云南农业大学校园供水系统自动控制系统的改进设计方案.docx

科类 工科 学号 20061135

本科生毕业设计
云南农业大学校园供水系统自动控制系统的改进设计
方案1

指导教师： 职称 讲师
云南农业大学 昆明 黑龙潭 650201
学 院： 工程技术学院
专 业： 电气工程及其自动化 年级： 2006
设计提交日期： 2010.5.26 答辩日期：

答辩委员会主任：

云南农业大学
2010年 5月 日

云南农业大学校园供水系统自动控制系统的改进设计方案1

（云南农业大学工程技术学院，昆明 黑龙潭 650201）
摘 要

本设计说明书针对校园供水系统原有的控制方式存在操作人员劳动强度大、造成水能和电能浪费等问题，而提出的改进方案。
本说明书在分析了云南农业大学校园东校区供水系统原有的继电器+变频器常规控制系统不足的基础上，结合实际用水情况，提出基于三菱FX2N系列的可编程控制器控制，运用组成的改进方案。
该改进方案的控制系统不仅完成了信号监测、数据传输、变频调速和实现实时监控功能，而且满足校园实际用水的需求，从而提升了供水系统自动化程度，提高供水可靠性。
关键词：变频；PLC；恒压供水；自动化

目 录

中英文摘要 ……………………………………………………………………………Ⅰ
目录 ……………………………………………………………………………………Ⅲ
表录 ……………………………………………………………………………………Ⅵ图目录 …………………………………………………………………………………Ⅶ
符号及其计量单位说明 ………………………………………………………………Ⅷ
1 前言 …………………………………………………………………………………1
2 校园原有的供水系统的介绍 ………………………………………………………1
2.1 水泵房的配电系统总体介绍 …………………………………………………2
2.1.1工作电源介绍 ……………………………………………………… 2
2.1.2 电源导线介绍 …………………………………………………… 2
2.1.3 接零保护介绍 ………………………………………………………2
2.2主要设备介绍 ………………………………………………………………… 2
2.2.1电机、离心泵和变频器的参数 ………………………………………2
2.2.2 电机和离心泵的介绍 ………………………………………………3
2.2.3变频器的介绍 ……………………………………………………… 3
2.2.4 变频器与电机相连接介绍 …………………………………………8
2.2.5 变频器控制电机的操作介绍 ………………………………………8
2.3 原有控制系统的介绍 …………………………………………………………9
3 系统改进方案的设计 ………………………………………………………………10
3.1 系统改进设计原则 …………………………………………………………10
3.1.1 适用性原则 …………………………………………………………10
3.1.2 经济性原则 …………………………………………………………10
3.1.3 科学性原则 …………………………………………………………10
3.2 方案设计的总体思路 ………………………………………………………10
3.3系统改进方案担一设计 ………………………………………………………11
3.3.111
3.3.2改进设计方案一的控制流程分析 ………………………………… 11
3.3.3方案一存在的问题 ………………………………………………… 12
3.3.4对方案一进一步改进 ……………………………………………… 12
3.3.5方案一的优缺点 …………………………………………………… 13
3.4 系统改进方案二设计 ……………………………………………………… 13
3.4.1资料分析 …………………………………………………………… 13
3.4.2 改进设计方案二控制流程分析 ……………………………………14
3.4.3方案二存在的问题 ………………………………………………… 14

设计思路 ……………………………………………………………14
3.5.2 方案三控制流程图分析 ……………………………………………15
3.5.3 方案三存在的问题 …………………………………………………15
3.6 方案设计小结 …………………………………………………………15
4 相关计算及设备选型 ………………………………………………………………15

水泵相关计算 …………………………………………………… 15
4.1.2 导线截面的选择 ……………………………………………………16
4.1.3 空气开关的选择 ……………………………………………………17
4.1.4 熔断器的选择 ………………………………………………………17
4.1.5 接触器的选择 ………………………………………………………18

