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1、江阴职业技术学院毕业论文课题： 小区节能供水系统设计 专 业 电气自动化技术 学生姓名 贾正宽 班 级 09自动化3班 学 号 09030313 指导教师 汤仁彪 完成日期 2011年12月16日 摘 要随着我国社会经济的发展，住房制度改革的不断深入，人们生活水平的不断提高，城市建设发展十分迅速，同时也对基础设施建设提出了更高的要求。城市供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到用户的正常工作和生活，也直接体现了供水管理水平的高低。传统供水厂，特别是中小供水厂所普遍采用的恒速泵加压供水方式存在效率较低、可靠性不高、自动化程度低等缺点，难以满足当前经济生活的需要。
2、随着人们对供水质量和供水系统可靠性要求的不断提高，需要利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，要求设计出高性能、高节能、能适应供水厂复杂环境的恒压供水系统成为必然趋势。全文共分为五章：第一章主要讲述小区居民的传统供水方式，以及本论文设计方案的拟定；第二章主要讲述变频恒压供水系统的构成及工作原理；第三章主要对系统中硬件选型和设计，并且对软件部分进行编程、调试；第四章采用三菱触摸屏对本设计进行模拟运行。本设计综合运用了可编程序控制器PLC、变频器、传感器、PID调节等现代工业控制常用的控制部件及其相关程序设计方法。 AbstractWith the development of economy
3、 in China, the housing system reform continued to deepen, the improvement of peoples living standard, city construction and development is very rapid, but also on the infrastructure construction raised taller requirement. City water supply system is one of the most important aspects, water supply re
4、liability, stability, economy directly affects the normal work and life of user, it directly reflects the management level of water supply. The traditional water supply plant, especially medium and small water plants commonly used in constant pressure water pump has low efficiency, high reliability,
5、 low degree of automation shortcomings, to meet the needs of the current economic life. As people on the quality of water supply and water supply system reliability requirements continue to increase, requiring the use of advanced automation technology, control technology and communication technology
6、, the design requirements of the high performance, high energy-saving water supply plant, can adapt to the complex environment of the constant pressure water supply system becomes an inevitable trend.The full text is divided into five chapters: the first chapter is mainly about the traditional metho
