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摘 要：根据恒压供水的要求，采用了触摸屏、PLC与变频调速技术对供水泵进行控制。介绍了工作流程、控制系统简介、PLC与触摸屏通信等。长时间不间断运行证明了系统具有极好的稳定性和安全性。
关键词：恒压供水、变频器、触摸屏、PLC、水泵
1.引言
随着中国经济发展，特别是市场经济进一步扩大，许多企业为了提高竞争力，对自动化的需求越来越大，给自动化设备制造商提供了越来越大的市场空间。
PLC应用非常广泛，几乎覆盖了所有过程控制领域，如汽车、化工、电子、电能、机械、冶金/矿业、纺织、食品等。
某水厂的恒压供水控制系统由PLC、变频器和触摸屏的组合应用。PLC与触摸屏通过RS232接口通信，且触摸屏读写PLC程序来执行频器的运行频率、输出频率、增减泵、3台泵123、231、312运行模式的切换等命令。
水厂有三台功率为132kW的水泵电机，分别由变频器控制。变频器采用端子指令通道转速追踪再启动运行。本系统设置了七个时间段压力，PLC通过在每个不同的时间段设定的压力值与压力传感器传送过来的实际压力值进行比较，给定变频器频率输出值来控制水泵电机的转速，以达到管网压力恒定，实现恒压供水。通过触摸屏操作大大减少了工人的劳动强度和故障率，提高了工作效率。
2.工作原理
每天设置的七个时间段压力与压力传感器将压力转化为4-20mA的电流信号提供给PLC的实际压力进行比较，利用PID进行自动调节，改变频率输出值。通过调节变频器的输出频率将0-50Hz的频率信号供给水泵电机，调整其转速，以保证管网的压力恒定。并且PLC根据不同时间给定的压力值与从压力传感器获得的反馈电流信号，当运行泵需增减泵来达到恒压要求时，PLC会执行增减泵程序。其工作原理图如图1。工作流程能在上位机触摸屏上动态显示，所有的控制均能在上位机实现参数设定。
3.系统构成
3.1硬件系统
系统硬件由压力传感器、PLC、触摸屏、变频器、水泵电机组成。PLC作为下位机直接处理模拟量和开关量信号，触摸屏作为上位机，1、2、3号水泵电机分别由3台变频器控制。一次系统图如图2所示。
3.2控制系统
在PLC的控制系统中，KM1、KM2、KM3负责3台水泵电机变频器的通电保护控制。当变频器发生故障时，相对应的接触器跳开，使得变频器失电。PLC通过SA0、SA1、SA2對3台变频器进行启动、停止控制。在1号泵的控制中KA0、KA1为变频器的自动、手动启动，AI2-1与GND-1为频率的给定，AO-0与GND-0为泵运行时的电流反馈。变频器的运行频率和电流送入PLC，经过模数变换后由触摸屏显示。控制系统图见图3。
当PLC和触摸屏首次通电后，首先通过触摸屏对PLC进行积分时间、微分时间、采样时间、自动切换泵的时间等参数进行设置。然后对变频器的类型、额定功率、额定电流、运行指令通道、启动运行方式、频率指令选择、输入端子等参数进行设置。最后进行开闭环、自动/手动、3台泵运行模式选择。在PLC和3台变频器、水泵工作正常的状态下，选择自动、闭环、运行，泵的开启停止顺序模式（123、312、231）由用户自行选择。假设选择123模式下，PLC接到指令后会根据当时设定压力与管网压力进行比较，然后向1号变频器发出运行指令，变频器开始增大输出频率，水泵转速加快，供水量增加，管网压力上升。当变频器满频率（50HZ）运行，管网压力达不到设定压力值时，PLC再次向2号变频器发出运行指令，依次加泵来达到恒压供水。减泵的过程也是按照设定好的泵停止顺序进行。当前模式运行了一段固定时间后，PLC会发出切换泵指令。特别注意的是当加泵的过程中，出现待加泵出现故障，PLC会跳过故障泵直接加工作正常的泵，同时输出报警信号。
4．PLC与触摸屏
4.1 PLC编程
