以前的供水係統一般是把水抽到高水塔上，然後向下供水，這樣的供水係統往往使係統裏麵的水壓不穩定，而且水塔會(hui) 引起二次汙染。

    隨著社會(hui) 經濟的迅速發展，人們(men) 對供水質量和供水係統可靠性的要求不斷提高，同時存在著水、電供應不足的壓力。在傳(chuan) 統的供水裝置中，水泵的選取往往是由最大供水容量來確定，但實際的供水量是時刻變化的，從(cong) 而導致供水壓力不穩、水泵效率低以及導致水資源的浪費。這就要求研究人員設計出更好的供水係統，利用先進的自動化技術以及通信技術，設計出高性能、高節能、能適用於(yu) 不同領域的恒壓供水係統。

    本節主要設計PLC控製的變頻供水係統，通過PLC進行邏輯控製，由變頻器進行壓力調節。經PID運算，PLC進行控製變頻與(yu) 工頻切換，使閉環自動調節恒壓進行變量供水。這種係統設計具有壓力穩定、結構簡單、工作可靠等特點。

    一、恒壓供水原理

    恒壓供水可以實現水管自動保持內(nei) 部水壓功能，管道內(nei) 存在一個(ge) 壓力探測裝置，能夠知道當前管道內(nei) 的水壓，並把當前的水壓值傳(chuan) 遞給控製裝置。

    當用水量過大時，水壓減小，控製裝置得到水壓減小信號，於(yu) 是控製裝置會(hui) 提高水泵的轉速來提升水壓。同樣，當用水量減少時，控製裝置降低水泵的轉速，減小水壓。這樣就可以保持水壓恒定。一般情況下，變頻調速器給水泵的電動機供電，以便得到較好的調速性能。

    變頻恒壓供水的原理圖如圖10-6所示。

    圖10-6    變頻恒壓供水原理圖

   二、恒壓供水控製係統工藝流程

    圖10-7所示是PLC控製的恒壓供水係統示意圖，主控泵采用MM440變頻器控製。西門子MM4係列變頻器，不同的型號具有不同的控製器。MM420為(wei) PI（比例積分）控製器，一般應用在傳(chuan) 送機、風機、水泵等控製性能要求較低的小功率場合。MM430、MM440為(wei) PID（比例積分微分）控製器，MM440可用於(yu) 矢量控製，可以實現高性能的控製，帶內(nei) 置製動單元，可以快速製動。

    在恒壓供水係統中，當用水量發生變化時，變頻器根據管網的設定壓力值和傳(chuan) 感器反饋的實際壓力值之差，經過PID運算，對主控泵的轉速進行調節。在供水量變化較大時，如果主控泵已全頻（或最低頻，即滿載工作）工作，仍不能保證供水管網壓力恒定時，就要通過輔控泵投入（或停止）運行，主控泵變速運行，從(cong) 而保證管網壓力穩定，實現管網的恒壓供水。

    MM4變頻器是恒壓供水控製係統的核心，此係統中，通過PLC對變頻器進行控製，控製功能包括設定或查看變頻器的有關(guan) 功能參數，設定或查看變頻器的運行狀態，設定壓力傳(chuan) 感器的量程範圍等監控參數，發送變頻器啟動和停止運行指令。變頻器和PLC的組合應用可以對水泵轉速的平滑連續性進行調節。水泵電動機實現變頻軟啟動，可以對電網、電氣設備和機械設備的衝(chong) 擊進行消除，同時也延長了機電設備的使用壽命。

    恒壓供水係統的功能要求如下：

    (1)手動控製。轉換開關(guan) 置於(yu) 手動位置，能直接啟動每台水泵。

    (2)停止。轉換開關(guan) 置於(yu) 停止位置，設備進入停機狀態，任何水泵都不能啟動。

    (3)自動控製。轉換開關(guan) 置於(yu) 自動位置，PLC對兩(liang) 台水泵進行自動調控，其控製過程如圖10-8所示。

    圖10-7    PLC控製的恒壓供水係統示意圖

    圖10-8    水位控製係統程序流程圖

    三、恒壓供水係統硬件設計

    1．係統輸入/輸出信號分析

    根據上述的恒壓供水控製係統的工作原理及流程分析，可知該控製係統中的輸入信號有：主水泵啟動按鈕1個(ge) ，主水泵自由停止按鈕1個(ge) ，主水泵製動停止按鈕1個(ge) ，工作方式選擇開關(guan) 1個(ge) ，輔助泵啟動按鈕1個(ge) ，輔助泵製動停止按鈕1個(ge) ，修改係統設定值按鈕1個(ge) ，清除變頻器報警按鈕1個(ge) ，所以共需要8個(ge) 輸入端子。

    輸出信號有：啟動主水泵接觸器1個(ge) ，啟動輔助泵接觸器1個(ge) ，變頻器運行指示燈1個(ge) ，變頻器故障指示燈1個(ge) ，以及輔助泵運行指示燈1個(ge) ，共需要5個(ge) 輸出端子。

    2．PLC的輸入/輸出分配表

    根據上述的係統輸入/輸出信號分析，可設計如表10-3所示的PLC輸入/輸出分配表。

    表10-3    恒壓供水控製係統PLC輸入/輸出分配表

    除了上述的PLC輸入/輸出分配表外，其他編程元件地址分配表如表10 -4所示。

    表10-4    其他編程元件地址分配表

    3．PLC選型

    根據表10-3所示的PLC輸入/輸出分配表，參看表2-1，本實例中PLC選擇西門子公司的小型PLC中的CPU222作為(wei) 控製主機。

    4．硬件接線圖

    根據表10-3所示的PLC輸入/輸出分配表，可畫出如圖10-9所示的硬件接線圖。

    圖10-9    PLC控製硬件接線圖

    根據係統的控製要求，程序結構分為(wei) 3個(ge) 部分，即主程序、自動控製子程序AUTO以及手動控製子程序HAND。在主程序中，根據工作方式選擇開關(guan) ，調用自動控製子程序或手動控製子程序。主程序和手動控製子程序不再給出，自動控製子程序的梯形圖和對應的語句表如圖10-10所示。

    圖10-10    恒壓供水係統PLC控製程序