《双恒压无塔供水的PLC电气控制设计与实现》13000字（论文）

页1绪论1.1选题的意义和背景随着时间的推移，在我们国内整个社会经济发展速度明显越来越快了，水对人民大众的美好生活与制造业生产形成地影响随着时间的推移越来越明显了，人民大众对供水的质量方面

和安全性、可靠度的基本要求愈来愈高了。而现实生活中我们的用户使用水的多与少是每时每刻都发生变化的，由此看来有的时候会出现供水不充足或者供水供过于求的现象。而用户使用水和系统供水二者之间的不均衡绝大部分体现在供水的水压之上，简而言之就是用户使用水多然而供水不够，因此供水的水压小;用户使用水少然而供水过剩，因此供水的水压大。持续保持系统供水水压的稳定平衡，并可让系统供水和用户用水两者之间维持相对平衡，进一步提升了系统供水的整体水平。恒压供水系统对于许多制造工业跟特殊的群体用户而言是十分重要的。类似于在某些时候的制作业生产活动的过程当中，假使供水系统因为出现某些故障导致水压不足或者是短时间内停止供水，这样的话就会有可能降低了制造生产的产品的质量，如果严重的话，会使产品不合格而报废跟生产设备损坏。再如当发生火灾的时候，假如消防供水水压不足或者没有水供应的时候，这样的话就会导致人们不能在第一时间内迅速地把火熄灭，要是这样的话进而可能导致更为严重的经济财产的损失和危及到人身的安全。要是我们日常的生活用水中、制造生产用水及消防等等供水系统中，假如应用到过去传统的供水系统，它的主要缺点与不足是建设的面积比较大，基础的建设投资资金金额较高，后期系统升级改造空间小，不便于维保，目前已经无法满足现在的高楼层建筑的居民用水、制造产业的生产活动以及消防等方面的平衡稳定可靠的供水要求了。与此同时，因为实际的供水量的不可预见性，要是选用过去传统的供水方式的话，已经很难充分保障供水的实时性要求；并且由于水泵的选择大多数是按照可能出现的最大的供水量来考虑，由于实际的高峰期集中使用水的时长相对更短，要是如此水泵会在很长的时间段内出现比较大的余量，同时水泵的工作效率低下，供水的水压不稳定不平衡，除此之外还会出现相当多电力损失的现象，已经远远不能满足人民群众的生活、制造业生产的实际需求了。渐渐跟着电力电子专业技术和现代计算机技术的发展水平的提升，鉴于变频恒压供水系统具有建造成本低、安装方便、操作方式简单便捷、高效节能、技术先进成熟、自动化水平比较高等优点所以获得了比较广的运用。鉴于PLC拥有稳定可靠的整体使用机能、价格相对比较实惠、性能强大、操作起来简单等等特性,运用变频器调速控制技术来构思设计出以PLC的变频调速恒压供水控制操作系统，其系统的资金投入规模相对比较低，得以实现供水系统的功能多样化控制要求。应用更为先进的自动化程度水平高的技术、更为先进的通讯连接的技术、更为先进的网络技术等等到恒压供水的领域,已然成为对供水公司产业新的发展要求。在如今积极倡导节省能源的情况之下，持续发展和进一步研究卓越的性能、性价比比较高

