基于PLC變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文

1、 PAGE50 / NUMPAGES54基于PLC變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高。再加上目前能源緊缺，利用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)以與通訊技術(shù)，設(shè)計(jì)高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)不同領(lǐng)域的恒壓供水系統(tǒng)成為必然趨勢(shì)。論文分析了采取變頻調(diào)速方式實(shí)現(xiàn)恒壓供水相對(duì)于傳統(tǒng)的閥門(mén)控制恒壓供水方式的節(jié)能機(jī)理。通過(guò)對(duì)變頻器置PID模塊參數(shù)的預(yù)置，利用遠(yuǎn)傳壓力表的水壓反饋量，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)用水量的變化采取PID調(diào)節(jié)方式，在全流量圍利用變頻泵的連續(xù)調(diào)節(jié)和工頻泵的分級(jí)調(diào)節(jié)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)恒壓供水且有效節(jié)能。依據(jù)供水要求，設(shè)計(jì)了一套由PLC、變頻器、遠(yuǎn)傳

2、壓力表、多臺(tái)水泵機(jī)組等主要設(shè)備構(gòu)成的全自動(dòng)變頻恒壓供水，具有全自動(dòng)變頻恒壓運(yùn)行、自動(dòng)工頻運(yùn)行和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制等功能。關(guān)鍵詞：可編程序控制器, 變壓變頻調(diào)速, 恒壓供水, PLCPLC-BASED INVERTER CONTRL CONSTANT PRESSURE WATER SUPPLY SYSTEM DESIGNABSTRACTWith the rapid socio-economic development of water quality and water supply systems to improve reliability requirements. In addition, t

3、he current energy shortage, the use of advanced automation technology, control technology and communication technology, the design of high performance, high energy, able to adapt to different areas of constant pressure water supply system has become an inevitable trend. Paper analyzes the way VVVF s

4、peed control constant pressure water supply compared with the traditional way of constant pressure water supply valve to control the energy-saving mechanism. Converter built by the preset parameters of PID module, using the hydraulic pressure gauge feedback Fareast one volume, constitute a closed-lo

5、op system, in accordance with changes in water consumption. In this paper, based on water requirements, the design of a set by the PLC, frequency converter, Far Easton pressure, multi-pump unit consisting of major equipment such as automatic frequency conversion constant pressure water supply, with

6、automatic constant frequency operation, automatic frequency run and on-site features such as manual control.KEY WORDS:： programmable logic controller, VVVF speed control, constant pressure water supply, PLC目錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc264129105前言 PAGEREF _Toc264129105 h 1HYPERLINK l _Toc26412910

7、6第1章緒論 PAGEREF _Toc264129106 h 2HYPERLINK l _Toc2641291071.1 本課題設(shè)計(jì)的背景 PAGEREF _Toc264129107 h 2HYPERLINK l _Toc2641291081.2 本課題設(shè)計(jì)的容 PAGEREF _Toc264129108 h 3HYPERLINK l _Toc2641291091.2.1 恒壓供水系統(tǒng)的選型 PAGEREF _Toc264129109 h 3HYPERLINK l _Toc2641291101.2.2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc264129110 h 3HYPERLINK l _

8、Toc2641291111.2.3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc264129111 h 3HYPERLINK l _Toc2641291121.3 系統(tǒng)控制的原理 PAGEREF _Toc264129112 h 3HYPERLINK l _Toc264129113第2章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc264129113 h 5HYPERLINK l _Toc2641291142.1 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 PAGEREF _Toc264129114 h 6HYPERLINK l _Toc2641291152.2 可編程控制器（PLC）的選型 PAGEREF _Toc2641

9、29115 h 9HYPERLINK l _Toc2641291162.2.1 PLC概述 PAGEREF _Toc264129116 h 9HYPERLINK l _Toc2641291172.2.2 PLC的選型 PAGEREF _Toc264129117 h 9HYPERLINK l _Toc2641291182.3 PLC模擬量控制單元的配置以與應(yīng)用 PAGEREF _Toc264129118 h 12HYPERLINK l _Toc2641291192.4供水系統(tǒng)主要器件選型 PAGEREF _Toc264129119 h 14HYPERLINK l _Toc2641291202.5

10、 PLC與變頻器控制電路 PAGEREF _Toc264129120 h 15HYPERLINK l _Toc2641291212.5.1 供水系統(tǒng)電氣主電路 PAGEREF _Toc264129121 h 15HYPERLINK l _Toc2641291222.5.2 供水系統(tǒng)控制電路 PAGEREF _Toc264129122 h 15HYPERLINK l _Toc2641291232.6 硬件接線(xiàn)圖 PAGEREF _Toc264129123 h 17HYPERLINK l _Toc2641291242.7 控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)與地址分配 PAGEREF _Toc264129124 h

