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安徽工业大学工商学院 毕业设计（论文）说明书
4 变频恒压供水系统的硬件设计
4.1 系统主要配置的选型 4.1.1 水泵机组的选型
根据所阐述的基于PLC的变频恒压供水系统的原理，系统的电气控制总框图如图4.1所示：
图4.1系统的电器总框图
由以上系统电气总框图可以看出，系统所需要的主要硬件包括： 1)水泵机组、变频器 2)PLC及扩张模块
3)压力变送器及数显仪
水泵机组的选型基本原则，一是要确保平稳运行；二是要经常处于高效区运行，以求取得较好的节能效果。
4.1.2 PLC及其扩展模块的选型
1）本设计中选用西门子MM440
2）计算机与变频器连接图,如图4.2所示：
3）MM440 BOP（基本操作面板）及功能描述，如图4.3所示：
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图4.2计算机与变频器连接图
MM440 BOP上的按钮功能表功能如下图示：
显示/按钮 功能 功能的说明 状态显示 起动变频器 LED 显示变频器当前的设定值。 按此键起动变频器。缺省值运行时此键是被封锁的。为了使此键的操作有效应设定P0700=1。 OFF1：按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车.缺省值运行时此键被封锁；为了允许此 停止变频器 键操作，应设定P0700=1。OFF2：按此键两次（或一次，但时间较长）电动机将在惯性作用下自由停车此功能总是“使能”的。 共 44 页 第 8 页
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改变电动机的 转动方向 按此键可以改变电动机的转动方向。电动机的反向用负号（－）表示或用闪烁的小数点表示。缺省值运行时此键是被封锁的，为了使此键的操作有效，应设定P0700=1。 在变频器无输出的情况下按此键，将使电动机起 电动机点动 动，并按预设定的点动频率运行。释放此键时，变频器停车。如果变频器/电动机正在运行，按此键将不起作用。 图4.3 MM440 BOP基本操作面板及功能描述
1.使用BOP对变频器的参数进行工厂复位 P0010=30
P0970=1
2.使用BOP对变频器进行快速参数化
（提示：严格按照电机的名牌进行相关参数的设置。） P0010 ＝ 1（开始快速调试） PO100 ＝ …(选择工作地区) P0304 ＝ …（电动机额定电压V） P0305 ＝ …（电动机额定电流A） P0307 ＝ …（电动机额定功率W） P0310 ＝ …（电动机额定频率HZ）
P0311 ＝ …（电动机额定转速r/min） P0700 ＝ …（命令源选择）
P1000 ＝ …（选择频率设定值）
P1080 ＝ …（电动机运行的最低频率HZ） P1082 ＝ …（最大电动机频率） P1120 ＝ …（斜坡上升时间S） P1121 ＝ …（斜坡下降时间S） P3900 ＝ …1（结束快速调速）
4.1.3 PLC的选择
本设计中选择的PLC是S7—200
S7-200(德国西门子公司)的CPU选型如下图所示：
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图4.4 S7-200的CPU
给S7-200供电类型
给S7-200CPU供电有直流供电和交流供电两种方式。
注：在安装和拆除S7-200之前，要确保电源被断开，以免造成人身损害和设备事故。
24V DC供电/14点24V DC输入/10点24V DC输出，如下图4.5所示，230V AC供电/14点24V DC输入/10点继电器输出 ，如下图4.6所示：
4.1.4 CPU的选择
图4-5 直流供电 图4-6 交流供电 本设计中选择CPU226如图4.7所示：
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图4-7 CPU226
4.1.5 压力变送器及数显仪的选型
压力传感器和压力变送器是将水管中的压力信号变成1-5V或4-20的模拟量信号，作为模拟输入模块(A／D模块)的输入，在选择时，为了防止传输过程中的干扰与损耗，我们采用4-20mA输出压力变送器。在运行过程中，当压力传感器和压力变送器出现故障时，系统有可能开启所有的水泵，而此时的用水量又达不到，这就使水管中的水压上升，为了防止爆管和超高水压损坏家中的用水设备(热水器、抽水马桶等)，本文中的供水系统使用电极点压力表的压力上限输出，作为PLC的一个数字量输入，当压力超出上限时，关闭所有水泵并进行报警输出。
根据以上的分析，本文选用普通压力表Y-100和XMT-1270数显仪实现压力的检测、显示和变送。压力表测量范围0-1MP，精度1.5；数显仪输出一路4-20mA，“电流信号，送给变频器作为PID调节的反馈电信号，可设定压力上、下限，通过两路继电器控制输出压力超限信号。
经过第3章对系统方案的分析和确定，再结合上述的系统硬件的选型，确定以可靠性高、使用简单、维护方便、编程灵活的工控设备变频器和PLC作为主要控制设备来设计变频调速恒压供水系统。
4.2 系统主电路分析及设计
供电系统的设定直接影响到控制系统的可靠性，因此在设定供电系统时应考虑下列因素：
1)输入电源电压在一定的允许范围内变化；
2)当输入交流电断电时，应不破坏控制器程序和数据；
3)当控制系统不允许断电的场合，要考虑供电电源的冗余； 4)当外部设备电源断电时，应不影响控制器的供电； 5)要考虑电源系统的抗干扰措施。
系统中变频器的输入信号有两种，一种是控制信号，它包括PLC输给变频器的FWD信号和压力传感器送来的压力信号，压力信号由PLC输出，压力信号是作为变频器的PID单元的反馈输入信号；另一种是输入电源信号口引。尽量不要用主电路电源
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