的恒压供水控制系统，显然对于许多的用户用水单位进一步提升劳动过程当中的生产率水平、节能减排、数据共享，应用双恒压供水系统的话，拥有有很大的金融与现实意义。1.2国内国外的研究现状恒压供水是在变频器调节控制的技术水平的不断研究发展应用以后才慢慢地被广泛的在实际生产当中运用。在初始发展应用这一控制技术阶段，因为在一些海外生产厂家研发设计并制造生产的变频器，其主要功能还是主要集中地体现在了电机输出频率的控制、调节速度的控制、电动机地正反转控制、启动与停止的控制以及一系列的保护功能。变频器运用在调节频率恒压供水系统当中仅仅是作为控制系统当中的执行部分，让使得更精确、更节能地满足供水需求不一样地时候，为了避免出现管网中的水压不稳定地情况，那么这样地话就还需要把压力传感器安装连接在变频器的外部，使得供水系统实现闭环良好的控制。从网上检索到相关文献资料的内容分析理解了解到，海外的工程师在恒压供水系统设计的当中，就有很大一部分都是单一地采用一台单独的变频器来实现对单个水泵机组的调节控制，基本上没有出现使用一台单独的变频器来控制多台水泵机组运行的控制形式，那么这样的话就会造成工程建设投资的金额比较高。随着时间的推移，变频控制技术的不断发展壮大和变频恒压供水系统的操作方式简单便捷、技术先进成熟。该变频控制系统具有自动化程度高、节能效果好等等一系列明显的优点，现如今已得到市场实践运用的认可。用户也非常愿意接受这一先进的控制技术。海外一些研发设计并制造生产变频器的生产厂家现如今已经迅速注重以及面向市场推出能够控制并实现恒压供水相关功能的等等一系列的功能强大且性能好的变频器。比如在日本的一家公司——SAMCO公司，已经研发生产制造出了恒压的供水的基板，其生产制造出来的基板拥有两种不一样的调节控制的方式;但是这种板基板输出的接口的兼容跟扩展的功能性并一般不是很高，那么如果这样的话就很难与其他的监控系统和组态软件实现数据的通讯与数据共享，也还在很大地范围上把带负载的容量范围给限制住了。那么这样的话，这个系统的实际应用范围就有限。现在在我们国内的一些研发设计并制造生产变频器的生产厂家也正在开展研发设计变频恒压供水系统的项目。其实他们大多数都是采用国外研发设计并制造生产的一些变频器的变频技术来控制水泵的转速、管网水压的闭环调节控制和多个水泵的循环控制，还有一些的话就是选用PLC及其他的相应的软件来的方式实现的。有一些则是使用了单片机技术和相应的软件的形式来实现恒压供水。在其性能与抗干扰性能方面，上面这些设计方案不能够较好地去满足所有用户对供水系统的要求，这些设计方案在动态性能和抗干扰性能方面还远远不够稳定和完善。艾默生公司与成都希望公司开发了一种特殊的变频调速装置，该装置能够实现四个水泵的循环、启动、关闭和定期循环，而不需要外部PLC和PID控制器。通过方案优化和工艺综合，完成了对压力的闭环调节和循环逻辑的控制;因此，这种方式在输出界面上会有一定的负荷。与此同时该设计方案的操作方式不便捷，也还没有数据通信的功能。那么所以这个设计方案仅仅符合适用于容量不大、对控制要求不高的供水。目前现阶段，变频恒压供水系统正在朝着高度一体化、简单维护和运行的方向发展。在海内外，供水系统对变频器一体化的要求也逐步提升。许多厂家在设计专用在供水系统的变频器时集成了PLC跟PID，更有甚者还把压力传感器集成到变频器地组件当中去。与此同时，操作方式也越来越便捷了，这样的话后期维修的代价也更高了。目前，国内许多公司也在研究、开发设计和推广宣传变频恒压供水。我们国内的变频器，大部分都是从国外进口的，或者是通过PID和PLC控制，实现恒压供水。在系统的研究和设计中，它可以适应不同的环境，融合网络通信的先进技术，先进水平的控制技术，并考虑系统的兼容性。随着变频恒压供水系统深入发展和变化，要使其更好地应用于生活和制造业，还需要进一步的研究。1.3研究的主要内容这次的设计内容是双恒压无塔供水的PLC电气控制，其主要是应用西门子公司研发设计生产的S7-200系列的PLC；通过PLC编写的程序控制交流接触器来实现对泵组控制；依照安装在管网中的压力传感器来采集实时水压，通过变频器地变频调节控制技术来实现供水系统地泵组恒压稳定地输出所需要的水压。供水系统设计有人工操作控制和自动操作控制，选择切换开关进行控制切换。接通电源，当选择自动运行模式，供水系统将在PLC程序的控制下运行；手动运行模式只在检查、维修、保养、测试以及一些特殊情况下使用。这次设计的双恒压无塔供水的PLC电气控制系统选用选择德国西门子S7-200系列PLC；应用STEP7MicroWINV4.0SP9来编写和调试程序，S7-200系列PLC控制程序使用梯形图来编程，梯形图容易理解以及熟练地掌握；编写程序比较直观和形象。