恒压供水正文

摘要自从变频器的问世以来，变频调速技术在各领域得到了广泛的应用。变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平从90年代开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统实现水泵电机无极调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进，最合理的节能型供水系统。在实际应用中得到了很大的发展。随着电力电子技术的飞速发展，变频器的功能也越来越强。充分利用变频器内置的各种功能，对合理涉及变频调速恒压供水设备，降低成本，保证产品质量等方面有着非常重要的意义本课题是选用一拖一，也就是一台变频器控制一台水泵的控制方式；所用设备主要有西门子公司生产的S7-200（CPU224）的PLC、变频器、交流接触器电机泵、压力传感器、超声波传感器、管道、触摸屏和导线若干它们组成一个闭环回路。各器件组成部分的原理，西门子S7-200PLC的各个接线的。本回路中，当水压和液面达到指定值后，通过压力传感器和超声波传感器反应，并由变频器控制电泵机来达到恒压控制和恒定液面控制。关键词：PLC变频器一拖一恒压控制恒定液面控制目录第一章绪论………………………1.1课题研究的背景………………1.2供水系统发展过程…………..第二章PlC的概述…………….2.1可编程控制器的定义…………………2.2PLC的发展和应用……………………2.3西门子S7-200PLC概述……………2.4本课题的主要研究内容…………….第三章变频恒压供水系统的理论分析………3.1水泵的工作原理……………………3.2供水电机的搭配…………………….3.3水泵的调节方式……………………3.4恒压供水系统的能耗分析…………3.5供水系统的安全性问题[9………….第四章变频很压供水系统的硬件设计…………4.1设计的方向………….4.2变频恒压供水系统的结构设计……4.3变频恒压供水系统的构成………….4.4plc外围接线图……………………心得体会…………..致谢……………参考文献……………附录……………….第一章绪论1.1课题研究的背景在城市化进程迅速的今天，城市的居住形式主要是生活小区，那么小区供水系统的建设就显得尤为重要。供水的经济性、可靠性、稳定性直接影响到小区住户的正常生活和工作。假定一栋楼有10层，由于高层楼对水压的要求高，在水压低时，高层用户将无法正常用水甚至出现无水的情况，水压高时将造成能源的浪费。因此，自来水厂通过水泵加压后，必须恒压供给每一个用户。传统的供水方式如水塔高位水箱供水，单片机变频调速供水系统等都存在不同程度浪费水力、电力资源；效率低；可靠性差；自动化程度不高等缺点，严重影响了居民的用水和工业系统中的用水。目前的供水方式朝向高效节能、自动可靠的方向发展。变频调速技术以其显著的节能效果和稳定可靠的控制方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用，特别是在城乡工业用水的各级加压系统，居民生活用水的恒压供水系统中，变频调速水泵节能效果尤为突出。应用变频器恒压供水，因为水箱能大幅度减小，因此能有效地减小楼房的负载，由于减小了供水水箱和楼房的负荷，何以节约工程造价，相应地也扩大了楼房的面积。由于采用了变频调速，减小了供水水泵的频繁启动，可以使水泵工作在高效状态，从而可以节约能源，减小对电网的冲击。由于电动机所消耗的功率与转速的立方成正比，因此可以获得较好的节能效果。二是在开、停机时能减小电流对电网的冲击以及供水水压对管网系统的冲击。三是用变频器进行调速，用调节泵和固定泵的组合进行恒压供水，节能效果显著，对每台水泵进行软启动，启动电流可从零到电机额定电流，减少了启动电流对电网的冲击同时减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长了设备的使用寿命。变频恒压供水的调速系统可以实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最合理的节能型供水系统。在实际应用中如何充分利用专用变频器内置1.2供水系统发展过程众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，在节水节能己成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低。主要表现在用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象，而在用水低峰期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况，此时将会造成能量的浪费，同时有可能导致水管爆破和用水设备的损坏。