微機供水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計論文

1、 . . . I / 71摘摘 要要隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，一幢幢高樓拔地而起，對供水系統(tǒng)要求也越來越高。為了滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?，本文設(shè)計了微機供水監(jiān)控系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)以西門子PLC 為控制中心，并在 PLC 的程序當(dāng)中運用了 PID 指令。其原理主要是通過 PLC 模擬量模塊對現(xiàn)場的水壓信號進行采集，與水壓的設(shè)定值進行比對，通過 PLC 的 PID調(diào)節(jié)，進而調(diào)整變頻器的輸出頻率，調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，進而達到了恒壓供水的目的。此外，該系統(tǒng)還設(shè)計了上位機監(jiān)控部分，監(jiān)控界面應(yīng)用亞控組態(tài)王軟件進行設(shè)計，通過該上位機軟件可以有效的將供水現(xiàn)場的情況上傳給控制中心或者某個值班室。使工作人員不必深入供水現(xiàn)場就可

2、以直觀的了解到一個甚至多個供水現(xiàn)場的工作狀況，工作人員的效率也就隨之提高。通過多次深入供水設(shè)備現(xiàn)場實地考察。事實證明本次設(shè)計的微機供水監(jiān)控系統(tǒng)可以達到恒壓供水的目的，并將現(xiàn)實中的技術(shù)更提高了一步。關(guān)鍵詞：恒壓供水；PLC；組態(tài)；變頻器 . . . II / 71AbstractAbstractWith the development of our national economy, building, water supply for Mr Mootoo system requires more and more is also high. In order to meet the needs

3、 of Peoples Daily life, this paper designs a microcomputer monitoring system of water. This control system with Siemens PLC to control center, and in the process of PLC using PID instructions. Its principle is mainly through PLC analog module of the scene of hydraulic pressure signal, and the settin

4、g, through the PLC and inverter, adjust the PID frequency, adjust the output speed pump, and the constant pressure water supply to the purpose. In addition, this system is designed for PC monitor, monitor and control interface application software design kingview , through the PC software can effect

5、ively will supply site on the condition to control center or a duty. Make work personnel are not deep water scene can intuitionistic knowledge to an even more water scene, the work efficiency of the working personnel will increase.Through many deep water equipment field investigation. Facts prove th

6、e design of microcomputer monitoring system can achieve supply of constant pressure water supply, and the technology to improve the more realistic.KeywordsKeywords: :Constant pressure water supply, PLC, configuration, inverter . . . III / 71目目 錄錄前言 11 緒論 21.1 課題背景 21.2 課題研究意義 31.3 課題分析與研究計劃 41.4 社會經(jīng)

7、濟效益分析 52 微機供水監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計 62.1 硬件模型設(shè)計 62.2 硬件清單 92.3 硬件搭接 102.4 變頻器 112.4.1 變頻器硬件部分簡介 112.4.2 變頻器參數(shù)設(shè)定部分 133 程序設(shè)計 163.1 PLC 的發(fā)展 163.2 PLC 的特點與應(yīng)用 173.3 程序設(shè)計分析與流程圖 193.4 PID 指令 203.4.1 PID 算法與 PLC 中的 PID 簡介 203.4.2 PID 指令 203.4.3 PID 參數(shù) 223.4.4 PLC 程序構(gòu)造 233.5 PLC 程序編輯 243.5.1 I/O 分配表與地址說明 243.5.2 PLC 程序分析

8、254 上位機畫面設(shè)計 354.1 組態(tài)介紹 354.2 監(jiān)控畫面設(shè)計 365 通信 415.1 PLC 與 PC 機通信 415.2 PLC 與上位機界面的通信 436 微機供水監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試 46 . . . IV / 716.1 調(diào)試分析 466.2 調(diào)試中的問題與解決方案 466.3 調(diào)試結(jié)果 47總結(jié) 48致 49參考文獻 50附錄 51 . . . 1 / 71前前 言言水是人類生命的源泉。人們每天都需要大量的水來保證正常的生活。可想而知，如果一天突然停水，將給人們的生活帶來多大的不便。為了人們不會因為水的問題而煩惱，對供水系統(tǒng)的要求就顯得尤為嚴(yán)格。而如今，在這個科技迅猛發(fā)展的時代，

9、各個領(lǐng)域都要求自動化、智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化和社會化，那么供水系統(tǒng)又怎能沒有時代性的變化呢！基于PLC 控制的恒壓供水系統(tǒng)正是這個時代變化的一大標(biāo)志，充分的體現(xiàn)了自動化和智能化；在此基礎(chǔ)上衍生出來的上位機監(jiān)控系統(tǒng)更會將供水控制系統(tǒng)提升到另一個高度，將信息化、網(wǎng)絡(luò)化充分的體現(xiàn)出來。這必將是供水系統(tǒng)的一個階段性的提升，更是將來發(fā)展的必然趨勢。本文將對微機供水監(jiān)控系統(tǒng)進行詳盡的介紹，并配有個人設(shè)計的模型演示，形象生動。本文中對供水系統(tǒng)模型同樣進行了全面的介紹，完全實現(xiàn)了微機供水監(jiān)控系統(tǒng)的大體構(gòu)想，體現(xiàn)了新時代供水系統(tǒng)的信息化要求。隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，國家和地方政府更加關(guān)注民生問題。而在民

10、生當(dāng)中對于生命之源水的關(guān)注尤為突出。更是希望供水控制系統(tǒng)能夠更加的穩(wěn)定、實用。本文便提供了一個可行的控制辦法，可供相關(guān)工作人員參考！由于時間倉促，水平有限，供水控制系統(tǒng)模型和本文中不妥之處在所難免，敬請各位老師批評指正。 . . . 2 / 711 1 緒緒 論論1.11.1 課題背景課題背景水作為生命之源一直是人們關(guān)注的重要話題之一。水是人們生活、生產(chǎn)中不可或缺的物質(zhì)，在節(jié)水節(jié)能已成為時代特征的現(xiàn)實條件下，我們這個水資源和電能短缺的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動化程度低。隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以與住房制度的不斷革

11、新。大、中、小型城市建設(shè)的發(fā)展十分迅速，與此同時，人們對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也提出了更高的要求。供水系統(tǒng)的建設(shè)就是其中的重要方面之一。供水系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性直接影響到人們的正常工作和生活。傳統(tǒng)的供水方式有：水塔高位水箱供水、恒速泵加壓供水、氣壓罐供水、液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式以與單片機變頻調(diào)速供水系統(tǒng)等方式，這些控制方式都有其各自的優(yōu)缺點，接下來進行一一說明：（1）水塔高位水箱供水具有控制方式簡單、運行經(jīng)濟合理、短時間維修或停電可不停水等優(yōu)點，但存在基建投資大，占地面積大，維護不方便，水泵電機為硬起動，起動電流大等缺點，頻繁起動易損壞聯(lián)軸器，目前主要應(yīng)用于高層建筑。（2）恒速

