摘要：随着现代科技的不断发展，各类机械设备都在朝向自动化的方向发展，尤其是在供水系统当中应用自动化控制系统更是贴近人们的生活现实，同时加深了人们对自动化的认识。文章以供水系统当中自动化控制系统的应用来论述如何提高设备的自动化控制设计。
关键词：机械设备；自动化；变频器；PLC
随着变频调速技术的快速发展，变频技术得到广泛的重视和青睐，变频器广泛应用在工业和生活等各种供水系统内。工频控制系统具有寿命短、浪费电能、容易跳闸等弊端，这些设备一直处在高速运转环境下，磨损情况极其严重，导致整个系统的使用寿命不断缩减，调控压力只能依靠控制阀门和电动机的启停进行，振动及噪声较大，系数功率因素极低，对此，当前多用变频器来对恒压供水系统进行控制。
一、PLC、变频器、恒压供水系统的介绍
（一）PLC 控制技术
PLC，即可编程逻辑控制器。PLC 控制技术是以微型CPU 作为其控制中枢的，在计算机、通信工程等技术下形成的一种在模拟、数字形式下的输出、输入信号控制各类生产活动过程。PLC 控制技术就是为了工业生产需要而设计的操作平台。PLC 主要是由电源、中央处理单元、存储器、输出输入接口单元、功能模块、通信模块构成的。PLC 主要工作过程包括三个阶段，分别是输入采样阶段、用户执行阶段、输出更新阶段，这三个阶段为PLC 控制过程的一个周期，在整个运行过程中，PLC的中央处理单元可以在一定的速率上重复进行这三个阶段。随着我国科学技术的突飞猛进，加上PLC 控制技术的稳定性、简便性等优点，使其在工业生产、建筑行业等领域有了广泛的应用。
（二）变频器
变频器，主要是以变频、微电子技术为基础，通过对电机电源的改变其工作频率的方式从而控制交流发动机的控制设备。变频器主要是由滤波单元、制动单元、驱动器等元件构成的。变频器主要工作原理就是将交流电转别为直流电，再将直流电转变成交流电的过程。随着我国变频器日新月异的进步，加上变频器高稳定性、简便操控性、节省能耗等优点，使其在纺织化纤、塑胶生产等领域有了广泛的应用。
（三）恒压供水系统
供水系统对于我国国民日常生活起着非常重要的作用。恒压供水系统对我国的自动化工业及立体化空间建设有着极其深远的影响。恒压供水系统主要是控制供水水压的恒定及水泵的转速，从而实现共水系统的负反馈控制。和传统供水系统对比，基于PLC 和变频器控制的恒压供水系统有着高机动性、高稳定的供水效果、简便的操作等优点，进而在小区供水、消防供水、农业供水、建筑供水有着广泛的应用。
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二、基于PLC 和变频器控制的恒压供水系统的分析
（一）基于PLC 和变频器控制的恒压供水系统的构成及工作原理
基于PLC 和变频器控制的恒压供水系统可以实现优化水泵的控制进而保证供水系统的恒压。变频器、PLC、水泵、供水管道是构成这种供水系统的主要部件，这种供水系统的主要工作原理就是水泵在 PLC 控制下运行，变频器所提供的电源频率保证恒压供水系统中水泵的转速，从而可以改变供水过程中的压力值，再通过调节器对供水系统进行调节，确保其恒压供水。
（二）基于PLC 和变频器控制的恒压供水系统的工艺
基于PLC 和变频器控制的恒压供水系统的工艺主要有以下几个环节。一、对PLC 和变频器控制的恒压供水系统进行启动，这个过程中PLC将会对系统中进行检测，判断其是否满足运行条件，若出现故障提醒，那么必须对故障进行处理，随后才能展开之后的操作；二是PLC 和变频器控制的恒压供水系统保持稳定运行，通过对管道中压力的设置，触动供水系统的运行开关，使供水系统开始运行，通过对调节器进行调节是水泵的转率最优；三、对PLC 和变频器控制的恒压供水系统运行环境的选择，为了保证供水过程工作最大化，往往采用的是两台水泵电机依次工作。若遇到特殊情况时，水泵的输出功率无法满足当前的水量的输入时，那么就必须重新调整供水管道中设定的压力值和实际状况下的压力值；四、对PLC 和变频器控制的恒压供水系统产生问题故障的处理，在恒压供水系统的控制上会出现各种各样的问题。①对供水系统启动时没有显示时，就需要对变频器的电压值进行检测是否一致；②当电源接通后空开发生跳闸现象，就需要对电源接线端子检查其是否有短路现象；③当供水系统运行时电机不工作，就需要对电源处三相电是否出现短路进行检查等。
