基于S7—200可编程控制器的一拖三供水系统设计

维普资讯 http://www.cqvip.com 第２５卷第３期　江　西　科　学　Ｖ０１．２５　Ｎｏ．３　２００７年６月　ＪＩＡＮＧＸＩ　ＳＣＩＥＮＣＥ　Ｊｕｎ．２００７　文章编号：１００１—３６７９（２００７）０３—０３１８—０７　基于Ｓ７—２００可编程控制器的　一拖三供水系统设计　戴　花　林　（江西机电职业技术学院，江西南昌３３００１３）　摘要：介绍了用ＳＩＥＭＥＮＳ　ＰＬＣ　ｓ７—２００控制变频恒压供水系统的完整设计，详细阐述了控制系统的主电路设　计、电控系统的原理设计、系统程序设计，在这个设计中，电控系统和系统的ＰＩＤ控制均由Ｓ７—２００完成。　关键词：Ｓ７—２００；恒压供水；系统设计　中图分类号：ＴＰ２７２　文献标识码：Ｂ　Ａ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｏｎｅ　Ｄｒｉｖｅｓ　Ｔｈｒｅｅ　Ｗａｔｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｓ７—２００　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　’　ＤＡＩ　Ｈｕａ—ｌｉｎ　（Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｅａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｎａｎｅｈａｎｇ　３３００１３　ＰＲＣ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｗｉｈｔ　ＳＩＥＭＥＮＳ　Ｓ７—２００　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｕｐｐｌｙ　ｗａ—　ｔｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｆｉｘｅｄ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｅｘｐａｔｉａｔｅ　ｍａｉｎ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｄｅｓｉｎｇｉｎｇ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ，ｓｙｓｔｅｍ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ＰＩＤ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｒｅ　ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ　ｂｙ　ｓ７—２００．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｓ７—２００，Ｓｕｐｐｌｙ　ｗａｔｅｒ　ｗｉｈｔ　ｆｉｘｅｄ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ，Ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｎｇｉｎｇ　０　引言　的，系统简单可靠，经济性好。　