恒压供水系统的控制结构设计

段业宽，刘海青（.江苏省常州技师学院 机电工程系，江苏 常州 303 .苏州大学应用技术学院工学部 机械CAD/CAM教研室，江苏 苏州 535）

恒压供水系统的控制结构设计

段业宽1，刘海青2
（1.江苏省常州技师学院 机电工程系，江苏 常州 213032 2.苏州大学应用技术学院工学部 机械CAD/CAM教研室，江苏 苏州 215325）

本文介绍了恒压供水系统的特点和结合PLC、变频器、触摸屏的恒压供水系统设计的目的、意义。该供水系统由压力传感器发出信号，PLC控制部分接收、处理并结合变频器控制电动机的启停和调速，由与之相连的水泵来完成供水活动，另外可通过控制面板上的触摸屏来观察工况和实际需要被供水参数的设定，使该供水系统可视化、人性化，便于管理和排障。

恒压供水系统；PLC；触摸屏

0　引言

二十一世纪是高度自动化的世纪，随着社会的发展，各个领域的自动化程度会越来越高，对于生产生活过程中必不可少的水供应来说，时代要求供水系统不断完善，能够根据用户的不同而自动反馈至供水部门，以平衡供应商与生产生活之间的供求。

1　供水系统简述

供水系统又称为供水设备，是为解决由于压力不足，无法到达用户用水的高度或流量，而专门研发设计的新型环保节能的专业设备。供水系统一般由水泵机组，变频控制柜，隔膜压力罐，压力传感器和一些辅件构成（如图1）。但由于不同的类型，也会使用一些特殊的设备，如：无负压变频供水设备会用到无负压稳流罐；无塔变频供水设备会用到液位传感器等，由于构成的不同，价格也不近相同。

图1　供水系统

2　恒压供水系统的控制中心

根据系统在提高供水质量和节能方面的要求和功能，采用三菱公司生产的FX2N-32MR型号的PLC为控制部分，信号数据在PLC内部进行PID处理。并选用与之配套的FX2N-2AD模块和FX2N-2DA模块。FX2N-2AD模块用于将2点模拟量输入（输入的电压或电流）转换成12位数字量，CPU对其进行处理；FX2N-2DA模块用于CPU将12位数字量转换成2点模拟输出（电压或电流）。

3　控制部分的三点一线

图2　三点一线

一般恒压供水系统的控制部分为压力变送器把压力信号输入到变频器中进行处理以控制电机，这样用到了变频器内部的PID处理部分，压力信息由压力表和测速设备来反映；或者是压力变送器将压力信号送给PID调节器，然后再输入变频器对电机进行调压变频调速，工作情况由触摸屏或是PC机来反映。本文中设计的变频恒压供水系统的控制部分是集合PLC、变频器和触摸屏各种功能的整体。PLC内部的PID运用增强了系统的稳定性，抗干扰能力明显增强，同时大大的提高了系统的柔性，可编程控制可灵活方便的变换；变频器充分发挥其节能的优势，使电机工作平稳无冲击；触摸屏提供了可视化操作，对工况的监管更直观，可进行模拟调试和现场校验。

PLC、变频器、触摸屏三个基本点连成一条控制线（如图2），使控制的效果达到最佳，是恒压供水系统的核心和关键。

4　人机界面

广义的人机界面（Human Machine Interface，HMI）是人与计算机之间进行信息传递、交换的重要媒介和对话接口。GOT（Graphic Operation Terminal，图形操作终端）是三菱电机推出的一系列人机界面产品。将GOT连接到可编程控制器或控制设备，用户就可以在其监视屏幕上进行开关、数据写入等操作，查看指示灯、数据显示状态，以监视或调整各种设备的运算状态。它可以设计及储存数十至数百幅与控制操作的相关的黑白或彩色的画面，可以直接在显示这些画面的屏幕上用手指点击换页或输入操作命令，还可以连接打印机打印报表，是一种理想的操作面板设备。GOT软件如图3。

图3　供水系统GOT界面

5　触摸屏在供水系统中的应用

在本恒压供水控制系统的设计中，我们采用F940GOT-LWD-C型工业触摸屏。设计制作触摸屏画面时应先根据I/O口和PLC的程序对触摸屏的控件进行确定，制作画面构成。

触摸屏输入部分，X3：切换按钮；D121：给定压力值。触摸屏输出部分，M18：1号泵运行指示灯；M19：2号泵运行指示灯；M20：3号泵运行指示灯；Y12：过载报警；Y11：故障报警； D123：实际压力值；D201：电机转速；D205、D206、D207：运行时间。

6　总结

本文设计的恒压供水系统不仅是现代自动控制技术在生活生产中的应用，而且是响应快速控制精确的机电一体化设备。它包含了好几个机电结合部分，有触摸屏与PLC的通信，压力传感器、PLC、变频器之间模拟量和数字量的转换，变频器控制电机启动和调速等。恒压供水技术以其节能、安全、供水高品质等优点，得到了广泛应用。

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