在恒压供水技术出现以前，出现过许多供水方式。以下就逐一分析。(1)一台恒速泵直接供水系统这种供水方式，水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户，有的甚至连蓄水池也没有，直接从城市公用水网中抽水，严重影响城市公用管网压力的稳定。这种供水方式，水泵整日不停运转，有的可能在夜间用水低谷时段停止运行。这种系统形式简单、造价最低，但耗电、耗水严重，水压不稳，供水质量极差。(2)恒速泵+水塔的供水方式这种方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水。水塔的合理高度是要求水塔最低水位略高于供水系统所需要压力。水塔注满后水泵停止，水塔水位低于某一位置时再启动水泵。水泵处于断续工作状态中。这种供水方式，水泵工作在额定流量额定扬程的条件下，水泵处于高效能区。这种方式显然比前种节电，其节电率与水塔容量、水泵额定流量、用水不均匀系数、水泵的开、停时间比、开/停频率等有关。供水压力比较稳定。但这种供水方式基建设备投资最大，占地面积也最大;水压不可调，不能兼顾近期与远期的需要；而且系统水压不能随系统所需流量和系统所需要压力下降而下降，故还存在一些能量损失和二次污染问题。而且在使用过程中，如果该系统水塔的水位监控装置损坏的话，水泵不能进行自动的开、停，这样水泵的开、停，将完全由人操作，这时将会出现能量的严重浪费和供水质量的严重下降。(3)液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式易漏油，发热需冷却，效率低，改造麻烦，只能是一对一驱动，需经常检修；优点是价格低廉，结构简单明了，维修方便。(4)恒速泵十高位水箱的供水方式这种方式原理与水塔是相同的，只是水箱设在建筑物的顶层。高层建筑还可分层设立水箱。占地面积与设备投资都有所减少，但这对建筑物的造价与设计都有影响，同时水箱受建筑物的限制，容积不能过大，所以供水范围较小。一些动物甚至人都可能进入水箱污染水质。水箱的水位监控装置也容易损坏，这样系统的开、停，将完全由人工操作，使系统的供水质量下降能耗增加。(5)恒速泵十气压罐供水方式这种方式是利用封闭的气压罐代替高位水箱蓄水，通过监测罐内压力来控制泵的开、停。罐的占地面积与水塔水箱供水方式相比较小，而且可以放在地上，设备的成本比水塔要低得多。而且气压罐是密封的，所以大大减少了水质因异物进入而被污染的可能性。但气压罐供水的方式也存在着许多缺点，在介绍完变频调速供水方式后，再将二者作一比较。(6)单片机变频调速供水系统也能做到变频调速，自动化程度要优于上面5种供水方式，但是系统开发周期比较长，对操作员的素质要求比较高，可靠性比较低，维修不方便，且不适用于恶劣的工业环境。从以上传统的供水方式可得知，它们在不同程度上普遍的存在浪费水力、电力资源；效率低；可靠性差；自动化程度不高等缺点，严重影响了居民的用水和工业用水。现如今供水方式都是朝向高效节能、自动可靠的方向发展，变频调速技术以其显着的节能效果和稳定可靠的控制方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等许多高能耗设备上得到了广泛应用，特别是在城乡工业用水的各级加压系统中，居民生活用水的恒压供水系统中，变频调速水泵节能效果十分突出，其优越性表现在：一是节能明显；二是在开、停机时能减小电流对电网的冲击以及供水水压对管道网系统的冲击；三是能减小水泵与电机自身的机械冲击损耗。基于PLC和变频技术的恒压供水系统集变频、电气、现代控制技术于一体。采用该系统进行供水可以很大程度上提高供水系统的稳定性和可靠性，同时系统也具有良好的节能性，这在能源日益紧缺的今天十分重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率、人民生活水平、降低能耗等各方面都有重要的现实意义。第二章PLC概述2.1可编程控制器的定义可编程控制器，简称PLC(ProgrammablelogicController)，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”2.2PLC的发展和应用世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立组件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言[5]，并将参加运算及处理的计算机存储组件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、轻纺、交通运输、及文化娱乐等各个行业，被称为现代技术的三大支柱之一。