随着城市建筑高度不断升高，居民对生活要　１　系统构成及控制原理　求的不断提高，对市政管网供水的可靠性（压力、　系统由西门子变频器ＭＭ４４０、３台供水水泵、　流量）要求越来越高，各种分散或集中加压设施　可编程控制器西门子ｓ７—２００及主控开关等组　也逐渐增多。在这些加压设施中，采用调节水池　成。　加上变频调速恒压供水系统变量供水方式在稳定　变频器是调速核心设备，其主要作用是通过　城市管网压力、节约能源、系统监视管理方面已显　改变输出电源频率而对电机、水泵实现无级调速，　现出极大的优越性。用ＰＬＣ控制的恒压变频供　达到随用水量变化而自动调节电机、水泵转速，使　水系统得到越来越广泛的应用，以ＳＩＥＭＥＮＳ公司　管网保持恒压的目的。　ｓ７—２００系列和其１台变频器带３台泵变频恒压　可编程控制器为控制系统主控器件，控制系　供水系统，根据居民用水峰值调节，达到节能目　统自动运行，１塬、２＃泵、３＃泵３台泵将轮换循环　收稿日期：２００７—０３—３１；修订日期：２００７—０４—０９　作者简介：戴花林（１９６８一），女，江西铅山人，本科，主要从事电工电子及电气控制的教学以及ＰＬＣ的应用研究工　作。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期　戴花林：基于ｓ７—２００可编程控制器的一拖三供水系统设计　・３１９・　作变频泵变频运行，从而每台泵的工作时ｌ司与休　３台水泵电机分别为Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３，ＶＶＶＦ为　息时间都大致相同，每台泵都有充足的休息时问，　西门子变频器ＭＭ４４０，接触器ＫＭ１、ＫＭ３、ＫＭ５分　降低了设备的故障率。同时可切换３台水泵至市　别控制Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３的变频运行，ＫＭ２、ＫＭ４、ＫＭ６　电直接供电运行，３台泵轮换循环方式下所示：　接触器分别控制Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３的直接市电供电运　１＃泵变频（３＃泵工频备自投）　塑　２｝≠泵　行，１ＫＨ、２ＫＨ、３ＫＨ分别为控制３台水泵电机过　变频（１＃泵工频备自投）　塑　＃泵变频（２＃泵　载保护用的热继电器，１ＱＦ、２ＱＦ、３ＱＦ、４ＱＦ分别　为变频器和３台水泵电机主电路的空气开关。系　工频备自投）　１＃泵变频（３＃泵工频备自　统控制原理线路图如图１【１　Ｊ，ｓ７—２００ＰＬＣ端子线　投）。　路图如图２¨　。　图１　系统控制原理线路图　３一　ｌ＃　Ｉ　ｉＩ　Ｉ　Ｎ　１＃ｉ　＆　ｉ　糊　月　＆　警∞２２０　ｖ＾ｃ　Ｌ　Ｍ　ｌＩｌ　ｌ　》　刚由　删ｆ　Ｉ　’叶　ＩＩ那ＪＩ　∞　帕　ｎ　Ｌ　＝　曲　嚣　§　固　。　舂占　莶每霉　嚣　器零嚣　：Ⅲ　Ｕ２删Ｄ＝／抽●Ｉ　Ｓ７２ｌ　Ｉｌ１］２＇３－Ｏｉｌｌｔ￣ｌ　２　Ｄ。　Ｄ－缓　１．１２１ｔ－ｔ）　１　０毋毋０　０回国０国０　０　０　０　０　０　０　０　０　０毋０　０　０　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ口口口Ｂ　ｄ　Ⅲ　毗１０１　岫１０ｊ　ｎＩ　ｍ　ｉＯ．ｇ　ｎ７　捌　ＩＩ血¨１　ｎ　２　Ｉ１ｊ　ｎ●ｎｊ　士　岫　Ⅶ　∞　曲ｄｆ　均‘一ｔｂ‘　１ｒ一　廖　毋Ｌ　址　）　Ｉ　Ｉ　ｌ　Ｊ　Ｉ　１　ｌ　毒蚰ｔ　仔Ｉ　ｌＯ　工频运行故！