基于PLC的小区供水系统设计方案

 

2.1小区供水系统概述

    就供水体系的技能功能而言，整个供水体系应满意用户对水质、水量和水压的需求。除此之外，在整个基建进程和出产运转中还需求基建投资省,常常运转费用低，操作办理便利，无塔供水设备能安全出产以及充分发挥整个供水体系的经济效益。因而，正确挑选供水体系，具有十分重要的含义。

　　影响供水体系挑选的要素许多，主要有城镇或小区的计划、当地地势、用户对供水体系的需求和水派的类型竿。因为上述要素的不一样，供水体系能够有各种不一样的方式及其组成。如以符合卫生需求的深层地下水作水源，供应居民生活饮用，则就不需求净化处置，仅缔造取水和翰配水工程即可，如以江河水作为居民生活用水的水源时，碳钢无塔供水设备则需求取水、净化和畅配水等进程……。在建设进程中，有必要根据具体情况，挑选合理的供水体系。

    由于日常生活作息的原因，在一天中不同时刻居民的用水量有所不同，供水不足或供水过剩的情况时有发生，而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少时水压低，用水少而供水多时水压高。

    本小区供水系统设计是通过PLC、水泵、压力检测开关构成自动控制系统，根据用户管网水压的高低自动调整4台水泵的运行数量，以实现供水压力的闭环控制，从而保证不论何时管网压力都能保持稳定，达到稳定压力、提高供水质量和节能的目的。

2.2小区供水系统I/O点数的确定

根据要求情况，本小区供水系统有一下I/O点：

（1）系统启动/停止按钮，需要2个输入点；

（2）三个压力检测开关，需要3个输入点；

（3）四台水泵电机星-角减压启动，需要8个输出点；

（4）水泵工作时，工作状态的显示，需要4个输出点；

（5）手动/自动转换开关，需要1个输入点；

（6）四台水泵独立操作开关，需要8个输入点。

2.3小区供水系统的总体组成结构

    根据题目所给出的要求，确定了系统各个环节的组成。其中包括控制器PLC，压力检测装置构成的输入，以及被控对象水泵电机。

3.1小区供水系统的设备组成

    该小区供水系统的主要硬件设备应包括以下几部分：（1）PLC及其扩展模块；（2）压力检测开关；（3）水泵机组等。

3.2小区供水系统PLC及其扩展模块的选型

PLC是整个供水控制系统的核心，它要完成对系统中所有输入号的采集、所有输出单元的控制。因此，在选择PLC时，既要考虑PLC的指令执行速度、指令丰富程度、内存空间、通讯接口及协议，还要带扩展模块的能力和编程软件的方便与否等多方面的因素。由于个供水控制系统控制设备相对较少，因此PLC选用德国SIEMENS公司的S7-200型。S7-200型PLC的结构紧凑，价格低廉，具有较高的性价比，广泛适用于一些小型控制系统，具有如下特点：

1）编程方法简单易学；

2）功能强，性能价格比高；

3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；

4）可靠性高，抗干扰能力强；

5）系统的设计、安装、调试工作量少；

6）维修工作量小，维修方便 ；

7）体积小，能耗低。

    PLC可以上接工控计算机，对自动控制系统进行监测控制。PLC和上位机的通信采用PC/PPI电缆，支持点对点接口（PPI）协议，PC/PPI电缆可以方便实现PLC的通信接口RS485到PC机的通信接口RS232的转换，用户程序有三级口令保护，可以对程序实施安全保护。

    根据控制系统实际所需端子数目，考虑PLC端子数目要有一定的预留量，因此选用的S7-200型PLC的主模块为CPU224，其开关量输出为10点，输出形式为AC220V继电器输出；开关量输入CPU224为14点，输入形式为+24V直流输入。由于实际中需要数字量输出点12个，所以需要扩展，扩展模块选择的是EM222，该模块有8个数字输出点。