2.3西门子S7-200PLC概述(1)SIMATICS7-200系列PLC西门子公司具有品种丰富的PLC产品。S7系列是传统意义的PLC,S7-200属于小型PLC在1998年升级为第二代产品，2004年升级为第三代产品。SIMATICS7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。SIMATICS7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络都能实现复杂控制功能。因此SIMATICS7-200系列具有极高的性能/价格比。SIMATICS7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、，电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如:冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。S7-200PLC系列出色表现在以下几个方面:极高的可靠性、极丰富的指令集、易于掌握、便捷的操作、丰富的内置集成功能、实时特性、强劲的通讯能力、丰富的扩展模块。S7-200系列PLC可提供5个不同的基本型号的8种CPU可供使用:CPU221,CPU222,CPU224,CPU224XP,CPU226。在本论文中采用的是CPU2240(2)PLC的工作原理PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好的并存于用户存储器中的程序，按指令序号或地址号作周期性循环扫描，如果没有跳转指令，则从第一条指令开始逐条执行用户程序，直到程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采集和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC的输入采样阶段:首先用扫描的方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，然后将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC程序执行阶段:PLC按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段:当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式(晶闸管、晶体管或断电器)输出，驱动相应输出设备工作。2.4本课题的主要研究内容本课题是选用一拖一，也就是一台变频器控制一台水泵的控制方式；所用设备主要有西门子公司生产的S7-200（CPU224）的PLC、变频器、交流接触器电机泵、压力传感器、超声波传感器、管道、触摸屏和导线若干它们组成一个闭环回路。各器件组成部分的原理，西门子S7-200PLC的各个接线的。本回路中，当水压和液面达到指定值后，通过压力传感器和超声波传感器反应，并由变频器控制电泵机来达到恒压控制和恒定液面控制。第三章变频恒压供水系统的理论分析3.1水泵的工作原理供水所用水泵主要是离心泵，普通离心泵如图3.1所示，叶轮安装在泵2内，并紧固在泵轴3上，泵轴由电机直接带动，泵壳中央有一液体吸入口4与吸入管5连接，液体经底阀6和吸入管进入泵内，泵壳上的液体排出口8与排出管9连接。在泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体:启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出[5]。图3.1离心泵结构示意图3.2供水电机的搭配供水电机驱动离心泵运行，和离心泵共同组成了供水系统的整体，电机的配置主要以水泵供水负载来决定。电动机的功率应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。选择时应注意以下两点:(1)如果电动机功率选得过小，就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长期过载，使其绝缘因发热而损坏，甚至电动机被烧毁。(2)如果电动机功率选得过大，就会出现“小马拉小车”现象，其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利，而且还会造成电能浪费。