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基于PLC的小區(qū)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1小區(qū)供水系統(tǒng)概述

    就供水體系的技能功能而言,，整個(gè)供水體系應(yīng)滿意用戶對(duì)水質(zhì)、水量和水壓的需求,。除此之外,，在整個(gè)基建進(jìn)程和出產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)中還需求基建投資省,常常運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，操作辦理便利,，無(wú)塔供水設(shè)備能安全出產(chǎn)以及充分發(fā)揮整個(gè)供水體系的經(jīng)濟(jì)效益,。因而，正確挑選供水體系,，具有十分重要的含義,。

　　影響供水體系挑選的要素許多，主要有城鎮(zhèn)或小區(qū)的計(jì)劃,、當(dāng)?shù)氐貏?shì),、用戶對(duì)供水體系的需求和水派的類型竿,。因?yàn)樯鲜鲆氐牟灰粯樱┧w系能夠有各種不一樣的方式及其組成,。如以符合衛(wèi)生需求的深層地下水作水源,，供應(yīng)居民生活飲用，則就不需求凈化處置,，僅締造取水和翰配水工程即可,，如以江河水作為居民生活用水的水源時(shí)，碳鋼無(wú)塔供水設(shè)備則需求取水,、凈化和暢配水等進(jìn)程……,。在建設(shè)進(jìn)程中，有必要根據(jù)具體情況,，挑選合理的供水體系,。

    由于日常生活作息的原因，在一天中不同時(shí)刻居民的用水量有所不同,，供水不足或供水過(guò)剩的情況時(shí)有發(fā)生,，而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上，即用水多而供水少時(shí)水壓低,，用水少而供水多時(shí)水壓高,。

    本小區(qū)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是通過(guò)PLC、水泵,、壓力檢測(cè)開(kāi)關(guān)構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng),，根據(jù)用戶管網(wǎng)水壓的高低自動(dòng)調(diào)整4臺(tái)水泵的運(yùn)行數(shù)量，以實(shí)現(xiàn)供水壓力的閉環(huán)控制,，從而保證不論何時(shí)管網(wǎng)壓力都能保持穩(wěn)定,，達(dá)到穩(wěn)定壓力、提高供水質(zhì)量和節(jié)能的目的,。

2.2小區(qū)供水系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)的確定

根據(jù)要求情況,，本小區(qū)供水系統(tǒng)有一下I/O點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)啟動(dòng)/停止按鈕，需要2個(gè)輸入點(diǎn),；

（2）三個(gè)壓力檢測(cè)開(kāi)關(guān),，需要3個(gè)輸入點(diǎn)；

（3）四臺(tái)水泵電機(jī)星-角減壓?jiǎn)?dòng),，需要8個(gè)輸出點(diǎn),；

（4）水泵工作時(shí)，工作狀態(tài)的顯示,，需要4個(gè)輸出點(diǎn),；

（5）手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，需要1個(gè)輸入點(diǎn),；

（6）四臺(tái)水泵獨(dú)立操作開(kāi)關(guān),，需要8個(gè)輸入點(diǎn),。

2.3小區(qū)供水系統(tǒng)的總體組成結(jié)構(gòu)

    根據(jù)題目所給出的要求，確定了系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的組成,。其中包括控制器PLC，壓力檢測(cè)裝置構(gòu)成的輸入,，以及被控對(duì)象水泵電機(jī),。

3.1小區(qū)供水系統(tǒng)的設(shè)備組成

    該小區(qū)供水系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備應(yīng)包括以下幾部分：（1）PLC及其擴(kuò)展模塊；（2）壓力檢測(cè)開(kāi)關(guān),；（3）水泵機(jī)組等,。

3.2小區(qū)供水系統(tǒng)PLC及其擴(kuò)展模塊的選型

PLC是整個(gè)供水控制系統(tǒng)的核心，它要完成對(duì)系統(tǒng)中所有輸入號(hào)的采集,、所有輸出單元的控制,。因此，在選擇PLC時(shí),，既要考慮PLC的指令執(zhí)行速度,、指令豐富程度、內(nèi)存空間,、通訊接口及協(xié)議,，還要帶擴(kuò)展模塊的能力和編程軟件的方便與否等多方面的因素。由于個(gè)供水控制系統(tǒng)控制設(shè)備相對(duì)較少,，因此PLC選用德國(guó)SIEMENS公司的S7-200型,。S7-200型PLC的結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉,，具有較高的性價(jià)比,，廣泛適用于一些小型控制系統(tǒng)，具有如下特點(diǎn)：

1）編程方法簡(jiǎn)單易學(xué),；

2）功能強(qiáng),，性能價(jià)格比高；

3）硬件配套齊全,，用戶使用方便,，適應(yīng)性強(qiáng)；

4）可靠性高,，抗干擾能力強(qiáng),；

5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝,、調(diào)試工作量少,；

6）維修工作量小，維修方便 ,；

7）體積小,，能耗低,。

    PLC可以上接工控計(jì)算機(jī)，對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制,。PLC和上位機(jī)的通信采用PC/PPI電纜,，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口（PPI）協(xié)議，PC/PPI電纜可以方便實(shí)現(xiàn)PLC的通信接口RS485到PC機(jī)的通信接口RS232的轉(zhuǎn)換,，用戶程序有三級(jí)口令保護(hù),，可以對(duì)程序?qū)嵤┌踩Ｗo(hù)。