三、PLC 自动化控制系统的优化设计
（一）PLC 自动化控制系统的硬件设计
硬件设计是自动化控制系统优化设计的一个重要环节，同时也是保证PLC 自动化控制系统安全可靠运行的重要组成部分，硬件设计主要包括输入电路设计和输出电路设计以及抗干扰设计三个部分，以下也将作简单的论述和分析。
1、PLC 控制系统的输入电路设计分析
对于PLC 自动化控制系统的输入电源来说，供电电源的电压一般是AC85- 240V，这种供电电源的适应范围比较广，因此应用也比较多。而为了更好的减少外界环境对于电源的干扰，我们应该在电源上面安装必要的电源净化原件，其中最主要的则是电源滤波器以及隔离变压器。而在隔离变压器的使用过程中我们可以引入双层隔离技术，这样可以通过屏蔽层的减少高低频脉冲干扰。对于输入电路的设计，一般采用DC24V的输入电源，但是如果电源带有负载时，一定要注重电源的容量，同时要做好电源的短路防护的准备工作，这对于保障系统的正常安全运行是非常重要的。另外，一般情况下输入电源的容量是输入功率的两倍以上，在设计时还应该在电源之路或是适当位置安装专门的熔丝来保证电路的安全。
2、PLC 控制系统的输出电路设计
在输出电路设计时，首先应该根据基本的生产工艺要求，做好相关的电路设计准备工作，其中的输出电路所需要的各种指示灯以及变频器的控制和调速应该使用晶体管进行输出，特别是频率过高的PLC 控制系统更是需要晶体管作为支撑。而当频率过低时，我们则首选继电器作为输出，不仅设计简单，而且也可以提升系统的负载能力。另外对于一些带有输出带电磁线圈的输出电路来说，为了防止浪涌电流的冲击，在设计时应该在直流感性负载的旁边接上续流二极管，它可以吸收浪涌电流达到有效保护PLC 的目的。
3、PLC 控制系统的抗干扰设计
科学技术的不断发展和工业自动化程度的不断加深，如何更好的降低外界因素对于PLC 的干扰，已经成为了优化设计PLC 自动化控制系统的重要内容。目前晶闸管以及变频调速设置的广泛应用在带来系统功能不断强化同时，也带来了更多的污染以及相关干扰问题，而控制系统的防干扰设计也是我们优化设计时必须解决的问题。
（二）PLC 控制系统的软件设计
在进行硬件设计的同时可以着手软件的设计工作。软件设计的主要任务是根据控制要求将工艺流程图转换为梯形图，这是PLC 应用的最关键的问题，程序的编写是软件设计的具体表现。在控制工程的应用中，良好的软件设计思想是关键，优秀的软件设计便于工程技术人员理解掌握、调试系统与日常系统维护。PLC 控制系统的程序设计思想。由于生产过程控制要求的复杂程度不同，可将程序按结构形式分为基本程序和模块化程序。基本程序既可以作为独立程序控制简单的生产工艺过程，也可以作为组合模块结构中的单元程序。把一个总的控制目标程序分成多个具有明确子任务的程序模块，分别编写和调试，最后组合成一个完成总任务的完整程序，这种方法叫做模块化程序设计，这种设计思想和方法对于系统的软件设计作用极大。
随着社会的高速发展，城市建筑规模的不断扩大，常规的供水系统越来越无法满足当前人们日常生活需求，所以，基于 PLC 和变频器控制的恒压供水系统成为当前供水系统主要研究方向，通过对PLC 进行优化设计，让变频器能够更好的对恒压供水系统进行控制和调节，从而实现供水设备自动化程度的提高。
参考文献
[1] 刘胜男. 提高机械设计自动化程度的方法[J]. 电大理工,2014,01
[2]崔耀,李二郎福.高层建筑恒压供水自动化的设计及应用[J].科技风,2013,02
论文作者:蒋红军1,郑根胜2
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/7
标签：供水系统论文; 变频器论文; 电源论文; 水泵论文; 控制系统论文; 程序论文; 系统论文; 《基层建设》2016年15期论文;