4.2.4 PLC的选型 ………………………………………………………… 225 改进后的系统硬件设计和软件设计 ………………………………………………23
5.1硬件设计 …………………………………………………………………… 23
5.1.1PLC的I/O端口分配 …………………………………………………23
5.1.2控制面板设计 ……………………………………………………… 25
5.2软件设计 …………………………………………………………………… 25
5.2.1 PLC的语言介绍 ……………………………………………………26
5.2.2 编程装置的介绍 ……………………………………………………27
5.2.3 基本指令介绍 ………………………………………………………28
…………………………………………………28

6 样机或试件的各种实验和测试情况7 方案设计中出现的问题 ……………………………………………………………39
8结论 ………………………………………………………………………………… 40
参考文献 ………………………………………………………………………………40
致谢 ……………………………………………………………………………………41
附录 ……………………………………………………………………………………42

表 目 录

…………………………………………………………… 17
表 2 各接触器型号及具体 ……………………………………………………18
表 3 PLC的I/O接口分配 ………………………………………………………24
表 4 基本指令 ………………………………………………………………… 28
表 5 FNC 66功能指令步数 ……………………………………………………28
表 6 单键起停的指令表 ………………………………………………………29
…………………………………………………………… 31
表 8 方案一程序表 ……………………………………………………………32
表 9 时钟指令表 ………………………………………………………………33
表10 特殊中间继电器 ………………………………………………………… 33
表11 特殊数据存储器 ………………………………………………………… 34

图 目 录

图1 变频器的工作原理图2 电压斜坡起动的电压变化波形图3 限流起动电流幅值 ………………………………………………………… 6
图4 电动输出电压波形
图5 数字压力表
符号及其计量单位说明

P30：有功计算负荷，单位kW；
Kd：需要系数；
Pe： 额定有功功率，单位kW；
Q30：无功计算负荷，单位kvar；
S30：，单位kVA；I30：单位A；
，单位kV；
cosφ：功率因数；
：导体所在电路的最大持续工作电流单位A；
—相应于导体额定环境温度条件下导体的长期允许电流，单位A；
A0：制线路的中性线截面单位mm ；
Aφ：相线截面单位mm ；：熔断器额定电流单位A；