11、 19HYPERLINK l _Toc264129125第3章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc264129125 h 22HYPERLINK l _Toc2641291263.1 PLC梯形圖設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc264129126 h 22HYPERLINK l _Toc2641291273.1.1 梯形圖繪制 PAGEREF _Toc264129127 h 22HYPERLINK l _Toc2641291283.1.2 梯形圖指令 PAGEREF _Toc264129128 h 25HYPERLINK l _Toc2641291293.1.3 程序的結(jié)果以與程序功能的實(shí)現(xiàn)

12、 PAGEREF _Toc264129129 h 28HYPERLINK l _Toc2641291303.2 系統(tǒng)工作流程圖 PAGEREF _Toc264129130 h 29HYPERLINK l _Toc2641291313.3 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc264129131 h 30HYPERLINK l _Toc2641291323.3.1 啟動(dòng)程序 PAGEREF _Toc264129132 h 30HYPERLINK l _Toc2641291333.3.2 水泵切換程序 PAGEREF _Toc264129133 h 31HYPERLINK l _Toc2641

13、291343.3.3 逐臺(tái)停泵程序 PAGEREF _Toc264129134 h 31HYPERLINK l _Toc2641291353.3.4 故障處理 PAGEREF _Toc264129135 h 31HYPERLINK l _Toc264129136第4章系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc264129136 h 32HYPERLINK l _Toc2641291374.1 PLC程序的運(yùn)行和模擬調(diào)試 PAGEREF _Toc264129137 h 32HYPERLINK l _Toc2641291384.2 系統(tǒng)總體調(diào)試 PAGEREF _Toc264129138 h 32HYPE

14、RLINK l _Toc264129139結(jié)論 PAGEREF _Toc264129139 h 33HYPERLINK l _Toc264129140辭 PAGEREF _Toc264129140 h 34HYPERLINK l _Toc264129141參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc264129141 h 35HYPERLINK l _Toc264129142外文資料翻譯 PAGEREF _Toc264129142 h 36前言隨著各住宅小區(qū)的宿舍樓等一座座高樓拔地而起，相應(yīng)的生活用水量也大幅度增加。人們對(duì)提高供水質(zhì)量的要求越來(lái)越高，另外人們的節(jié)能意識(shí)與對(duì)運(yùn)行的可靠性的要求越來(lái)越強(qiáng)。采用

15、變頻器與PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)的無(wú)塔恒壓供水系統(tǒng)，不僅能提高供水質(zhì)量，而且在節(jié)約能源和運(yùn)行可靠性具有較好的改善。其中，采用變頻調(diào)速的主要目的是通過(guò)調(diào)速來(lái)恒定用水管道的壓力以達(dá)到節(jié)能的目的，恒壓供水則是為了滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)流量的要求。變頻恒壓供水系統(tǒng)已逐漸取代原有的水塔供水系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)生活消防供水系統(tǒng)。然而，由于新系統(tǒng)多會(huì)繼續(xù)使用原有系統(tǒng)的部分舊設(shè)備（如水泵），在對(duì)原有供水系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的實(shí)踐中，往往會(huì)出現(xiàn)一些在理論上意想不到的問(wèn)題。本文介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)，是在對(duì)一個(gè)典型的水塔供水系統(tǒng)的技術(shù)改造實(shí)踐中，根據(jù)盡量保留原有設(shè)備的原則設(shè)計(jì)的，該系統(tǒng)很好的解決了舊設(shè)備需要頻繁檢修的問(wèn)題，既體

16、現(xiàn)了變頻控制恒壓供水的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)有效的節(jié)省了資金。應(yīng)用PLC技術(shù)是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動(dòng)，減少手動(dòng)操作或撫慰操作，同時(shí)替代部分繼電器減少機(jī)械觸點(diǎn)的故障，增強(qiáng)可靠性。下面筆者根據(jù)這方面的工作經(jīng)驗(yàn)談?wù)勗诤銐汗┧到y(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)踐過(guò)程中的一些思路和做法。第1章 緒論1.1 本課題設(shè)計(jì)的背景隨著變壓器調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)已逐漸取代原有的水塔供水系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)生活消防供水系統(tǒng)，然而，由于新系統(tǒng)多會(huì)繼續(xù)使用原有系統(tǒng)的部分舊設(shè)備（水泵），在對(duì)原有供水系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的實(shí)踐中，往往會(huì)出現(xiàn)一些理論上意想不到的問(wèn)題。本課題介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)很好的

17、解決了舊設(shè)備需要頻繁檢修的問(wèn)題，既體現(xiàn)了變頻控制恒壓供水的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力，最終達(dá)到高效率的運(yùn)行目的。PLC是集自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，已躍居工業(yè)自動(dòng)化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位。有如下特點(diǎn)：1可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)2設(shè)計(jì)、安裝容易、維護(hù)工作量少3通用性好，組合靈活4功能完善，適應(yīng)面廣5體積小、功耗低6開(kāi)發(fā)周期短、成功率高等已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品，與繼電器、接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；占位空間??；價(jià)格上能于繼電器、接觸器控制系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)；易于在現(xiàn)場(chǎng)變更程序

