中山中专学校恒压供水系统的plc 控制

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1、中山中专学校恒压供水系统的PLC控制朱重阳中山市中等专业学校528400【文章】恒压供水系统由可编程逻辑控制器（PLC）、变频器、水泵电机组、水压力传感器以及接触器等构成；其中以PLC为控制核心，采用PID算法，通过变频调速来实现对水泵电机速率的控制，以此实现恒压供水的目的。【关键词】PLC；PID；恒压供水中山市中等专业学校是具有在校规模学生将近6000人的国家级重点中专；这一庞大人群，每天将消耗大量的水资源。由于学生作息时间一致性的缘故，在同一时间段，往往会形成用水高峰，此时，稳定的水源供应将是学生正常生活学习的保证。在以往传统的供水系统中，水泵的控制多为电力拖动方式

2、，水泵在工频条件下工作，水量的调节有阀门的开闭来实现，这样容易造成“水锤效应”和能源的巨大浪费。同时，在实际的使用过程中，由于用水点数量的不确定，经常导致管X水压不稳定，从而使得用水点的出水压力，在用水高峰和低谷的压力过低或过高，对生产及其设备造成了很大的影响，严重情况下甚至会造成设备的损坏。源于此，设计出恒压供水系统，这一系统融合了变频调速技术和PLC的自动控制，很好的解决传统供水方式的诸多弊端，提高了运行效率，节约了能源，为广大师生的用水问题提供了安全保障。1恒压供水系统的硬件设计恒压供水系统由两台大水泵和一台小水泵组成，两台大水泵一台由变频器控制，另一台在工频工作；

3、而小水泵直接在工频下工作，作为用水低峰时保持水压用。三台水泵组成的恒压供水系统如图1所示：在此系统中，1号水泵进行变频运行，由变频器根据用水量的多少对水泵电动机进行调节。用水量低时，1号水泵低频运行；用水量增加时，水泵电动机频率随之增加。如果1号泵运行到工频依旧无法满足需要时，分别投入2号、3号泵。由此根据用水量进行水泵运行的调节，既满足了实际需求，又达到了节能目的。系统中的压力传感器，负责采集用户管道的供水压力这一模拟量，并将此压力值通过A/D转换模块转换成数字量，输入PLC，与目标压力值进行比较，PLC对偏差值进行PID运算，运算结果通过D/A转换模块，将PLC的数字

4、信号转变为模拟信号输入到变频器，控制水泵电动机频率的变化，从而实现对水泵转速的控制，达到闭环控制的目的。PLC作为这一控制系统的主机，可以实现以下两个目的：1）对压力目标值和压力测量值进行PID运算，以调节变频器对1号水泵电动机的频率输出；2）根据压力的变化情况，控制交流接触器，作出2号、3号水泵工作与否的决定。2恒压供水系统PID调节应用PID运算是指比例运算、积分运算、微分运算。它是一种常用的通过运算做控的方法。PID调节的的闭环系统如下图2所示：由上图可以，从系统的输出端得到的是实时测量值，反馈到系统输入端的综合点，与设定的目标值比较后，得出一个偏差值，经PID运算

5、后作出调节，使系统行动的偏差减少甚至为0。对恒压供水系统，PID调节的结果是：当供水压力低于目标压力时，变频器运行频率就升高，当供水高于目标压力时，变频器运行频率就降低；当供水压力在上升接近设定值的过程中上升速度过快，自动减少执行量，从而图1恒压供水系统示意图图2PID调节的闭环系统示意图228应用技术ApplicationTechnology电子制作稳定压力。3恒压供水系统的软件设计在整个系统中以PLC（三菱）为控制核心，完成数据的闭环处理；其中A/D、D/A模块，完成数据之间的模拟、数字转换，进而处理测量值；用拨码开关设定目标值。首先，第一部分实现对测量值D1的A/D

6、转换和输出D2的D/A转化，具体如下图3所示：在上述程序中，将压力变送器检测用水量的模拟压力值，通过FX2n-2AD模块转换成数字值，并输入PLC存储在D1中；对PID运算输出值进行D/A转换，将PLC经过PID运算的输出值D2，通过FX2n-2DA模块将数字量变成模拟量，输入到变频器。第二部分：设定系统目标值D0。程序中104行用数字式二位拨码开关设定目标值D0，通过具有左回转功能的应用指令（ROL），将拨码开关的设定值进行扩大（100倍），并用“BIN”指令将BCD码数值转化成二进制数值存入D0中，作为系统的目标值，输入PLC进行PID运算，程序如下图4所示：第三部分

7、：对系统偏差值进行PID运算及水泵的切换控制，具体程序如下图程序中181行，以一定速率采样，对目标值D0、测量值D1进行PID运算，并将运算结果存入D2中。程序191~235行用以实现水泵切换的控制；当差值D88（目标值D0与偏差值D1之差），大于200时，投入水泵2；当D88大于500，再次投入水泵3，以及对复位控制，以保证水位和水泵的运行稳定。4总结本设计是利用变频器和PLC实现的恒压供水控制系统的设计，总的来说，具有以下的几个特点：1）系统根据需求出发，设计出恒压供水控制系统，为广大师生的用水问题提供了安全保障。2）采用