基于plc变频恒压供水系统

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1、总第184期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2014．12．036基于PLC的变频恒压供水系统牛军凯(潞安集团慈林山煤业有限公司，山西长治046605)摘要：为解决传统供水控制系统中效率低下、耗电量大、自动化程度低等缺点，文章探讨了采用PLC来实现变频恒压供水控制系统。在设计上，采用西门子s7—200系列中CPU224作为主控制器，利用EM235模拟量扩展模块采集液位传感器输出的模拟量信号，并通过三菱FR—D720变频器控制水泵电机的转速，同时在PLC软件编程中运用PI

2、D算法来实现水箱水位的闭环控制系统，进而实现对水箱水位的恒值控制，最后，利用三维力控ForceControl组态软件设计人机界面，实现水位控制系统的在线监测和控制。关键词：PLC；变频控制；ForceControl组态软件；水箱水位中图分类号：TU991文献标识码：B文章编号：1005．2798(2014)12．0094．03近年来，随着社会经济及科技水平的迅速发展，人们对生活用水质量及供水系统稳定性的要求日益提高。传统恒压供水控制系统中，主要采用人工控制方式进行控制，系统利用电动调节阀来手动调

3、节水泵中抽水流量，对供水管路的水压和水位变化很难做出及时调整，导致抽水效率低下，水泵抽水不迅速，还会浪费大量时间、人力和物力等。PLC(可编程序控制器)因其灵活、方便、易操作的特点已在工业控制装置中得到迅速发展，通过数字量或者模拟图1系统原理量的输入输出过程中的信号转换，更能快捷、准确地基于上述原理，为了实现水箱液位的恒值控制，完成控制中各类工业生产过程中的任务。工业应用本文设计了控制系统的硬件结构框图，如图2所示。领域，采用PLC对水位进行恒值控制具有成本低、精度高、稳定性好、易于操作和管理等

4、特点。1系统组成1．1系统硬件构成传统的供水控制系统中，系统是根据电动调节阀来调节水泵中抽水的，通过压力表来显示抽水的量数，这就会导致抽水效率不稳定，水泵抽水不迅速，还会浪费大量时间、人力和物力等。图2硬件结构框基于PLC的变频恒压供水控制系统主要由五1．2系统硬件选型个部分构成，即上位机、PLC(可编程序控制器)、变1．2．1PLC选型频器、抽水水泵和水箱。通过上位机向PLC发出相PLC的I／O点数要符合设计的控制系统的要关指令，PLC控制变频器启停及转速给定信号，变频求，同时，考虑到生产设备

5、与技术的变化，及工作过器控制水泵进行变频调速；通过水箱中液位传感器程中I／O点的故障与损坏等，PLC的I／O点数一般检测水箱水位并将其反馈至PLC进行PID闭环控都有10％一20％的备用量增加，这样既能保证正常制，从而实现水箱水位的恒值控制，同时将水箱水位的工作需要，又能满足对控制功能的增加需求。根反馈至上位机进行实时监测。系统原理如图1所据该系统的控制方案，统计出PLC所需要模拟量输示。入输出点数、开关量输入输出点数及通讯口点数：其收稿日期：2014—10-20作者简介：牛军凯(1985一)，

6、男，山西长治人，助理工程师，从事煤矿机电技术工作。牛军凯：基于PLC的变频恒压供水系统第23卷第12期中模拟量输入需水箱水位点1个，模拟量输出需变频器给定转速点1个；数字量输入参数需系统启动、停止点2个，数字量输出参数需变频器启停点1个。根据系统所需采集及输出点数，本系统采用西一门子公司生产的CPU224系列PLC，同时配置EM235作为模拟量扩展模块。1．2．2变频器选型为提高本系统的工作效率，同时达到节能效果，本文对恒压供水控制系统采用变频调速技术，采用三菱公司生产的FR—D720系列变频器

7、，具体参数如表1所示：图3控制系统流程表1FR—D700参数M参数数值!l0．4网络22o02．5’(j50图4主程序1．2．3上位机组态软件选型在初始化子程序中，主要实现PID控制算法所为实现该系统的上位机在线监控功能，本文选需参数(KP、TI、TD等)、PID输入信号(给定液位)用北京三维力控科技有限公司开发的ForceControl进行初始化，并调用定时中断程序，具体内容如图57．0组态软件。所示。1．2．4液位传感器选型液位传感器是一种用来测量液位高度的压力传--I一——}_0I5{竖I

8、—vDI∞感器，其工作原理是：根据传感器受到的液体压力，——__J。卜1o_Oi垫!鉴I—8t来计算水箱中液位的高度。具体分析如下：当液位传感器投入到被测液体中某一深度时，传感器迎液——__{幻卜0．1{!：LVDII6面受到的压强公式为：——__J卜0．3I!!l-VDI~0P=P·g·H+尸0(1)——卜式中：P为变送器迎液面所受压强；p为被测液0．0vDl34体密度；g为当地重力加速度；P0为液面上大气压；日为水箱中液位的高度。根据公式(1)可知，水箱中液位的高度和液位传感器表面所受压力的