3.3小区供水系统水泵电机的选型

    水泵电机按结构分类应分为卧式电机和立式电机。因水泵的工作特性为启动力矩相对较小，启动频次相对较少，连续运行时间相对较长等特征，因此水泵电机多数为鼠笼转子的异步电动机或同步电动机。其能广泛应用于不同领域，除在易燃、易爆或有腐蚀性气体的场合外，如运输、混合、印刷、农业机械和视频处理机中应用外，还可以应用与机床、泵类、鼓风机、压缩机等配套设备。

    根据题目所给的要求，即额定功率1Kw，额定电压380V，额定转速1450rpm。通过网上查阅发现载泽Y160M—4比较符合题目所给的参数要求。载泽Y160M—4的参数为1.1kw，1460转/分，380v，22.5A。

3.4小区供水系统主电路的设计

    在设计主电路时，水泵用电动机来代替，FR为热继电器。

3.5小区供水系统PLC的I/O分配以及外部接线图

    本设计分手动控制与自动控制。当手动控制时，需要对每个水泵电机实现启动、停止。当自动控制时需要系统的启动/停止按钮,需要管道内的压力检测开关对电机的启动数量进行控制。所以I/O分配表如下： 

 表3.3 I/O分配表

地址编号		名称	符号	地址编号		名称	符号
输入	I0.0	自动/手动切换	SB1	输出	Q0.0	水泵星型接触器1	KM1
	I0.1	手动启动泵1	SB2		Q0.1	水泵角型接触器1	KM2
	I0.2	手动停止泵1	SB3		Q0.2	水泵星型接触器2	KM3
	I0.3	手动启动泵2	SB4		Q0.3	水泵角型接触器2	KM4
	I0.4	手动停止泵2	SB5		Q0.4	水泵星型接触器3	KM5
	I0.5	手动启动泵3	SB6		Q0.5	水泵角型接触器3	KM6
	I0.6	手动停止泵3	SB7		Q0.6	水泵星型接触器4	KM7
	I0.7	手动启动泵4	SB8		Q0.7	水泵角型接触器4	KM8
	I1.0	手动停止泵4	SB9		Q1.0	水泵1运行	L1
	I1.1	自动启动	SB10		Q1.1	水泵2运行	L2
	I1.2	自动停止	SB11		Q1.2	水泵3运行	L3
	I1.3	压力过低K1	SB12		Q1.3	水泵4运行	L4
	I1.4	压力正常K2	SB13
	I1.5	压力过高K3	SB14

 

小区供水系统设计总结

本文针对小区供水系统的特点，设计了一种恒压供水系统。该小区供水系统已PLC为核心，以压力检测开关为输入，当压力不为正常值时，增加或者减少水泵电机的数量；当压力为正常时，不对水泵电机做出调整。本次设计的系统从根源上解决了一般小区供水中出现的管道压力问题。同时系统的经济实用性、自动化程度高的特点不仅减少了经济投入，也减少了人员劳动程度。在供水方面，极大的提高了供水的质量，节约了供水质量，另一方面来说也是水资源节约的一种表现。

看似简单的过程，但是在设计过程中却出现了很多问题。PLC的选型、水泵电机型号的选择都有很多要求；编程时星角接触器的互锁、手动自动的切换同样很难。在这些问题的解决过程中体会到一个人能力的有限，也让我感受到了团结互助的作用。要特别感谢本次设计中帮助过我的老师和同学，可以说要是没有大家的帮助我可能还要迷茫很久，可能到现在也不可能完成设计。

设计过程中，实践与理论的差距都会映入眼中。但是同时随着课程设计次数的越来越多，也让我们更有信心的完成好实践中的各种事情，解决实践中的各种问题。懂得了困难与问题在生活中的重要性，正是由于困难与问题在生活中的出现，科技才能更好的进步，在生活中努力的发现和解决困难才能更好的提高自身的水平。