因此，要正确选择电动机的功率，对恒定负载连续工作方式，如果知道负载的功率(生产机械轴上的功率)（kW），可按式(2.1)计算所需电动机的功率[6](kW)：(2.1)式中，为生产机械的效率，为电动机的效率，即传动效率。按上式求出的功率，不一定与产品功率相同。因此，所选电动机的额定功率应等于或稍大于计算所得的功率。3.3水泵的调节方式水泵的调速运行，是指水泵在运行中根据运行环境的需要，人为的改变运行工作状况点(简称工况点)的位置，使流量、扬程、轴功率等运行参数适应新的工作状况的需要。水泵的调节方式与节能的关系非常密切，过去普遍采用改变阀门或挡板开度的节流调节方式，即改变装置管网的特性曲线进行调节。大量的统计调查表明，一些在运行中需要进行调节的水泵，其能量浪费的主要原因，往往是由于采用不合适的调节方式。因此，研究并设计它们的调节方式，是节能最有效的途径和关键所在。水泵的调节方式可分为恒速调节与变速调节。详细划分如下[6]：3.4恒压供水系统的能耗分析在供水系统中，最根本的控制对象是流量。因此，要讨论节能问题，必须从考察调节流量的方法入手。常见的方法有阀门控制法和转速控制法两种。供水系统中对水压流量的控制，传统上采用阀门调节实现。由于水泵的轴功率与转速的立方成正比，因此水泵用变频器来调节转速能实现压力或流量的自动控制，同时可获得大量节能。闭环恒压供水系统正越来越多地取代高位水箱、水塔等设施及阀门调节。(1)阀门控制法：通过关小或开大阀门来调节流量，而转速保持不变。阀门控制法的实质是水泵本身的供水能力不变，而是通过改变水路中的阻力大小来强行改变流量，以适应用户对流量的要求。这时，管阻特性将随阀门开度的改变而改变，但是扬程特性不变。如图3.2所示，设用户所需流量QX为额定流量的60%(即QX=60%QN)。当通过关小阀门来实现时，管阻特性将改变为曲线③，而扬程特性则仍为曲线①，故供水系统的工作点移至E点，这时，流量减小为QE(=Qx)；扬程增加为HE；供水功率PC与面积ODEJ成正比。图3.2调节流量的方法与比较(2)恒压控制法：即通过改变水泵的转速来调节流量，而阀门开度保持不变，也称为转速控制法。转速控制法的实质是通过改变水泵的供水能力来适应用户对流量的要求。当水泵的饿转速改变时，扬程特性将随之改变，而管阻特性不变。以用户所需流量等于60%Qn为例，当通过降低转速使得Qx=60%Qn时，扬程特性仍为曲线②，故工作点移向C点。这时流量减小为QE（=Qx），扬程减小为Hc，供水功率PC与面积0DCK成正比。比较上述两种调节流量的方法可以看出，在所需流量小于额定流量(Qx<100%QN)的情况下，转速控制时的扬程比阀门控制方式小得多，所以转速控制方式所需的供水功率也比阀门控制方式小得多。两者之差△P便是转速控制方式节约的供水功率，它与面积KCEJ成正比。这是变频调速供水系统具有节能效果最基本的方面。对供水系统进行的控制，归根结底是为了满足用户对流量的要求。所以，流量是供水系统的基本控制对象。而流量的大小又取决于扬程，但是扬程难以进行具体测量和控制。考虑到动态情况下，管道中水压的大小与供水能力（由流量QG表示）和用水要求（由流水量QU表示）之间的平衡情况有关。如：供水能力QG>用水需求QU，则压力上升（P↑）；如：供水能力QG<用水需求QU，则压力上升（P↓）；如：供水能力QG=用水需求QU，则压力上升（P不变）。可见，供水能力与用水需求之间的矛盾具体地反映在流体压力的变化上。从而，压力就成为了用来作为控制流量大小的参变量。就是说，保持供水系统中某处的压力的恒定，也就保证了使该处的供水能力和用水流量处于平衡状态，恰到好处地满足了用户所需的用水流量，这就是恒压供水所要达到的目的[7][8]。3.5供水系统的安全性问题[9]3.5.1水锤效应异步电动机在全电压启动时，从静止状态加速到额定转速所需要的时间只有在0.25S。这意味着在0.25S的时间里，水的流量从零增到额定流量。由于水具有动量和不可压缩性，因此，在极短时间内流量的巨大变化将引起对管道的压强过高或过低的冲击，并产生空化现象。压力冲击将使管壁受力而产生噪声，犹如锤子敲击管子一样，故称为水锤效应。水锤效应具有极大的破坏性，压强过高，将引起管道的破裂，反之，压强过低又会导致管道的瘪塌。此外，水锤效应也可能破坏阀门和固定件。在直接停机时，供水系统的水头将克服电动机的惯性而使系统急剧地停止。这也同样会引起压力冲击和水锤效应。3.5.2水锤效应的产生原因产生水锤效应的根本原因，是在启动和制动过程中的动态转矩太大.在启动过程中，异步电动机和水泵的机械特性如图3.5a所示，图中曲线1是异步电动机的机械特性，曲线2是水泵的机械特性，阴影部分是动态转矩TJ(即两者之差)。