薛臣

摘 要：巴塔港港区供水系统是以PLC为核心结合USS通信协议的恒压供水系统，此系统与传统的恒压供水相比较具有硬件结构简单、节能经济及控制灵活等优点。该文主要从恒压供水系统原理、硬件的组成、PLC、变频器参数设置及恒压供水系统的应用等方面进行研究。

关键词：恒压供水 PLC 变频器 PID调节 USS协议

中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）10（c）-0006-02

随着社会的发展和进步，巴塔港港区用水问题日益突出，尤其体现在船舶及高层建筑供水上。为了提高巴塔港港区供水可靠性，保证巴塔港港区正常用水，避免水压不稳定造成的供水过剩或供水不足现象发生，恒压供水系统成为巴塔港港区供水系统的重要组成部分。

1 巴塔港港区恒压供水系统的原理及组成

1.1 巴塔港港区恒压供水系统的原理

巴塔港港区变频调速恒压供水系统原理如图1所示，首先根据巴塔港港区内（综合楼、侯工楼、仓库、变电所、船舶等）供水需求设定压力值，通过压力传感器检测港区供水管网中压力的变化并将压力值反馈给PLC，PLC将反馈压力值与预设压力值通过PID调节进行比较后，通过变频器控制控制水泵，达到恒压供水目的，整套恒压供水系统为一闭环控制系统，不仅提高了供水系统的稳定性和可靠性，同时港区恒压供水系统具有良好的节能性，这对提高巴塔港港区供水效率、降低巴塔港港区成本等方面具有重要的现实意义[1]。

1.2 巴塔港港区恒压供水系统的组成

巴塔港港区恒压供水系统由两部分组成：电气控制部分和机械设备部分，电气控制部分主要由S7-200PLC（CPU 226 CN）、MM430变频器、HP人机界面、压力传感器等电气元件组成。机械设备主要由4台水泵、稳压罐、阀门等部件组成。巴塔港港区恒压供水系统根据当地政府的要求选择4台功率为11kW的格兰富水泵，通过S7-200PLC中的USS通信把压力传感器传送过来的压力值和设定的压力值进行比较，然后把比较的结果传送给变频器来控制水泵的起停从而实现恒压供水。

2 PLC程序设计及变频器通信参数设置

2.1 PID调节

要想巴塔港港区恒压供水系统能够稳定运行，必须有PID调节，在V4.0 Step-Micro/Win SP9编程软件中，根据实际港区用水情况设置比例系数、积分时间及起始地址等，并配置PID回路输入及回路输出等各个选项之间的变量对应关系，最终生成如图2所示的调节模块[1]。

2.2 USS协议

通用串行通信接口USS（Universal Serial Interface）是西门子专为驱动装置开发的通信协议。USS因其协议简单、硬件要求较低，越来越多地用于和控制器（如PLC）的通信，实现一般水平的通信控制[2]。

2.3 变频器通信参数设置

正确的设置变频器通信参数是USS通信成功的前提条件，巴塔港港区恒压供水系统变频器通信参数设置如下：

P0700=5 设置为远程控制模式，从USS通信接口控制

P1000=5 选择频率源为COM链路的USS设置

P2000=50 设置基准频率为50HZ

P2009=0 设置USS标称化

P2010=6 设置USS的波特率为9600bit/s

P2011=1 设置USS的地址为1，与程序中的要保持一至

P2012=2 设置USS PZD長度

P2013=127 设置USS PKW长度

P2014=0 USS停止发报的时间

完成变频器中通信参数的设置后通过PLC内部USS通信库调用USS-CTRL变频器控制指令[3]，并根据变频器的通信参数来设置PLC内部的通信参数使之保持一致才能控制电机的启动、停止及调速。

3 巴塔港港区恒压供水系统的应用

该系统以PLC为核心，通过PLC的通信来控制MM430变频器的启动、停止及调速。

该系统中4台电机传动4台水泵给巴塔港区供水，由人机界面按设定的工艺曲线控制4个变频器进行传动，变频器与PLC通信方式根据当地政府要求和S7-200PLC通信方式设计，采用USS通信协议，PLC和变频器之间采用主从方式进行子程序等组成，通过调用PLC中的子程序对变频器进行控制和读写变频器参数，实现巴塔港港区恒压供水[4]。

4 结语

巴塔港港区恒压供水系统具有以下4种特点：（1）变频恒压供水能保证自动24 h恒定压力；（2）避免了水泵的频繁启动，增加了电机的使用寿命；（3）变频恒压供水系统可以根据用户要求来控制马达转速，达到节能效果；（4）变频恒压供水系统具有欠压、过流、过载、过热、缺相、短路保护等功能。

恒压供水系统成功地应用到了赤道几内亚巴塔港扩改建项目中，大大提高了巴塔港港区供水的自动化程度，不仅节约了能源的利用，还延长了系统使用寿命。

参考文献

[1] 朱雪凌，张娟，许智勇，等.基于PLC的变频恒压供水系统的设计[J].华北水利水电学院学报，2013，34（2）：87-89.

[2] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].2版.北京航空航天大学出版社，2008.

[3] MICROMASTER 430通用型变频器7.5kW-250kW使用大全[Z].

[4] 李敏.USS协议在变频器与S7-200PLC通信系统中的应用[J].科技风，2009（8）：113-114.