ｉｌｌ４ｉ￣ｌ＂廿　母泵敞障变额　敞障ｌ＃号泵手动自停３＃号泵手动自停　图２　ｓ７—２００ＰＬＣ端子线路图　维普资讯 http://www.cqvip.com ・３２０・　江西科学　２００７年第２５卷　２　可编程控制器硬件构成　根据系统要求和所需要的硬件，系统数字量　输入点共有１２个，数字量输出点１Ｏ个，模拟量输　逻辑运算及报警处理等放在主程序。系统的　初始化工作放在初始化子程序中完成，可节省扫　描时间。利用定时中断功能实现ＰＩＤ控制的定时　入点１个，模拟量输出点１个，综合考虑到系统的　性比和扩展性，ＰＬＣ选用Ｓ７—２００系列的ＣＰＵ２２４，　采样及输出控制。供水系统设定值为满量程的　７０％，在本系统中，只是用比例（Ｐ）和积分（Ｉ）控　制，其回路的增益和时间常数可通过工程计算初　外加一个模拟量扩展模块ＥＭ２３５（４ＡＩ／１　ＡＯ）。　Ｉ／Ｏ地址分配表见表１。　步确定，但还需要进一步调整以达到最优控制效　果。初步确定的增益和时间常数：增益Ｋｃ＝Ｏ．２５，　表１　Ｉ／Ｏ地址分配表　３　系统程序设计　序　川。…本程序分为３部分：主程序、子程序和中断程　Ｅ采样时间Ｔｓ＝Ｏ．１　ｓ，积分时间Ｔｉ＝ｌ　ｍｉｎ。　表２程序中使用的元件及功能　０　ｎ　Ｒ一鲫　Ｃ主程序如下：　网络１　网格标题：小区变频道恒压供水　ＬＤ　Ｕ　ＥＵ　ＣＡＬＬ　Ｓ　ＵＰＰ　ＥＤ　Ｒ　网络２　ＬＤ　ＳＭ０．４　Ａ　１０．０　ＬＤ　Ｃ０　Ｏ　１０．７　Ｏ　ＳＭ０．１　ＬＤ　１０．１　ＥＵ　ＯＬＤ　ＣＴＵ　ＣＯ，２　网络３　ＬＤ　ｃ０　ＬＤ　１０．１　ＬＤ　ＵＤ　Ｃ１　　，　，　维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期　戴花林：基于ｓ７—２００可编程控制器的一拖三供水系统设计　：　：　Ｏ　１０．７　Ｏ　ＳＭ０．１　ＣＴＵ　Ｃ１，３　网络４　ＬＤＷ＞＝　Ｃ１，１　ＯＮ　１０．０　ＪＭＰ　１　网络５　ＬＤ　ＳＭ０．０　Ｒ　＇１＂４３，３　网络６　ＬＤ　ＳＭ０．０　Ａ　Ｉ１．０　ＩＤＮ　Ｔ３７．３０　网络７　ＬＤ　Ｔ３７　ＭＯＶＢ　１，ＶＢ３００　Ｒ　Ｍ０．０，１　网络８　ＬＤＤ＞＝　ＶＤ２００．ＶＤ２０８　Ａ　Ｔ３７　ＴＯＮ　Ｔ３８，１００　网络９　ＬＤＷ＝　Ｔ３８，５０　ＭＯＶＢ　３，ＶＢ３０１　网络１０　ＬＤＷ＞＝Ｔ３８．５０　Ａ　Ｍ１．２　Ｏ　ｒＩ３８　ＭＯＶＢ　２，ＶＢ３０２　网络１１　ＬＤＤ＜＝　ＶＤ２００．ＶＤ２０４　ＴＯＮ　Ｔ３９，１００　网络１２　ＬＤＷ＞＝　Ｔ３９，５０　ＭＯＶＢ　０，ＶＢ３０２　网络１３　ＬＤ　Ｍ１．２　ＡＷ＞＝　Ｉ３９，５０　ＯＷ＞＝　Ｔ３９，１００　Ｍ０ＶＢ　０，ＶＢ３０１　网络１４　ＬＢＬ　１　网络１５　ＬＤＷ＞＝　Ｃ１．２　ＯＷ＜　Ｃ１．１　ＪＭＰ　２　网络１６　ＬＤ　ＳＭ０．０　Ｒ　Ｔ３７．３　网络１７　ＬＤ　ＳＭ０．０　Ａ　Ｉ１．０　ＴＯＮ　Ｔ４０，３０　网络１８　ＬＤ　Ｔ４０　ＭＯＶＢ　２，ＶＢ３００　Ｒ　Ｍ０．０，１　网络１９　ＬＤＤ＞＝　ＶＤ２００．ＶＤ２０８　Ａ　Ｔ４０　ＴＯＮ　Ｔ４１，１００　网络２０　ＬＤＷ＞＝　Ｔ４１．５０　ＭＯＶＢ　１，ＶＢ３０１　网络２１　ＬＤＷ＞　＝Ｔ４１．５０　Ａ　Ｍ１．０　Ｏ　Ｔ４１　Ｍ０ＶＢ　３，ＶＢ３０２　网络２２　ＬＤＤ＜＝ＶＤ２００，ＶＤ２０４　ＴＯＮ　Ｔ４２，１００　网络２３　ＵＤＷ＞＝　Ｔ４２，５０　Ｍ０ＶＢ　０，ＶＢ３０２　网络２４　维普资讯 http://www.cqvip.com ・３２２・　江西科学　２００７年第２５卷　ＬＤ　Ｍ１．