快捷、便利地进行程序地编写以及修改调整。使用AutoCAD2020绘制PLC接线图以及电气原理图等等；运用MCGS嵌入版组态软件进行运行画面仿真。2系统控制方案2.1双恒压无塔供水PLC控制概述双恒压无塔供水PLC控制是一种新的控制方式，主要以高楼层的居民住宅供水为目标。变频恒压控制，一方面能使水压得到稳定，改善水质；另外，如果遇到火灾，能够可靠地、稳定地供应水源，也能确保供水的可靠性和安全性。双恒压供水是指对生活、消防用水进行恒压控制。2.2系统的方案设计此次设计的供水系统一共使用三个水泵，生活供水与消防供水共同使用三个泵，在平时没有发生火灾时，那么电磁阀YV2的线圈处在失电状态，关闭消防供水的管道；三个水泵依照系统的实时的水压，按照提前设定的程序的逻辑来控制，以此来保持供水系统恒压地输出所需要的流量。假如有火灾发生了，那么电磁阀YV2的线圈通电之后，则自动打开消防用水管网，从而使得供水系统保持在消防供水的设定的高水压范围。当火灾结束的时候，泵都转为生活供水使用。图2-1系统工艺流程图本设计为双恒压无塔供水PLC控制系统，该系统拥有两种控制运行模式，分别是手动运行模式与自动运行模式：1、自动运行模式：接通电源，当选择自动运行模式的时候,供水系统将在PLC程序的控制下运行，先是安装在管网中的压力传感器来采集实时水压，然后PLC控制变频器把采集到的管网水压的实时数据通过运算转换为电信号,然后电信号作为反馈输入信号传输到变频器。,通过对泵组的变频控制，输出所需要的频率，进而对水泵进行控制转速，那么这样的话就可以实现供水系统的恒压稳定的提供所需要的供水水压。自动运行模式基本控制要求有以下几点：(1)生活当给水时，该系统为低压恒压值，并在消防工作中设置了较高的水压；(2)依据管网水压的需要,泵采取的原则是哪个先开哪个先停；(3)假如一泵持续工作时间超过3小时，则要切换另一泵；(4)三个水泵在起动过程中应具有软起动的作用；(5)要求报警功能完善。2、手动运行模式:在手动运行模式下，供水系统的每个泵组都有与其相对于的启动停止的按钮，操作人员可以实现单独对每一个泵组进行启动以及停止等控制，以便于对系统设备的检查、维修、保养、测试等等。2.3控制方案选择在当前的工业领域控制当中，主流的可编程的控制器的类型有2种，一是单片机控制，二是PCL控制；这两种可编程的控制器它们各有其优势以及劣势：第一种是单片机控制，首先单片机是集成在单个芯片上的控制系统；其所需要的安装空间比PLC小，而且是为工业测控领域而研发设计的，该系统在实现控制功能的同时，还具备了较强的数据处理能力、强大的网络通信功能和复杂的控制算法存储容量大等优点。然而单片机对编程人员掌握的C语言有一定的基础要求；编程修改调整维护都比较难一些；还有一点就是单片机对使用环境有着一定的要求，不像PLC那样可以适用于各种复杂的工作环境，双恒压无塔供水系统的运行环境比较复杂，那么这样的话单片机在运行过程中，可能会出现不稳定的现象，比较容易出现故障一定程度上降低系统的工作效率，所以不选用单片机控制方案。第二种是PLC控制，PLC是专门为了工业领域而研发设计的可编程控制器，运行平稳可靠，能够适应各样复杂的工作环境；在编程的时候使用梯形图编程，刚刚接触PLC编程的新手也能快速的熟悉掌握，一定程度上降低了编程的门槛，方便用户使用以及后期程序的修改；因此PLC具有良好的稳定性和可靠性，双恒压无塔供水系统的工作环境会比较复杂，经过分析比较，PLC在此应用的过程中更合适，更符合使用环境的要求。综上所述，本次双恒压无塔供水系统的设计采用PLC控制。虽说单片机在精准控制方面等多方面性能都比PLC好一点不过，单片机毕竟是一个芯片，对电压和稳定性的要求更高。单片机还对使用的环境有着一定的要求，常年潮湿也是不符合单片机使用环境要求。假如采用单片机控制，那么这样就需要对一些情况以及使用环境加以使用工艺处理，无形当中可能大大增加了投资的资金成本和项目的建设时间；采用PLC控制的话就不需要对一些情况加以处理，PLC是专门给制造业领域研发设计生产出来的，在其设计的过程当中设计师们就已经想到其要面对的一些使用时可能出现的一些情况以及复杂的使用环境。那么PLC是可以应用到我们的项目使用现场；而且PLC在供水系统的升级改造当中有着比较大的空间，也有良好的扩展性能和兼容性；双恒压无塔供水系统所处的环境也比较复杂，PLC完全可以适应这种相对复杂的使用的环境，而且PLC能够保证维持供水系统的稳定长久的运行，所以双恒压无塔供水系统选用PLC控制。