18、；便于使用、維護(hù)和維修；能直接推動(dòng)電磁閥、接觸器于之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央執(zhí)行機(jī)構(gòu)、重要數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。因此，進(jìn)行變頻恒壓供水系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)變頻恒壓供水系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究的價(jià)值。1.2 本課題設(shè)計(jì)的容本設(shè)計(jì)將在以下幾個(gè)方面對(duì)恒壓供水控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。1.2.1 恒壓供水系統(tǒng)的選型該系統(tǒng)是由儲(chǔ)水系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、回水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)（手動(dòng)控制、自動(dòng)控制）組成，對(duì)象系統(tǒng)由三臺(tái)不同功率的水泵機(jī)組組成，都為常規(guī)變頻循環(huán)泵，用于模擬正常模式下的生活供水動(dòng)力系統(tǒng)，回水系統(tǒng)采用有機(jī)玻璃材料結(jié)構(gòu)，以使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有可觀(guān)察

19、性。1.2.2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)PLC變頻恒壓供水控制系統(tǒng)由3臺(tái)水泵，一臺(tái)智能型電控柜（包括變頻器、PLC、交流接觸器、繼電器等），一套壓力傳感器、缺水保護(hù)器，斷相保護(hù)裝置以與供電主回路等構(gòu)成。1.2.3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括plc的程序設(shè)計(jì)和變頻器的功能參數(shù)設(shè)定。這里主要討論plc的程序設(shè)計(jì)。plc的程序設(shè)計(jì)包括手動(dòng)控制和自動(dòng)控制的程序設(shè)計(jì)，手動(dòng)部分是通過(guò)按鈕控制水泵在工頻下運(yùn)行和停止，主要考慮系統(tǒng)調(diào)試或檢修時(shí)用。當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)打到“自動(dòng)”時(shí)，系統(tǒng)能夠進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)，由plc和變頻器聯(lián)合控制各臺(tái)電機(jī)的投入或切除、工頻或變頻運(yùn)行方式。供水系統(tǒng)共有3臺(tái)泵組電機(jī)，在根據(jù)水壓決定投入泵組臺(tái)數(shù)后，

20、只有最初投入的電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，其它后投入的電機(jī)則在工頻下全速運(yùn)行，泵組電機(jī)的切換過(guò)程由邏輯控制單元PLC實(shí)現(xiàn)。1.3 系統(tǒng)控制的原理通過(guò)安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號(hào)變成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入PLC的端口進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出一調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當(dāng)用水量超過(guò)一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過(guò)PLC控制切換器進(jìn)行加減泵。根據(jù)用水量的大小量的大小由PLC控制工作泵數(shù)量的增減與變頻器對(duì)水泵的調(diào)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。當(dāng)供水負(fù)載變化時(shí)，輸入電機(jī)的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力

21、為基準(zhǔn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)功能，尤其是硬件/軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的與時(shí)維修和系統(tǒng)的正常供水。第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)PLC的硬件系統(tǒng)、指令系統(tǒng)和編程方法以后，對(duì)于設(shè)計(jì)一個(gè)較大的PLC控制系統(tǒng)時(shí)，要全面考慮多種因素，不管所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的大小，一般都要用以下設(shè)計(jì)步驟來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。隨著PLC功能的不斷完善和提高，PLC幾乎可以完成工業(yè)領(lǐng)域的所以控制任務(wù)。但是PLC還是有最適合它的應(yīng)用場(chǎng)合，所以接到一個(gè)控制任務(wù)以后，要分析被控對(duì)象的控制過(guò)程和要求，看看用什么控制設(shè)備來(lái)完成該任務(wù)最合適。其實(shí)現(xiàn)在的可編程不僅處理開(kāi)關(guān)量，而且對(duì)模擬量的處理能力也很強(qiáng)。所以在很多情況下也

22、可以取代工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）作為主控器?？刂茖?duì)象以與控制裝置確定后，還要進(jìn)一步確定PLC的控制圍。一般來(lái)說(shuō)，能夠反映生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行情況，能用傳感器直接測(cè)量的參數(shù)，控制邏輯復(fù)雜的部分都由PLC控制來(lái)完成。當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由PLC來(lái)完成后。選擇PLC就成為最重要的事情。一方面是選擇多大容量的PLC，另一方面是選擇什么公司的PLC以與外設(shè)。對(duì)第一個(gè)問(wèn)題，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的I/O點(diǎn)找出來(lái)，包括開(kāi)關(guān)量I/O模擬量I/O以與這些I/O點(diǎn)的性質(zhì)。I/O點(diǎn)是性質(zhì)主要是指他們是直流信號(hào)還是交流信號(hào)，它們的電源電壓?？刂葡到y(tǒng)輸出點(diǎn)的類(lèi)型非常關(guān)鍵，如果它們之中既有交流220V的接觸器、

