研发设计I RESEARCH DESIGN
摘要：文章就P L C水箱水位自动控制系统的设计思路进行简单论述，该设计思路是采用西门子S7-200P L C为主控制机的多泵恒 压供水控制系统。在传统水箱供水的基础上，加入了 P L C、变频器等器件，以实现恒压供水。
关键词：P L C：恒压供水；自动控制
I基于P L C水箱水位自动控制系统的设计思路
■文
水是生命之源，水对人民生活与工业生产的影响非常大，同时人们对供水系统的质量和可靠性的要求也很高。变频恒 压供水系统是集变频技术、PLC技术、现代控制技术等多种 技术于一体，可靠地为人民生活和工业生产提供优质水服务 的一项技术。
1. 恒压供水系统的意义及设计思路
众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分。企业生产和人民生活对水的需求非常大，对来水的量和来水 的压力都有严格的要求。同时，企业生产和人民生活对水需 求的时段有所不同，企业生产可
能是全时段，而人民生活基 本上是在白天。夏季人民的生活用水就会多些，冬季就会少 些。这就需要一套系统，既能保证企业生产和人民生活的用 水量和用水压力，又能识别哪个季节哪个时段的用水。综上 所述，在设计上只要把上述需求转换到水压上就能够解决难 题。该设计就是从这个点出发，利用PLC对通过压力传感 器采集过来的信息进行分析处理，给出合理的控制信息，进 行恒压供水。把PLC技术运用在水箱水位控制系统中，具 有很大的发展空间和应用价值。
变频器恒压供水2.自动控制系统相关组件
2. 1PLC组件
PLC是可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计 数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 和输出控制，各种类型的机械或生产过程。当前，P L C已是 适用于工业现场工作的标准设备。
2.2变频器组件
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工 作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器 主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制 动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠 内部1G B T的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机刘利宁
的实际需要来提供电源电压，进而达到节能、调速的目的。
2.3闭环控制原理
把控制系统被控量的一部分或全部通过测量装置输送到
输入端，然后与给定值进行比较，再将比较结果经放大后送
到执行元件，去操纵受控对象，避免系统偏离预定目标。自
控控制系统闭环控制原理图如图1所示。
图1自控控制系统闭环控制原理框图
3.恒压供水系统硬件设计
3. 1恒压供水系统的控制要求
(1)该恒压供水系统能够正常供水，保证供水质量；
(2)该恒压供水系统具有消防功能；
(3)该恒压供水系统具有手动操作方式和自动操作方 式，两种方式可以相互切换：
(4)该恒压供水系统安全、可靠、稳定：
(5)该恒压供水系统具有相应的保护功能及报警功能。
3.2恒压供水系统的设计方案
该恒压供水系统采用3个水泵供水，利用PLC控制变
频器，变频器控制3个电机，3个电机驱动3个泵给水箱供
水。在水箱出水口水管中安装压力传感器，采集出水压力送
给PLC,PLC经过对比设定值，进行相应的逻辑运算（PID
调节）^把运算结果传送给变频器，进而控制变频器的输出
频率，调整水绷带转速，使得水箱出水口水光的压力值保持
在允许的范围，也就稳定了水箱的水位，这是自动操作模式。
手动操作模式是在自动操作模式不起作用或者紧急情况下采
取的操作方式，该方式是通过操作开关控制变频器启动电机，
然后切换到工频（50Hz)，驱动水泵给水箱供水，保证正常
用水和紧急情况下的消防用水。特别强调的是，自动操作方
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式和手动操作不允许同时运行，通过相应的开关等方式实现 两种操作方式的互锁。
3.3恒压供水系统的设计系统图
该恒压供水系统的设计系统图如图2所示。
图2恒压供水系统的设计系统图
3.4设备选型
(1)PLC的选择
该恒压供水系统需要自动调节水压，需要PLC提供模 拟量的自动调接功能，而西门子公司的S7-200 P L C系列可 编程控制器可以提供的PID编程功能模块，即可实现模拟量 闭环控制，故选用西门子公司生S7-200PLC的可编程逻辑 控制器。同时，S7-200PLC具有较强的抗干扰能力与扩展功 能，编程方便。
(2)变频器的选择
该恒压供水系统需要变频器驱动水泵电机供水，这就需 要水泵电机和变频器要相互匹配。根据设计负荷要求选用三 菱通用型变频器FR-A700-15K，额定输入：3相400V级，额定功率：15kW，基本上可以满足该恒压供水系统的供水 变频要求。
