恒压供水智能控制系统[20200123164116]
【摘要】
传统供水方法具有影响水质、耗费电能以及影响美观等不足。本课题通过分析传统供水设备的不足，结合变频控制、触摸屏以及PLC技术，设计了恒压供水的电气系统，课题重点对恒压供水智能控制系统的系统原理图，PLC程序，触摸屏界面等进行了设计，系统使用人性化的操作界面，以PLC为控制核心，系统运行可靠、稳定。
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关键字:】供水,自动化,变频器,PLC,触摸屏
引言 1
一、国内供水现状及课题意义 2
（一）国内供水系统现状及不足 2
（二）恒压供水自动化的必要性 2
（三）本课题研究意义 2
二、恒压供水智能控制系统整体设计 3
（一）恒压供水智能控制系统设计要求 3
（二）方案设计 3
（三）方案总结 4
（四）恒压供水智能系统控制方案确定 4
三、恒压供水智能控制系统设计 4
（一）主电路 7
（二）变频控制电路及485BD电路 7
（三）PLC基本单元及输出辅助电路 7
（四）导线选择 9
（五）低压电器选型 10
（六）PLC基本单元选型 11
（七）PLC 扩展模块及通讯方法选择 11
四、PLC程序设计及变频参数设置 11
（一）指令分析 11
（二）扩展模块整定 14
（三）程序流程图 15
（四）PLC I/O表分配 15
（五）程序编写 17
（六）变频器参数设置 19
五、触摸屏界面设计及系统调试 20
（一）触摸屏界面设计 20
（二）系统模拟调试 24
六、结论与展望 25
（一）结论 25
（二）创新点 25
（三）展望 25
总结 27
致 谢 28
参考文献 29
附录 30
引言
本课题通过分析传统供水方法的不足，结合当下的供水要求，对恒压供水系统的智能控制以及操作界面进行了设计，使之运行稳定、操作方便。课题有效解决了恒压供水控制系统的自动化控制问题，可提高供水效率以及系统的稳定性。
1．课题对恒压供水智能控制系统的硬件电路和控制系统的原理图进行了设计；
2．对PLC程序进行了详细的分析设计；
3．对PLC控制安装与布线过程中的问题进行了深入分析，并提出了解决的方法；
4．对自控系统进行了仿真调试，并对调试以及设备真正安装进行了总结与展望。
本课题通过设计恒压供水智能控制系统，可以系统低掌握机电设备的自动化控制原理、控制方法和自控系统的设计步骤，掌握机电设备自动化控制的重点和难点等，对综合应用和巩固机电、电气、自动化等相关课程理论知识与促进和巩固作用。
一、国内供水现状及课题意义
（一）国内供水系统现状及不足
水是人们生活必不可少的重要组成部分，随着人们生活条件的提高，对供水需求量的增加，高层建筑剧增，使居民生活用水存在着水管压力不足，尤其用水高峰期间，高层用水用户甚至出现停水情况。
以前为了解决高层用户水压不足的困扰，常常在建筑顶部装上庞大的水箱，显然这种方法比较落后，不仅价格昂贵、存在安全隐患，而且影响建筑美观，再者水源长期储存在水箱，影响水质。上世纪80年代后，出现气压供水取代高层供水，但气压供水依然存在不少问题，所需要的设备主要部件是压容器，由钢铁打造而成，其耗钢量巨大，结构复杂，水泵功率大，且要反复多次启动，对电网影响很大，且电力资源浪费巨大，不符合当下节能环保主题。
（二）恒压供水自动化的必要性
面对上述问题，恒压供水智能系统的重要性已不言而喻，本文则是将变频控制、触摸屏以及PLC技术应用到恒压供水系统中。该智能控制系统是根据检测到水管的实时用水量，控制水泵的运行转速，从而形成闭环控制系统。当用水量低峰时，水泵运行减慢，降低水压。当用水量达到高峰，则会加快水泵运转速率，甚至启动多台水泵，以保证水压正常。从而使用户无论用水的多少，管网中的水压始终能保证在规定水压使用范围之内。从而既能保证用户用水正常又可以防止水泵空转浪费电能，也避免了水长期存放在箱内导致水源污染的问题。
本课题主要设计恒压供水智能系统的电气控制部分。以可编程控制器作为控制核心，利用触摸屏进行监控、操作，变频器控制水泵运转速度以及新型传感元件为辅助感测元件，实现恒压供水智能化。
（三）本课题研究意义
通过采用PLC自动控制技术来实现供水系统的自动化，系统根据实时用水状况对供水进行自动化处理，大大的增强了供水的稳定性和使用效率。本次采用可编程控制器、变频器、触摸屏等进行自动化控制，具有很大的现实意义，具体如下：
①提高了资源利用率
供水系统根据实时用户用水状况，调节水泵运行速率，减少水泵不必要的或者过快的运行。
②实现了用户智能化
恒压供水系统，实时监控，避免用水高峰期水压不足。
③简化了操作步骤
采用触摸屏作为操作界面，简单明了，易学易作，界面美观。
④加强了设备维护与管理
自动化设备设有多处报警装置和报警提醒，使得对设备的定期维护和必要维修提供了很大的方便
二、恒压供水智能控制系统整体设计
（一）恒压供水智能控制系统设计要求
本论文主要针对供水系统的电气控制部分设计，因此不对供水系统的水路部分进行论证，仅以执行元件三台水泵的控制电路进行设计辩证分析。系统要求能够根据用户实时用水量调节供水压力，并能确保系统运行稳定，保护电路功能完善，报警装置及时全面，具体如下：
① 调试方便，维护简单；
② 系统运行异常情况及时反馈并记录；
③ 系统指示完整，醒目；
④ 系统运行稳定；
⑤ 系统保护措施完善；
⑥ 操作界面友好，通俗易懂、易学；
⑦ 普通用户群和技术用户群操作权限有所区别。
（二）方案设计
自动化设计的核心就是控制系统的选择，以下为目前主要自动控制系统的优缺点。
方案一：单片机控制系统
方案分析：单片机具有体积小、控制功能强、功耗低、环境适应能力强、控制灵活和使用方便等优点，可编写复杂的控制程序，但是单片机的程序开发周期长，自身保护能力弱，而且抗干扰性能差，在干扰强的环境下很容易发生死机，稳定性弱，不适合高频放电的场合。
方案二：工控机控制系统
方案分析：工业控制计算机主要是PC做程序设计、人机界面以及数据处理等，具有连续长时间工作能力，有较强的抗干扰能力等优点。此种控制比较常用在大型的、要求较高的设备中。工控机价格较高，而且工控机与现场仪表的接口太少，很难和没有RS485或者其他通讯协议的现场仪表进行通讯，从而使系统的控制有所限制。
方案三：PLC+HMI控制
方案分析：采用PLC+HMI控制系统不仅能够增强自动化程度，而且HMI界面能够编辑，能提供友好的人机交互见面，方便对设备进行控制。

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