1前言
随着社会经济的迅速发展，水对人类生活与工业生产的影响日益加强，人类对供水的质量和供水系统的可靠性要求不断提高。我国是水资源和电能短缺的国家，长期以来市政供水、高山供水、工业生产循环供水等方面技术都比较落后，自动化程度较低，主要表现在用水高峰水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象，而在用水的低峰期水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况，此时将会造成能量的浪费。把自动化技术、控制技术、网络通讯技术等应用在供水领域，成为对供水系统研究的新方向。
云南农业大学东校区地处山坡，校区面积大，人口密集，而自来水公司所提供的水管不管是压力还是在流量，都不能满足师生学习和生活的需要，因此学校进行基础建设的时，在山脚下建造了一个蓄水池，其供水流程是先对自来水进行存储，再利用三台37KW的水泵与立式多级离心泵组成的供水系统，向离山脚约有3公里的山顶上的容量约800立方米的巨型水池进行供水，再由此水池为东校区的师生提供生活用水。现有供水系统的控制操作都是依靠来完成，这样造成
基于以上的问题，本设计说明书针对云南农业大学的校园供水系统进行改进设计的方案。改进后的供水控制系统，提出三套设计方案，经过论证，得出的实施方案。改进后的系统可以实现水泵自动集中管理的功能，可以降低耗能、节约成本和减少维修维护工作强度、确保供水需求，实现供水的自动化控制。
本设计说明书主要叙述了原有的供水的系统分析、系统改进方案的设计、系统的相关计算、设备的选型、改进后的系统硬件设计和软件设计等内容。
由于时间仓促，本人的水平有限，该设计难免存在不足，恳请各位老师指正批评，本人十分感谢。
2 校园原有的供水系统的介绍
供水系统的建设是学校基础设施之一，供水系统的性能好坏直接影响到师生的正常生活。供水系统在设计上是要遵循供水可靠性、经济性等原则。随着科学技术不断地更新，供水系统朝着自动化、智能化发展，而云南农业大学原有的供水系统也需要进行改进，实现自动化。
2.1 水泵房的配电系统总体介绍
配电系统是整个供水系统的控制核心部分，其可靠性高低直接影响到供水的质量。现在需要对原有的配电系统进行分析，了解各个器件的现状和功能，以便设计出改进方案。云南农业大学东校区水泵房的配电系统情况（附图1），该配电系统是采用200A的电源进线，其供水动力是由三台37kW水泵配合立式多级离心泵组成。该配电系统有3.0kW的照明、1.1kW的排污泵和1.7kW的吊车，预留15kW的备用容量。
2.1.1 工作电源介绍
该原有的系统的电源引自配电室，采取AC380V/220V的三相五线制的供电方式。传统的三相四线制即 TN-C系统，其包含三根相线（A、B、C）及一根零线（PEN），是工作零线与保护零线合一设置的接零保护系统，而三相五线制TN-S系统(还包括TN-C-S系统)，其包含三根相线（A、B、C）及一根零线（N），一根地线(PE)，是工作零线与保护零线分开设置或部分分开设置的接零保护系统。三相五线制的保护灵敏性与可靠性都比三相四线制的要高，因为接地零线（即PE线）是单独设置，且直接引自电源变压器中性点（该中性点已可靠直接接地，其接地电阻较低，满足系统保护要求）。三台水泵采用两工一备的工作方式，这样的工作方式既满足了供水需求，又提高了供水的可靠性。
2.1.2 电源导线介绍
电源的总进线采用铜芯塑料电缆，电缆沿着电室地板暗敷，动力线由配电柜引出至水泵房沿地面暗敷，照明回路采用铜芯塑料导线穿P/C管暗敷。
2.1.3 接零保护介绍
所有电气设备都设置接零保护，并且引入线处需设置重复接地，接地电阻必须小于或等于10Ω。从接地装置处用40×4扁铜引至进线柜内与保护零线端子相接，这样工作零线在与保护零线端子相连实现了重复接地。该原有的系统所有的保护零线均从保护零母线引出，而配电柜外壳、互线铜管和三相插座接地必须进行可靠接零保护。
2.2主要设备介绍
2.2.1 电机、离心泵和变频器的参数
