基于PLC的饮水机节能智能控制系统

·18·文章编号：2095-6835（2023）22-0018-04基于PLC 的楼宇二次供水智能控制系统设计＊曹哲贤，王宇杰，刘涛，付焕森，张熠飞（泰州学院机电工程学院，江苏泰州225300）摘要：高层楼宇的二次供水在居民日常工作和生活中具有重要的作用。

为提高二次供水的稳定性，设计了一种智能控制系统，该系统基于西门子S7-1200系列PLC （Programmable Logic Controller ，可编程逻辑控制器）、MCGS （Monitor and Control Generated System ，监视与控制通用系统）触摸屏、变频器及通信模块等设备，完成了硬件设计和软件编程。

系统还可以让用户参与控制系统的监测，实时监控二次供水的压力、水质及杂物等，保证用户的供水质量。

最后，通过仿真实验，该系统模拟运行体现出可靠的稳定性和开放性。

关键词：高层楼宇；二次供水；PLC ；实时监控中图分类号：TU991文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2023.22.005高层楼宇在城市化进程中发挥重要作用，二次供水与居民的工作和生活息息相关。

目前，二次供水基本采用自动控制，该系统往往也受控于物业，居民很难参与二次供水的监控中，导致近年来常有供水质量不佳的情况发生，如高峰期的水压不够，控制系统的老化、无人定期检修，水箱中出现杂物等。

对于二次供水，供水压力、水质、有无杂物是供水质量的关键因素。

基于此，众多学者和工程师进行了研究，如高锐等[1]利用PLC 和SCADA （Supervisory Control And Data Acquisition ，数据采集与监视控制）系统对二次供水系统的各项参数进行实时监测，实现了对二次供水系统的智能控制；欧惠玲[2]采用西门子PLC 和GYMS （集成管理控制平台）、安防、门禁管理、水质在线监控等设备，推广二次供水标准泵房地的封闭式和智能化管理；张万青等[3]对二次供水的节能损耗进行了重点研究，设计了定时休眠功能；陈经艳[4]使用三菱FX3U 系列PLC 自带的PID （Proportion Integration Differentiation ，比例、积分、微分）控制，提供了供水系统的变频恒压控制，获得了较好的控制精度；路桂明等[5]利用PLC 和变频器组成闭环控制，实现了供水系统能够自动调节水泵的工作状态。

PLC在节水节能监控系统中的应用摘要:随着计算机科学技术的迅速发展,PLC控制变频调速技术也应用越来越广泛,由于我国的水资源相对匮乏,将PLC变频调速技术应用在节水节能领域将大大提高水资源的利用率,从而提高我国的经济发展水平和竞争力。

关键词:PLC 变频调速节水节能应用随着社会经济的飞速发展,水资源的匮乏是制约我国经济发展的重要因素,节水节能是我国社会经济持续发展的基本国策。

以前在我国城乡供水系统中,水泵一旦开始工作,电机便会以额定转速运行,并以额定出水量供水,当用水量需要变化,管网压力过高,输水管道有时可能会被损坏,使水资源浪费,电能也会白白耗掉;某些控制系统是通过阀门控制出水量,来减少供水管网压力升高,这样也会造成少量电能与水资源的浪费。

现在将PLC变频调速节水节能技术应用在供水控制系统中,将会大大提高效率,这样既稳定了管网压力,也提高了输水质量,便于自动化管理,但其价格较昂贵,本文将介绍以CX-D系列PLC变频恒压供水自动控制装置,它具有节水节能效果,还能根据需要设置水位,从而提高自动化程度,将变频调速技术、可编程序控制技术、PLC控制技术、压力传感技术等技术结合运用,可以适应多种输水方式和城乡居民供水系统。

1 变频调速的基本原理和优点1.1 变频调速的基本原理交流异步电动机的转子转速n可以用下式表示:1.2 PLC变频调速的优点交流电机的调速方法一般有三种:变极调速、改变转差率调速和变频调速。