12、泵加壓供水方式無法對供水管網(wǎng)的壓力做出與時的反應(yīng)，水泵的增減都依賴人工進行手工操作，自動化程度低，而且為保證供水，機組常處于滿負(fù)荷運行，不但效率低、耗電量大，而且在用水量較少時，管網(wǎng)長期處于超壓運行狀態(tài)，爆損現(xiàn)象嚴(yán)重，電機硬起動易發(fā)生水錘效應(yīng)，破壞性大，目前較少采用。（3）氣壓罐供水具有體積小、技術(shù)簡單、不受高度限制等特點，但此方式調(diào)節(jié)量小、水泵電機為硬起動且起動頻繁，對電氣設(shè)備要求較高、系統(tǒng)維護工作量大，而且為減少水泵起動次數(shù)，停泵壓力往往比較高，致使水泵在低效段工作，而出水壓力無謂的增高，也使浪費加大，從而限制其發(fā)展。 . . . 3 / 71（4）液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式

13、易漏油，發(fā)熱需冷卻，效率低，改造麻煩，只能是一對一驅(qū)動，需經(jīng)常檢修；優(yōu)點是價格低廉，結(jié)構(gòu)簡單明了，維修方便。（5）單片機變頻調(diào)速供水系統(tǒng)可以做到變頻調(diào)速，自動化程度優(yōu)于上面 4 種供水方式，但是系統(tǒng)開發(fā)周期比較長，對操作員的素質(zhì)要求比較高，可靠性比較低，維修不方便，且不適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。綜上所述，傳統(tǒng)的供水方式普遍不同程度的存在浪費水利、電力資源，效率低，可靠性差，自動化程度不高等缺點。并且一旦發(fā)生故障，不能與時發(fā)現(xiàn)并采取有力措施進行解決，嚴(yán)重影響居民和工業(yè)系統(tǒng)的用水。目前的供水方式正朝著高效節(jié)能、自動可靠的方向發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的節(jié)能效果和穩(wěn)定可靠的控制方式，在風(fēng)機、水泵、空氣壓

14、縮機、制冷壓縮機等高能耗設(shè)備上廣泛應(yīng)用，特別是在城鄉(xiāng)工業(yè)用水的各級加壓系統(tǒng)，居民生活用水的恒壓供水系統(tǒng)中，變頻調(diào)速水泵節(jié)能效果尤為突出。其優(yōu)越性表現(xiàn)在：一是節(jié)能顯著；二是在開、停機時能減少對電網(wǎng)的沖擊以與供水水壓對管網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊；三是能減少水泵、電機自身的機械沖擊損耗。1.21.2 課題研究意義課題研究意義PLC 變頻恒壓供水系統(tǒng)集變頻器技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。采用該系統(tǒng)進行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能源日益緊缺的今天尤為重要。而微機供水監(jiān)控系統(tǒng)能夠更好的對被控對象進行實時監(jiān)控，并將其記錄下來，使工作人員可以更加精準(zhǔn)的對每一個泵房現(xiàn)場進行遠(yuǎn)

15、程監(jiān)控。如不出現(xiàn)機械故障，工作人員不必再深入環(huán)境惡劣的泵房現(xiàn)場。更為重要的是一個微機監(jiān)控系統(tǒng)可以同時監(jiān)控多個現(xiàn)場，免去了工作人員對泵房進行一一巡查的麻煩，從而提高了工作人員的工作效率。 . . . 4 / 711.31.3 課題分析與研究計劃課題分析與研究計劃關(guān)于微機供水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計重點和難點大體分以下三部分：（1）上位機控制關(guān)于組態(tài)王的程序設(shè)計。其中包括：上位機界面的設(shè)計，操作簡單與可靠性的設(shè)計，以與歷史記錄與報警情況的設(shè)計。（2）PLC 程序的控制設(shè)計主要是關(guān)于水泵的倒換問題的解決。為完成所期望的功能和效果，在 PLC 控制程序的設(shè)計方面就不得不運用多個邏輯關(guān)系來進行交替工作，此處較為復(fù)雜

16、。（3）外部硬件的線路連接。為了能夠更好的完成此次設(shè)計的模擬過程，外部硬件的搭接也是不可缺少的一部分。先是外部的電路設(shè)計，后是實際操作連接都必須做到膽大心細(xì)。微機供水監(jiān)控系統(tǒng)是在以往供水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立起來的更加完善、更加人性化的新一代供水系統(tǒng)。它結(jié)合了以往供水控制系統(tǒng)的變頻調(diào)速功能，又增加了上位機的監(jiān)控功能。使得該供水系統(tǒng)的實用性又有了更高的提升。為了能夠?qū)⒃撓到y(tǒng)做到盡善盡美，我將以下四部分做到該系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中：（1）針對供水系統(tǒng)的特殊性，我選擇 PLC 來作為控制系統(tǒng)的核心控制機構(gòu)，其原因在于 PLC 工作的穩(wěn)定性要比單片機好的多，并且可以在環(huán)境較惡劣的條件下進行工作。（2）為達到節(jié)能節(jié)水的

17、最終目的，我選擇變頻器作為輔助控制手段，這樣既對水泵電機起動和停止給予了更好的保護，又達到了節(jié)水節(jié)能的目的。（3）為使該系統(tǒng)方便檢修，無需停止供水，我設(shè)計了外部硬件手動直起功能。（4）最重要的是為了使供水系統(tǒng)工作人員能夠無需深入現(xiàn)場便可了解泵房現(xiàn)場的工作狀態(tài)，我設(shè)計了基于組態(tài)王基礎(chǔ)上的上位機監(jiān)控畫面，這樣可以大大減輕工作人員的工作量，提高工作效率。通過以上的描述，可以用一幅簡單的控制關(guān)系圖來進行表達，如圖 1.1 所示。 . . . 5 / 71圖 1.1 簡易給水控制原理圖1.41.4 社會經(jīng)濟效益分析社會經(jīng)濟效益分析在每一座城市中，供水系統(tǒng)都是至關(guān)重要的，所以對于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性的要求也就