电动机：型号Y225S-4；数量为3台；参数：额定功率为37kW，额定转速为1480r/min，额定电流为70.4A,工作电压3φ/AC/380；满 载时效率η=91.8%,功率因数cosφ=0.87；起动转矩为1.9，最大转矩为2.2，重量为302Kg。离心泵：型号100DLX4；数量为3台；参数：流量100立方米每小时，扬程80m，额定转速为。变频器：型号STR系列B型,工作电压3φ/AC/380，调配功率37kW。
2.2.2 电机和离心泵的介绍
该供水系统由电机和离心泵组成的，采用两工一备的工作方式。由于电机的功率为37kW，属于中型电机，不能直接启动，否则会产生相当大的冲击电流，对设备和整个配电系统都有很大的冲击。
2.2.3 变频器的介绍
变频器启动电机的系统与传统的交流拖动系统相比，利用变频器对交流电动机进行调速控制的交流拖动系统有许多优点，如节能，容易实现对现有电动机的调速控制，可以实现大范围内的高效连续调速控制，容易实现电动机的正反转切换，可以进行高频度的起停运转，可以进行电气制动，可以对电动机进行高速驱动，可以适应各种工作环境，可以用一台变频器对多台电动机进行调速控制。电源功率因数大，所需电源容量小，可以组成高性能的控制系统等等。下面简单介绍一下上面提到的变频器调速控制系统的各种主要优点。在许多情况下，使用变频器的目的是节能，尤其是对于在工业中大量使用的风扇、鼓风机和泵类负载来说，通过变频器进行调速控制可以代替传统亡利用挡板和阀门进行的风量、流量和扬程的控制，所以节能效果非常明显。
软启动器和变频器的比较：软启动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软起动器贵得多，结构也复杂得多。软启动器用于需降压启动和停止的场合。电机的转速不变。变频器用于需要调速，恒压的地方，频率决定转速。软启动和变频器最大的区别就是变频器可以任意设定运行频率，而启动器只起到软起软停作用。所以该原有控制系统是采用变频方式启动水泵。
原有控制系统是采用三台STR系列的B型数字式交流电动机变频器分别对三台电机进行启停控制。STR系列的B型数字式交流电动机变频器是采用电力电子技术，微处理器技术及现代控制理论设计生产的具有当今国际先进水平的新型起动设备。该产品能有效地限制异步电动机起动时的起动电流。可广泛应用于风机、水泵、输送类及压缩机等负载，是传统的星/三角转换、自耦降压、磁控降压等降压起动设备的理想代替品。
STR系列的B型数字式交流电动机变频器作用：降低电动机起动的起动电流，减少配电容量，避免增容投资；减少起动应力，延长电动机及相关设备的使用寿命；平稳起动和软停车避免了水泵的嘴振问题、水锤效应；多种起动模式及宽范围的电流、电压等设定，可适用多种负载情况，改善工艺；完善可靠地保护功能，更有效的保护电动机及相关设备的安全；可用于频繁起、停场合。
STR系列的B型数字式交流电动机变频器特点：起动方式：根据负载的特点选择不同起动模式和参数设置，可最大限度使电动机实现最佳的起动效果。高技术性能：由于采用高技术微处理器和强大的软件支持功能使控制电路得到简化，无需对电路参数进行调整即可获得一致，准确及快速的执行速度。高可靠性：STR系列变频器所有电器元件均经过严格的筛选，其主控板是经过了72小时高温循环实验，从而保证了产品的高可靠性。优化的结构：独特紧凑的模块化结构及上进线下出线连接方式，非常方便用户的集成和成套。多重保护功能：STR系列变频器在电机起动和运行过程中有多种保护（如过流、过压、缺相、过热等），所以对单台电机控制无需另加电机保护电路，降低集成和成套成本，简化电路。键盘设置功能：便捷直观的操作显示键盘，可根据不同的负载，对起停、运行、保护等参数进行设置，修改。模拟信号输出：可提供4—20mA的模拟信号实际功率设置：当变频器的功率比实际功率大时，可将变频器的额定电流按实际负荷进行设置，使变频器和实际负荷匹配，以保证起停、运行、保护等各参数的准确性。
STR系列的B型数字式交流电动机变频器工作原理：STR系列电动机变频器采用三对反并联的晶闸管连接到交流电机的定子回路 上，利用晶闸管的电子开关作用，通过微处理器控制其触发角的变化来改变晶闸管的通断程度，由此来改变电动机的输入电压的大小，以到达控制电机软起动的目的，当起动完成后，变频器输出达到进线电压，这时将通过旁路控制信号，自动控制旁路接触器KM吸合，将电机并入电网运行，如图2-1所示：