23、電磁閥，又有直流24V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出點(diǎn)有可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。因?yàn)镻LC的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組的輸出只能有一個(gè)電源的種類(lèi)和等級(jí)。對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，則有以下幾個(gè)方面要考慮：1. 功能方面 所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但是對(duì)于某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力完成控制任務(wù)。如對(duì)PLC與PLC、PLC與智能儀表以與上位機(jī)之間靈活方便的通訊要求；或?qū)LC的計(jì)算速度、用戶(hù)程序容量有特殊要求的；或?qū)LC的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶(hù)對(duì)市場(chǎng)上流行的PLC品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。2. 價(jià)格方面 不同廠(chǎng)家的PLC產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有

24、些功能類(lèi)似、質(zhì)量相當(dāng)、I/O點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的價(jià)格能相差40%以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價(jià)必須是需要考慮的。輸入/輸出信號(hào)在PLC接線(xiàn)端子上的地址分配是進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，I/O地址分配以后才可以進(jìn)行編程；對(duì)控制柜和PLC的外圍接線(xiàn)來(lái)說(shuō)，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線(xiàn)圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線(xiàn)路圖和安裝圖安裝控制柜。2.1 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成恒壓供水泵站一般需設(shè)多臺(tái)水泵與電機(jī)，這比設(shè)單臺(tái)水泵與電機(jī)節(jié)能而可靠。配單臺(tái)電機(jī)和水泵時(shí)，它們的功率必須足夠的大，在用水量少時(shí)開(kāi)一臺(tái)大電機(jī)肯定是浪費(fèi)，電機(jī)選小了用水量大時(shí)供水不足。而且水泵和電機(jī)都有維

25、修的時(shí)候，備用泵是必要的。恒壓供水的主要目標(biāo)是保持管網(wǎng)水壓的恒定，水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速套跟隨用水量的變化而變化，這就要用變頻器為水泵供電。這也有兩種配置方式，一是為每臺(tái)水泵電機(jī)配一臺(tái)變頻器，這當(dāng)然方便，電機(jī)與變頻器間不需要切換，但是購(gòu)買(mǎi)變頻器的費(fèi)用較高。另一種方案是數(shù)臺(tái)電機(jī)配一臺(tái)變頻器，變頻器與電機(jī)見(jiàn)可以切換，供水運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，其余水泵工頻運(yùn)行，以滿(mǎn)足不同用水量的需求。恒壓供水泵站的示意圖，如圖2-1所示，圖中壓力傳感器用于檢測(cè)管網(wǎng)中的水壓，常裝設(shè)在泵站的出水口。當(dāng)用水量大時(shí)，水壓降低；用水量小時(shí)，水壓升高。水壓傳感器將水壓的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰螂妷旱淖兓徒o調(diào)節(jié)器。圖2-1 變頻恒壓供水站

26、的基本組成調(diào)節(jié)器是一種電子裝備,在系統(tǒng)中完成以下幾種功能:1. 設(shè)定水管壓力的給定值，恒壓供水水壓的高低依需要設(shè)定。供水距離越遠(yuǎn)，用水地點(diǎn)越高，系統(tǒng)所需供水壓力越大。給定值即是系統(tǒng)正常工作時(shí)的恒壓值，另外有些供水系統(tǒng)可能有多種供水目的，如將生活用水與消防用水共用一個(gè)泵站，水壓的設(shè)定值可能不只一個(gè)，一般消防用水的水壓要高一些，調(diào)節(jié)器具有給定值設(shè)定功能，可以以數(shù)字量進(jìn)行設(shè)定，也有的調(diào)節(jié)器以模擬量方式設(shè)定。2. 接受傳感器送來(lái)的管網(wǎng)水壓的實(shí)測(cè)值。管網(wǎng)實(shí)測(cè)水壓回送到泵站控制裝置稱(chēng)為反饋，調(diào)節(jié)器實(shí)反饋的接受點(diǎn)。3. 根據(jù)給定值和實(shí)測(cè)值的綜合，依一定的調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出系統(tǒng)調(diào)節(jié)信號(hào)。調(diào)節(jié)器接受了實(shí)測(cè)水壓的反饋信