3硬件设计3.1PLC简介PLC是可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController）的简称，在本文中，也将采用PLC来代替和代表可编程逻辑控制器。二十世纪六十年代后期，PLC问世；随着对PLC的深入研究，其性能和功能得到了进一步的提高，目前现在的PLC已经具备了高可靠性、丰富的I/O接口模块、模块化的结构、简单易懂的编程、易于安装和维护等优点。它可以使用程序存储器作为内存，执行运算指令，顺序操作，逻辑操作，计数和计时。各种机械或制造工艺可以基于模拟或数字的输出和输入来进行控制；用户可以通过PLC的程序的编写或者是修改程序来实现系统的控制和变换系统的控制思路，变换系统的控制思路时不用去改变系统的外部的实际的电路电线，而且是被专门用在控制系统的逻辑控制。PLC的主要功能是控制电机，接触器，继电器，变频器等。以及控制系统内一系列的电气元部件来实现控制方案，有着过去传统的接触器继电器单一的控制无法代替的明显优势。随着时间的推移和各大研发厂商不断地研究发展应用，PLC已经具备了完善且强大的性能，被广泛地运用在了我们生活地方方面面以及各行各业。现在市面上被市场客户认可的主流厂商有德国的西门子公司、日本的三菱公司和立石公司（欧姆龙）以及美国通用公司等等诸多厂商。各家的产品有各自的型号和规格，但是一般来说的话，其性能、结构、用途、控制思路、工作原理等等一般都是大致相同的。图3-1PLC基本结构图3.2PLC选型依照构思的双恒压无塔供水的电气控制系统的整体组成以及系统的工艺流程研究分析理解，本次设计依照着开源节流节省成本和能够满足设计的控制的基本要求以及结合自身学识、自身的实际实践；对大厂商的PLC产品展开分析研究及对比，最后决定确认选用生产厂商为德国的西门子公司研发设计生产的S7-200系列的PLC。西门子的S7-200系列的PLC产品设备有着让用户放心使用的可靠性和稳定性、有着满足用户需求的丰富的这么一个指令集、容易学习掌握、简单便捷的操作、丰富的内置集成功能等等一系列诸多方面不错的表现。西门子S7-200系列的程序的编写和修改调整都很容易简便；要是在加上程序的注释，没有接触过编程的新手也能快速的入门。本次的设计计划选用了西门子公司研发设计生产的S7-200系列PLC，这样的话，能够快速准确的把满足设计的控制要求的程序编写出来，便于后期的工作开展。接着分析研究本次设计当中所需要的输入接口共需要多少个和输入接口共需要多少个，那么这样的话可以很好地避免后面选用的PLC的输入接口输入接口不够用的情况出现；也可以很好的规避出现浪费的状况，从而可以节省一定的成本支出；也要考虑到系统以后的升级改造的空间，那么这样的话，还需要多预留几个I/0接口来做备用。在确定选用的型号之前，还需要考虑到该型号对使用环境的要求，在以后的升级改造中的空间是怎样的，该型号的兼容性好不好，也还要考虑到经济成本因素等等一系列的基本要素。如果当中的某一个环节出现一些意外情况，都有可能影响到整个系统的正常运行。经过系统的研究分析，在满足设计控制功能的实现和整体性能质量情况下综合考虑产品的性价比，在选型时主要考虑到以下几点：（1）确定输入、输出（I/O）接口的数量PLC的输入、输出接口是用于将PLC与外部输入、输出设备相连接的器件；然后，输入界面就会接收开关、按钮、交流接触器、继电器等等一系列的控制信号。