图1 变频器的工作原理
Figure 1 The working principle of frequency converter

STR系列电动机变频器控制方式有电压斜坡起动和限流起动，同时具有点动功能。电压斜坡起动模式和限流起动模式是两种独立的起动模 式，使用中只能是其中一种。电压斜坡起动控制模式：图2-2给出了电压斜坡起动的电压变化波形图，其中为起动时变频器输出地初始电压值，当电机起动时，变频器的输出电压迅速上升到，然后按所设定的时间t逐渐上升，电机随着电压的上升不断地加速，当电压达到进线电压时，电机达到额定转速，起动过程完成，初始电压和和起动时间t均可以根据负载的情况设定，初始电压的设定范围一般为（5—75）%Ue，t的设定范围为1—120s。电压斜坡起动模式适用于大惯性负载，或对于起动电流不严格，而对起动平稳性要求较高的场合，这种起动方式，这种起动可以大大的降低起动冲击和机械应力，初始电压值越大，起动初始转矩越大，但起动瞬间冲击也越大。

图2 电压斜坡起动的电压变化波形
Figure 2 Voltage slopes of voltage waveform start-up

限流软起动控制模式：在限流起动模式下，当电机起动时，其输出电压值迅速增加，直到输出电流达到设定的电流限幅值,如图2-3所示，并保持输出电流不大于该值，电压逐渐升高，使电机逐渐加速，当电机接近额定转速时，输出电流迅速下降至额定电流Ie以下，完成起动过程。电流限幅值可根据实际的负载情况进行设定，设定范围为电机额定电流Ie的0.2—4倍。限流起动模式一般用在对起动电流有严格的场合，特别是电网容量偏小，要限制起动容量时，可根据要求设定限流倍数，一般在2.5—3倍之间，设定过小也可能会造成不能正常起动，采用限流起动时，起动时间和限流倍数大小有关，限流倍数越大，启动时间越短，反之则越长。