7、d of water supply area residents, as well as the design of the program to develop; the second chapter is mainly about variable frequency constant pressure water supply system and the principle of work; third chapter focuses on the hardware system selection and design, and the software programming, d
8、ebugging; the fourth chapter of the Mitsubishi touch screen for the design of simulation operation.The design of the integrated use of a programmable controller PLC, inverter, sensors, PID adjustment of modern industrial control common control components and related program design method. 目 录摘 要IAbs
9、tractII目 录III第一章 绪论11.1变频恒压供水产生的背景和意义11.2目前常见的供水方式11.3小区节能供水方案拟定21.4小区节能供水方案“节能”之处3第二章变频恒压供水系统构成及工作原理52.1系统的构成52.2主电路接线图72.3工作原理7第三章 恒压供水系统软件和硬件设计93.1主要器件的选型93.1.1水泵的选择93.1.2压力传感器的选择113.1.3 PLC的选型123.1.4 变频器的选择133.1.5触摸屏的选型153.2硬件设计163.2.1 PLC I/O的接线163.2.2变频器183.3软件设计203.3.1编程软件 Gx Developer简介203.3
10、.2程序的流程图213.3.3程序的顺序功能图223.3.4程序说明23第四章 结论294.1 三菱触摸屏对本设计进行模拟运行29结 论32致 谢33参考资料34第一章 绪论 1.1变频恒压供水产生的背景和意义我国“十一五”规划纲要提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20左右、主要污染物排放总量减少10。 “十二五”规划中依旧把坚持把建设资源节约型、环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点。水已经成为中国21世纪的热点问题，水有其自然属性，它既是一种特殊的、不可替换的资源，又是一种可重复使用、可再生的资源；水又有其经济和社会属性，不仅工业、农业的发展要靠水，水更是城市发展、人
11、民生活的生命线。我国城市居民供水长期以来方面技术一直比较落后，工业自动化程度低传统调节供水压力的方式，多采用频繁启/停电机控制和水塔二次供水调节的方式。主要表现在用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象而在用水低峰期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况，这种状况每年会造成大量能量的浪费，同时还有可能造成水管爆裂和用水设备的损坏等安全隐患。 在变频调速技术逐渐发展起来，国内有不少公司在从事进行变频恒压供水的研制推广国产变频器主要采用进口元件组装或直接进口国外变频器，结合PLC 或PID调节器实现恒压供水，在小容量、控制要求低的变频供水领域，国产变频器发展
12、较快，并以其成本低廉的优势占领了相当部分小容量变频恒压供水市场。由此可见，变频调速恒压供水系统具有供水安全、节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠的优势，具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会效益。1.2目前常见的供水方式1.2.1市政管道直接给用户供水这种供水方式由市政管道直接连接用户，用户不需要自己添加设备，降低用户投入成本，但是供水压力一般只能到6层楼一下。压力不稳定，一般只是在城郊结合的农村和小城镇，压力要求比较低的地方。在用水高峰期时，往往出现供水不足，水压不稳的状况。1.2.2通过水泵高位水箱供水这种供水方式由水池水泵高位水箱用水点。一般也需要设计有一座