其中,变频调速应用最广泛的。

在直流调速系统中,由于直流电动机具有局限性,所以使用之前需要对其进行检查,工作环境也受到相应的限制。

例如:不能在有易燃气体及湿度大的场合使用。

此外,也限制了电机向高转速、大规模方向发展。

而交流电机就不存在以上问题,其特点主要有:(1)直流电机单机容量为12MW～14MW,而交流电机单机容量远远高于它。

(2)直流电机需要换向限制,其电压最高只能做到一千多伏,而交流电机可达到6kV～10kV。

包钢钢铁职业技术学院（论文）摘要本论文以某小区供水系统的改造为背景，根据供水系统的特性和实际情况的要求，以松下FP0-T32CT作为主控制器、组态软件KingView作为监控平台对小区原有的继电器逻辑控制系统进行更新设计，采用松下公司提供的FPWIN GR 软件对PLC进行程序的编制与调试。

该系统可以对供水系统的压力、液位等过程参数进行在线检测，实现供水过程的全自动控制，满足居民用水的需要。

本论文研究的主要内容包括:基于PLC自来水控制系统整体方案的设计、PLC 控制系统原理、重点探讨PLC控制系统硬件、软件的设计方法，综合对比经验设计法、逻辑设计法、时序图设计法和顺序控制设计法，对PLC在实际现场控制过程中经常遇到的一些实际问题，如:电源干扰问题、扩展I/O点数和系统连锁问题等，提出了具体解决方案。

本论文是基于该工程项目的电气控制系统设计与实现展开的，采用可编程控制器PLC，完成了整个电气控制系统的软硬件的设计，基本达到了预期的目标，实现了小区供水的自动化。

关键词 PLC；供水系统；自动控制I包钢钢铁职业技术学院（论文）AbstractIn this paper a district water supply system transformation as the background, according to the characteristics of the water supply system and actual situation, at the request of the panasonic FP0-T32CT as the main controller, configuration software as a platform to the village KingView monitoring of the original relay update logic control system design, the panasonic company FPWIN GR software to PLC for programming and debugging. The system can for the water supply system pressure, the liquid level and process parameters of on-line inspection, realize the automatic control process of water supply, meet residents use the need of water.This research include: tap water control system based on PLC of the overall program design, PLC control system principle, discusses the PLC control system hardware and software design method, integrated comparative experience design method, the logical design method, the timing diagram design method and sequence control design method, the PLC in actual control process often meet with some actual problems, such as: power interference problems, expand the I/O points and chain system, puts forward specific solutions.This paper is based on the engineering project of the electrical control system design and realization to launch, and by using the programmable controller PLC, has completed the electrical control system of the hardware and software design, basic achieve the expected goal to realize the automation of water supply area.Key word PLC; Water supply system; Automatic controlII包钢钢铁职业技术学院（论文）目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 本课题的研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状和趋势 (1)1.3 设计原则 (3)1.4 本课题研究的内容 (4)第2章 PLC的概述 (5)2.1 PLC的定义 (5)2.2 PLC的构成 (5)2.2.1 CPU的构成 (6)2.2.2 I/O模块 (6)2.2.3 电源模块 (7)2.2.4 底板或机架 (7)2.2.5 PLC的通信联网 (8)2.3 PLC的基本工作 (8)2.4 PLC的特点及应用 (10)第3章基于PLC的给水控制系统的总体设计 (12)3.1 基于PLC的给水控制系统概况 (12)3.2 基于PLC的给水控制系统要求、组成及功能 (12)3.2.1 基于PLC给水控制系统控制要求 (13)3.2.2 基于PLC的给水控制系统控制组成 (13)3.3 基于PLC给水控制系统设计 (14)3.3.1 基于PLC的给水控制系统的设计步骤 (14)3.3.2 基于PLC的给水控制系统的结构框图 (15)3.3.3 基于PLC的给水控制系统的工艺流程图 (16)第4章基于PLC的供水控制系统硬件设计 (18)4.1 基于PLC的供水控制系统PLC机型选择 (18)4.2 基于PLC的给水控制系统PLC容量选择 (19)4.3 基于PLC的给水控制系统I/O模块的选择 (19)4.3.1 确定I/O点数 (20)4.3.2 开关量I/O接口 (20)4.3.3 模拟量I/O接口 (21)4.4 基于PLC的给水控制系统电源模块的选择 (21)4.5 基于PLC的给水控制系统的信号的传输关系 (22)III包钢钢铁职业技术学院（论文）4.6 基于PLC的给水控制系统的I/O点数分布 (23)4.7 基于PLC的给水控制系统的元器件 (25)4.7.1 松下FP0-T32CT PLC (25)4.7.2 其他元器件 (26)4.7.3 PLC的I/O地址分配 (27)4.7.4 主要元器件简介 (29)4.8 基于PLC的给水控制系统电路设计 (32)第5章基于PLC的给水控制系统的软件设计 (33)5.1 PLC程序设计的常用方法 (33)5.1.1 经验设计法 (33)5.1.2 逻辑设计法 (33)5.1.3 时序图设计法 (34)5.1.4 顺序控制设计法 (34)5.2 PLC软件设计概述 (36)5.3 基于PLC的给水控制系统控制流程 (36)结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录1 (40)附录2............................................. 错误!未定义书签。