０　ＡＷ＞＝　ＩＩ４２．５０　０Ｗ＞＝　Ｔ４２，１００　Ｍ０ＶＢ　０，ＶＢ３０１　网络２５　ＬＢＬ　２　网络２６　ＬＤＷ＜Ｃ１．２　ＪＭＰ　３　网络２７　ＬＤ　ＳＭ０．０　Ｒ　Ｔ４０，３　网络２８　ＬＤ　ＳＭ０．０　Ａ　Ｉ１．０　Ｔ０Ｎ　Ｔ４３．３０　网络２９　ＬＤ　Ｉｌ４３　ＭＯＶＢ　３，ＶＢ３００　Ｒ　Ｍ０．０，１　网络３０　ＬＤＤ＞＝　ＶＤ２００．ＶＤ２０８　Ａ　Ｉｌ４３　ＴＯＮ　Ｔ４４，１００　网络３１　ＬＤＷ＞＝　Ｔ４４。５０　Ｍ０ＶＢ　２．ＶＢ３０１　网络３２　ＬＤＷ＞＝　Ｔ４４．５０　Ａ　Ｍ１．１　０　Ｔ４４　Ｍ０ＶＢ　１，ＶＢ３０２　网络３３　ＬＤＤ＜＝　ＶＤ２００．ＶＤ２０４　ＴＯＮ　Ｔ４５，１００　网络３４　ＬＤＷ＞＝Ｔ４５．５０　ＭＯＶＢ　０，ＶＢ３０２　网络３５　ＬＢＬ　３　网络３７　ＬＤ　Ｃ０　０　１０．７　０　１０．１　０　１０．６　Ｓ　ＮＯ．０，１　Ｍ０ＶＢ　０，ＶＢ３００　Ｍ０ＶＢ　０，ＶＢ３０１　Ｍ０ＶＢ　０，ＶＢ３０２　Ｓ　Ｑｏ．６，１　网络３８　ＬＤ　１０．３　Ｓ　Ｍ１．０，１　网络３９　ＬＤ　１０．４　Ｓ　Ｍ１．１．１　网络４０　ＬＤ　１０．５　Ｓ　Ｍ１．２，１　网络４１　ＬＤ　１０．２　Ｓ　Ｍ１．４．１　网络４２　ＬＤ　Ｍ１．０　０　Ｍ１．１　０　Ｍ１．２　０　Ｍ１．３　Ｕ　ＡＮ　Ｍ１．３　Ｑ１．１　ＬＰＰ　ＡＮ　Ｍ１．４　Ｑｏ．７　网络４３　ＬＤ　１０．６　维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期　戴花林：基于ｓ７—２００可编程控制器的一拖三供水系统设计　。３２３・　Ｓ　Ｍ１．３．１　网络４４　ＬＤ　Ｍ１．３　ＭＯＶＢ　０，ＶＢ３００　ＭＯＶＢ　０，ＶＢ３０１　ＭＯＶＢ　０，ＶＢ３０２　Ｒ　Ｑｏ．６，１　网络４５　ＬＤ　Ｍ１．３　Ｑ１．０　Ｒ　Ｑｏ．６，１　网络４６　ＬＤ　Ｍ０．７　Ｒ　Ｍ１．０．５　网络４７　网络４８　ＬＤＢ＝　ＶＢ３００．１　ＡＮ　Ｍ１．０　Ａ　Ｉ１．０　ＡＮ　Ｔ４６　ＡＮ　Ｑｏ．１　＝００．０　网络４９　ＩＤＢ＝ＶＢ３ｏ０．２　ＡＮ　Ｍ１．１　Ａ　Ｉ１．０　ＡＮ　ＩＩ４６　ＡＮ　０ｏ．３　＝００．２　网络５０　ＩＤＢ＝ＶＢ３ｏ０．３　ＡＮ　Ｍ１．２　Ａ　Ｉ１．０　ＡＮ　Ｔ４６　ＡＮ　０ｏ．５　＝００．４　网络５１　ＬＤＢ＝　ＶＢ３０１，１　ＯＢ＝　ＶＢ３０２，１　Ｏ　Ｉ１．１　ＡＮ　Ｍ１．０　啪　删　ＡＮ　Ｑｏ．０　＝　Ｑｏ．１　网络５２　ＬＤＢ＝　ＶＢ３０１，２　一　一　ＯＢ＝　ＶＢ３０２，２　Ｏ　Ｉ１．２　ＡＮ　Ｍ１．１　ＡＮ　Ｑｏ．２　Ｑｏ．３　网络５３　ＬＤＢ＝　ＶＢ３０１，３　ＯＢ＝　ＶＢ３０２，３　Ｏ　Ｉ１．３　ＡＮ　Ｍ１．２　ＡＮ　Ｑｏ．４　＝　Ｑｏ．５　子程序ＳＢＲ一０如下：　ＬＤ　ＳＭ０．０　ＭＯＶＤ　３２ｏ０．ＶＤ２０４　ＭＯＶＤ　１ＯＯｏ０．ＶＤ２０８　ＭＯＶＲ　０．７．ＶＤ１０４　ＭＯＶＲ　０．３．ＶＤ１１２　ＭＯＶＲ　０．０１．ＶＤ１１６　ＭＯＶＲ　１．０．ＶＤ１２０　ＭＯＶＲ　０．０．ＶＤ１２４　ＭＯＶＢ　１０．ＳＭＢ３４　Ａ　Ｉ℃Ｈ　ＩＮ　Ｉ　），１０　ＥＮＩ　中断程序ＩＮＴ一０如下：　网络１　网络标题　ＬＤ　ＳＭ０．０　Ｉ　ＩＤ　Ａ【Ｗ０．ＡＣ０　ＤＴＲ　ＡＣ０．Ａｃ０　／Ｒ　３２Ｏ００．０．ＡＣ０　ＭＯＶＲ　Ａｃ０．ＶＤ１ｏ０　ＰＩＤ　ＶＢ１ｏ０．０　ＭＯＶＲ　ＶＤ１０８．ＡＣＯ　￥Ｒ　３２Ｏ００．