18、極為嚴(yán)格?；谶@一點，本次設(shè)計采用了 PLC 來進行控制，初看每一臺控制柜的成本是有所增加，但是從長遠(yuǎn)的角度來看，卻節(jié)省了很多資源。理由如下：（1）PLC 的穩(wěn)定性很高，故障率很低，這就使供水控制系統(tǒng)的維修負(fù)擔(dān)有所減輕；（2）供水系統(tǒng)采用了變頻供水控制系統(tǒng)，使得水資源得以有效的利用，避免了水資源的浪費，與此同時對電能的消耗也大大的降低了；（3）在變頻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，無需停止供水，維修方便。這就減少了由于供水系統(tǒng)某一小部分發(fā)生故障而導(dǎo)致停水情況的發(fā)生；（4）本次設(shè)計當(dāng)中使用上位機監(jiān)控系統(tǒng)，減少了工作人員的投入，節(jié)省了人力，同時提高了效率。綜上所述，本次設(shè)計的微機供水監(jiān)控系統(tǒng)利處頗多。在很大程度上

19、提高了供水系統(tǒng)的技術(shù)水準(zhǔn)，增強了供水系統(tǒng)的可操作性，減少了水能電能的浪費。上位機監(jiān)控系統(tǒng)PLC 控制部分自動控制回路 變頻器控制手動控制回路水泵 水壓信號 . . . 6 / 712 2 微機供水監(jiān)控系統(tǒng)硬件微機供水監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計設(shè)計2.12.1 硬件模型設(shè)計硬件模型設(shè)計在該微機供水監(jiān)控系統(tǒng)中，硬件部分設(shè)計是在實際現(xiàn)場中的微機給水控制柜基礎(chǔ)上，進行設(shè)計開發(fā)的。硬件的搭接過程均本著安全、合理的原則來進行。本文所介紹的微機供水監(jiān)控系統(tǒng)是以一拖二（即：有一臺控制柜來帶動兩臺水泵進行工作）的工作方式為例進行設(shè)計的。在該控制系統(tǒng)中，共分為兩大部分：一是手動部分；二是自動部分。其中由于手動部分是為了在變

20、頻器發(fā)生故障是仍可使控制柜正常工作，水泵正常運行而設(shè)計的。所以手動部分要與自動部分分開來進行控制。為了達到自動部分不能工作手動還可以工作的目的，硬件控制回路的設(shè)計就會相對比較繁瑣。而相對于手動部分，自動部分的硬件配置就少了很多。因為自動部分的控制中心是 PLC，對泵的起、停都是由 PLC 來進行控制的。整體上來說自動控制部分主要分為三大塊，即：PLC、變頻器、上位機監(jiān)控。對于該系統(tǒng)的手動、自動硬件部分設(shè)計，以下將進行詳細(xì)的介紹。（1）主控制回路如下圖 2.1 所示為電機主控制回路電路圖。圖中共由四個交流接觸器進行控制。其中 KM1、KM3 用于切換 1#水泵的變頻控制與手動控制；KM2、KM4

21、 用于切換 2#水泵的變頻控制與手動控制。之所以運用如此多的交流接觸器，就是為了可以自由的改變 1#、2#水泵的工作方式。在圖中不難看出 KM1、KM2 的作用是用于 1#、2#水泵變頻器切換，KM3、KM4 的作用是用于 1#、2#水泵的工頻切換。為了水泵能夠安全穩(wěn)定的工作，所以必須注意的是在控制過程中一定要保證 KM1、KM3 兩個交流接觸器同一時間只能夠有一個處于工作狀態(tài)，KM2、KM4 也是如此。在該電路當(dāng)中的保護裝置是FR1 和 FR2，它們是兩個熱保護繼電器，當(dāng)電路中電流過大時可以與時切斷電路，以保護設(shè)備。圖中 PA1 和 PA2 只是兩個電流表，用于測量 1#電機與 2#電機工作

22、時的電流，以便直觀的了解到整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，與時發(fā)現(xiàn)問題。另外，在該圖當(dāng)中還有一個最為主要的部分便是變頻器，本文在 2.4 節(jié)將做出詳細(xì)的講解。 . . . 7 / 71圖 2.1 主控制回路（2）PLC 自動控制電路如下圖 2.2 所示為 PLC 自動控制部分的電路接線圖。該圖中分為數(shù)字量和模擬量兩部分。其中數(shù)字量使用的是西門子 S7-226，模擬量部分應(yīng)用的是西門子EM235。在數(shù)字量連線的過程中，最值得注意的是輸入與輸出的電源的選取問題。為了能夠保證該電路的實用性與可行性，數(shù)字量的輸入部分采用的是西門子 PLC 當(dāng)中自帶的 24V 直流電源。然而數(shù)字量的輸出部分電源根據(jù)所使用的硬件需要

23、，分成了兩部分。其一，前四個交流接觸器的工作電壓為 220V 交流電壓，為了使之能夠正常的工作，故而連接的是 220V 交流電；其二，KA 這個中間繼電器是 24V 直流電氣元件，故而連接的是西門子 PLC 自帶的 24V 直流電。在模擬量模塊的連線過程中，最值得注意的問題為每一組模擬量的連線都必須應(yīng)用屏蔽線，以避免外界的各種干擾。對于該 PLC 的各控制端子的作用，詳見程序設(shè)計部分的表 3.2 所示。 . . . 8 / 71圖 2.2 PLC 接線圖（3）手/自動控制回路如下圖 2.3 所示為手/自動切換的主要控制回路。在該電路的設(shè)計當(dāng)中必須將控制過程中的互鎖關(guān)系理順清晰，這樣才不至于由于

24、電路的設(shè)計不當(dāng)而造成故障。在下圖中不難看出，該硬件控制系統(tǒng)主要分為兩部分。一部分為自動控制，另一部分為手動控制。這兩種控制是通過轉(zhuǎn)向開關(guān) SA 來進行切換的。為了能夠?qū)崿F(xiàn)自動部分的變頻切換工頻的過程，在電路中使用了 KM8 和 KM9 來進行切換，如下圖 2.3 所示。結(jié)合上圖 2.2 不難看出，在自動控制部分主要都是通過 PLC 端子輸出的信號來進行控制，電路與其簡單。而手動部分則相對較為復(fù)雜。首先，由于當(dāng)系統(tǒng)處于自動控制時，手動控制必須被切斷，這就涉與到一個極為嚴(yán)格的互鎖問題。故而分別在 1#工頻、2#工頻的主電路中應(yīng)用了 KM1、KM2 的常閉觸點進行互鎖保護。其次，在手動控制時，PLC