基于 S7-1500PLC的供水控制系统设计摘要：本文结合某涡轮试验器供水系统的控制工艺及设计要求，以西门子S7-1500PLC作为控制核心，对控制系统方案进行了详细设计。

利用PID工艺模块对供水压力控制进行设计，并使用前馈控制实现对阀门的预先控制，结果通过仿真验证，供水水压控制满足试验要求。

关键词：涡轮试验器；供水系统；压力控制1.引言供水系统是双转子涡轮综合试验器重要的主体设备，通过控制系统对水系统中各阀门的控制，实现为双转子高低压测功器提供稳定压力的水源，保证试验件转速的精准控制；同时为双转子涡轮综合试验器各设备散热器提供流量稳定的换热介质，保证各设备的稳定运行。

本文结合供水系统的工艺要求，对供水控制系统的组成、设备布局、网络拓扑、软件设计等方面进行了详细介绍。

在供水水压控制中利用前馈控制，利用MATLAB仿真验证了前馈控制在供水水压控制中取得良好的控制效果。

1.供水系统原理及工艺要求1.供水系统原理供水系统可分别对4套测功器供水，消耗涡轮的旋转功，水泵房提供低压工业水，工业水通过进水阀、粗水滤、自清洗装置后分为两路，每路对应一套测功器进行供水。

两路供水管路的设备相同，分别包括进水阀、回止阀、储水罐、细水滤、安全阀、仪表等，最后测功器用水和测功器水封用水通过管路排到厂区回水。

1.1.工艺要求1.打开阀门W01，供水进入水系统间，调节阀门W02开度，保证1#水罐和2#水罐供水压力不超过0.6MPa；1.打开阀门W03，给1#水罐供水，当1#水罐压力建立后，分别打开阀门W05、W16给双转子高压测功器供水，并手动打开阀门W17，给高压测功器水封供水；2.打开阀门W18，给2#水罐供水，当2#水罐压力建立后，分别打开阀门W20、W31给双转子低压测功器供水，并手动打开阀门W32，给低压测功器水封供水；3.若1#水罐中压力低于设定值，则电磁阀W12自动打开，到达设定值后电磁阀W12自动关闭；4.若2#水罐中压力低于设定值，则电磁阀W27自动打开，到达设定值后电磁阀W27自动关闭；5.要求在不同的试验状态测功器供水压力为0.6MPa，误差不超过5%。

基于PLC的水处理设备控制系统设计简介本文档旨在描述基于PLC（可编程逻辑控制器）的水处理设备控制系统的设计。

通过使用PLC，可以实现对水处理设备的自动化控制和监控。

设计要求以下是设计该控制系统需要满足的主要要求：1. 系统应能实时检测和监控水处理设备的运行状态。

2. 系统应能自动调节和控制水处理设备的操作参数，以确保其正常运行。

3. 系统应提供用户友好的界面，以便运维人员能够轻松地操作和监控设备。

4. 系统应具备故障检测和报警功能，以及相应的紧急停机保护机制。

设计方案基于以上设计要求，我们将采用以下设计方案来实现水处理设备控制系统：1. 选择适合的PLC型号：根据实际需求和预算考虑，选择合适的PLC型号，确保其具备足够的输入输出点和性能。