13、地下水池，通过两台水泵（互为备用）抽水送至高位水箱，再由高位水箱向下供水至各用水点。该方式是较成熟的水泵、水箱供水方式。但是这第种二次供水方式不可避免造成二次污染，天台水箱长期不清洗容易滋生各种细菌，微生物不利于人体健康。而且需要在天台建造水箱，加大的楼的承重量。1.2.3变频恒压供水这种供水方式由水池水泵（恒压变频或气压罐）管网系统用水点。一般设计有地下生活水池一座，集中恒压变频供水，不设屋顶水箱。主水泵一般有三台，可以互为备用，夜间用水量小时 ，采用气压罐以维持系统压力基本不变。恒压变频供水是较为理想和先进的。首先恒压变频供水保证出水压力不变，根据用水量大小进行变频供水，既节约电能，又保证
14、水泵软启动（对电网电压冲击不大），延长了水泵寿命，用水有了保障，社会效益较好。1.3小区节能供水方案拟定供水方案简图此次设计研究的对象是某小区10栋楼群的供水系统，每栋楼有8层。针对高层楼对水压的要求高，在水压低时，高层用户将无法正常用水甚至出现无水的情况，水压高时将造成能源的浪费。 自来水厂送来的水先储存的水池中再通过水泵加压送给用户。本设计采用变频新技术变频恒压供水方案，水泵组有三台水泵，并且各台水泵自动轮换使用，即最先投入使用的水泵最早退出运行，各台水泵寿命均等，而且一旦水泵出现故障，该系统能自动跳过故障泵运行。通过水泵加压后，能够满足每一个用户用水需求。1.4小区节能供水方案“节能”之
15、处1.4.1恒压供水与水泵高位水箱供水的比较由市政管道直接连接用户的方案，虽然用户不需要投入购买供水设备，可以节省一些设费用，但是市政管道供水压力一般只能供到6层楼一下，且压力不稳定。不满足本方案供水压力要求，在这里就不作讨论了，主要讨论变频恒压供水方案与水泵高位水箱供水方案 。1.设备的投入费用对于小区采用水泵高位水箱供水，需要在每栋楼层上建一个水箱，根据用户用水需求量不同，水箱设计的大小也不一样。水箱也加大了楼层承重量。而变频恒压供水不需要水箱。这样就会节省一批设备投入的费用2.电能的消耗费用采用高位水箱给水方式，即用上水泵把水送入高位水箱，水箱中的水靠重力自流向用户供水。 这种供水方式不
16、管是一楼用户用水，还是高楼用户用水，都要将水通过水泵将水送到高位的水箱，这样无疑消耗了大量的电能。而变频恒压供水始终保持供水压力的恒定，当水压高了（或者低了）通过压力传感器，反馈到变频器，经过PID调节将信号传给PLC，通过PLC来切换水泵组工作情况，来实现水压的恒定。3设备的维护费用高位水箱给水方式众所都知不可避免造成二次污染，天台水箱长期不清洗容易滋生各种细菌，微生物不利于人体健康。这就需要有人定期的维护与清理，夏天的时候天气比较热，微生物繁殖能力也是比较强，为了保证用户用水质量，水箱的维护与清理也是比较频繁的。而采用变频恒压供水方式就不需要这方面的投入了。采用变频恒压供水方式相对高位水箱
17、给水方式，前期需设备的投资要多出变频器、可编程序控制器PLC的费用，但是从长远的利益上比较，变频恒压供水方式在节电、维护上面可以节约大笔的费用。1.4.2变频恒压供水的特点1、流量连续可调，给水压力稳定。系统采用内置PID的矢量变频调速器、先进的可编程控制器等现代控制技术，对水泵机组进行闭环控制，确保压力波动小、达到设定压力时间短、且可随用水量的变化自动调节水泵转速及工作水泵台数，确保恒压变量供水。 2、安全可靠。系统具有输入电源缺相、不平恒、过压、过流、过载、短路、电机过热、飞速启动、断水及低水位停机等完善的安全保护功能，有效的提高了给水成套设备的安全可靠性。该系统还配有完善的故障自诊断、故
18、障检修手动工作方式等功能，使维修工作十分轻松快捷。3、抗干扰能力强。由于控制回路与负载回路之间是通过中间继电器实现电隔离和信号耦合的，因此系统的抗干扰能力强。4、节约能源、节省投资、提高水质。系统自动检测瞬时水压，并据此调节水泵的供水量，机组特性曲线接近管网损失特性曲线，节能效果显著。由于变频器对电机实行的是循环软启动控制，启动平稳无冲击，提高了电机、水泵和管道等的寿命，减少了管网的泄露。此外由于系统无需高位水箱等设备，不但节省了投资，而且无水质二次污染问题。 第二章变频恒压供水系统构成及工作原理2.1系统的构成图2.1 系统原理图如图2.1所示，整个系统由三台水泵，一台变频调速器，一台PLC
19、和一个压力传感器及若干辅助部件构成。三台水泵中每台泵的出水管均装有手动阀，以供维修和调节水量之用，三台泵协调工作以满足供水需要；变频供水系统中检测管路压力的压力传感器，一般采用电阻式传感器(反馈05V电压信号)或压力变送器(反馈420mA电流)；变频器是供水系统的核心，通过改变电机的频率实现电机的无极调速、无波动稳压的效果和各项功能。从原理框图，我们可以看出变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系统、人机界面、以及报警装置等部分组成。2.1.1执行机构执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，图2.3中的3个水泵分为二种类型:调速泵:是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵
