段業(yè)寬，劉海青（.江蘇省常州技師學(xué)院 機電工程系，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

段業(yè)寬1，劉海青2
（1.江蘇省常州技師學(xué)院 機電工程系，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)的特點和結(jié)合PLC、變頻器、觸摸屏的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計的目的、意義。該供水系統(tǒng)由壓力傳感器發(fā)出信號，PLC控制部分接收、處理并結(jié)合變頻器控制電動機的啟停和調(diào)速，由與之相連的水泵來完成供水活動，另外可通過控制面板上的觸摸屏來觀察工況和實際需要被供水參數(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)是高度自動化的世紀(jì)，隨著社會的發(fā)展，各個領(lǐng)域的自動化程度會越來越高，對于生產(chǎn)生活過程中必不可少的水供應(yīng)來說，時代要求供水系統(tǒng)不斷完善，能夠根據(jù)用戶的不同而自動反饋至供水部門，以平衡供應(yīng)商與生產(chǎn)生活之間的供求。

1　供水系統(tǒng)簡述

供水系統(tǒng)又稱為供水設(shè)備，是為解決由于壓力不足，無法到達(dá)用戶用水的高度或流量，而專門研發(fā)設(shè)計的新型環(huán)保節(jié)能的專業(yè)設(shè)備。供水系統(tǒng)一般由水泵機組，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）。但由于不同的類型，也會使用一些特殊的設(shè)備，如：無負(fù)壓變頻供水設(shè)備會用到無負(fù)壓穩(wěn)流罐；無塔變頻供水設(shè)備會用到液位傳感器等，由于構(gòu)成的不同，價格也不近相同。

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型號的PLC為控制部分，信號數(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點模擬輸出（電壓或電流）。

3　控制部分的三點一線

圖2　三點一線

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輸入到變頻器中進(jìn)行處理以控制電機，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速設(shè)備來反映；或者是壓力變送器將壓力信號送給PID調(diào)節(jié)器，然后再輸入變頻器對電機進(jìn)行調(diào)壓變頻調(diào)速，工作情況由觸摸屏或是PC機來反映。本文中設(shè)計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運用增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抗干擾能力明顯增強，同時大大的提高了系統(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，使電機工作平穩(wěn)無沖擊；觸摸屏提供了可視化操作，對工況的監(jiān)管更直觀，可進(jìn)行模擬調(diào)試和現(xiàn)場校驗。

PLC、變頻器、觸摸屏三個基本點連成一條控制線（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　人機界面

廣義的人機界面（Human Machine Interface，HMI）是人與計算機之間進(jìn)行信息傳遞、交換的重要媒介和對話接口。GOT（Graphic Operation Terminal，圖形操作終端）是三菱電機推出的一系列人機界面產(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)行開關(guān)、數(shù)據(jù)寫入等操作，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)備的運算狀態(tài)。它可以設(shè)計及儲存數(shù)十至數(shù)百幅與控制操作的相關(guān)的黑白或彩色的畫面，可以直接在顯示這些畫面的屏幕上用手指點擊換頁或輸入操作命令，還可以連接打印機打印報表，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)計中，我們采用F940GOT-LWD-C型工業(yè)觸摸屏。設(shè)計制作觸摸屏畫面時應(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號泵運行指示燈；M19：2號泵運行指示燈；M20：3號泵運行指示燈；Y12：過載報警；Y11：故障報警； D123：實際壓力值；D201：電機轉(zhuǎn)速；D205、D206、D207：運行時間。

6　總結(jié)

本文設(shè)計的恒壓供水系統(tǒng)不僅是現(xiàn)代自動控制技術(shù)在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用，而且是響應(yīng)快速控制精確的機電一體化設(shè)備。它包含了好幾個機電結(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，變頻器控制電機啟動和調(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，得到了廣泛應(yīng)用。

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