1 引言

　　随着3c技术(计算机、通信、控制)和变频技术的不断发展，在居民小区生活用水、工业用水、各类自来水厂、大型厂矿和消防用水等供水系统中，原来均是采用水塔、高位水箱等设备，这些设备不但占地广、投资大，而且越来越不能满足现代化的供水要求。另一方面，采用传统的方法很难保证供水的实时性，并且由于水泵是采用最大供水量设计的，由于用水高峰时间短，很容易造成能源的浪费以及由于管网压力过大而引起的管网损坏。本文以永城煤电集团水厂的控制系统为例，介绍一种基于plc和触摸屏控制的恒压供水系统。

　　2 系统简介

　　永城煤电集团水厂变频恒压供水系统由plc控制器、两台变频调速器、软启动器、触摸屏显示器、交流接触器、热继电器、压力变送器、水位变送器、流量变送器等其他电控设备以及4台75kw水泵和一台45kw的小水泵组成www.cechina.cn，如图1所示。

　　图 1 恒压供水系统图

　　在供水系统的蓄水池中安装水位变送器，在总出水管安装压力变送器和流量变送器，检测出水位、压力和流量，转换成4~20ma的信号，输入到plc的模拟量输入模块控制工程网版权所有，将检测到的压力信号和通过触摸屏设置的压力经过pid运算，通过控

制变频器的输出频率来调整水泵电机的转速,以达到保持水压的恒定;同时通过水位检测，根据水位的高低来开启水源井的多少和调节反渗透系统的产水能力。同时，在触摸屏显示器上可以显示各个电机的电流、频率、水位、水压、工频和变频运行的时间以及各泵的运行状态。系统信息还可以通过企业的intranet网发布到网络上，通过网络进行系统的远程诊断和控制。

　　3 控制对象

　　根据永城煤电集团水厂供水系统现场的实时情况，控制水厂现场设备(泵、阀门等)的开、关、停、运行;电磁阀的开启、关闭;各水源井的开启、停止;变频器的启动/停止，以实现水厂恒压供水的自动控制。

　　4 系统工作原理

　　该系统具有手动和自动两种运行方式:

　　4.1 手动运行方式

　　选择手动运行方式时，根据需要，通过按启动和停止按钮，来控制各水泵。这种方式只在系统出现故障时使用。

　　4.2自动运行方式

　　(1) 启动程序

　　在自动运行时，首先检测5台泵是否有泵出现故障，如果1＃泵出现故障，则通过触摸屏在线修改该水泵的状态，把1＃泵设为故障状态，则系统启动时，自动不启动1＃泵。其次检测蓄水池水位，如果符合要求，

　　1＃泵也无故障，开始启动真空泵抽真空，如果满足要求，则1＃泵变频交流接触器吸合，电机和变频器连通，同时打开1＃泵的电磁阀，通过检测压力的大小，plc经过pid运算，此时变频器的输出频率从0hz开始上升，如果压力不够，则上升到50hz，延时后，通过软启动器，将1＃泵切换到工频，再启动2＃泵，依次类推CONTROL ENGINEERING China版权所有，直到出水压力达到设定压力。

　　(2) 水泵切换程序

　　根据流量传感器检测到的流量的大小，如果出水量减少，出水压力过大，则plc控制变频器的输出频率，减少出水量来稳定出水压力。如果变频器的输出频率在20hz，此时plc开始计时，如果出水压力降低，则放弃计时;如果出水压力一直高于设定压力，到一定时间后，则根据先投先停的原则，plc将先关闭正在运行的投入时间最长的泵的电磁阀，再关闭该泵，直到出水压力达到设定值。

　　(3) 启动小功率泵

　　对于永城煤电公司居民生活用水来说CONTROL ENGINEERING China版权所有，其属于用水时段性很强的系统，因此在5台水泵中，1＃-4＃泵为75kw，5＃泵为45kw。因此，当在用水低谷时，一台45kw的小功率泵就足可以保持供水压力，此时，就可以通过变频运行5＃小功率泵，使其工作在低频状态，就可以维持供水系统的水压稳定。

　　(4) 远程控制和故障诊断

　　该控制系统通过plc的通讯模块cp340向设在局后勤处的上位机发送信息，两者之间通讯采用rs-485方式。当在上位机上发现有故障如蓄水池水位过低时，可以通知多开启水源井和反渗透装置，以提高蓄水池水位，防止因水位过低造成的水泵干抽现象。由于系统的上位机可以进行网络发布，当出现故障，而现场人员无法解决时，通过远程诊断功能控制工程网版权所有，由厂家帮助处理。

　　5 控制系统硬件配置及软件编程

　　5.1 硬件配置

　　(1) plc的配置

　　可编程控制器采用siemens的s7-300系列cpu-314主机，1个电源模块，2个32位i/o模块，2个16位输出模块，2个12位ad模块，1个12位da模块和一个cp340模块。cp340和上位机之间通过rs-485进行通信。

　　(2) 触摸屏

　　触摸屏选用siemens生产的tp270系列，它自身具有丰富的操作系统，可以方面的通过串行通讯与编程器通信，也可以和plc通过mpi网进行通信。通过触摸屏可以实时显示电机电流、管网压力、水位、流量、各水源井工作情况以及各种故障信息;还