20、，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。恒速泵:水泵运行只在工频状态，速度恒定。它们用于在用水量增大而调速泵的最大供水能力不足时，对供水量进行定量的补充。2.1.2信号检测在系统控制过程中，需要检测的信号包括自来水出水水压信号和报警信号:(1)水压信号:它反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。(2)报警信号:它反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有异常。该信号为开关量信号。2.1.3控制系统供水控制系统一般安装在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。(1)供水控制器:它是整个变频恒压供水控制系统的核心。供水控
21、制器直接对系统中的工况、压力、报警信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵)进行控制。(2)变频器:它是对水泵进行转速控制的单元。变频器跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速控制。(3)电控设备:它是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元件组成。用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手/自动切换等。2.1.4人机界面人机界面是人与机器进行信息交流的场所。通过人机界面，使用者可以 可以对系统的运行过程进行监示，对报警进行显示。2.1.5报警装置作为一个控制系统，
22、报警是必不可少的重要组成部分。由于本系统 用于居民生活用水，所以为了保证系统安全、可靠、平稳的运行，防止因电机过载、变频器报警、电网过大波动、供水水源中断 等等造成的故障，因此系统必须要对各种报警量进行监测，由PLC判断报警类别，进行显示和保护动作控制，以免造成不必要的损失 2.2主电路接线图 图2. 2 主电路图电机有两种工作模式即：在工频电下运行和在变频电下运行。KM1、 KM3、KM5 分别为电动机M1 、M2 、M3工频运行时接通电源的控制接触器。KM2 、KM4、KM6 分别为电动机M1、M2、 M3变频运行时接通电源的控制接触器。熔断器（FU）是电路中的一种简单的短路保护装置。使用
23、中，由于电流超过允许值产生的热量使串接于主电路中的熔体熔化而切断电路，防止电气设备短路和严重过载。低压断路器（QF）是 一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等热继电器(FR)是利用电流的热效应原理工作的保护电路，它在电路中的用作电动机的过载保护。2.3工作原理接触器KM0为常闭开关，当水池水位降到最低位时，KM0将断开，系统停止工作。合上低压断路器开关，供水系统投入运行。将手动、自动开关打到自动上，系统进入全自动运行状态，PLC中程序首先接通KAO，并起动变频器
24、。根据压力设定值 与压力实际值(来自于压力传感器)的偏差进行PID调节，并输出频率给定信号给变频器。变频器根据频率给定信号及预先设定好的加速时间控制水泵的转速以保证水压保持在压力设定值的上、下限范围之内，实现恒压控制。同时变频器在运行频率到达上限，会将频率到达信号送给PLC，PLC则根据管网压力的上、下限信号和变频器的运行频率是否到达上限的信号，由程序判断是否要起动第2台泵(或第3台泵)。当变频器运行频率达到频率上限值，PLC会将当前变频运行泵切换为工频运行，并过一会儿起动下1台泵变频运行。此时PID会继续通过由压力传感器送来的检测信号进行分析、计算、判断，进一步控制变频器的运行频率，使管压保
25、持在压力设定值的上、下限偏差范围之内。增泵工作过程： 开始时，1#泵电机在PLC控制下先投入调速运行，其运行速度由变频器调节。当供水压力小于压力预置值时变频器输出频率升高，水泵转速上升，反之下降。当变频器的输出频率达到上限，并稳定运行后，如果供水压力仍没达到预置值，则需进入增泵过程。在PLC的逻辑控制下将1#泵电机与变频器连接的电磁开关断开，1#泵电机切换到工频运行，同时变频器与2#泵电机连接， 控制2#泵投入调速运行。如果还没到达设定值，则继续按照以上步骤将2#泵切换到工频运行，控制3#泵投入变频运行。减泵工作过程： 当供水压力大于预置值时，变频器输出频率降低，水泵速度下降，当变频器的输出频