25、 程序不在發(fā)揮任何效力，因而手動控制就單純的變成了電氣元件的連接。其中，為了實現(xiàn)零壓保護，在電路中 KM3、KM4 均使用了自鎖控制。另外，在該電路中可以看到，在 1#工頻、2#工頻的末端都接有熱保護繼電器的常閉觸點，其原因就是為了實現(xiàn)故障時可以與時切斷電路的保護功能，以免發(fā)生危險。此外，為了當(dāng)變頻器故障時，自動控制過程不再運行，在電路中特別添加了 KM5 進行進一步的保護，以切斷自動控制回路。 . . . 9 / 71圖 2.3 控制電路2.22.2 硬件清單硬件清單由于本次設(shè)計的微機供水監(jiān)控系統(tǒng)是畢業(yè)設(shè)計，硬件模擬部分需要在校完成。所以本著節(jié)省開支的原則，該系統(tǒng)的硬件都是結(jié)合實驗室的現(xiàn)有資

26、源來選定的。具體的硬件清單如下表 2.1 所示。表 2.1 硬件清單名稱型號個數(shù)備注變頻器VF62CE1 個CPU 226CN216-2BD23-0XB81 個SIEMENS(PLC)EM 235CN235-0KD22-0XA81 個SIEMENS計算機1 個電位器1 個05V，用來模擬水壓信號空氣開關(guān)LG BKM C252 個1P 交流接觸器主觸點LC1-D06N7 個交流接觸器輔助觸點LA1-DN11 N7 個交流接觸器JZC1-442 個中間接觸器HH531 個 . . . 10 / 71指示燈8 個自動部分：1#、2#變頻；1#、2# 工頻各一個手動部分：1#、2#起動、停止個一個按鈕

27、4 個1#、2#手動起動、停止兩項選擇開關(guān)1 個手/自動切換使用單項開關(guān)1 個手自動給 PLC 信號電機WDJ262 個三相鼠籠式異步電動機2.32.3 硬件搭接硬件搭接根據(jù)以上硬件的連線圖以與硬件的選型清單，經(jīng)過一段時間的細(xì)心連接，終于完成了硬件模型部分的搭接。硬件模型如下圖 2.4 所示。從該硬件模型中可以看出，共運用了九個交流接觸器。其中，前四個交流接觸器是用來對電機的工頻與變頻工作狀態(tài)進行切換的，用以保證電機的正常運行。第五個交流接觸器是用于變頻器發(fā)生故障時給予 PLC 一個報警信號的，從而實現(xiàn)變頻器故障報警。而后四個交流接觸器則是用于電機的手自動切換時防止切換不當(dāng)發(fā)生錯誤的。之所以運

28、用了如此之多的交流接觸器，最終只為一個目的，就是要保證整個硬件控制回路的運行安全。另外，在正常的應(yīng)用當(dāng)中，主控回路中的交流接觸器下面應(yīng)該連接熱保護繼電器，對回路進行過流保護，只因?qū)嶒炇覘l件制約，故而沒能對此進行硬件模擬。但在實際的應(yīng)用當(dāng)中是必須使用的，以保證工作的安全性。圖 2.4 硬件模型 . . . 11 / 712.42.4 變頻器變頻器變頻器在本次的系統(tǒng)設(shè)計中起著舉足輕重的作用。所謂的恒壓供水、變頻調(diào)速就是通過變頻器來實現(xiàn)的。它不僅能調(diào)頻改善供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還可以在水泵起動的時候減輕對水泵的損耗，從而延長水泵的使用壽命。根據(jù)實驗室的現(xiàn)有資源，故而選用的變頻器是實驗室已有的 VF62C

29、E 系列變頻器。它是按照國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、開發(fā)、制造的，具有高品質(zhì)、多功能、低噪聲等優(yōu)點。并且可以完成恒電壓控制、停電在起動、死區(qū)補償、自動轉(zhuǎn)差補償、在線修改參數(shù)等功能。2.4.12.4.1 變頻器硬件部分簡介變頻器硬件部分簡介本次所應(yīng)用的變頻器的型號為 VF62CE-3R744，該型號的具體含義說明請見圖2.5 所示。VF62C E 3R7 44輸入電源：44：3PH/380V-440V最大適用電機功率通用型系列號圖 2.5 變頻器信號說明在該系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中變頻器連線圖如圖 2.6 所示，只有一一按照連線圖上的連線方式進行連接，才能保證變頻器運行的安全性和準(zhǔn)確性。其中，在本次系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中硬件部分變

30、頻器的連線分為兩部分，一部分是主電路的連線，在主電路中須將R、S、T 變頻器電源線與 380V 三相交流電連接好，以保證變頻器的正常工作。此外，U、V、W 電機電源線也是必須連接的好，以免輸出缺相發(fā)生變頻故障。另一部分就是端子的連線方式，下面將做出詳盡的介紹。為了達到自動的目的，此次微機供水監(jiān)控系統(tǒng)的變頻器部分采用端子控制，以便能夠通過 PLC 對變頻器的工作進行控制與調(diào)節(jié)。其過變頻器的 05V 模擬量輸入 . . . 12 / 71端子 V2、GND 控制變頻器的輸出頻率。而變頻器的實時頻率也是通過 05V 的模擬量輸出頻率送入 PLC 模擬量擴模塊 EM235 當(dāng)中去的，之所以選擇 05V

31、 這個區(qū)間而不是 010V 或者 420mA 是由于在實際應(yīng)用當(dāng)中，大多數(shù)的泵房現(xiàn)場能夠采集的模擬量信號都是遠(yuǎn)傳壓力表來實現(xiàn)的。而使用 05V 模擬量較為方便。有了以上的連線才能夠保證變頻器的運行時通過 PLC 來進行控制的，故而該變頻器需要連接的線除了三線電源線和電機線外，還要將端子上的 SF、CM，V2、GND，F(xiàn)M、GND；TA、TC八個點都連接好。其中為了避免外界磁場對模擬量信號的干擾，對于V2、GND，F(xiàn)M、GND 這兩組模擬量信號線都需要使用雙心屏蔽線進行連接。圖 2.6 VF62CE 系列通用變頻器接線圖 . . . 13 / 712.4.22.4.2 變頻器參數(shù)設(shè)定部分變頻器參