27、號(hào)后，將它與給定值比較，得到給定值與實(shí)測(cè)值之差。如果給定值大于實(shí)測(cè)值，說(shuō)明系統(tǒng)水壓低于理想水壓，要加大水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，如果水壓高于理想水壓，要降低水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這些都是由調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)控制。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的快速性與系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)工作中還有個(gè)調(diào)節(jié)規(guī)律的問(wèn)題，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律多是比例-積分-微分調(diào)節(jié)，俗稱(chēng)PID調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)，如P、I、D參數(shù)均是可以由使用者設(shè)定的，PID調(diào)節(jié)過(guò)程視調(diào)節(jié)器的部構(gòu)成由數(shù)字式調(diào)節(jié)與模擬量調(diào)節(jié)兩類(lèi)，以微型計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)器多為數(shù)字調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)一般式模擬信號(hào)，420mA變化的電流信號(hào)或010V間變化的電壓信號(hào)。信號(hào)的量值與前面提到的差值成正比，用于驅(qū)

28、動(dòng)執(zhí)行設(shè)備工作。下面以一個(gè)三泵生活/消防雙恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明其工藝過(guò)程，如圖2-2所示，市網(wǎng)來(lái)水用高低水位控制器EQ來(lái)控制注水閥TV1，它們自動(dòng)把水注滿(mǎn)儲(chǔ)水池，只要水位低于高水位，則自動(dòng)往水箱中注水。水池的高/低水位信號(hào)也直接送給PLC，作為低水位報(bào)警用。為了保障供水的持續(xù)性，水位上下限傳感器高低距離不是相差很大。生活用水和消防用水共用三臺(tái)泵，平時(shí)電磁閥YV2處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，三臺(tái)泵根據(jù)生活用水量的多少，按一定的控制邏輯運(yùn)行，使生活用水的恒壓狀態(tài)（生活用水底恒壓值）下進(jìn)行；當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，電磁閥YV2得電，關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，三臺(tái)泵供消防用水使用，并根據(jù)用水量的大小，使消防供水

29、也在恒壓狀態(tài)（消防用水高恒壓值）下進(jìn)行?；馂?zāi)結(jié)束后三臺(tái)泵再改為生活供水使用圖2-2生活消防雙恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成圖2.2 可編程控制器（PLC）的選型2.2.1PLC概述可編程控制器，英文稱(chēng)Programmable Controller,簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，本課題中用PLC作為它的簡(jiǎn)稱(chēng)。PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計(jì)算機(jī)。它通過(guò)運(yùn)行存儲(chǔ)在其存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過(guò)程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過(guò)輸出電路的物理過(guò)程去實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。PLC基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換時(shí)，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過(guò)

30、程一般不考慮的。而PLC可以通過(guò)它的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電控制裝置多的多、強(qiáng)的多。 PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本功的功能： 1. 邏輯處理功能； 2. 數(shù)據(jù)運(yùn)算功能； 3. 準(zhǔn)確定時(shí)功能； 4. 高速計(jì)數(shù)功能； 5. 中斷處理（可以實(shí)現(xiàn)各種外中斷）功能； 6. 程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能； 7. 聯(lián)網(wǎng)通信功能；8. 自檢測(cè)，自診斷功能。 可以說(shuō)，凡普通小型計(jì)算機(jī)功能實(shí)現(xiàn)的功能，PLC幾乎也都有可以做到。像PLC這樣，集豐富功能于一身，是別的電控器所沒(méi)有的，更是傳統(tǒng)的繼電器控制電路所無(wú)法比擬的。豐富的

31、功能為PLC的廣泛應(yīng)用提供了可能，同時(shí)，也為節(jié)水行業(yè)的遠(yuǎn)程化、信息化與智能化創(chuàng)造了條件。2.2.2 PLC的選型在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。1輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適量的余量，通常根據(jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，在增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為

32、輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠(chǎng)商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。2存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶(hù)應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶(hù)應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。存儲(chǔ)器存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的

33、25%考慮余量。因此本課題的PLC存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ)2000條梯形圖，這樣才能在以后的改造過(guò)程中有足夠的空間。3控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的變頻調(diào)速恒壓控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。. 控制功能PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專(zhuān)用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。. 編程功能離線(xiàn)編程方式：PLC和編程器共用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程

34、后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線(xiàn)編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線(xiàn)編程方式：CPU和編程器各有自己的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線(xiàn)編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。五種標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)音編程序形式，以滿(mǎn)足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。.

35、 診斷功能PLC的診斷功能硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分診斷和外診斷。通過(guò)軟件對(duì)PLC部的性能和功能進(jìn)行診斷是診斷，通過(guò)軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響維修時(shí)間。4機(jī)型的選擇目前，國(guó)眾多的生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)了多種系列功能各異的PLC產(chǎn)品，使用戶(hù)眼花繚亂、無(wú)所適從，通過(guò)對(duì)輸入/輸出點(diǎn)的選擇、對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇、對(duì)I/O響應(yīng)時(shí)間的選擇以與輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型的分析，決定使用西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7 200系列的CUP222型號(hào)的可編程控制器作為變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)