26、率达到下限，并稳定运行一段时间后，把变频器控制的水泵停机，如果供水压力仍大于预置值，则将下一台水泵由工频运行切换到变频器调速运行，并继续减泵工作过程。如果在晚间用水不多时，当最后一台正在运行的主泵处于低速运行时，如果供水压力仍大于设定值，则停机，使用气压罐进行保压，从而达到节能效果。三台水泵互为备用：正常情况下，三套水泵互为备用，一天24小时，设置水泵切换时间为8小时，每当一台水泵运行8小时，就会自动切换到另一台水泵。这种方式使得三台水泵的磨损程度差不多，延长水泵使用寿命。当一台水泵发生故障时，会自动切换，退出运行并启动另一台水泵继续供水，并且发出报警信号。 消防泵工作过程：当发生火灾事故时，
27、三台水泵就会退出定时切换阶段，将全部启动，运行在工频信号在实际应用中，为了使机组不过于频繁的切换。如果要进行机组切换，切换所要求的频率和压力的判别条件外必须成立并且能够维持一段时间（比如1-2分钟），如果在这一段延时的时间内切换条件仍然成立，则进行实际的机组切换操作;如果切换条件不能够维持延时时间的要求，说明判别条件的满足只是暂时的，如果进行机组切换将可能引起一系列多余的切换操作。第三章 恒压供水系统软件和硬件设计 3.1主要器件的选型3.1.1水泵的选择本设计的变频恒压供水系统的工作环境为8层楼高将近32米，将近有960户的普通居民的住宅小区，经过查阅书籍和上网调查，得出了一些数据。如下的三
28、张表格： 表3.1 不同住宅类型的用水标准住宅类型给水卫生器具完善程度用水标准（m3/人日）小时变化系数1仅有给水龙头0.04-0.082.5-2.02有给水卫生器具，但无淋浴设备0.085-0.132.5-2.03有给水卫生器具，并有淋浴设备0.13-0.192.5-1.84有给水卫生器具，有淋浴设备和集中热水供应0.17-0.252.0-1.6根据表3.1确定用水量标准为0.25m3/人日。 表3.2 供水规模换算表户数用水标准（m3/人日）0.100.150.200.25用水规模（m3/h）45039.4059.0078.7098.4050043.8065.6087.50109.4060
29、052.5078.80105.00131.3070061.3091.90122.50153.1080070.00105.00140.00175.00100087.50131.30175.00218.80根据表3.2确定每小时最大用水量为218.00m3/h。小区楼高将近32m，则是为实际扬程Ha;因为管道存在阻力Hl，在此系统中估算Hl=4m,那么全扬程Ht=实际扬程Ha+损失扬程Hl，将近36m。产品概述:博生牌ISG系列单级单吸立式离心泵是本公司参照国际ISO2858和国家标准JB/T6878.2-93所规定的性能参数，结合本公司多年生产经验而设计的第二代高效节能产品，是替代SG型管道离心
30、泵、IS型离心泵、D型多级离心泵等常规泵的理想产品。系列流量范围1.51600m3/h，扬程范围5125m，分基本型、分流型、切割型等多种规格。根据使用场合介质和温度不同，过流部分的材质变化及结构变化，设计制造同性能参数的IRG型热水泵、IHG型管道化工泵、YG型管道油泵、使该系列产品使用得到普及，完全可以替代常规离心泵在所有场合使用。型号意义：使用范围：1、ISG立式离心泵，供输送清水及物理性质似清水的其它液体之用，使用介质温度不超过80，适用于工业和城市给排水、高层建筑增压送水、园林喷灌、消防增压、远距离送水、采暖、浴室等冷暖水循 环增压及设备配套等。2、IRG立式热水循环泵，适用于能源、
31、冶金、木材加工、化工、纺织、造纸及饭店、浴室、宾馆等锅炉热水增压循环输送及城市采暖系统循环用泵，使用介质温度不超过120。3、IHG立式化工泵，适用于轻纺、石油、化工、医药、卫生、食品、炼油等工业输送化学腐蚀性液体，介质温度为-20+120。4、YG立式管道油泵供输送汽油、煤油、柴油等石油产品，被输送介质温度为-20+120。表3.3 水泵选型表根据表3.2我们确定本设计系统水泵流量Q为70m3/h,扬程预估为36M。在根据表3.3水泵选型表确定选用型号为ISG80-200(I)B，一共3台，三台水泵互为备用。3.1.2压力传感器的选择根据本设计的实际情况和要求，再结合如上3张表格的论证：设定
32、供水压力经验数据：平方供水压力P=0.12MPa；楼房供水压力 P=（0.08+0.04*楼层数）MPa =（0.08+0.04*8）MPa可确定设置供水压力值为0.4MPa 。本变频恒压供水系统为了保持供水管道的压力恒定， 就必须实时检测管道压力并回馈给供水控制器， 使其构成压力闭环控制系统,所以压力传感器成了该系统必不可少的一环。由供水压力的经验数据得知设置供水压力为0.4MPa。 CYYB-120系列压力变送器为两线制420mA电流信号输出产品。它采用CYYB-105系列压力传感器的压力敏感元件。经后续电路给电桥供电，并对输出信号进行放大、温度补偿及非线性修正、V/I变换等处理，对供电电