（a）全压启动（b）变频启动图3.5水泵的全压启动与变频启动在拖动系统中，决定加速过程的是动态转矩由图3.5a可知，水泵在直接启动过程中，拖动系统动态转矩写的大小如阴影部分所示，是很大的。所以，加速过程很快。3.5.3水锤效应的消除采用了变频调速后，可以通过对升速时间的预置来延长启动过程，使动态转矩大为减小，如图3.5b命所示。图中，曲线簇1是异步电动机在不同频率下的机械特性，曲线2是水泵的机械特性，中间的锯齿状线是升速过程中的动态转矩(即不同频率时电动机机械特性与水泵机械特性之差)。在停机过程中，同样可以通过对降速时间的预置来延长停机过程，使动态转矩大为减小，从而彻底消除了水锤效应。3.5.4延长水泵寿命的其他因素水锤效应的消除，无疑可大大延长水泵及管道系统的寿命。此外，由于水泵平均转速下降、工作过程中平均转矩减小的原因，使:(1)叶片承受的应力大为减小。(2)轴承的磨损也大为减小。所以，采用了变频调速以后，水泵的工作寿命将大大延长。

第四章变频恒压供水系统的硬件设计4.1设计的方向全自动变频调速设备是应用先进的现代控制理论，结合可编程控制技术、变频控制技术、电机泵组控制技术的新型机电一体化装置，该装置可以进行恒定压力控制和恒定液位控制。恒压力控制：通过安装在水泵出水总管上的精确压力变送器，将水泵出口压力转换成模拟电流信号，并与设定的压力值进行比较，通过PLC的PID功能输出控制变频器的模拟信号，进而控制电机的转速，达到恒压供水的目的。恒液控制：通过安装在上层水箱上的超声波传感器，将水箱里液面的高低转换成模拟电流信号，并与设定的液位值进行比较，通过控制回水阀放水，和PLC控制变频器的模拟信号，进而控制电机的转速，达到一个恒定的液位。4.2变频恒压供水系统的结构设计变频恒压供水系统采用西门子的S7-200PLC作为控制器，变频器MM420是频率调节器，交流接触器和电动机作为执行机构，压力传感器作为控制的反馈元件。57-2011PLL:选用内部控制模块EM224aEM224有14路输入/10路输出，对于小型的控制系统而言够用。异步电动机带动水泵转动。S7-200PLC数字输出口输出的一路控制信号到交流接触器，交流接触器两端连接的是工频或变频的三相交流电，主要起接通或断开三相交流电与异步电动机。S7-200PLC的数字输出口输出的另一路三位数字控制电压信号给MM420的数字电压输入口DIN1+和DIN1-，该控制电压主要调节三相交流电的频率。压力传感器从供水网络中反馈压力信号，并将其转换为0-SV的模拟电压信号输入给S7-200PLC扩展模块EM235A/D转换器的模拟输入口，经EM235转换为0-32000的数字信号，送到PLC控制器主机EM224进行分析处理，PLC根据给定的水压自动调节交流电的频率，精确跟踪给定的供水压力。系统的结构如图4.2所示4.3变频恒压供水系统的构成4.3.1PLC与扩展模块的选择（1）SIMATICs7-200PLC控制器主机EM224s7-200PLC选用内部控制模块CPU224，模拟量2路输入通用模块、模拟量2路输出通用模块，CPU224有14路输入，10路输出，对于小型的控制系统而言够用。其输入输出接线图如下图所示：（2）SIMATICs7-200模拟模块(扩展模块)t本论文中用到了SIMATIC57-200模拟模块EM235A/D转换器。该模块有4个模拟场入(AIW)，一个模拟输出(AQW)信号通道输入输出信号接入端口时能够自动完成AID的转换标准输入信号能够转换成一个字长(16bit)的数字信号;输出信号接出端口时能够自动完成D/A的转换，一个字长(16bit)的数字信号能够转换成标准输出信号。EM235模块可以针对不同的标准输入信号，通过DIP开关进行设置。其输入输出接线图如下图所示：

（3）SIMATICs7-200plc控制实物图如下图所示：4.3.2水箱及管路的选择包括供水水箱及回水水箱，容积均为8升。位置较低的为供水水箱，包括有进出水口及排水口，位置较高的为回水水箱，包括有进出水口、溢流口及排水口。水箱的材质为有机玻璃。4.3.3变频水泵单位的选择包括变频器、磁力齿轮水泵。变频器的控制方式为模拟量控制，模拟信号来自PLC输出的模拟量，磁力水泵的转速为0～2800转/分钟，由变频器来控制其转速。MM420变频器概述：MICROMASTER420是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列，本系列有多种型号，从单相电源电压，额定功率120W到三相电源电压，额定功率11KW可供用户选用。MM420变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低电动机运行的噪声。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。