输出接口则是将PLC主机经过科学精密的运算判断诊断并处理后的结果去实现达成控制电机、电动阀门、指示灯等等一系列的输出的设备。在确定输入/输出接口的数量之前，应当要充分考虑当前设计需要的输入/输）接口，还要综合考虑将来以后要面对系统的升级改造的需要，那么这样需要预留出一定数量的输入/输出接口，也应对以后检查维修可能需要替换的输入/输出（I/O）接口。这次双恒压无塔供水的PLC电气控制设计当中使用的模拟量输入/输出也要充分考虑。（2）确定CPU的型号PLC的CPU跟我们现在一般用的计算机电脑的CPU一个原理。CPU的性能决定PLC的性能。接收并存储使用用户所编写的程序和运行时的数据是CPU的主要功能与作用，那么这样一来，PLC的CPU采用了循环扫描的形式来收集判断处理由现场设备输入传送过来的动作状态或者数据等等，并且被保存到了与其相对应匹配的寄存器当中去了，在同一时间内，可以诊断系统电源是否正常工作，PLC的内部线路运行状况，程序中有没有语法错误等。CPU是PLC最重要的部分。CPU是PLC最重要的部分的组成单元。西门子公司自主研发设计并生产制作的S7-200系列PLC的CPU类型如表3-1所示：（3）确定存储器容量随着时间的推移，科技水平的不断发展和提升，存储器的研究和发展也在快速地进步着。PLC有3种内存，其中有只读的存储器（ROM）、可擦式只读存贮器和随机的存储器（RAM);制造商在出厂时把内建的系统程序存储在ROM中，用户编写的程序放入RAM中。PLC在出厂时的系统程序由制造商自行安装，使用者无法改变。可根据控制需求修改和调整由使用者自己编写的程序。存储器的容量是用来衡量一个用户可以存储多少用户编写程序的一个指标。一般是以B或者KB为单位，存储器的内存越大，可以保存的程序就越多。在选择的时候，应选择较大容量和性能好的存储器结合以上几点来综合考虑，双恒压无塔供水的PLC电气控制设计选用应用6个输入点、12个输出点，1个模拟量输入点和1个模拟量输出点，并且考虑供水系统的升级改造的可行性以及后期的维保，这样的话就得预留一定数量的的I/O接口，所以这次设计选用了拥有14个输入；10个输出；2输入/1输出，共3个模拟量I/O点的PLC产品，所以最终确定下来是决定选择西门子继电器输出型S7-200CPU224XP,这样的话既满足的设计的工艺要求，又有足够的余量。主机单元CPU224XP扩展模块主机单元CPU224XP扩展模块EM222图3-2PLC系统的组成3.3PID控制在工程项目的实际使用当中，当系统的被控制的目标对象的结构和参数不能够全部的掌握，又或者是没有准确的的数据数学模型，而其他的控制技术又难应用的时候；系统控制器的整体结构跟设置的参数数值必需要靠工程师的经验和项目调试现场的具体情况来决定确认；这个时候工程项目运用PID控制技术是最为便捷。PID控制通常也称为PID调节，其是通过比例、积分、微分运算出来控制量从而来实现控制；PID控制连续地采集测量的被控制变量的实际值(简称为实际值或输人值)，并与期望的设定值比较。依据得到的系统的误差，计算控制器的输出，使的被控制的变量尽可能快地接近设定值或进人稳态;在本次的设计当中采用软件型的PID，用PLC来实现；运用了PID的比例控制加上积分控制：比例控制是它的控制器的输出和输入错误信号成正比；只采用比例控制的情况下，系统的输出会出现稳定的误差。