32、數(shù)設(shè)定部分（1）變頻器的控制面板與使用方法VF62CE 系列變頻器的控制面板鍵盤由 5 位 LED 數(shù)碼管監(jiān)視器、發(fā)光二極管指示燈、操作按鍵、面板電位器等組成，如圖 2.7 所示。圖 2.7 控制面板鍵盤各部分名稱與說明該變頻器鍵盤上共有 5 位 8 段紅色 LED 監(jiān)控器，用來顯示運行狀態(tài)、功能代碼、參數(shù)值、故障碼等。指示燈共有兩個，其中 RUN 指示燈當(dāng)變頻器處于運行狀態(tài)時會被點亮；ERR 指示燈當(dāng)變頻器發(fā)生故障或錯誤時就會被點亮并且閃爍。對于變頻器面板上的各個按鍵的功能必須要牢牢掌握，以便在參數(shù)的設(shè)定過程中可以準(zhǔn)確無誤的將需要的參數(shù)設(shè)定正確。使變頻器可以按照預(yù)想的狀態(tài)進行工作。以下表 2

33、.2 是變頻器鍵盤的功能表。在調(diào)試前一定要明確變頻器鍵盤上每一部分的功能。 . . . 14 / 71表 2.2 按鍵功能表按 鍵名 稱功 能轉(zhuǎn)換鍵在直接顯示狀態(tài)下，按此鍵進入功能組選項，在按一次退回直接顯示狀態(tài)。在參數(shù)設(shè)置狀態(tài)下，按此鍵退回上一級狀態(tài)。增加鍵在功能組狀態(tài)下，對功能組選項（基本功能 b 組、擴展功能 E 組、PID 專用 P 組）進行選擇操作。在功能代碼狀態(tài)下，對功能代碼進行向上選擇操作。在參數(shù)值狀態(tài)下，對參數(shù)值進行增加設(shè)定值操作。變頻器控制面板直接設(shè)定頻率運行時，進入?yún)?shù) b-000 的設(shè)置狀態(tài)，按該鍵可即時增加輸出頻率。減小鍵在功能組狀態(tài)下，對功能組選項（基本功能 b 組、

34、擴展功能 E 組、PID 專用 P 組）進行選擇操作。在功能代碼狀態(tài)下，對功能代碼進行向下選擇操作。在參數(shù)值狀態(tài)下，對參數(shù)值進行減小設(shè)定值操作。變頻器控制面板直接設(shè)定頻率運行時，進入?yún)?shù) b-000 的設(shè)置狀態(tài)，按該鍵可即時減小輸出頻率。存儲鍵在直接顯示狀態(tài)下，按此鍵進入功能組選項。在其他狀態(tài)下，按此鍵確認(rèn)選項或數(shù)據(jù)，并把設(shè)置數(shù)據(jù)存入 E2PROM 中，可長期保存。運行鍵用控制面板控制時的起動命令鍵，在按下該鍵并釋放時，發(fā)出運行指令，變頻器將按設(shè)定的加速時間加速運行。停止/復(fù)位鍵用控制面板控制時的停機命令鍵，在按下該鍵并釋放時，發(fā)出停機指令，變頻器將按設(shè)定的減速時間減速停機。變頻器由于故障跳閘

35、時，用該鍵對變頻器進行復(fù)位。對于變頻器除接線必須正確以外，另一個非常重要的部分就是對變頻器參數(shù)的設(shè)定。這關(guān)系到變頻器能否按照預(yù)先所設(shè)計的方式進行工作。但在參數(shù)的設(shè)定過程中，可以發(fā)現(xiàn)實際上有很多參數(shù)都無需設(shè)定，使其處于出廠值即可。這就需要操作人員對每一個參數(shù)一一進行分析與設(shè)定。以下將本次微機供水監(jiān)控系統(tǒng)中變頻器所FUN SETRUNSTOP . . . 15 / 71需要設(shè)定的參數(shù)列于表 2.3 中，以便大家查閱。在該系統(tǒng)中面板選擇的參數(shù) b-001 設(shè)定極為重要。其原因在于如果該參數(shù)設(shè)定不對，變頻器的 PLC 控制就無從談起，更不能實現(xiàn)之后的一系列的變頻控制了。其次，參數(shù) b-004 也同樣很

36、重要，它用于設(shè)定變頻器的頻率設(shè)定，當(dāng)然這是根據(jù)采集水壓的硬件設(shè)備（即：遠(yuǎn)傳壓力表）所決定的。由于本次說使用的是模擬量 05V電壓信號，故而參數(shù) b-004 需被設(shè)定。如果這組模擬量變成了 420mA 電流信號，應(yīng)該本設(shè)定的就是 b-005 這個參數(shù)了。表 2.3 變頻數(shù)設(shè)定參數(shù)表功能代碼功能名稱出廠值設(shè)定值設(shè)定值含義b-001面板選擇50面板 RUN/STOP 鍵無效，電機運行/停止和轉(zhuǎn)向由SF、SR 端子狀態(tài)和b-036的值決定；b-004模擬電壓輸入選擇05由模擬電壓輸入值設(shè)定頻率。b-016加減速模式 101S 曲線模式。b-036SF、SR 端子功能01運行、正/反裝模式SF-CM 短

37、接則指令電機運行且正轉(zhuǎn)，SF-CM、SR-CM 均短接則指令電機運行且反轉(zhuǎn)，SF-CM 斷開則電機停止運行。E-034表頭輸出量選擇01輸出額定電流時 FM-GND 間電壓約為 5V。注釋除以上參數(shù)外，其余參數(shù)均設(shè)置為出廠值。 . . . 16 / 713 3 程序設(shè)計程序設(shè)計3.13.1 PLCPLC 的發(fā)展的發(fā)展隨著社會的不斷發(fā)展、科技的不斷進步，工業(yè)產(chǎn)品也不斷的進行著更新?lián)Q代。為適應(yīng)市場的需要，工業(yè)產(chǎn)品的品種就要不斷的更新，從而要求產(chǎn)品的生產(chǎn)線與附屬控制系統(tǒng)必須不斷的修改甚至更換。在 20 世紀(jì) 60 年代，生產(chǎn)線的控制主要采用繼電器控制。修改一條生產(chǎn)線，要更換許多硬件設(shè)備，進行復(fù)雜的接

38、線，既浪費了許多硬件又大大拖延了施工周期，增加了產(chǎn)品的成本。于是人們要研制一種新型的通用控制設(shè)備。1968 年，美國通用汽車公司（GM）液壓部提出了 10 項招標(biāo)指標(biāo)：（1）編程簡單，可在現(xiàn)場修改和調(diào)試程序；（2）維護方便，各部件最好采用插件方式；（3）可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；（4）設(shè)備體積小于繼電器控制柜；（5）數(shù)據(jù)可以直接送給管理計算機；（6）成本可與繼電器控制系統(tǒng)相競爭；（7）輸入電壓是 115V 電流電；（8）輸出電壓也是 115V 交流電，輸出電流達 2A 以上，能直接驅(qū)動電磁閥；（9）系統(tǒng)擴展時，原系統(tǒng)只需作很小的變動；（10）用戶程序存儲容量可擴展到 4KB。美國數(shù)字設(shè)備公司（