PLC主模块是按照典型PLC的“扫描周期”模型运行工作的，即按四个不同性质的工作周期，周而复始地运行：内务处理→通讯任务处理→I/O刷新→用户程序运行；每一轮运行完成的工作，被称为一个扫描周期。PLC的扫描原理如下图4所示，程序执行的顺序为自左到右，自上而下。
PLC编程主要包括多段压力的设定、压力的上下限的设定、加减泵的控制、切换泵的模式控制及系统故障诊断和处理等。主程序调用A-D、D-A、PID等子程序来执行相应的命令。PLC的程序通过PC机下载。图5为自动状态下手动控制泵的启停和频率显示程序。
在开始下载程序到PLC时，首先将串口线的两端连接到PC机和PLC上，启动应用程序。如果不能和 PLC 通讯或者需要使用不同的通讯速率，需要重新设置串口通讯参数。串口线连接和通讯设置完成后，可以测试PC机是否可以和PLC正常通讯，当前连接的PLC的各种信息，如果多次使用本功能都提示“命令超时”，则说明串口连接或者设置可能不正确，请重新检查硬件连接和通讯设置内容。根据需要选择下载内容完成后将会提示下载成功。
4.2触摸屏
触摸屏根据工作流程设计了主界面、系统设定界面、多段压力界面、PID界面、切换泵设定界面、故障记录界面、参数设置界面和历史故障界面等。各个界面间可相互切换，操作方便。主界面和切换泵界面图见图6。
在切换泵界面设置了手动/自动、开环/闭环的转换开关。在系统正常时一般选择自动控制，当出现故障时，可以通过手动来代替，保证了供水的连续。本系统的PLC与触摸屏通信采用了Modbus通信协议，其传输波特率为38400bit/s。
5.结语
经过几年的使用，由原来的人工操作改为自动化控制，大大提高了工作效率。恒压供水运行安全可靠，故障率低且具有自我诊断功能，为整个供水系统的稳定提供了保障。
参考文献：
[1]宋伯生，PLC编程实用指南[M] 北京：机械工业出版社，2006.
[2]俞国亮，PLC原理与应用[M]北京：清华大学出版社，2006.
[3]EC系列小型可编程控制器编程手册[R]
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：恒压供水、变频器、触摸屏、PLC、水泵
1.引言
随着中国经济发展，特别是市场经济进一步扩大，许多企业为了提高竞争力，对自动化的需求越来越大，给自动化设备制造商提供了越来越大的市场空间。
PLC应用非常广泛，几乎覆盖了所有过程控制领域，如汽车、化工、电子、电能、机械、冶金/矿业、纺织、食品等。
某水厂的恒压供水控制系统由PLC、变频器和触摸屏的组合应用。PLC与触摸屏通过RS232接口通信，且触摸屏读写PLC程序来执行频器的运行频率、输出频率、增减泵、3台泵123、231、312运行模式的切换等命令。
水厂有三台功率为132kW的水泵电机，分别由变频器控制。变频器采用端子指令通道转速追踪再启动运行。本系统设置了七个时间段压力，PLC通过在每个不同的时间段设定的压力值与压力传感器传送过来的实际压力值进行比较，给定变频器频率输出值来控制水泵电机的转速，以达到管网压力恒定，实现恒压供水。通过触摸屏操作大大减少了工人的劳动强度和故障率，提高了工作效率。
2.工作原理
每天设置的七个时间段压力与压力传感器将压力转化为4-20mA的电流信号提供给PLC的实际压力进行比较，利用PID进行自动调节，改变频率输出值。通过调节变频器的输出频率将0-50Hz的频率信号供给水泵电机，调整其转速，以保证管网的压力恒定。并且PLC根据不同时间给定的压力值与从压力传感器获得的反馈电流信号，当运行泵需增减泵来达到恒压要求时，PLC会执行增减泵程序。其工作原理图如图1。工作流程能在上位机触摸屏上动态显示，所有的控制均能在上位机实现参数设定。
3.系统构成
3.1硬件系统
系统硬件由压力传感器、PLC、触摸屏、变频器、水泵电机组成。PLC作为下位机直接处理模拟量和开关量信号，触摸屏作为上位机，1、2、3号水泵电机分别由3台变频器控制。一次系统图如图2所示。
