小区变频恒压供水控制系统设计(6)

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3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 2号抽水泵启动 2号抽水泵停止 3号抽水泵启动 3号抽水泵停止 4号抽水泵启动 4号抽水泵停止 5号抽水泵启动 5号抽水泵停止 手动运行 自动运行 非火灾状态 火灾状态 系统启动 系统停止 变频器1故障 变频器2故障 1号水泵故障 2号水泵故障 1号抽水泵启动 1号抽水泵停止 2号抽水泵启动 2号抽水泵停止 3号抽水泵启动 3号抽水泵停止 4号抽水泵启动 4号抽水泵停止 5号抽水泵启动 5号抽水泵停止 手动运行 自动运行 非火灾状态 火灾状态 系统启动 系统停止 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 I2.1 输入2号水泵启动信号 输入2号水泵停止信号 输入3号水泵启动信号 输入3号水泵停止信号 输入4号水泵启动信号 输入4号水泵停止信号 输入5号水泵启动信号 输入5号水泵停止信号 手动控制系统运行信号 自动控制系统运行信号 火灾信号 输入1号水泵启动信号 输入1号水泵停止信号 输入2号水泵启动信号 输入2号水泵停止信号 输入3号水泵启动信号 输入3号水泵停止信号 输入4号水泵启动信号 输入4号水泵停止信号 输入5号水泵启动信号 输入5号水泵停止信号 手动控制系统运行信号 自动控制系统运行信号 火灾信号

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17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 变频器1故障 变频器2故障 1号水泵故障 2号水泵故障 3号水泵故障 4号水泵故障 5号水泵故障 压力信号 变频器1运行 变频器2运行 1号抽水泵变频 2号抽水泵变频 3号抽水泵变频 4号抽水泵变频 5号抽水泵工频 1号抽水泵故障 2号抽水泵故障 3号抽水泵故障 4号抽水泵故障 5号抽水泵故障 系统运行 系统停止 非火灾状态 变频器1运行 变频器1故障 变频器2运行 变频器2故障 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I2.6 I2.7 I3.0 AIWO Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 Q1.6 Q1.7 Q2.0 Q2.1 Q2.2 压力信号同过变送器输入PLC 变频器1运行控制信号 变频器2运行控制信号 1号泵变频运行控制信号 2号泵变频运行控制信号 3号泵变频运行控制信号 4号泵变频运行控制信号 5号泵工频运行控制信号 1号水泵故障显示信号 2号水泵故障显示信号 3号水泵故障显示信号 4号水泵故障显示信号 5号水泵故障显示信号 系统运行显示控制信号 非火灾状态显示控制信号 火灾状态显示控制信号 变频器1运行显示控制信号 变频器1故障显示控制信号 变频器2运行显示控制信号 变频器2故障显示控制信号 施工单位在泵房(包括水泵、水箱、阀门以及管道、仪表等)安装时，分别在自来水进水和出水管道上安装有电接点压力表，电气施工时，取其作为进水压力和出水压力的保护信号。水箱水位检测采用液位开关，水箱低于最低水位时，其常开触点闭合，10．0=1，PLC处理水箱水位低的报警信息。水泵过载信号来自与各电机对应的热继电器，热保护动作时，启动对应的报警处理程序。

模拟量I／O模块的选择：

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EM2： S7—200 EM235 ：SIEMENS模拟量输入输出型模块，包括4AI和1AO。实际使用时，将EM235的DIP开关设置如表4.4所示：

表4.4 EM235的DIP开关设置 SW1 ON (1)单极性

(2)满量程输入：0到5v： (3)分辨率： 1 25Mv 此时对应的输入格式为：

0 数据值12位 0 0 0 MSB LSB 对应的输出格式为： 数据值12位 0 0 0 0 MSB LSB

根据s7—200PLc的地址定义方法，本系统的模拟量分配为: AI：A1w0： 当前管网压力0 5v A0：AQWO： 变频器频率给定O 201IlA

管网压力当前值(常用0—1.0MPa或o 1 6MPa)取自安装于出水总管上的远传压力表，并将其转换为。0-5V的直流电压信号，提供给PLC的模拟量输入A口；PLC则输出0—20mA的直流电流信号，与变频器的CC1相连用作变频器的频率调节信号输入。

SW2 OFF SW3 OFF SW4 OFF SW5 OFF SW6 ON 即输入信号定义为：

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第5章 系统的软件设计

5.1 系统软件分析

系统以PLC为核心，运行程序完成成套装置的全部控制任务。本系统的PLC程序结构如图4.1所示：

主程序初始化子程序手动子程序自动子程序故障与报警中断服务通讯手动工频手动变频软手动定时切换顺序控制软操作全自动逻辑数据采集PID运算 图4.1 PLC程序结构

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硬件连接确定之后，系统的控制功能主要通过软件实现，结合泵站的控制要求，对泵站软件设计分析如下：

(1) 由“恒压”要求出发的变频器频率的控制

为了恒定水压，在水压降落时要升高变频器的输出频率，且在一台水泵工作能满足恒压要求，变频器需要自动调节自己频率已达到恒压的目的。判断需增加频率的标准是变频器的输出频率所提供压力达不到预设的压力值设。这一功能可通过比较指令实现。为了判断变频器工作频率达上限值的确实性，应滤去偶然的频率波动引起的频率达到上限情况，在程序中应考虑采取时间滤波。

(2) 多泵组泵站泵组管理规范

由于变频器泵站希望每一次启动电动机均为软启动，又规定各台水泵必须交替使用，多泵组泵站泵组的投运要有个管理规范。在本设计中，控制要求中规定任一台泵连续变频运行不得超过3h，因此每次需启动新水泵或切换变频泵时，以新运行泵为变频泵是合理的。具体的操作是：将现行运行的变频器从变频器上切除，并接上工频电源运行，将变频器复位并用于新运行泵的启动。除此之外，泵组管理还有一个问题就是泵的工作循环控制，本设计中使用泵号加1的方法实现变频泵的循环控制，用工频泵的总数结合泵号实现工频泵的轮换工作。

(3) 程序的结构及程序功能的实现

由于模拟量单元及PID调节都需要编制初始化及中断程序，本程序可分为三部分：主程序、子程序和中断程序。系统初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，这样可以节省扫描时间。利用定时器中断功能实现PID控制的定时采样及输出控制。主程序的功能最多，如泵切换信号的生成、泵组接触器逻辑控制信号的综合及报警处理等都在主程序。白天、夜间模式的给定压力值不同，两个恒压值是采用数字方式直接在程序中设定的。白天模式系统设定值为满量程的90%，夜间模式系统设定值为满量程的70%。

程序中使用的PLC元件及其功能如表5.1所示。

表5.1 程序中使用的PLC元件及其功能 器件地址 VD100 VD104 VD108 VD112 过程变量标准化值 压力给定值 PID计算值 比例系数Kc 功 能 器件地址 T37 T38 M0.0 M0.1 工频泵增泵滤波时间控制 工频泵减泵滤波时间控制 故障结束脉冲信号 水泵变频启动脉冲(增泵) 功 能

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