图3 限流起动电流幅值
Figure 3 Starting current limiting amplitude
点动运行控制模式，在该控制方式下，变频器的输出电压迅速增加至点动电压并保持不变，改变的设定值，可改变电机点动时的输出电压及输出转矩如图2-4所示，该功能对试车判断电机转向或一些负载的定位非常方便。

图4 电动输出电压波形
Figure 4 Power output voltage waveform

停车控制模式：STR系列变频器有自动停车和软停车两种停车模式。自由停车，当接到停机命令后，变频器发出指令断开旁路接触器并封锁主电路晶闸管的输出，电动机依负载惯性逐渐停机。软停车，在这种停车模式下，当接到软停车指令后电动机的供电由旁路接触器切换到主电路晶闸管，变频器的输出电压逐渐降低，直到电机停止运行，其停止时间与其负载、停车时间因子设定值有关，对于不同的负载可以修改停车时间因子设定值，达到平滑软停车。
参数设置：当变频器处于准备好状态时，按编程键并保持五秒钟，可使变频器进入起动模式选择状态，这时可通过上翻或下翻选择键增减，设定所需要的“起动模式代码”，当设定为“1”即电压斜坡起动模式，这时进入的就是电压斜坡起动模式，其指示灯亮；当设定为“2”即限流起动模式，这时进入的就是限流起动模式，其指示灯亮；当设定为“3”即点动工作模式，此时其键盘上的指示灯都不亮，在确认设定后的起动工作模式后，若继续按编程键，可进入设定当前起动模式下的相关参数设置。
电压斜坡起动模式相关参数的设置大致操作流程：电压斜坡模式选择—斜坡初始电压的修改—斜坡起动时间的设置—起/停过流保护值的设置—电流不平衡度的修改——控制方式选择—旁路触发选择—起动过载级别选择—运行保护值设置—停车模式选择—完成。
限流起动模式相关参数的设置大致操作流程：限流起动模式选择—起动电流初始值设置—限流起动时间—起/停过流保护值设置—电路不平衡度的修改—控制方式选择—旁路触发选择—起动过载级别选择—运行过流保护值设置—停车模式选择—完成。
由于该系统对于起动电流不严格，对起动平稳性要求较高，所以采用电压斜坡起动模式，这种起动可以大大的降低起动冲击和机械应力，初始电压值越大，起动初始转矩越大，但起动瞬间冲击也越大，采用电压斜坡起动模式，起动过程的长短与起动时间设定值需要经验。
2.2.4 变频器与电机相连接分析
变频器与电机相连接情况（见附图2），变频器的接线端子包括交流电源输入端子、软起动器出端子和外接旁路接触器专用端子。变频器数字输入端子包括外控软停车端子（SS）外控起动端子（RUN）、外控停止端子（STOP）、外控点动端子（JOG）、外控复位端子(RET)和外控数字信号公用端子(COM)，而输出系统包括包括旁路输出、故障输出和起动完成输出，实现了平稳启动、变频调速登功能。
2.2.5 变频器控制电机的操作分析
变频器控制电机的控制接线情况（见附图3、附图4），由于采用的水泵功率到达37kW,若直接起动电机产生的冲击电力高达420A，为了避免产生大的冲击电流，该系统采用变频起动控制。主电路分析：由型号为JXM2—100L空气开关，其功能是开断电源；型号为QL1/AS1005的电流表，其功能是监测线路上的电流值；型号为GF1-16\2的熔断器，其功能是线路上的短路保护装置；型号为HH54P\B\220的接触器，其功能是间接控制电机起动；型号为FU-18\2的热继电器，其功能是线路上的过载保护装置，所组成的强电电路。
电机控制回路分析：控制回路包括手动控制、自动控制、水泵信号、工作位置指示和故障信号。当按下SBA1按钮，1KA接触器的线圈得电，其主触头动作，电机起动，1KA接触器的辅助触点中的常开触点闭合，形成自锁，使电机持续得电进行供水。自锁是控制电路中核心设计，只有存在自锁的设计才能使电机持续得电。自锁—
2.2.6 原有系统的控制面板分析及其操作步骤
，报警按钮包括试警按钮和解警按钮，均使用绿色按钮。该控制面板的所有操作都是人工进行的，造成的劳动强度大，这个问题也是本改进设计所需要解决的。
2.3 原有控制系统的介绍
原有控制系统是采用常规接触器控制，这种接触器控制模式存在接线复杂、稳定性不高、操作不便等问题。根据水泵房的记录可得，水泵运行方式是采用两工一备的工作方式。该供水系统对云南农业大学东校区师生的学习和生活进行提供用水，日用水量约3000吨，由三台37kW的水泵进行供水，一般从每天的早上5点30分进行供水，工作水泵为两台；当到达8点时，停运其中一台水泵，只用一台水泵进行供水；下午两点左右进行切换，也是用一台水泵进行供水，一直到深夜的12点半停止供水，第二天再循环上一天的运行动作。这种控制方式存在着对人的依赖性强、工作人员劳动强度大等问题。由于原有的供水系统存在以上的不足，需进行改进。
3 系统改进方案的设计
本设计说明书介绍的改进设计方案要求在不影响原有系统正常工作的情况下，进行改造。
3.1 系统改进设计原则
3.1.1 适用性原则
本设计需完成对校园供水系统自动控制系统改进的任务，要求远程监控和管理，供水可靠性高，操作简单，维护及维修容易，因此本系统的改造设计使用对象是基层管理人员。
3.1.2 经济性原则
本设计要求对原有的系统基础上进行改造，在达到所要求的基本功能上，尽可能的减少改造成本，既要考虑到今后的发展，又要考虑到系统的硬件在以后中不断升级。
3.1.3 科学性原则
该改造设计既要解决原有运行模式存在的问题，减少人员操作，降低劳动度，提高工作效率，有效地节能，使系统有较高的科学性、可靠性等。
3.2 方案设计的总体思路
根据云南农业大学东校区的实际用水需要，在保证供水安全、可靠和及时以及对未来发展的需要的前提下，对校园原有的供水系统提出改造设计方案，新的系统采用PLC+变频器+压力传感器的控制模式。为了更好的对系统进行改进，本设计提出了三套方案，经过分析和对比得出可行性方案，进行施工。