2. 传感器和执行器选择：根据控制要求选择适当的传感器和执行器，用于检测和控制水处理设备的各项参数和操作。

3. PLC编程：使用PLC编程软件，编写逻辑控制程序，实现对水处理设备的自动控制和监控。

4. 人机界面设计：设计并实现用户友好的人机界面，可以通过触摸屏或其他输入设备进行设备操作和状态监控。

5. 故障检测和报警：编写故障检测和报警程序，监测设备的故障状态，并及时发送报警信息给运维人员。

6. 紧急停机保护：设计安全机制，当系统检测到紧急情况时，能够迅速停止设备操作并保护设备以及操作人员的安全。

总结通过基于PLC的水处理设备控制系统的设计，我们能够实现对水处理设备的自动化控制和监控，提高设备的运行效率和稳定性。

该系统具备实时检测、自动调节和报警保护等功能，为水处理设备的运维管理人员提供便利和安全保障。

以上是对基于PLC的水处理设备控制系统设计的简要描述，更详细的设计和实施细节需要根据具体需求进行进一步研究和规划。

现代物业Modern Property Management1 方案立项依据90年代以来，出现了“产品个性化”与“制造全球化”的发展趋势，传统单一“集中式”的大批量 、流水线制造模式已经不能很好地满足人们的需求。

而且，我们国家目前正处于由制造大国向制造强国的转型期，随着政策的逐步落实和向前推动，进行创新、创业的人数必然会快速增加，并且现在这些人已然是一个很大的群体。

他们的很多创新都反映在图纸上，亟需产品化和模型化。

但我们传统的工业生产厂家并不能灵活地满足这一市场需求。

传统工业生产分工明确、各有领域、细化深入，这对大规模的工业生产而言无疑是适合的，但对做设计、尚还在概念阶段的人们来说，就显得不那么合适，而是复杂、麻烦、加了门槛。

但将概念的创意快速地实物化，必定将加速设计从概念阶段转向工业产品的进程，也是我们现在工业发展的必然趋势。

人们的消费观念也是在不断地发生变化，面对个性化产品的发展已成为市场的主流，市场竞争也逐渐延伸到对顾客个性化需求的满足程度上。

如何解决这个问题，以适应“大众创新，万众创业”下人们的个性化需求，是我们现在亟需考虑的。

2 方案立项通过对液体（如奶茶）小型固体（如肥料）配兑的调研与研究，基于物体的三维运动将分离物混合。

本项目组提出一种新型的液体和小颗粒固体配兑系统，此系统能使用户实现个性定制，即时进行液固体配兑。

利用用户自行选定的配比方式或者预设方式通过PC机，转化为与PLC通信的指令代码，进行路线优化运算进而控制盛具移动的路线与停留位置，从而实现目标液固体个性化的配兑。