MICROMASTER420具有缺省的工厂设置参数。它是给数量众多的简单的电动机控制系统供电的理想变频驱动装置。由于MICROMASTER420具有全面而完善的控制功能。在设置相关参数后，它也可用于更高级的电动机控制系统。MICROMASTER420变频器的电路分两大部分:一部分是完成电能转换(整流、逆变)的主电路;另一部分是处理信息的收集、变换和传输的控制电路。八4.3.4压力监测单元的选择本系统采用的是MB300通用型压力变送器为一体化全不锈钢结构，内置处理电路将传感器毫伏信号转换成标准电压、电流、频率信号输出，可直接与计算机、控制仪表等相连，可在恶劣环境中长期使用。MB300型提供多种压力量程和电气接口，具有极高的抗振性和抗冲击性，广泛应用于石油、化工、泵及压缩机、通用机械、液压/气动系统、电力、锅炉、天然气等过程控制领域1）作用：压力变送器、压力控制范围为0～0.1MPA。用来检测压力有大小2）特点：a不锈钢高强度外形结构b高精度，抗冲击，抗振动c抗干扰强，长期稳定性好3）性能参数：测量介质：与316L不锈钢兼容的各种液体、气体或蒸汽量程范围：-100kPa～0～2kPa…100MPa

压力方式：表压、绝压、密封压供电电源：12VDC～36VDC

输出信号：4～20mA，1～5V等综合精度：±0.5％FS（典型值）、±0.3％FS温度漂移：0.03％FS/℃

补偿温度：0～80℃介质温度：-40～125℃

环境温度：-40～85℃

时间漂移：≤0.2％FS/年

过载能力：200％FS

4.3.5液位检测单元的选择超声波传感器，测量范围可自行设定。接线方式调整方式：按住TEACH键至POWER灯变红，分别在需要测量范围的最大以及最小距离处按下TEACH键，调整过程中若OUT灯变红则是超出量程。4.3.6保护装置包括浮球液位开关、二通电磁阀、截流阀等。4.3.7控制面板，包括如下功能按钮启动：停止压力/液位4.4plc外围接线图心得体会致谢参考文献[1]王兆义．可编程控制器原理及应用［M］．北京：机械工业出版社，1993．[2]李世基．微机与可编程控制器［M］．北京：机械工业出版社，2001．[3]西门子SIMATICS7-200可编程控制器操作与编程指南［S］．重庆钢铁设计研究所，1998．[4]SIMATICS7－200编程手册［S］．常州机床电器厂，1997．[5]谢仕宏.恒压供水软启动节能控制系统设计[J].中国给排水，2004.[6]张建奇.数字PID变频调速在PLC恒压供水系统中的应用[J].微计算机信息，2002[7]陈建洪.PID控制程序在恒压供水系统中的应用[J].龙岩师专学报，2004[8]屈有安.变频器PID恒压供水系统[J].江苏电器，2002.[9]严盈富.恒压供水系统的控制与仿真[J].南昌航空工业学院学报，2004.[10]孙亮.自动控制原理.北京工业大学出版社[M].2006[11]刘增良，刘国亭.《电气工程CAD》[M].北京:中国水利水电出版社.2008.[12]张保会,尹项根.《电力系统继电保护》[M].北京:中国电力出版社,2009.[13]张运刚．西门子S7-200系列PLC技术与应用[M]．北京人民邮电出版社,2007[14]胡佳丽等.S7-200PLC在伺服电机位置控制中的应用[J].自动化仪表，2009.[15]龙国煊，王仲，杨纯.基于PLC和伺服电机的精密定位技术研究[J].传感器与微系统，2010附录：I/O地址分配表过程控制I/O接口INPUTOUTPUTI0.0启动按钮Q0.0启动按钮指示灯I0.1停止按钮Q0.1停止按钮指示灯I0.2压力/液位选择Q0.2变频器供电I0.3急停Q0.3回水阀控制I0.4上水箱浮球开关（有水ON）Q0.5变频器启动I0.5下水箱浮球开关（有水ON）Q0.6变频器方向模拟量输入端模拟量输出端扩展模块通道1（EM235）液位测量值（AIW0）扩展模块通道1（EM235）变频器控制（AQW0）扩展模块通道2（EM235）压力测量值（AIW2）目录目录第一章总论 1一、项目概述 1二、可行性研究报告编制依据和范围 2三、项目主要经济技术指标 3四、******国家森林公园概况 3第二章项目背景及必要性 8一、项目背景 8二、项目建设的必要性与可行性 10第三章项目选址分析 13一、项目选址 13二、项目城市概况 13三、经济发展概况 14四、公共设施依托条件及施工条件 17第四章需求分析与建设规模 18一、****国家森林公园现状与存在问题分析 18二、****国家森林公园日容量预测 19三、****国家森林公园景区厕所需求面积分析 20四、****国家森林公园景区厕所建设规模的确定 20HYPERLINK\l"_Toc