36、的控制器。S7-200PLC是德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)德一種小型PLC，其許多功能達(dá)到大、中型PLC的水平，而價(jià)格卻和小型PLC一樣，因此，它一經(jīng)退出，即受到了廣泛的關(guān)注。特別是S7-200CUP22*系列PLC。由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面（HMI）可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易的組成PLC網(wǎng)絡(luò)。2.3 PLC模擬量控制單元的配置以與應(yīng)用PLC的普通輸入輸出端口均為開(kāi)關(guān)量處理端口，了使PLC能完成模擬量的處理,常見(jiàn)的方法是為整體式PLC加配模擬量擴(kuò)展單元。模擬量擴(kuò)展單元可將外部模擬量轉(zhuǎn)化為PLC可處理的數(shù)字量與將PLC部運(yùn)算結(jié)果數(shù)字量轉(zhuǎn)換為機(jī)外可以使用的模擬量。模擬量擴(kuò)展單元

37、有單獨(dú)用于模/數(shù)轉(zhuǎn)換的，單獨(dú)用于數(shù)/轉(zhuǎn)換的，也兼有模/數(shù)和數(shù)/模兩種功能的，以下介紹S7-200系列PLC的模擬量擴(kuò)展模塊EM235，它具有四路模擬量輸入與一路模擬量輸入，可以用于恒壓供水控制中。EM235模擬量工作單元性能指標(biāo)為能適用各種規(guī)格的輸入、輸出兩，模擬量處理模塊都設(shè)計(jì)成可編程，而轉(zhuǎn)換生成的數(shù)字量一般具有固定的長(zhǎng)度與格式。模擬量輸出則希望將一定圍的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流量或標(biāo)準(zhǔn)電壓量以方便與其他控制接口。上表中，輸入、輸出信號(hào)圍欄給出了EM235的輸出、輸入信號(hào)規(guī)格，以供選用。校準(zhǔn)與配置模擬量模塊在接入電路工作前需完成配置與校準(zhǔn)，配置指根據(jù)實(shí)際需接入的信號(hào)類(lèi)型對(duì)模塊進(jìn)行一些設(shè)定。校準(zhǔn)可

38、以簡(jiǎn)單的理解為儀器儀表使用前的調(diào)零以與調(diào)滿(mǎn)度。EM235的安裝使用1. 根據(jù)輸入信號(hào)的類(lèi)型與變化圍設(shè)置DIP開(kāi)關(guān)，完成模塊的配置工作。必要時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)工作。2. 完成硬件的接線(xiàn)工作。注意輸入、輸出信號(hào)的類(lèi)型不同，采用不同的接入方式。為防止空置端對(duì)接線(xiàn)端的干擾，空置端應(yīng)短接。接線(xiàn)還應(yīng)注意傳感器的線(xiàn)路盡可能短，且應(yīng)使用屏蔽雙絞線(xiàn)，要保證24VDC傳感器電源無(wú)噪聲、穩(wěn)定可靠。3. 確定模塊安裝入系統(tǒng)時(shí)的位置，并由安裝位置確定模塊的編號(hào)。S7-200擴(kuò)展單元安裝時(shí)在主機(jī)的右邊依次排列，并從模塊0開(kāi)始編號(hào)。模塊安裝完畢后，將模塊自帶的接線(xiàn)排插入主機(jī)上的擴(kuò)展總線(xiàn)插口。4. 為了在主機(jī)中進(jìn)行輸入模擬量轉(zhuǎn)換后數(shù)

39、字處理與為了輸出需要在模擬量單元中轉(zhuǎn)換為模擬量的數(shù)字量，要在主機(jī)中安排一定的存儲(chǔ)單元。一般使用模擬量輸入AIW與模擬量輸出AQW單元安排由模擬量模塊送來(lái)的數(shù)字量與待入模塊轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量輸出的數(shù)字量。而在主機(jī)的變量存儲(chǔ)區(qū)V區(qū)存放處理產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)。工作程序編制EM235的工作程序編制包括以下的容：1. 設(shè)置初始化主程序。在該子程序中完成采樣次數(shù)餓預(yù)置頂與采樣和單元清零的工作，為開(kāi)始工作做好準(zhǔn)備。2. 設(shè)置模塊檢測(cè)子程序。該子程序檢查模塊的連接的正確性以與模塊工作的正確性。3. 設(shè)置子程序完成采樣以與相關(guān)的計(jì)算工作。4. 工程所需的有關(guān)該模擬量的處理程序。S7-200PLC硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體