3.2控制系统
在PLC的控制系统中，KM1、KM2、KM3负责3台水泵电机变频器的通电保护控制。当变频器发生故障时，相对应的接触器跳开，使得变频器失电。PLC通过SA0、SA1、SA2對3台变频器进行启动、停止控制。在1号泵的控制中KA0、KA1为变频器的自动、手动启动，AI2-1与GND-1为频率的给定，AO-0与GND-0为泵运行时的电流反馈。变频器的运行频率和电流送入PLC，经过模数变换后由触摸屏显示。控制系统图见图3。
当PLC和触摸屏首次通电后，首先通过触摸屏对PLC进行积分时间、微分时间、采样时间、自动切换泵的时间等参数进行设置。然后对变频器的类型、额定功率、额定电流、运行指令通道、启动运行方式、频率指令选择、输入端子等参数进行设置。最后进行开闭环、自动/手动、3台泵运行模式选择。在PLC和3台变频器、水泵工作正常的状态下，选择自动、闭环、运行，泵的开启停止顺序模式（123、312、231）由用户自行选择。假设选择123模式下，PLC接到指令后会根据当时设定压力与管网压力进行比较，然后向1号变频器发出运行指令，变频器开始增大输出频率，水泵转速加快，供水量增加，管网压力上升。当变频器满频率（50HZ）运行，管网压力达不到设定压力值时，PLC再次向2号变频器发出运行指令，依次加泵来达到恒压供水。减泵的过程也是按照设定好的泵停止顺序进行。当前模式运行了一段固定时间后，PLC会发出切换泵指令。特别注意的是当加泵的过程中，出现待加泵出现故障，PLC会跳过故障泵直接加工作正常的泵，同时输出报警信号。
4．PLC与触摸屏
4.1 PLC编程
PLC主模块是按照典型PLC的“扫描周期”模型运行工作的，即按四个不同性质的工作周期，周而复始地运行：内务处理→通讯任务处理→I/O刷新→用户程序运行；每一轮运行完成的工作，被称为一个扫描周期。PLC的扫描原理如下图4所示，程序执行的顺序为自左到右，自上而下。
PLC编程主要包括多段压力的设定、压力的上下限的设定、加减泵的控制、切换泵的模式控制及系统故障诊断和处理等。主程序调用A-D、D-A、PID等子程序来执行相应的命令。PLC的程序通过PC机下载。图5为自动状态下手动控制泵的启停和频率显示程序。
在开始下载程序到PLC时，首先将串口线的两端连接到PC机和PLC上，启动应用程序。如果不能和 PLC 通讯或者需要使用不同的通讯速率，需要重新设置串口通讯参数。串口线连接和通讯设置完成后，可以测试PC机是否可以和PLC正常通讯，当前连接的PLC的各种信息，如果多次使用本功能都提示“命令超时”，则说明串口连接或者设置可能不正确，请重新检查硬件连接和通讯设置内容。根据需要选择下载内容完成后将会提示下载成功。
4.2触摸屏
触摸屏根据工作流程设计了主界面、系统设定界面、多段压力界面、PID界面、切换泵设定界面、故障记录界面、参数设置界面和历史故障界面等。各个界面间可相互切换，操作方便。主界面和切换泵界面图见图6。
在切换泵界面设置了手动/自动、开环/闭环的转换开关。在系统正常时一般选择自动控制，当出现故障时，可以通过手动来代替，保证了供水的连续。本系统的PLC与触摸屏通信采用了Modbus通信协议，其传输波特率为38400bit/s。
5.结语
经过几年的使用，由原来的人工操作改为自动化控制，大大提高了工作效率。恒压供水运行安全可靠，故障率低且具有自我诊断功能，为整个供水系统的稳定提供了保障。
参考文献：
[1]宋伯生，PLC编程实用指南[M] 北京：机械工业出版社，2006.
[2]俞国亮，PLC原理与应用[M]北京：清华大学出版社，2006.
[3]EC系列小型可编程控制器编程手册[R]
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。