39、DEC）中標(biāo)，于 1969 年研制成功了一臺符合要求的控制器，稱為可編程控制器，在通用汽車公司（GM）的汽車裝配生產(chǎn)線上實驗獲得成功?？删幊炭刂破鞯某霈F(xiàn)，立即引起了各國的關(guān)注。日本于 1971 年引進可編程控制器技術(shù)；德國于 1973 年引進可編程控制器技術(shù)。中國于 1973 年開始研制可編程控制器，1977 年應(yīng)用到生產(chǎn)線上。 . . . 17 / 713.23.2 PLCPLC 的的特點與應(yīng)用特點與應(yīng)用可編程控制器（program logical controller） ，簡稱 PLC，是一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算電子系統(tǒng)，它是以微處理機為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和

40、通信技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置，是當(dāng)今工業(yè)發(fā)達國家自動控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一。由于 PLC 采用了“三機一體化”的綜合技術(shù)即集計算機、儀器儀表、電氣控制于一身，具有高可靠性、強抗干擾能力、組合靈活、編程簡單、維護方便和低成本諸多特點，因而與其它控制器相比它更加適合工業(yè)控制環(huán)境和市場的要求；再加上 PLC 發(fā)展過程中產(chǎn)品的系列化、產(chǎn)業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化，使之從早期的邏輯控制、順序控制迅速擴展到了連續(xù)控制，開始進入批量控制和過程控制領(lǐng)域，并迅速成為工業(yè)自動化系統(tǒng)的支柱。目前，PLC 在小型化、大型化、大容量、強功能等方面有了質(zhì)的飛躍。早期的可編程控制器主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨

41、著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與新興的計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有可靠性高、功能強、應(yīng)用靈活、編程簡單、使用方便等一系列優(yōu)點，以與良好的工業(yè)環(huán)境工作性能和自動控制目標(biāo)實現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。從第一臺可編程控制器的研發(fā)成功至今，可編程控制器的功能在不斷的增強，具有以下五大特點：（1）可靠性高。PLC 的高可靠性得益于軟、硬件上一系列的抗干擾措施和它特殊的周期循環(huán)掃描工作方式。（2）具有豐富的 I/O 接口模塊和模擬量模塊。PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，有相應(yīng)的模塊與工業(yè)現(xiàn)場的期間或設(shè)備直接連接。另外為了提高操作性能，它還

42、有多種人機對話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。（3）采用模塊化結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 PLC 以外，絕大多數(shù) PLC 均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC 的各個部件，包括 CPU、電源、I/O 模塊等均采用模塊化設(shè)計，由機架與電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 . . . 18 / 71（4）編程簡單易學(xué)。PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。（5）安裝簡單，維護方便。PLC 不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接

43、運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運行。由于 PLC 強大的功能和優(yōu)點，使得其在我國的水工業(yè)自動化中得到了廣泛的應(yīng)用。PLC 在水工業(yè)自動化中的應(yīng)用主要有水廠監(jiān)控系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、自動加氯、自動加礬、水泵變頻調(diào)速和供水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)等。其主要功能是進行工藝參數(shù)的采集、生產(chǎn)過程控制、信息處理、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測以與水質(zhì)監(jiān)測等。PLC 的應(yīng)用非常廣泛，例如：電梯控制、防盜系統(tǒng)的控制、交通分流信號燈控制、樓宇供水自動控制、消防系統(tǒng)自動控制、供電系統(tǒng)自動控制、噴水池自動控制與各

44、種生產(chǎn)流水線的自動控制等。按 PLC 編程功能來分可分為 4 大類：開關(guān)量順序控制、模擬量控制、運動控制、通信功能。開關(guān)量控制是 PLC 最早、最原始的控制功能，可以取代傳統(tǒng)的繼電器邏輯電路中的順序控制系統(tǒng)。例如電梯自動控制、工廠裝配流水線的控制與交通分流信號燈的自動控制等。模擬量控制是 PLC 利用 PID 算法來實現(xiàn)閉環(huán)控制的功能。例如對溫度、速度、壓力與流量等的過程量控制。目前 PLC 制造商已制造出能驅(qū)動步進電動機和伺服電動機的單軸和多軸的 PLC和運動控制的特殊模塊來實現(xiàn)運動控制，可驅(qū)動單軸或多軸電動機按一定的速度、作用力到達擬定目標(biāo)位置。PLC 還具有通信功能，為適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)自動

45、化控制系統(tǒng)的需要集中與遠(yuǎn)程管理，PLC 可實現(xiàn)與 PLC、單片機、打印機與上級計算機等之間的互相交換信息的通信功能。 . . . 19 / 713.33.3 程序設(shè)計分析與流程圖程序設(shè)計分析與流程圖在微機供水控制系統(tǒng)中，最為核心的部分就是 PLC 控制部分。通過 PLC 的程序設(shè)計，來實現(xiàn)供水系統(tǒng)自動部分的控制。為了能使該供水監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)手動、自動切換功能，并且可以彼此獨立工作，故而在程序編輯方面復(fù)雜性有了更高的要求。這樣才能達到預(yù)期的效果。為了整個系統(tǒng)安全性的考慮，在該系統(tǒng)的程序編輯當(dāng)中應(yīng)運用多處互鎖。為了能夠與時、準(zhǔn)確的察覺故障部位，也需在程序當(dāng)中編輯故障報警部分，例如變頻器故障報警等。為

46、了使 PLC 程序編輯的思路更加清晰明朗，編寫了以下流程圖作為程序編輯的依據(jù)，該流程圖如圖 3.1 所示。有無手動自動一用一備 一用一補1#泵 1#泵 2#泵2#泵不是 不是 是 是不是 不是是 是 圖 3.1 程序流程圖 . . . 20 / 713.43.4 PIDPID 指令指令PID 指令在整個自動控制系統(tǒng)有著很重要的地位。當(dāng)該系統(tǒng)處于自動工作狀態(tài)的時候，需要通過遠(yuǎn)傳壓力表將水的實時壓力以模擬量的形式傳回控制中心 PLC,此時只有通過 PID 指令，才可以對該處進行有效的調(diào)節(jié)。其主要是通過 PID 指令將遠(yuǎn)傳回來的壓力與已設(shè)定好的水壓進行比對，實施調(diào)節(jié)功能，是變頻器的工作頻率得到調(diào)整。