40、式和積木式，即主機(jī)包含一定數(shù)量的輸入/輸出（I/O）點(diǎn)，同時(shí)還可以擴(kuò)展I/O模塊和各種功能的模塊。一個(gè)完整的系統(tǒng)組成如圖3-4所示。編程工具CUP主機(jī)人機(jī)界面擴(kuò)展模塊功能模塊通訊設(shè)備圖2-3 S7-200 PLC 系統(tǒng)組成（1）基本單元 基本單元（Basic Unit）有時(shí)又稱(chēng)CUP模塊，也有的稱(chēng)之為主機(jī)或本機(jī)。它包括CUP、存儲(chǔ)器、基本輸入/輸出點(diǎn)和電源等，是PLC的主要部分。實(shí)際上它就是一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，可以單獨(dú)完成一定的控制任務(wù)。（2）擴(kuò)展單元 主機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)量不能滿(mǎn)足控制系統(tǒng)的要求時(shí)，用戶(hù)可以根據(jù)需要擴(kuò)展各種I/O模塊，所能連接的擴(kuò)展單元的數(shù)量和實(shí)際所能使用的 I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)由多種因素

41、共同決定的。（3）特殊功能模塊 當(dāng)需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)，需要擴(kuò)展功能模塊。它們是完成某些特殊控制任務(wù)的一些設(shè)置。（4）相關(guān)設(shè)備 相關(guān)設(shè)備是為了充分和方便地利用系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開(kāi)發(fā)和使用的一些設(shè)備，主要有編程設(shè)備、人機(jī)操作界面和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。（5）工業(yè)軟件 工業(yè)軟件是為了更好地管理和使用這些設(shè)備而開(kāi)發(fā)的與之相配套的程序，它主要由標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運(yùn)行軟件和人機(jī)借口軟件等幾大類(lèi)構(gòu)成。2.4供水系統(tǒng)主要器件選型1.供水泵的選擇根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的需要，并結(jié)合它所具有的特點(diǎn)，我們選用滬龍公司的ISG型立式離心泵，它供輸送清水與物理化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似于清水的其他液體之用，適用于工業(yè)和城市給排水、高層

42、建筑增壓送水、園林噴灌、消防增壓、遠(yuǎn)距離輸送、暖通制冷循環(huán)、浴室等冷暖水循環(huán)增壓與設(shè)備配套，使用溫度T：80。2.變頻器的選型在傳統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)中，變頻器的啟動(dòng)/停止由PLC通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出控制，變頻器頻率是由PLC通過(guò)模擬量輸出端口輸出05（10）V或420mA信號(hào)控制的，這需要購(gòu)買(mǎi)PLC比較昂貴的模擬量輸出端口模塊。對(duì)變頻器故障的檢測(cè)是只是由PLC讀取變頻器的故障報(bào)警觸點(diǎn)，只是知道變頻器出現(xiàn)故障，但具體什么故障并不清楚，需操作人員查詢(xún)變頻器報(bào)警信息后再閱讀變頻器說(shuō)明書(shū)才知道，這對(duì)于一般值班人員來(lái)說(shuō)太難了。因此在本系統(tǒng)中PLC對(duì)變頻器的控制是通過(guò)串行通訊的方式實(shí)現(xiàn)的，西門(mén)子變頻器MicroM

43、aster430是全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器中的風(fēng)機(jī)和泵類(lèi)變轉(zhuǎn)矩負(fù)載專(zhuān)家。功率圍7.5kW至250kW。它按照專(zhuān)用要求設(shè)計(jì)，并使用部功能互聯(lián)（Bicol）技術(shù)，具有高度可靠性和靈活性?？刂栖浖梢詫?shí)現(xiàn)專(zhuān)用功能：多泵切換、手動(dòng)/自動(dòng)切換、旁路功能、斷帶與缺水檢測(cè)、節(jié)能運(yùn)行方式等。 PLC通過(guò)自由通訊口方式與變頻器通訊，控制變頻器的運(yùn)行，讀取變頻器自身的電壓、電流、功率、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間和過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)負(fù)荷等全部報(bào)警信息等參數(shù)。2.5 PLC與變頻器控制電路2.5.1 供水系統(tǒng)電氣主電路該系統(tǒng)有三臺(tái)水泵，如圖3-1所示，合上空氣開(kāi)關(guān)QS后，當(dāng)交流接觸器KM1、KM3、KM5主觸點(diǎn)閉合時(shí)，水泵為工頻運(yùn)行；當(dāng)KM

44、2、KM4、KM6主觸點(diǎn)閉合時(shí)，水泵為變頻運(yùn)行。三個(gè)熱繼電器FR1FR3分別對(duì)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，避免電動(dòng)機(jī)在過(guò)載時(shí)可能產(chǎn)生的過(guò)熱損壞。圖2-4 恒壓供水的主電路2.5.2 供水系統(tǒng)控制電路如圖2-2所示，0.00.5為PLC輸出軟電器觸點(diǎn)，其中0.1、0.3、0.5控制變頻運(yùn)行電路；0.2、0.4、控制工頻運(yùn)行電路。SAC為轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)控制切換。當(dāng)SAC切換在手動(dòng)位時(shí)，通過(guò)1SB23SB2按鈕分別起動(dòng)三臺(tái)水泵工頻運(yùn)行；當(dāng)SAC在自動(dòng)位時(shí)，由PLC控制水泵進(jìn)行變頻或工頻狀態(tài)的起動(dòng)、切換、停止運(yùn)行。圖2-5 恒壓供水系統(tǒng)的控制電路KA1為缺水保護(hù)電路的中間繼電器觸點(diǎn)，當(dāng)水池缺水或水位