    根據(jù)控制系統(tǒng)實(shí)際所需端子數(shù)目,，考慮PLC端子數(shù)目要有一定的預(yù)留量,，因此選用的S7-200型PLC的主模塊為CPU224，其開(kāi)關(guān)量輸出為10點(diǎn),，輸出形式為AC220V繼電器輸出,；開(kāi)關(guān)量輸入CPU224為14點(diǎn)，輸入形式為+24V直流輸入,。由于實(shí)際中需要數(shù)字量輸出點(diǎn)12個(gè),，所以需要擴(kuò)展，擴(kuò)展模塊選擇的是EM222,，該模塊有8個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn),。

3.3小區(qū)供水系統(tǒng)水泵電機(jī)的選型

    水泵電機(jī)按結(jié)構(gòu)分類應(yīng)分為臥式電機(jī)和立式電機(jī)。因水泵的工作特性為啟動(dòng)力矩相對(duì)較小,，啟動(dòng)頻次相對(duì)較少,，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)等特征，因此水泵電機(jī)多數(shù)為鼠籠轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī),。其能廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域,，除在易燃、易爆或有腐蝕性氣體的場(chǎng)合外,，如運(yùn)輸,、混合、印刷,、農(nóng)業(yè)機(jī)械和視頻處理機(jī)中應(yīng)用外,，還可以應(yīng)用與機(jī)床、泵類,、鼓風(fēng)機(jī),、壓縮機(jī)等配套設(shè)備。

    根據(jù)題目所給的要求,，即額定功率1Kw,，額定電壓380V，額定轉(zhuǎn)速1450rpm。通過(guò)網(wǎng)上查閱發(fā)現(xiàn)載澤Y160M—4比較符合題目所給的參數(shù)要求,。載澤Y160M—4的參數(shù)為1.1kw,，1460轉(zhuǎn)/分，380v,，22.5A,。

3.4小區(qū)供水系統(tǒng)主電路的設(shè)計(jì)

    在設(shè)計(jì)主電路時(shí)，水泵用電動(dòng)機(jī)來(lái)代替,，F(xiàn)R為熱繼電器,。

3.5小區(qū)供水系統(tǒng)PLC的I/O分配以及外部接線圖

    本設(shè)計(jì)分手動(dòng)控制與自動(dòng)控制。當(dāng)手動(dòng)控制時(shí),，需要對(duì)每個(gè)水泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止,。當(dāng)自動(dòng)控制時(shí)需要系統(tǒng)的啟動(dòng)/停止按鈕,需要管道內(nèi)的壓力檢測(cè)開(kāi)關(guān)對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)數(shù)量進(jìn)行控制,。所以I/O分配表如下： 

 表3.3 I/O分配表

小區(qū)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)

本文針對(duì)小區(qū)供水系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種恒壓供水系統(tǒng),。該小區(qū)供水系統(tǒng)已PLC為核心,，以壓力檢測(cè)開(kāi)關(guān)為輸入，當(dāng)壓力不為正常值時(shí),，增加或者減少水泵電機(jī)的數(shù)量,；當(dāng)壓力為正常時(shí)，不對(duì)水泵電機(jī)做出調(diào)整,。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)從根源上解決了一般小區(qū)供水中出現(xiàn)的管道壓力問(wèn)題,。同時(shí)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)不僅減少了經(jīng)濟(jì)投入,，也減少了人員勞動(dòng)程度,。在供水方面，極大的提高了供水的質(zhì)量,，節(jié)約了供水質(zhì)量,，另一方面來(lái)說(shuō)也是水資源節(jié)約的一種表現(xiàn)。

看似簡(jiǎn)單的過(guò)程,，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中卻出現(xiàn)了很多問(wèn)題,。PLC的選型、水泵電機(jī)型號(hào)的選擇都有很多要求,；編程時(shí)星角接觸器的互鎖,、手動(dòng)自動(dòng)的切換同樣很難。在這些問(wèn)題的解決過(guò)程中體會(huì)到一個(gè)人能力的有限,，也讓我感受到了團(tuán)結(jié)互助的作用,。要特別感謝本次設(shè)計(jì)中幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，可以說(shuō)要是沒(méi)有大家的幫助我可能還要迷茫很久，可能到現(xiàn)在也不可能完成設(shè)計(jì),。

設(shè)計(jì)過(guò)程中,，實(shí)踐與理論的差距都會(huì)映入眼中。但是同時(shí)隨著課程設(shè)計(jì)次數(shù)的越來(lái)越多,，也讓我們更有信心的完成好實(shí)踐中的各種事情,，解決實(shí)踐中的各種問(wèn)題。懂得了困難與問(wèn)題在生活中的重要性,，正是由于困難與問(wèn)題在生活中的出現(xiàn),，科技才能更好的進(jìn)步，在生活中努力的發(fā)現(xiàn)和解決困難才能更好的提高自身的水平,。