恒壓供水系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

段業(yè)寬，劉海青（.江蘇省常州技師學(xué)院 機(jī)電工程系，江蘇 常州 303 .蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院工學(xué)部 機(jī)械CAD/CAM教研室，江蘇 蘇州 535）

恒壓供水系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

段業(yè)寬1，劉海青2
（1.江蘇省常州技師學(xué)院 機(jī)電工程系，江蘇 常州 213032 2.蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院工學(xué)部 機(jī)械CAD/CAM教研室，江蘇 蘇州 215325）

本文介紹了恒壓供水系統(tǒng)的特點(diǎn)和結(jié)合PLC、變頻器、觸摸屏的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的、意義。該供水系統(tǒng)由壓力傳感器發(fā)出信號(hào)，PLC控制部分接收、處理并結(jié)合變頻器控制電動(dòng)機(jī)的啟停和調(diào)速，由與之相連的水泵來(lái)完成供水活動(dòng)，另外可通過(guò)控制面板上的觸摸屏來(lái)觀察工況和實(shí)際需要被供水參數(shù)的設(shè)定，使該供水系統(tǒng)可視化、人性化，便于管理和排障。

恒壓供水系統(tǒng)；PLC；觸摸屏

0　引言

二十一世紀(jì)是高度自動(dòng)化的世紀(jì)，隨著社會(huì)的發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域的自動(dòng)化程度會(huì)越來(lái)越高，對(duì)于生產(chǎn)生活過(guò)程中必不可少的水供應(yīng)來(lái)說(shuō)，時(shí)代要求供水系統(tǒng)不斷完善，能夠根據(jù)用戶的不同而自動(dòng)反饋至供水部門(mén)，以平衡供應(yīng)商與生產(chǎn)生活之間的供求。

1　供水系統(tǒng)簡(jiǎn)述

供水系統(tǒng)又稱(chēng)為供水設(shè)備，是為解決由于壓力不足，無(wú)法到達(dá)用戶用水的高度或流量，而專(zhuān)門(mén)研發(fā)設(shè)計(jì)的新型環(huán)保節(jié)能的專(zhuān)業(yè)設(shè)備。供水系統(tǒng)一般由水泵機(jī)組，變頻控制柜，隔膜壓力罐，壓力傳感器和一些輔件構(gòu)成（如圖1）。但由于不同的類(lèi)型，也會(huì)使用一些特殊的設(shè)備，如：無(wú)負(fù)壓變頻供水設(shè)備會(huì)用到無(wú)負(fù)壓穩(wěn)流罐；無(wú)塔變頻供水設(shè)備會(huì)用到液位傳感器等，由于構(gòu)成的不同，價(jià)格也不近相同。

圖1　供水系統(tǒng)

2　恒壓供水系統(tǒng)的控制中心

根據(jù)系統(tǒng)在提高供水質(zhì)量和節(jié)能方面的要求和功能，采用三菱公司生產(chǎn)的FX2N-32MR型號(hào)的PLC為控制部分，信號(hào)數(shù)據(jù)在PLC內(nèi)部進(jìn)行PID處理。并選用與之配套的FX2N-2AD模塊和FX2N-2DA模塊。FX2N-2AD模塊用于將2點(diǎn)模擬量輸入（輸入的電壓或電流）轉(zhuǎn)換成12位數(shù)字量，CPU對(duì)其進(jìn)行處理；FX2N-2DA模塊用于CPU將12位數(shù)字量轉(zhuǎn)換成2點(diǎn)模擬輸出（電壓或電流）。

3　控制部分的三點(diǎn)一線

圖2　三點(diǎn)一線

一般恒壓供水系統(tǒng)的控制部分為壓力變送器把壓力信號(hào)輸入到變頻器中進(jìn)行處理以控制電機(jī)，這樣用到了變頻器內(nèi)部的PID處理部分，壓力信息由壓力表和測(cè)速設(shè)備來(lái)反映；或者是壓力變送器將壓力信號(hào)送給PID調(diào)節(jié)器，然后再輸入變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)壓變頻調(diào)速，工作情況由觸摸屏或是PC機(jī)來(lái)反映。本文中設(shè)計(jì)的變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制部分是集合PLC、變頻器和觸摸屏各種功能的整體。PLC內(nèi)部的PID運(yùn)用增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抗干擾能力明顯增強(qiáng)，同時(shí)大大的提高了系統(tǒng)的柔性，可編程控制可靈活方便的變換；變頻器充分發(fā)揮其節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，使電機(jī)工作平穩(wěn)無(wú)沖擊；觸摸屏提供了可視化操作，對(duì)工況的監(jiān)管更直觀，可進(jìn)行模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)。

PLC、變頻器、觸摸屏三個(gè)基本點(diǎn)連成一條控制線（如圖2），使控制的效果達(dá)到最佳，是恒壓供水系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵。

4　人機(jī)界面

廣義的人機(jī)界面（Human Machine Interface，HMI）是人與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行信息傳遞、交換的重要媒介和對(duì)話接口。GOT（Graphic Operation Terminal，圖形操作終端）是三菱電機(jī)推出的一系列人機(jī)界面產(chǎn)品。將GOT連接到可編程控制器或控制設(shè)備，用戶就可以在其監(jiān)視屏幕上進(jìn)行開(kāi)關(guān)、數(shù)據(jù)寫(xiě)入等操作，查看指示燈、數(shù)據(jù)顯示狀態(tài)，以監(jiān)視或調(diào)整各種設(shè)備的運(yùn)算狀態(tài)。它可以設(shè)計(jì)及儲(chǔ)存數(shù)十至數(shù)百幅與控制操作的相關(guān)的黑白或彩色的畫(huà)面，可以直接在顯示這些畫(huà)面的屏幕上用手指點(diǎn)擊換頁(yè)或輸入操作命令，還可以連接打印機(jī)打印報(bào)表，是一種理想的操作面板設(shè)備。GOT軟件如圖3。

圖3　供水系統(tǒng)GOT界面

5　觸摸屏在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

在本恒壓供水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，我們采用F940GOT-LWD-C型工業(yè)觸摸屏。設(shè)計(jì)制作觸摸屏畫(huà)面時(shí)應(yīng)先根據(jù)I/O口和PLC的程序?qū)τ|摸屏的控件進(jìn)行確定，制作畫(huà)面構(gòu)成。

觸摸屏輸入部分，X3：切換按鈕；D121：給定壓力值。觸摸屏輸出部分，M18：1號(hào)泵運(yùn)行指示燈；M19：2號(hào)泵運(yùn)行指示燈；M20：3號(hào)泵運(yùn)行指示燈；Y12：過(guò)載報(bào)警；Y11：故障報(bào)警； D123：實(shí)際壓力值；D201：電機(jī)轉(zhuǎn)速；D205、D206、D207：運(yùn)行時(shí)間。

6　總結(jié)

本文設(shè)計(jì)的恒壓供水系統(tǒng)不僅是現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用，而且是響應(yīng)快速控制精確的機(jī)電一體化設(shè)備。它包含了好幾個(gè)機(jī)電結(jié)合部分，有觸摸屏與PLC的通信，壓力傳感器、PLC、變頻器之間模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，變頻器控制電機(jī)啟動(dòng)和調(diào)速等。恒壓供水技術(shù)以其節(jié)能、安全、供水高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.173