图5 数字压力表
Figure5 Digital pressure gauge

根据水泵房的工作人员经验得出水泵出水口的水压力会随着山顶上的蓄水池水深的变化而变化。我们在水泵的出水口处安装型号为HCP4I222(0~20MPa)的数字压力表，其具体安装情况如图5所示。我们利用所安装压力表进行实验,发现蓄水池的水深和水泵出水口的压力存在着一定的关系，水泵的出水口的压力会随着蓄水池的水深升高而增大，这是因为该供水系统在最初的设计时，为了节省投资，把山顶的蓄水池的出水管和进水管设计为共用一根水管，每当蓄水池的水量有变化时，都会对水管有压力作用，也就是存在压力反馈，经过实验可得出这种压力变化不仅能在压力表上反映出来，而且压力变化十分明显，存在一个最高水位的压力和一个最低水位的压力。这两个压力可以作为本方案的控制信号，水泵的工作与否完全由压力提供的压力信号进行控制，从而达到自动化供水。
选用压力表要求3.3 系统改进方案一设计
3.3.1 改进设计方案一控制方式
本方案的设计就是利用压力表可以输出两个压力值，把输出的压力值分别设定为蓄水池最高水位的压力和蓄水池最低水位的压力。经过多次实验得出最高水位的压力为0.696MPa和最低水位的压力为0.618MPa。本改进设计利用这两个压力作为PLC的输入控制信号，是判断是否开停机的重要依据。改进设计的控制方式归结为：当蓄水池的水位低于所设定的最低水位时，压力表检测到水泵出水口有压力的变化并输出一个信号，作为PLC的输入信号，PLC收到此信号，就执行对水泵启动的命令，起动两台水泵进行供水；当蓄水池的水位高于所设定的水位时，压力表检测到水泵出水口有压力的变化并输出一个信号，作为PLC的输入信号，PLC收到此信号，就执行对水泵停机的命令，全部水泵停止工作。
3.3.2 改进设计方案一的控制流程分析
在工程上，控制流程图用来表示该工艺完成的情况。控制流程图能直观和形象的表达控制顺序。所以在设计方案中，控制流程图示必不可少的。
改进设计方案一的控制流程图(见附图6)。首先启动PLC和压力传感器，压力传感器对山顶的蓄水池进行水位压力的监测，当水池的水对水管的压力低于所设定最低水位的压力时，压力传感器向PLC传递一个信号，PLC接收到此低水位的压力信号，马上执行起动两台水泵工作的命令；当水池的水对水管的压力高于所设定最高水位的压力时，压力传感器向PLC传递一个信号，PLC接收到此高水位的压力信号，马上执行停止水泵的命令。这种控制过程流程简单，容易实现，但是水位压力的选择比较困难，压力选择是否恰当会直接影响到供水的质量。
3.3.3 方案一存在的问题
运用这种控制思想进行改进该控制系统时，需要解决的问题：第一，最高水位和最低水位的压力设定的问题。这两个压力的设定是至关重要的，因为这种方案就是围绕这两个压力进行设计的。压力的提取需要做大量的实验。第二，提取的压力信号能否为PLC所用。第三，是否能可靠的提取到压力信号，因为此方案的核心是水位的压力作为控制信号，进行控制水泵的工作情况。第四，能否避免反复起停电机，因为压力作为控制信号，当水位到达最高水位时，PLC会执行停止水泵运行的命令，使水泵停止工作，但由于存在用水，水位可能在很短的时间内下降，被传感器所检测到，PLC会执行起动水泵的命令，水泵起动，这样会存在反复起动。而反复起动水泵，不仅对整个供水系统产生不良影响，而且会影响设备的寿命
3.3.4 对方案一进一步改进
针对这个方案的问题，再提出一个改进的措施，只需要压力传感器提供一个最高水位的压力进行控制，其控制思想为；若水泵没有工作，当水位从最高水位往下降，即所检测到的压力小于所设定的压力（0.696MPa），PLC接收到压力传感器所发送的信号，便执行两台水泵供水的命令；若水泵正在工作，当水位到达最高处时，即所检测到的压力大于所设定的压力（0.696MPa），PLC接收到压力传感器所检测到信号，执行两台电机的起停止供水命令，此方案实现了实时监测，实时调节的功能，大大减少对人的依赖作用，也实现了自动化供水的理念。
该方案需要注意的问题：第一，按照其实现自动供水的工艺流程来看，存在着水泵反复起停问题，这与我们的设计原则相违背；第二，两台水泵不能同时起动，因为这样同时起动产生的起动电流也是相当大了，也会对电网和设备进行冲击。
为了进一步完善该改进设计方案，可以使用PLC的定时器来解决上述问题。具体解决方案如下:当水池的水位下降，不马上起动水泵进行供水，而是起动PLC的定时器，经过一段时间t后才起动水泵进行供水。而在起动水泵时，也是利用定时器设定两台水泵先后起动，但由于此方法在编程上过于复杂，可以利用变频器可设定起动时间的功能进行控制两台水泵先后起动，这样就解决了上述问题，
3.3.5 方案一的优缺点
改进后的系统，既保证了供系统的可靠性，又实现了自动化，但是在获取时间t上存在困难。因为时间t会随着每天各个时间的用水量不同，其长短也不一样。所以取其时间值也存在技术上的问题。
3.4 改进设计方案二
3.4.1 资料分析
在工程上，为了实现其控制功能，往往经验占有很重要的地位。经验是在实际生产中得来的，它表现出来的就是实际情况。所以本设计介绍的第二套方案就是利用工作人员多年的操作经验进行设计的方案。
根据原始资料，可知云南农业大学东校区日用水量约3000吨，其供水系统由三台37kW的水泵组成，进行供水，采用的两工一备的工作方式，一般从每天的早上5点30分进行供水，工作水泵为两台，当到达8点时，停运其中一台水泵，只用一台水泵进行供水，下午两点左右进行切换，也是用一台水泵进行供水，一直到深夜的12点停止供水。
3.4.2 改进设计方案二的控制流程分析
综合上