47、下面將對 PID 指令的具體介紹。3.4.13.4.1 PIDPID 算法與算法與 PLCPLC 中的中的 PIDPID 簡介簡介PID 是工業(yè)控制常用的一種控制算法，無論在溫度、流量等慢變化過程，還是速度、位置等快變化過程，都可得到很好的效果。PID 控制算法一般由比例項+積分項+微分項組成，但在實際編程時可以只使用比例項，或使用比例項+積分項，或比例項+積分項+微分項三項都使用。積分項的作用是消除系統(tǒng)的靜差，微分項可以改善系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度，有緩和輸出值激烈變化的效果。以往的 PID 需要技術(shù)人員做很復(fù)雜的工作，但 PLC 的 PID 算法則相對應(yīng)用方便很多，其特點如下：（1）系統(tǒng)設(shè)計簡單

48、，針對不同的控制系統(tǒng)的特點，使用比例項，或使用比例項+積分項，或使用比例項+積分項+微分項，具有較強的適應(yīng)性和靈活性。（2）參數(shù)調(diào)整相對簡單，易于達到控制要求。（3）程序設(shè)計簡單，直接套用即可，沒有瑣碎的邏輯與算術(shù)運算，實際工程中易于實現(xiàn)。3.4.23.4.2 PIDPID 指令指令PID 運算指令是根據(jù)表格（TBL）中的輸入和設(shè)置信息對 LOOP 指定的回路執(zhí)行PID 環(huán)路計算的指令，其指令樣式如圖 3.2 所示，所需參數(shù)類型如圖 3.3 所示。由于需要進行 PID 閉環(huán)控制的場合很多，一般的 PLC 都具有 PID 運算指令，西門子品牌也不例外，用戶只需要輸入和配置回路的參數(shù)信息，立刻達到

49、 PID 運算的任務(wù)。 . . . 21 / 71圖 3.2 PID 指令圖 3.3 PID 指令參數(shù)類型西門子 S7-200 可以在一個程序里同時使用 8 個回路的 PID 指令。如果在編程時，多處使用一樣回路（LOOP 指定一樣的數(shù)值） ，由于各回路的參數(shù)表不同，會出現(xiàn)錯誤結(jié)果?；?PID 環(huán)路表如表 3.1 所示。表 3.1 基本 PID 環(huán)路表字節(jié)偏移量代表意義數(shù)據(jù)類型IN/OUT說 明0檢測值小數(shù)IN圍：0.01.04設(shè)定值小數(shù)IN圍：0.01.08輸出值小數(shù)IN/OUT圍：0.01.012增益小數(shù)IN比例常數(shù)，可正可負(fù)16采樣時間小數(shù)IN單位為“秒” ，正數(shù)20積分時間小數(shù)IN單

50、位為“分鐘” ，正數(shù)24微分時間小數(shù)IN單位為“分鐘” ，正數(shù)28積分前項小數(shù)IN/OUT圍：0.01.032檢測前項小數(shù)IN/OUT最近一次 PID 運算的檢測值在實際控制系統(tǒng)中，可以采用一項、兩項或三項控制方法。例如，只使用比例項控制或比例項和積分項控制或比例項、積分項和微分項控制，可以通過設(shè)置常量參數(shù)值對所需的環(huán)路控制類型進行選擇。如果不需要積分項運算，應(yīng)將積分時間指定為“INF” （無限大） ，由于積分和MX 的初始值，即使沒有積分運算，積分項的值也可能不為零。如果不需要微分運算，應(yīng)將微分時間指定為“0.0” 。 . . . 22 / 71如果不需要比例運算，并且只要積分或積分和微分控

51、制，則應(yīng)將增益值指定為“0.0” 。因為閉環(huán)增益是計算積分和微分項公式中的系數(shù)，將環(huán)路增益設(shè)為 0.0 會導(dǎo)致在積分和微分項計算中使用的環(huán)路增益值為 1.0。一個環(huán)路有兩個輸入變量、定點和進程變量。定點通常為固定值。進程變量是與環(huán)路輸出相關(guān)的數(shù)值，因此可測量環(huán)路輸出對手控系統(tǒng)的影響。在實際應(yīng)用中，設(shè)定值和檢測值均為實際數(shù)值，其大小、圍和工程單位可能不同。將這些實際數(shù)值用于 PID 指令操作之前，必須將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)化小數(shù)表示法。方法如下：第一步是將實際數(shù)值從 16 為正數(shù)數(shù)值轉(zhuǎn)換成浮點或?qū)崝?shù)數(shù)值，然后將小數(shù)數(shù)值表示轉(zhuǎn)換成 0.01.0 之間的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。轉(zhuǎn)化公式如（3.1）所示。PID 標(biāo)準(zhǔn)值=

52、原值值域+偏置 （3.1）式中：偏置是單極性數(shù)值取“0.0” ，是雙極性數(shù)值取“0.5” ；值域是可能的最大值減去可能的最小值的差值。在實際應(yīng)用中，輸出值均為實際數(shù)值，其大小、圍和工程單位可能不同。這些實際數(shù)值用于 PID 指令操作之后，必須將 PID 標(biāo)準(zhǔn)化小數(shù)轉(zhuǎn)換成實際數(shù)值。方法如下：第一步是將 PID 標(biāo)準(zhǔn)值轉(zhuǎn)化成實數(shù)數(shù)值，然后將實數(shù)數(shù)值轉(zhuǎn)換成 032000 或-32000+32000 之間的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。轉(zhuǎn)化公式如（3.2）所示。實際輸出值=（PID 標(biāo)準(zhǔn)輸出值-偏置）值域 （3.2）式中：偏置是單極性數(shù)值取“0.0” ，是雙極性數(shù)值取“0.5” ；值域是可能的最大值減去可能的最小值的差

53、值。3.4.33.4.3 PIDPID 參數(shù)參數(shù)使用 PID 指令，需要確定采樣周期“T” 、比例增益“Kp” 、積分增益“KI” 、與微分增益“KD”等控制參數(shù)，這些控制參數(shù)中采樣周期時間和比例增益的確定相對容易些，積分增益與微分增益的確定往往是在調(diào)試中最棘手的問題。這些控制參數(shù)的確定可以使用經(jīng)驗法和公式法。在實際工程中，快速檢驗與調(diào)整系統(tǒng)控制參數(shù)的方法常用擾動法。所謂擾動法 . . . 23 / 71是把通過經(jīng)驗公式或工作經(jīng)驗得出的系統(tǒng)控制參數(shù)放在控制系統(tǒng)中實現(xiàn)閉環(huán)運行，然后人為地給系統(tǒng)施加從小到大的擾動，同時記錄被控對象的實際檢測值的曲線，當(dāng)?shù)谝粋€檢測的正峰值“A1”與第二個檢測的正峰值