33、压要求宽松，具有420mA标准信号输出。主要特点： （1）高稳定性、高精度、宽的工作温度范围 （2）抗冲击、耐震动、体积小、防水 （3）标准信号输出、良好的互换性、抗干扰性强 本系统设计供水压力值为0.4MPa，那么选用CYYB-120系列压力变送器，量程01MPa。3.1.3 PLC的选型目前，国内外生产的PLC种类很多，在选用PLC时应考虑以下几个方面：（1）规模要适当；（2）功能要相当，结构要合理；（3）输入，输出功能及负载能力的选择要正确；（4）要考虑环境条件。根据以上原则，这次设计选择三菱PLC- FX2N系列。三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档
34、次的超小程序装置，除输入出1625点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。 特点：系统配置即固定又灵活；编程简单；备有可自由选择，丰富的品种；令人放心的高性能；高速运算；使用于多种特殊用途；外部机器通讯简单化；共同的外部设备。表3.4 FX2N PLC 常用的基本单元X、Y编号表型号FX2N-16MFX2N-32MFX2N-48MFX2N-64MFX2N-80MFX2N-128MXX0X78点X0X1716点X0X2724点X0X3732点X0X4740点X0X7764点YY0Y78点Y0Y1716点Y0Y2724点
35、Y0Y3732点Y0Y4740点Y0Y7764点在小区节能供水系统设计中预计需要20个输入点，12个输出点，根据表3.4选择三菱PLC- FX2N-48M型号符合本系统设计的要求。3.1.4 变频器的选择变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。在恒压供水系统中起到举足轻重的作用，本系统设计采用三菱FR-A700系列的高性能矢量变频器。FR-A740 高性能矢量变频器主要特点：（1）功率范围：0.4500kW （2）闭环时可进行高精度的转矩/速度/位置控制 （3）无
36、传感器矢量控制可实现转矩/速度控制 （4）内置PLC功能（特殊型号） （5）使用长寿命元器件，内置EMC滤波器 （6）强大的网络通讯功能，支持DeviceNet，Profibus-DP，Modbus等协议 本设计小区节能供水系统中选用了三台15KW的水泵，在手动变频启动三台水泵就需要45KW，所以确定选用三菱FR-A740-45K-CHT变频器。FR-A740-45K-CHT变频器主要参数：适用电机容量（KW） SLD 55,LD55 ND45, HD37输出额定电流（A） SLD116 ,LD106 ND86, HD71过载能力 LD 120%60s，150%3s，环境温度50 SLD 11
37、0% 60s，120%3s，环境温度40 ND 150%60s，200%3s，环境温度50 HD 200%60s，250%3s，环境温度50电压 3相380-480V50Hz/60Hz 额定输入交流电压，频率 3相380-480V 50Hz/60Hz交流电压允许波动范围 323528V50Hz/60Hz 允许频率波动范围 5%保护结构（JEM1030）开放型 主电路端子说明端子机号段子名称说明R、S、T交流电源输入连接工频电源U、V、W变频器输出接三相笼型电动机R1、S1控制回路电源与交流电源端子R、S连接。在保持异常显示和异常输出时或当使用高功率因素转换器时（FR-HC）时，应拆下R-R1和
38、S-S1之间的短路片，并提供外部电源到此端子P、PR连接制动电阻器拆开端子PR-PX之间的短路片，在P-PR之间连接选件制动电阻器（FR-ABR）P、N连接制动单元选接选件FR-BU型制动单元或电源再生单元FR-RC或高功率因素转换器时（FR-HC）P、P1连接改善功率因数DC电抗器拆开端子P-P1之间的短路片，连接选件改善功率因数用电抗器（FR-BEL）PR、PX连接内部制动回路用短路片将PX-PR之间短路时（出厂设定）内部制动回路便生效接地变频器外壳接地用，必须接地 FR-A700端子接线图3.1.5触摸屏的选型为了操作上的方便，人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。工作时，我们必须首先用手指或其