控制器的输出与输入误差信号的积分成比例关系；对于一种自控系统，如果在进入稳定状态后出现稳定误差，那么该控制系统就会产生稳定的误差，即有差系统，因此，这样的控制器中需要引入积分项，以此来消除稳态误差。积分项的变化依赖于时间的累积，积分项将随著时间的推移而增长；因此，虽然误差很小，但积分项会随著时间的推移而变大，从而提高控制器的输出，因此稳态误差减小，直到误差值为零；采用比例积分控制，在进入稳定状态后，系统不会出现稳定的误差。图3-3PID控制系统3.4压力传感器选型自动检测是供水系统自动控制的一个重要组成的部分，要使供水系统能够平稳恒压地供水，供水系统则需要对管网当中的供水压力自动控制，那么供水系统则要应用到压力传感器；供水系统通过安装在管网上的压力传感器对实时水压经行检测以及信号的反馈。该系统使用星仪CYYZ11型扩散硅传感器，其运用了压阻效应的原理来实现了压电和力的转换。惠斯通电桥在单晶硅上扩散，被测量的材料（气或液）施加压力，改变桥面电阻，生成差分电压信号，通过一个特殊的放大器转换成相应于测量范围的信号；传感器的量程范围为0～2.5MPa，工作的温度范围为5℃～60℃，输出的电压的范围为0～5伏，作为供水系统的反馈信号源提供输入给PLC。3.5双电源自动转换开关选型水是人们日常生活当中不可或缺的一部分。我们的供水系统则是需要电网的持续供电从而才能持续给我们居民用户供水，每当电网如果因为故障或者其他一些原因停电，这样一来也就意味者供水也随着停止了，那么就会很大程度上影响了人们的正常生活用水的持续稳定。所以在本设计当中，供水系统采用双电源的供电模式，也就是供水系统拥有一个备用电源，不会因为电网的停电而导致无法供水。选用双电源自动转换开关来实现电源的切换。德力西公司CDQ0s系列自动转换开关电器，按GB/T14048.11规定，主要用于交流电50赫兹，额定的电压为400伏，额定的工作电流为10-125安的电力控制系统当中，常规电源和后备电源的切换由自动或手动完成。a)主触头三位置(常用、备用、双分)，手工双分便于断电检修下级回路，同时符合MTSE