(3)变送器的选择
变送器是将压力传感器采集过来的非标量信号转变成标 量信号传递给PLC。有电流型和电压型两种。电流传送比电 压传送的传送距离远得多，由于控制中心PLC距离压力变 送器有一段行程，故该供水系统选用北京华夏安易科技有限 公司生产的AE320-P系列压力变送器。
(4)压力传感器的选择
本供水系统输出压力一般客0.6MPa，故选用Nova Sensor公司生产的NPC-1220系列量程为0〜l.OMPa，输出为4〜20m A电流型压力传感器。
4.恒压供水系统设计
4.1 I/O地址分配
I/O地址分配表如表丨所示。
表1I/O地址分配表
输入继电器作用元件代号
10.0启动旋钮SB1
10.1急停旋钮SB2
10.2消防旋钮SB3
10.3水泵启停顺序转换SB4
10.4旋钮启动1号泵SB5
10.5旋钮启动2号泵SB6
10.6旋钮启动3号泵SB7
10.7压力反馈信号
Q0.01#电机变频起动KM1
Q0.11#电机工频运行KM2
Q0.22#电机变频起动KM3
Q0.32#电机工频运行KM4
Q0.43#电机变频起动KM5
Q0.53#电机工频运行KM6
Q0.7变频器正转运行FW D
Q1.0控制信号A I
4.2恒压供水系统接线图
恒压供水系统接线图如图3所示。
4.3恒压供水系统控制流程图
恒压供水系统控制流程图如图4所示。上电后，P L C自检并初始化相应参数。水箱有3泵供水，分别是1#、2#、3#泵。
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图4
恒压供水系统控制流程图
(上接第39页）
论系统将民航发展中的多个比较数列和参考数列作为基础数 列，并采取无量纲处理方式将所有二级指标子数列进行处理， 随后根据灰关联理论公式对五大发展理论之间的关联度进 行考量。计量数据结果如表2所示。
本文选取2015—2018年中国民航高质量发展五大发展 理念指标数据作为研宄基础，发现民航推动创新发展可以为 经济高质量发展提供推动力，实现新旧动能转换，推动经济 朝着可持续性方向发展。从灰关联理论计量统计结果中， 可以看出，总体上民航五大发展理念贯彻实施情况较好，且 呈现逐年增长的趋势，说明新时期民航创新发展对于实现产 业升级、缩小各地区经济发展之间的差距、促进国家绿发 展等多个方面做出了突出贡献。
总体而言，2015 —2018年创新发展与绿、协同、开放、 共享之间相关系数呈现上升趋势，这就说明民航创新对于其 余指标贡献率在不断提升，创新发展对于经济高质量发展起 到了促进作用。
3.政策建议
新时期，民航业在发展过程中应该依据我国不同城市经 济发展状况以及未来发展潜力，对各地民航发展进行精确定 位，着重优化民航发展在我国大中小城市的空间布局，利用
自动操作方式下，PLC 控制变频器驱动1#泵供水，1#泵正 常工作一段时间后，系统压力如果小于设定值时，1#泵与 变频器分离工频运行。变频器驱动2#泵启动。2#泵正常工 作一段时间后，系统压力如果仍然小于设定值时，2#泵与 变频器分离工频运行，变频器驱动3#泵启动。直到3台泵 全部正常供水为止。假定3台泵全部正常供水，此时系统供 水压力大于设定值，变频器输出频率降低，供水变慢，稳定 一段时间后，将运行最长的泵电机停机；如果系统压力仍然 大于设定值时，将下一台运行最长时间的电机停机；如果系 统压力还是大于设定值时，将最后一台电机停机。
5.结语
本文简单论述了基于PLC 水箱水位自动控制系统的设 计思路，从系统组件PLC 开始，首先介绍了变频器、传感器、 变送器、闭环控制系统，其次介绍了系统要求，设计方案等，
最后从系统组件选择，系统I /O 地址分配，系统接线，控制 流程方面分别给出了参考方案，旨在为从事这方面工作的相 关人员提供帮助。
(作者单位：安徽阜阳技师学院）
自身优势打破政治区域分割发展瓶颈，大力推进各地区民航 资源共享以及各种创新要素的自由流动。在创新发展过程中， 着力推动民航制度创新、管理创新。
制度是社会成员依据现实发展状况制定出来的，用以规
范社会成员行为的准则。为了实现民航高质量发展，民航高 层管理人员应该制定与经济发展相协调的制度政策，有效推 动制度变革与管理创新。适宜的制度能够在最大程度上激发 员工工作积极性以及创新潜力的发挥，制度创新以及管理创 新的存在能够为民航未来长久发展提供坚实保障。民航业高 质量发展离不开制度、管理、政策等行政领域的支持，行业 发展需要进一步凸显制度红利，从而推动民航人自主创新。 在过去民航的发展过程中，我国主要强调追求利用需求强化 经济发展，在新时期新旧动能转换背景下，民航发展过程中 要强化供给侧改革，在当前市场经济发展条件下以制度创新、 管理创新等高质量供给作为发展保障。
基金项目：民航局“民航高质量发展指标框架体系优化 研究”成果（项目编码：TS -02)。
(作者单位：中国民用航空飞行学院）
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