54、“A2”的關(guān)系符合經(jīng)驗公式“A1/A2=4”時，認(rèn)為系統(tǒng)達到最佳的控制狀態(tài)最佳的響應(yīng)特性和最小的誤差。3.4.43.4.4 PLCPLC 程序構(gòu)造程序構(gòu)造在西門子 S7-200PLC 中，有四種程序：OS 系統(tǒng)程序、OB1 主程序、SBR 子程序和 INT 中斷程序。其中 OB1 主程序、SBR 子程序和 INT 中斷程序也稱為用戶程序。當(dāng) CPU 工作在 STOP 狀態(tài)時，只運行 OS 系統(tǒng)程序。當(dāng) CPU 工作在 RUN 狀態(tài)時，既運行 OS 系統(tǒng)程序，也運行 OB1 主程序；當(dāng)滿足調(diào)用 SBR 程序狀態(tài)時，會暫?，F(xiàn)在執(zhí)行的用戶程序進入執(zhí)行 SBR 子程序，執(zhí)行完 SBR 子程序后，再返回

55、原來的地方繼續(xù)執(zhí)行原來的程序；當(dāng)聲明允許開中斷，有中斷源產(chǎn)生，會暫停執(zhí)行現(xiàn)在的用戶程序（包括 OB1 主程序、SBR 子程序和級別較低的中斷程序） ，進入聲明與該中斷源有聯(lián)系的 INT 中斷程序，中斷程序執(zhí)行完畢自動返回到原來的地方繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。下面將對 SBR 子程序和 INT 中斷程序分開進行介紹。（1）SBR 子程序簡介子程序可以從 OB1 主程序、另一個子程序或中斷程序中進行調(diào)用；但不能從子程序本身調(diào)用子程序。在 S7-200CPU 中共有 64 個子程序（063）CPU226XM 有 128個子程序（0127）.在主程序中可以嵌套子程序（在子程序中調(diào)用另一個子程序） ，最大嵌套

56、深度為 8，但在中斷程序中不能嵌套子程序。（2）INT 中斷程序S7-200 支持以下中斷程序類型：通信端口中斷：S7-200 生成允許程序控制通信端口的事件。I/O 中斷：S7-200 生成用于各種 I/O 狀態(tài)不同變化的事件。這些事件允許程序?qū)Ω咚儆嫈?shù)器、脈沖輸出或輸入的上升沿或下降沿的狀態(tài)作出反應(yīng)。時機中斷：S7-200 生成允許程序按照用戶指定時間間隔作出反應(yīng)的事件。中斷由事件驅(qū)動。在應(yīng)用中斷程序之前，必須使用 ATCH 指令把中斷事件與發(fā)生該事件的中斷程序建立聯(lián)系，然后使用 ENI 允許開中斷。當(dāng)這個中斷事件發(fā)生時， . . . 24 / 71會自動執(zhí)行與該中斷事件聯(lián)系的中斷程序。3

57、.53.5 PLCPLC 程序編輯程序編輯3.5.1I/O3.5.1I/O 分配表分配表與地址說明與地址說明在所有控制過程當(dāng)中，外部硬件與 PLC 的 I/O 點連接都必須一一對應(yīng)，并且明確其功能，才能達到預(yù)想的功能。本次微機供水監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計也不例外。詳細(xì)的PLC 的 I/O 點分配表如下表 3.2 所示。表 3.2 模型 I/O 分配表輸 入輸 出I0.0手/自動切換Q0.01#變頻I0.11#變頻Q0.12#變頻I0.22#變頻Q0.21#工頻（自動）I0.31#工頻Q0.32#工頻（自動）I0.42#工頻Q0.4變頻器啟動信號I0.5變頻器故障I0.61#工頻故障I0.72#工頻故障I

58、2.0手動選擇 1#泵I2.1手動選擇 2#泵I2.2手動選擇一用一備工作方式開關(guān)量I2.3手動選擇一用一補工作方式輸 入輸 出AIW0現(xiàn)場壓力信號AQW0經(jīng) PID 整定后的頻率信號模擬量AIW2變頻器輸出頻率當(dāng) PLC 控制程序被編輯時往往需要許多的中間變量來進行邏輯控制，也需要許多的數(shù)據(jù)寄存器來對模/數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行記錄。以下便是對本次微機供水監(jiān)控系統(tǒng)中 PLC 部地址分配的明細(xì)表，如表 3.3 所示。 . . . 25 / 71表 3.3 程序地址明細(xì)表地址說明地址說明M20.0上位機選擇 1#泵工作VD130實際壓力M20.1上位機選擇 2#泵工作VD140設(shè)定壓力M20.3上位機

59、選擇一用一備工作方式VD150實際頻率M20.4上位機選擇一用一補工作方式VD160壓力表量程M30.0變頻器報故障VD300比例增益M30.11#變頻故障VD310采樣時間M30.22#變頻故障VD320積分時間VW102加泵時間VD174壓力補償VW170減泵時間VD190轉(zhuǎn)入壓力設(shè)定值3.5.23.5.2 PLCPLC 程序分析程序分析微機供水監(jiān)控系統(tǒng)的 PLC 程序是由主程序、子程序和中斷程序三部分構(gòu)成的。其中主程序起到了控制的主導(dǎo)作用；子程序的功能則是為 PID 指令建立數(shù)據(jù)表；而中斷程序是為了實現(xiàn) PID 的調(diào)頻作用。之所以應(yīng)用了子程序和中斷程序來對 PID 調(diào)節(jié)這一部分進行控制，

60、其原因有三：首先該段程序在整體控制當(dāng)中起著舉足輕重的作用；其次，為了調(diào)頻準(zhǔn)確無誤，而且使用方便；再次，PID 調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)是實時變化著的，通過中斷程序可以實時的刷新過去通過計算得出的用以調(diào)節(jié)的模擬量數(shù)據(jù)。以下將程序分為兩大部分進行講解：其中一部分為主程序部分，另一部分為子程序與中斷程序部分。第一部分：主程序在主程序當(dāng)中，可以分為這樣幾個部分，其中包括：電機實際工作頻率模擬量的采集、PID 子程序的調(diào)用、手/自動的工作方式選擇、自動工作泵的優(yōu)先選擇、控制系統(tǒng)中水泵的運行方式選擇、切泵的邏輯關(guān)系設(shè)計以與故障報警部分的設(shè)計。下面將對這幾部分的主要程序一一進行介紹。（1）電機實際工作頻率采集該程序主要是