(手动转换开关电器设备)功能要求。b)具备自投自复功能，断相及失压保护;

c)使用类别符合AC-33iB,同时具备AC-33B参数:

d)本产品采用上进(两侧电源进线)下出(一侧负载出线)的设计结构。图3-3双电源自动转换开关实物图图3-4双电源自动转换开关接线图3.6变频器选型本设计内容是实现双恒压无塔供水的PLC电气控制，要想让供水系统能够自动调节供水的恒压，因此需要应用到变频器，通过变频器来实现双恒压供水，使供水系统能够更节能、精准、稳定的运行，通过变频器来调节输出的频率，来实现控制相对应电机的转速，实现系统的恒压供水。在选择变频器的时候应该要考虑整体使用环境对变频器的影响和变频器在满足系统控制要求的条件下是否经济与实用。本设计使用到的电机都是属于水泵类的电机，依照水泵变频器的选择原则，本次采用西门子的MM430变频器，具有以下特点:1、调试简单、方便，且使用模块式结构，所以配置非常灵活；

2、由于采用了高脉冲切换频率，电机运转噪音小；

3、启动平稳，消除了机械力的撞击，对机器设备进行了保护；

4、具有完善的电机及变频调速系统，可减少维修费用；

5、在适当的工况下，节能效果显著。

4软件设计4.1系统主电路设计系统设计的主电路的接线图如下图所示，该系统的电源采用了双电源自动转换开关来对常规电源和后备电源进行切换，通常采用电网提供的电力。动力电源交流电通过空气开关的上端头接入后，然后从空气开关下端头输出接入到负载系统的变频器工作三相输入端，负载变频器开始工作，从而达到负载控制器工频运行工作和实时在线可变频率工作。三台电机分别用字母符号M1、M2、M3来替代来表示,那么它们分别依次用来带动系统编号为1#、2＃、3#水泵；其中的交流接触器KM1用来连接控制实现M1的工频运行，交流接触器KM2用来连接控制实现M2的工频运行，交流接触器KM3用来连接控制实现M3的工频运行；此外交流接触器KM2用来连接控制实现M1的变频频运行，交流接触器KM4用来连接控制实现M2的变频运行，交流接触器KM6用来连接控制实现M3的变频频运行；符号为FR1、FR2、FR3的热继电器分别作为三台水泵电机的过载保护;QF1是变频器空气开关，电机主电路的空气开关分是QF2、QF3、QF4符号为FU1则是主电路的熔断器，作短路保护；PE则是三台水泵电机的接地线，防止漏电对操作人员的伤害。图4-1系统主电路图4.2程序流程图如图4-2所示，根据工艺要求进行了当前的设备的一个动作流程设计，这样的话在编程程序的时候可以根据当前的一个工艺流程来进行当前一个程序编程，在后期调试设计的时候可以参照当有的动作流程图来设计，且更改程序也可以参数当前的流程图来更改，可以大大节约后期现场设备调试时间。是是否是是否延时延时延时系统初始化调用子程序输出频率<下限输出频率在范围输出频率>上限有工频泵工作有工频泵工作启动新泵停工频泵换泵工作是压力采样开始结束图4-2程序流程图4.3PLCI/O分配表编写程序开始之前，首先要把要用到的I/O确定下来，有多少个输入到PLC的信号，其中包括了数字量的输入和模拟量的输入，又多少个要输出的动作信号，明确规定输入与输出之间的关系，拟定好它们各自的名称、符号代码以及地址的编号。制作好I/O分配表，以便接下来展开程序的编写以及后期的修改和调整，提高编程效率。系统共需要6个数字量输入点，12个数字量量输出点;模拟量输入点1个，模拟量输出点1个。根据此次系统控制的要求得出的系统I/O配置及地址分配见表4-1。表4-1PLCI/O分配

4.4程序中使用的PLC元件及功能表4-2程序中使用的PLC元件及功能

4.5PLCI/O接线图此次设计项目的可编程控制器输入和输出接线图具体如下图所示，其在设计项目的步骤，先把当前的可程序控制器的输入和输出接线图用CAD设计出来，并且预留当前项目总体的百分之五左右的I/O接口，这样方便后期如果设备工艺要求的升级改造。输出的定义具体如下图所示。图4-3PLCI/O接线图

4.6PLC程序设计在编写程序的过程当中，用户编程人员应当尽可能避免出现编程的系统性错误，尽量减少程序的步数以简短PLC扫描周期的时间，这样可以提升效率。编写程序的时候，应当适时的使用编程软件的程序进而尽早地发现并修改程序出现地错误。系统程序设计如下：1、启动自动控制模式，程序调用初始化的子程序如图4-4所示，当选择自动控制模式运行时，PLC自动接通电源工作时，那么这个时候网络1调用子程序，PLC内部的控制系统程序自动采集当前外围模拟量模块所反馈的数据，然后通过当前的PLC内部的整数、转换、除法等相关质量，进行转换，最后计算出当前的实际传感器所反馈的数据，然后传送到当前的PLC内部的指定的数据寄存器，用于当前的整体的程序运算，运行计算等相关的工作。网络2设置供水系统的压力值，在该压力值中，消防供水被设置为额定量程的0.9，而生活用水被设置为额定量程的0.7。I0.0为手动和自动消防信号。其具体的程序如图4-2所示。图4-4程序调用初始化的子程序