这是一种用数字文本为基础，将各种液体或小颗粒物进行混合，项目本着生产优质产品、保证生产顺利进行的原则。

通过自己设置参数和预设参数，数据返回以及运算，满足特殊人群和大众的要求。

本方案为个体创新者、小企业因为资金有限、生产设备少等原因，无法快速成型的问题提供了解决方案。

3 方案应用背景由于市场竞争激烈，现代企业既要照顾大多数用户的需求，亦要兼顾少数用户的需求，方可赢得更大的市场份额。

基于PLC的水处理设备电气控制系统设计引言本文档旨在介绍基于可编程逻辑控制器（PLC）的水处理设备电气控制系统的设计。

水处理设备是处理水质、净化水源及其他水处理过程的设备，而电气控制系统是实现设备自动化和监控的重要组成部分。

本文将讨论PLC的基本概念、电气控制系统的设计流程以及一些常见的设计考虑因素。

PLC概述PLC是一种数字化电子计算机，其用途是控制机械和工厂设备。

它通过读取输入信号，根据预设的程序逻辑进行处理，并输出控制信号来实现设备的自动化控制。

PLC具有可编程性、可靠性和可扩展性等特点，因此在水处理设备中广泛应用。

电气控制系统设计流程1. 需求分析：首先需要明确水处理设备的功能需求和性能指标，例如水流量、压力和温度等参数。

2. 系统设计：基于需求分析的结果，设计电气控制系统的整体架构，确定所需的传感器、执行器和其他硬件设备。

3. PLC编程：根据系统设计的要求，编写PLC的程序逻辑，包括输入信号的读取、控制算法的实现和输出信号的生成。

4. 硬件连接：将传感器、执行器和PLC模块进行正确的连接，并进行必要的调试和测试。

5. 系统优化：在实际运行中进行系统性能的监控和优化，适时调整参数和程序逻辑，以提高电气控制系统的效率和稳定性。

设计考虑因素在进行电气控制系统设计时，应考虑以下因素：1. 安全性：确保系统的安全可靠性，例如使用合适的保护装置和安全措施，以防止电气故障和事故发生。

2. 可靠性：选择可靠的传感器和执行器，并合理配置备用部件，以提高系统的可靠性和稳定性。

3. 合规性：遵守相关的法律法规和标准，确保电气控制系统符合安全和环保要求。

4. 易维护性：设计易于维护和故障排除的系统结构，例如合理布置设备和标记线路，便于工程师进行维护和修理。

总结本文介绍了一份基于PLC的水处理设备电气控制系统设计文档。

通过对PLC的概述、电气控制系统的设计流程以及设计考虑因素的讨论，希望能为读者提供有关水处理设备电气控制系统设计的基本指导。

湖南工业职业技术学院Hunan Industry Polytechnic题目基于PLC的供水控制系统设计系名称电气工程系专业及班级机电S2012-1学生姓名李长虹学号43指导教师李力颜志红摘要本课题以某小区供水系统的改造为背景，根据供水系统的特性和实际情况的要求，采用PLC实现供水过程的全自动控制，满足居民用水的需要。

研究的主要内容包括:基于PLC自来水控制系统整体方案的设计、PLC控制系统原理、重点探讨PLC控制系统硬件、软件的设计，对PLC在实际现场控制过程中经常遇到的一些实际问题的解决，基于该工程项目的电气控制系统设计与实现展开的，采用可编程控制器PLC，完成了整个电气控制系统的软硬件的设计，基本达到了预期的目标，实现了小区供水的自动化。

关键词PLC；供水系统；自动控制目录H u n a n I n d u s t r y P o l y t e c h n i c (1)目录 (3)第1章绪论 (5)1.1课题背景和意义 (5)1.2 国内外物业供水系统发展与现状 (5)1.3 可编程控制器(PLC)的特点及应用 (6)1.4 基于PLC的物业供水系统实现功能及特点 (7)第2章供水系统的理论分析及方案的确定 (9)2.1 恒压供水系统原理 (9)2.2 系统方案确定 (9)第3章供水系统的硬件设计 (11)3.1 系统主要配置的选型 (11)3.1.1 水泵机组的选型 (11)3.1.2 PLC的选型 (12)3.1.3 压力传感器的选型 (13)3.2 可编程控制器I/O分配 (16)3.3 系统电路分析及设计 (17)3.3.1 系统电源 (17)3.3.2 供水系统主电路分析与设计 (18)3.3.3 PLC I/O接线图 (19)3.3.4 压力传感器信号处理 (20)3.3.5 报警电路设计 (21)第4章供水系统的软件设计 (24)4.1 供水系统程序流程图 (25)4.2 供水系统程序设计 (26)4.2.1 供水系统的程序主体思路 (26)4.3.2 供水系统程序设计 (27)结论 (31)本设计是一个应用型课题。

