研究意义随着我国城乡建设的迅速发展,水、电供应不足的矛盾越来越成为人们关注的问题。

例如,人们日常生活中的用水量越来越大,一天中的用水量的波动也越来越大。

以往的供水系统中,水泵的选取往往是按最大供水量来确定,而实际的用水量在不断变化。

高峰用水时间较短,这样水泵在很长一段时间内有较大余量,不仅水泵效率低,供水压力不稳,而且造成大量电力、水资源的浪费;并且以往依靠手动操作控制泵的启动、停止,也已不能满足要求。

在用水量高峰期时供水量普遍不足，造成城市公用管网水压浮动较大。

由于每天不同时段用水对供水的水位要求变化较大，仅仅靠供水厂值班人员依据经验进行人工手动调节很难及时有效的达到目的。

这种情况造成用水高峰期时水位达不到要求,供水压力不足，用水低峰期时供水水位超标,压力过高，不仅十分浪费能源而且存在事故隐患（例如压力过高容易造成爆管事故）。

这里,介绍一种基于S7-200的变频控制的恒压供水控制系统,它既能解决人工操作的繁杂劳动和精神压力,又能节约能源本控制系统将PLC、变频器、相应的传感器和执行机构有机地结合起来，发挥各自优势，并设计了配套的界面美观、操作方便的自动控制系统，使得系统调试和使用都十分方便，而且大大简化了水厂在管理、数据统计和分析等方面的工作量。

实践证明，本系统不仅满足了生产的需要，提高了整个水厂的整体管理水平，而且仅节约用电一项就为水厂创造了巨大的经济效益，并且保障了用户的用水要求。

由于中小型自来水厂的自动化技术改造在我国有着广泛的前景，本控制系统具有较大的发展潜力和使用价值。

1.2变频调速技术的特点及应用作为高性能的调速传动，直流发电机－电动机调速控制方法长期以来一直应用广泛。

但是直流电动机由于换向器和电刷维护保养很麻烦，价格也相当昂贵。

使异步电机实现性能好的调速一直是人们的理想。

异步电机的调速方法很多，例如无极调速、有极调速、定子调压调速、串级调速、变频调速等。