39、它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。本系统设计采用三菱GT1575-STBA/D触摸屏三菱GT1575-STBA/D触摸屏主要参数：显示尺寸：10.4英寸高亮度、宽视角TFT分辨率：SVG 800600显示色彩：65536色可视角度：左右上下各85度液晶亮度：400 cd/m2,8级调整内存
40、：内置9MB标准内存,可扩展到57MB内存内置接口：1个RS232接口，1个USB设备接口，1个CF卡接口扩展接口：总线连接接口，串行通信接口，MELSECNET/H通信接口，CC-Link通信接口，以太网接口3.2硬件设计 3.2.1 PLC I/O的接线输入端/I输出端/OX0手动/自动切换按钮Y0驱动KM0（总通断电接触器）X1启动按钮Y1驱动KM1（1#泵工频）X2频率上限（模拟按钮）Y2驱动KM1（1#泵变频）X3压力上限（模拟按钮）Y3驱动KM2（2#泵工频）X4频率下限（模拟按钮）Y4驱动KM2（1#泵变频）X5压力下限（模拟按钮）Y5驱动KM3（3#泵工频）X6手动1#泵工频Y
41、6驱动KM3（3#泵变频）X7手动2#泵工频Y10 M1故障报警X10手动3#泵工频Y11M2故障报警X11手动1#泵变频Y12M3故障报警X12手动2#泵变频Y14KA 变频器启动继电器X13手动3#泵变频Y15相许保护报警X141#泵热继电器X152#泵热继电器X163#泵热继电器X17急停X20相许保护X21液面下限PLC的输出有很多的COM端，比如COM0、COM1、COM2、COM3等，不同的COM端在PLC内部是不接通的，目的是适应不同电压的负载。3.2.2变频器3.2.2.1变频器的接线图2. 2 主电路图当KM2、KM4、KM6中有闭合时，KA继电器得电，图中变频器上的KA将闭
42、合，变频器将启动变频器接线简图压力传感器采用DC420m模拟信号输入，Y14信号是启动变频器工作，集电极开路输出端子RUN、SU、IRF、FU是使用变频器端子安排功能，将信号输送到PLC进行分析、控制。3.2.2.2变频器参数设置FR-A700变频器部分功能参数表本系统要求供水压力是0.4MPa,下限是0.3 MPa，上限是0.6 MPa，压力传感器的压力范围是01 MPa，反馈电流是420mA。y=16x+4z=6.25y-25X1=0.3X2=0.4X3=0.6Y1=8.8Y2=10.4Y3=13.6Z1=30Z2=40Z3=60132=30133=40131=60那么，变频器PID功能参
43、数设置：PID动作选择128=20，PID下限132=30，PID目标设定值133=40，PID上限131=60变频器的频率输出设置：频率检测42=49，当变频器频率为49Hz时，FU端将会有信号输出；第二功能50=30，当变频器频率为30Hz时，IFR端将会有信号输出。变频器输出端子的功能分配：190“RUN段子功能选择”=14 压力上限；191“SU段子功能选择”=15 压力下限；192“IPF段子功能选择”=5 频率下限；194“FU段子功能选择”=4 频率下限 3.3软件设计3.3.1编程软件 Gx Developer简介GX Developer是三菱PLC的编程软件。适用于Q、QnU
44、、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、 ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。本软件具有丰富的调试功能 ：(1)由于运用了梯形图逻辑测试功能，能够更加简单的进行调试作业。 没有必要再和可编程控制器连接； 没有必要制作条使用的顺序程序。 (2) 在帮助中有CPU错误，特殊继电器/特殊寄存器的说明，所以对于在线中发生错误，或者是程序制作中想知道特殊继电器/特殊寄存器的内容的情况下提供非常大的便利。(3) 数据制作中发生错误况时，会显示是什么原因或是显示消息，所以数据制作的时间能
45、够大幅度缩短。FX2N PLC使用Gx Developer编程软件进行编程。单击编程软件图标可进入如图4所示的操作界面Gx Developer编程软Gx Developer操作界面3.3.2程序的流程图根据小区节能供水系统设计功能需求，设计画出PLC控制程序流程图。3.3.3程序的顺序功能图根据小区节能供水系统的功能需求和控制流程图得到PLC的顺序功能图。 3.3.4程序说明（1）公用部分按下手动/自动切换按钮X0，上升沿设置自动，下降沿设置手动。启动X1在自动状态下启动程序，X5是压力下限。程序在启动、急停X17、液位达到下限X21时，系统中输出状态将清零。三台水泵互为备用，单台水泵运行8小时候后自动切换到另一台水泵，M8014是分脉冲。当水泵过载运行，热继电器动作，定时器将清零。当单台水泵运行8个小