2、增泵与减泵程序图4-5所示，PLC接通电源工作时，那么就会自动判断I0.0是否有接通工作。判定I0.0没有动作时，VD250的调节结果大于等于VD208的设定值时，那么这时就接通T37计时器；判定I0.0有动作时，VD250的调节结果大于等于VD212的设定值时，然后，T37定时器得电接通；那么当T37得电接通，它的常开式触头就会被关闭；同时VB301小于等1时，则M0.1线圈得电，复位T37;同时工频泵运行数量加1。VD250小于等于1800时，则接通T38计时器，同时T38常开触点闭合，M0.2线圈得电，复位T38，同时工频泵运行数量减1。其具体的程序如图4-5所示。图4-5增泵与减泵程序3、倒泵判断程序如图4-6所示，当PLC自动接通电源工作时，那么这具时候PLC自动判断当前的VB310是否接通工作，这个时PLC通过当前的辅助继电器SM0.4产生一个上升沿工作程序块，如果这个时候上升沿SM0.4接通工作后，那么PLC通过加法程序块进行计算当前的的计算时间；要是当前的时间大于预设的时间条件后，将生成下一个水泵的变频起动信号；然后进行下一步接通工作，其具体的程序如图4-6所示。图4-6倒泵判断程序

4、泵变频运行程序如图所示，当PLC自动接通电源工作时，那么这时候PLC自动判断M0.6是否接通工作，如M0.6接通，同时也判断当前的VB300是否符合接通条件，如果VB300符合，同时M3.0、M0.4、Q0.0的常闭触点又都是初始状态，则接通Q0.1线圈，并自锁，1号泵组实现变频控制运转；2号组泵、3号泵组同理实现变频控制运转。其具体的程序如下图所示。图4-7泵变频运行程序

5、泵工频运行程序如图4-8所示，当PLC自动接通电源工作时，那么这时候将PLC自动判断当前的M0.5是否接通工作，如果M0.5接通，又VB300、VB301都满足条件接通工作，而且Q0.1常闭触点是初始状态，那么则接通Q0.0线圈，并自锁，1号泵组实现工频控制运转；2号泵组、3号泵组同理实现工频控制运转。其具体的程序如图4-8所示。图4-8泵工频运行程序

6、报警电铃程序如图4-9所示，当PLC自动接通电源工作时，那么这具时候PLC自动判断以下3种情况：判断当前的M3.1是否接通工作，如果M0.5接通，而且M3.2常闭触点是初始状态;判断当前的I0.3是否接通工作，如果I0.3接通，而且M3.3常闭触点是初始状态;判断当前的I0.0是否接通工作，如果I0.0接通，而且M3.4常闭触点是初始状态;PLC判断出现以上情况，那么则接通Q1.4线圈；报警电铃响起。单独按下试灯按钮I0.5，也接通Q1.4线圈；报警电铃响起。其具体的程序如图4-9所示。图4-9报警电铃程序

5组态设计5.1组态软件简介伴随着现代的工业自动化的技术的飞速发展以及现在的计算机技术的应用越来越广泛，对工业自动化的要求也越来越高。组态软件及触摸屏技术是目前自动化领域的一个重要技术，其发展速度也越来越快。特别是近些年来，配置控制软件、触摸屏等新技术和新产品层出不穷。随着组态软件和触摸屏技术的迅速发展，我们必须了解和掌握组态软件和触摸屏技术。MCGS是监视与控制通用系统（MonitorandControiGeneratedSystem）的缩写简称。MCGS是一种基于Windows环境的软件系统，用于计算机的实时监测系统的建立与产生；主要负责现场的数据收集与监测，并对前端的数据进行处理与控制。MCGS的配置软件分为网络版、通用版和嵌入式版三种。它的特点是功能齐全、易于使用、易于维护。该系统与其它相关的硬件设施相结合，可以实现各种现场采集、数据处理、控制等功能。使用者可以轻松地建立自己的应用程序，例如灵活的工具、资料收集等模块；本次设计的组态仿真软件是MCGS嵌入式组态软件。5.2数据词典定义 添加变量，在PPI设备里，点属性，添加通道。图5-1添加通道

5.3画面编辑添加完成后，实时数据库如下图5-3实时数据库建立监控画面图5-4监控画面

6总结本文对双恒压无塔供水的PLC电气控制系统进行分析与研究。双恒压无塔供水系统运用了PLC和变频器来实现控制；系统采用了PCL控制变频器进行PID调节。用户可根据实际情况的需要来设