变频技术的飞速发展，由于变频调速的优越性，变频调速很快被应用于恒压供水系统中。在使用变频方法调速后，减少了供水水泵的反复启/停的次数，可使水泵以比较高的效率工作，从而可以降低浪费的电能，也降低了对电网电压的干扰。由于水泵电机消耗的功率和转速的立方成比率关系，从而可以获得比较好的节能效果。在使用变频器启/停水泵电机组时，可以减小其起动电流对电网的影响，以及供水系统的水压过大对管网的影响。在使用变频器进行改变水泵机组的转速时，可以用变频运行水泵和固定频率运行水泵的组合来实现恒压供水，这种组合的额方法其节能的效果比较优越，同时用变频器在切换至该台水泵电机变频运行时，采用软启动的方案，其启动电流可以迅速达到额定电流，减少了其在启动时电流过大对电网造成不必要的影响。使用变频器的作用是能实现恒压供水的水泵电机组的无级调速，即可以根据用户用水的变化，自动调节供水系统中运行的参数，来保持供水系统的水压恒定不变，以满足用户用水突然变化的要求。在用户用水增加时，通过PLC控制变频器，使其输出的电源频率升高，增加水泵机组的转速，从而增大系统供水能力；在用户用水降低时，通过PLC控制变频器，使其输出的电源频率降低，调节降低水泵电机的转速，从而增大系统供水能力；这样既保证了供水效率，也保证了供水水压恒定的要求，同时，达到了减少能源浪费目的。

1.3 变频恒压供水的发展现状

国内外变频恒压供水的发展，都是跟随变频器的调速技术的发展而发展的。目前，国外的大多数恒压供水系统的变频器技术已经应用得非常多，而且其变频恒压控制的方案也较为成熟。在国外前期的变频供水系统的设计中，主要采用的是变频器和水泵电机 “一对一”控制的变频运行的方案。尽管这种方案比较安全可靠，而且在实现恒压控制时会更加的灵活，但是这种方式的后果是水泵电机数量和变频器的数量会一样多，无形中增加了投资成本。

国内的对高层建筑供水系统的研究，有采用以西门子S7-200 PLC作为控制器核心，并与变频器、水压传感器、供水水泵电机相结合，配以相应的HMI触摸屏，实现远程监控的系统；也有基于单片机编写相关控制算法的变频调速，和相关接触器、继电器和驱动电路连接，实现对多台水泵循环控制，维持管网水压恒定，最终形成具有闭环的系统。前者西门子S7-200PLC在国内还在使用，在国外该PLC已经停产。是一款西门子公司早期的紧凑型PLC，虽然其性价比高、运行稳定，但后期的S7-1200具有同样的优点，而且其能够和其他新型模块兼容。后者基于单片机实现的系统，单片机容易受到干扰导致系统运行不稳定，甚至系统运行崩溃，相对能够稳定运行的PLC来说，其缺点明显。

1.4 本论文主要设计内容

本论文主要通过研究高层供水的要求，设计一个基于西门子S7-1200的变频恒压供水系统，通过变频器控制水泵机组的转速，实现恒压供水。本系统由PLC、调速变频器、供水水泵机组、水压传感器等构成。首先确定设计方案，进行系统的主电路设计和系统的控制电路设计，系统的控制核心设备选用 S7-1200系列PLC（CPU1214C DC-DC-DC ），变频器采用西门子公司的MM440泵类专用变频器。之后，利用西门子TIA V13软件进行了控制程序设计。在系统控制运行中，其电控系统由 S7-1200完成， PID控制由MM440变频器完成。最后，对整个变频恒压的供水系统进行综合调试和仿真，测试控制程序的完整性。本设计中有两组水泵电机，每组三台水泵电机，一台正常工频运行，一台由变频器控制变频运行，一台用作后备。即该系统的三台水泵电机中有 1 台水泵在变频器控制运行，其余一台水泵在工频下运行、另一台水泵用于备用。水压传感器负责将供水管网的水压信号反馈给 S7-1200PLC，文献综述PLC通过运算处理后，根据每组水泵机组的不同运行状态，控制各个每组水泵机组内的水泵切换，并根据水压传感器的实际的检测值与给定值之间差值，进行 PID 运算，同时输出给MM440变频器，控制其输出电源频率，从而调节每组水泵机组内水泵电机的转速，或增加运行中水泵电机的数量，从而维持改变系统的水压恒定。各水泵机组内的水泵之间的切换，要遵循先启先停、先停先启原则。