０．ＡＣ０　ＲＯＵＮＤ　Ａｃ０．ＡＣ０　ＭＯＶＤ　ＡＣ０．ＶＤ２ｏ０　网络２　ＬＤＤ＜＝　ＶＤ２００．ＶＤ２０４　ＭＯＶＤ　ＶＤ２０４，ＡＣ０　网络３　ＬＤ　Ｉ　Ｏ　Ｍ０．０　ＭＯＶＤ　０，ＡＣ０　网络４　ＬＤ　ＳＭ０．０　ＤＴＩ　ＡＣ０，ＡＣ０　ＭＯＶＷ　ＡＣ０，ＡＱＷ０　（下转第３４５页）　维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期　陈润羊等：模糊数学法在抚河流域环境质量评价中的运用　・３４５・　为Ⅲ级。可见，抚州市地表水环境质量较好，各级　总体环境的作用结果，更为准确地反映了环境系　水质断面数所占总体比例情况见表４。　统受制因素多样性的特征；（３）模糊综合评价法　表４各断面水质占各级水质标准的比例　的精度，受运算法则、运算等级、权重确定方法及　隶属函数的线性关系等多种因素的影响，致使评　价结果相对偏低，评价的环境质量比实际情况略　好；（４）由于模糊综合评价结果本身的模糊性以　及流域环境质量是一个复杂的系统，为操作方便，　不可能也没必要采用全部指标，而选取评价指标　的局部性又会带来新的模糊性，所以依据最大隶　２００１年，在９个断面中有８个断面属于二级　属度原则进行水质的判定，必然会丢失大量其它　水质。２００２年，有６个Ｉ级２个Ⅲ级断面，水质　有用的数据，进而影响到评价结果的客观性　；　较２００１年有了较大的改善。２００３年、２００４年、　（５）近年一些学者提出的模糊数学与随机、灰色、　２００５年继续保持良好的水质，各级水质断面数所　人工神经网络、聚类等多种方法相结合的思想，就　占比例的变化情况呈良性趋势（见图２）。同理可　有可能部分地解决上述问题。　通过污染因子纬度分析得知，在所监测的断面中，　ＣＯＤ、ＢＯＤ　、挥发酚类对河流水质污染的贡献率　参考文献：　较大。　［１］薛巧英．水环境质量评价方法的比较分析［Ｊ］．环境　１　保护科学，２００４，１２４（３０）：６４—６７．　Ｏ．８　［２］　潘理黎，黄小华，严国奇，等．地表水模糊综合评价　ｏ．６　Ｏ．４　中隶属度的图算方法［Ｊ］．安全与环境学报，２００４，４　Ｏ．２　（６）：１１—１３．　Ｏ　［３］贾陈忠，秦巧燕，张竹清，等．模糊数学在地表水环　２０ｏ１　２００２　２０ｏ３　２ＯＯ４　２００５　境质量评价中的运用［Ｊ］．北方环境，２００４，２９（６）：　年份　７４—７７．　图２各级水质断面数所占比例的变化情况图　［４］　叶文虎，栾胜基．环境质量评价学［Ｍ］．北京：高等　４．２主要结论和原因分析　教育出版社，２００２．　（１）模糊综合评价法以单因子评价为基础，　［５］ＧＢ３８３８—２００２，地表水环境质量标准［ｓ］．　［６］罗定贵，王学军，后立胜．模糊综合评价一聚类复合　但又克服了其非此即彼的缺点，充分体现了环境　模型在地下水质评价与分区中的应用［Ｊ］．地理与　系统繁杂、综合和模糊的特点；（２）模糊综合评价　地理信息科学，２００３，１９（６）：７７—７９．　法先把因子对因素的作用进行综合，综合因素对　（上接第３２３页）　４　结束语　参考文献：　该设计充分发挥了ＰＬＣ　ｓ７—２００的控制作　［１］　易泓可．电气控制系统设计基础与范例［Ｍ］．北京：　用，将其应用于恒压供水控制系统中，具有控制灵　机械工业出版社，２００５．　活、运行可靠、系统经济性好，该设计已成功应用　［２］王永华．现代电气控制及ＰＬＣ应用技术［Ｍ］．北京：　于实际中，并具有推广应用价值。　北京航空航天大学出版社，２００３．