供水系统的PLC控制PLC(可编程逻辑控制器)是一种自动化控制器，逐渐被应用在供水、排水等领域。

PLC控制系统使用可编程的数字和模拟输入和输出来监视控制过程，利用内部程序控制决策。

供水系统中的PLC控制主要有以下几个方面：1. 水泵控制：PLC可以控制水泵的启停、自动切换和保护。

例如，当水池水位达到设定值，PLC会自动启动水泵将水抽到指定位置。

当水泵故障或用水量过大时，PLC会停止水泵运行，以防止设备损坏和水源枯竭。

2. 水箱控制：PLC可以实现水箱内水位的监测和自动控制。

例如，当水箱水位过低时，PLC会自动开启水流到水箱并停止进水，以保持水箱水位恒定。

3. 水质控制：PLC可以通过传感器测量水质参数，如PH值、浊度等，并根据数据提供相应控制策略。

例如，如果水质参数超出了安全范围，PLC会自动停止水泵和水流，以避免饮用不安全的水。

在PLC控制系统的设计和安装过程中，需要注意以下几点：1. 备份PLC程序：PLC程序保存了系统所有的控制策略，一旦丢失将无法恢复，因此需要定期备份。

2. 保持PLC稳定：PLC控制系统必须保持稳定，以免引起不必要的损失。

例如，避免过度振动或激烈运动，以免影响PLC内部元器件的运作。

3. 正确使用传感器：传感器在PLC控制系统中起着重要作用，但使用不当会导致数据错误或系统崩溃。

因此，应该正确选用传感器，按照使用说明书安装和维护。

PLC控制系统在供水系统中的应用大大提高了自动化程度，提高了供水系统的可靠性和稳定性，降低了维护成本和人工操作。

因此，在供水系统的设计和改造中，PLC控制系统的应用会越来越广泛。

基于PLC的电气自动化控制水处理系统设计摘要：PLC是一种用计算机技术来实现逻辑运算、数据处理和过程控制的自动装置。

它的主要功能是通过程序的方式来完成对输入输出的控制。

在工业生产中，PLC的应用已经相当普遍，在许多领域都得到了广泛的运用。

它的作用是将各种机械设备的运行状态信息（包括工作压力、温度等）存储起来，并进行分析和计算，以确定其是否正常运转。

关键词：PLC控制系统；电气自动化；水处理系统设计引言：PLC技术是一种新型的机电一体化的控制装置，它的应用范围十分广泛，从工业生产的角度来看，PLC的运用可以使工厂的设备达到最优化的状态，从而提高产品质量，降低成本，增加产量，减少浪费，实现节能减排。

一、电气自动化控制水处理系统总体设计PLC是工业控制中最常见的设备，它具有体积小、功能强大、可靠性高的优点，在许多领域都得到了广泛的应用。

在电气自动化控制水处理系统中，水处理系统的主要作用是对原机的启动和停止进行控制，使原机的工作状态保持稳定，并使整个系统运行可靠。

本章将对PLC的组成及各部分的原理和特点做详细地介绍，并分析了其发展趋势，为下文的设计提供理论基础。

本章首先对主站的硬件结构做了简单的说明，然后根据主站的要求，设计出符合实际需求的软硬联调电路，并确定各模块的参数，最后给出具体的流程图。

通过上述的阐述，我们可以了解到，PLC的核心技术就是逻辑门锁，而它的故障率较低，易于维护，所以在工程实践中也被广泛应用。

1.1概述PLC的应用范围非常广，从工业生产的角度来看，PLC的主要作用是对工厂的设备进行控制，使其能够在不同的环境下工作，以实现自动化的操作。

从目前的情况分析，我国的PLC的发展还不是很完善，很多的技术都还没有成熟因此，要想在未来的发展中占据优势地位，就要不断的提高自身的科技水平，使其更加的智能化，从而满足现代化的需求。

随着社会的进步，科学技术的快速的发展，人们的生活质量也有了很大的改善，对产品的要求越来越高，所以为了适应市场的变化，就必须要开发出更多的新的功能，来更好地服务于人类。