45、不足時(shí)，配合缺水保護(hù)裝置斷開(kāi)控制電路，切斷主電路，實(shí)現(xiàn)缺水保護(hù)作用。1缺水保護(hù)當(dāng)水池缺水或水位不足時(shí)，若不與時(shí)切斷電源就會(huì)損壞水泵，甚至發(fā)生事故。本系統(tǒng)設(shè)置了缺水自動(dòng)保護(hù)電路。如圖2-5所示。利用液位繼電器等裝置時(shí)刻檢測(cè)水池里的水位，經(jīng)電路轉(zhuǎn)換與處理后對(duì)控制回路電源進(jìn)行控制。水池水位正常時(shí)，控制回路電源接通，系統(tǒng)正常工作。水池缺水或水位不足時(shí)，液位繼電器K1釋放，系統(tǒng)報(bào)警、指示燈亮并通過(guò)KA1切斷系統(tǒng)控制電路和主電路，水泵停止，水位正常后，液位繼電器K1吸合，重新啟動(dòng)系統(tǒng)。2缺相相序保護(hù)水泵工作在三相交流電下，電源發(fā)生缺相時(shí)，電動(dòng)機(jī)中某一相無(wú)電流，而另外兩相電流會(huì)增大，容易燒壞電動(dòng)機(jī)；另外，為

46、了避免電源相序相反，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)水泵抽空的現(xiàn)象，設(shè)置了缺相相序保護(hù)電路,采用缺相相序保護(hù)電路繼電器KP接在主電路電源進(jìn)線(xiàn)空氣開(kāi)關(guān)之后，三相正常時(shí)，KP得電吸合，控制電路中KP的1-2觸點(diǎn)吸合，接通PLC控制電路。反之，缺相或反向時(shí)，KP的1-2觸點(diǎn)斷開(kāi)，會(huì)切斷PLC控制電路，系統(tǒng)停止工作，缺相相序保護(hù)指示燈亮。2.6 硬件接線(xiàn)圖系統(tǒng)的硬件連接圖即PLC和系統(tǒng)中各個(gè)硬件的連線(xiàn)。其輸入通道數(shù)字分辨率為8位，A/D的轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us，在模擬量與數(shù)字信號(hào)之間采用光電隔離，適用于S7-200CUP22*系列PLC。由于PLC為6個(gè)輸出點(diǎn)為一組共用一個(gè)COM端，而本系統(tǒng)又沒(méi)有剩下單獨(dú)的COM端輸出組，所

47、以通過(guò)一個(gè)中間繼電器KA的觸點(diǎn)對(duì)變頻器進(jìn)行復(fù)位控制。圖中的Q0.0Q0.5與Q1.0Q1.5為PLC輸出繼電器觸點(diǎn)，它們旁邊的4、6、8等數(shù)字為接線(xiàn)編號(hào)，可結(jié)合PLC外圍接線(xiàn)圖一起讀圖。圖2-6 PLC接線(xiàn)圖圖2-7 變頻器接線(xiàn)圖2.7 控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)與地址分配PLC要能夠識(shí)別和接受描述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)量，同時(shí)要能夠發(fā)出控制信號(hào)控制一些執(zhí)行設(shè)備，以便對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。PLC是通過(guò)I/O單元完成此工作的。I/O單元是PLC與外部設(shè)備相互聯(lián)系的通道，能輸入/輸出多種形式和驅(qū)動(dòng)能力的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)被控設(shè)備與PLC的I/O接口之間的電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串/并轉(zhuǎn)換、A/D與D/A轉(zhuǎn)換等功能。輸入單元接

48、受現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向PLC提供信號(hào)，包括人為的控制信號(hào)和能描述現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，例如由按鈕、限位開(kāi)關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開(kāi)關(guān)、撥碼器等提供的開(kāi)關(guān)量。這些信號(hào)經(jīng)過(guò)輸入電路進(jìn)行濾波、光電隔離、電平轉(zhuǎn)換等處理后，變成CUP能夠接受和處理的信號(hào)。根據(jù)以上控制要求統(tǒng)計(jì)控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)的名稱(chēng)、代碼與地址編號(hào)如表2-1與2-2所示。水位上下限信號(hào)分別位I0.1、I0.2，它們?cè)谒蜎](méi)時(shí)為0，露出時(shí)為1。表2-1 輸入輸出點(diǎn)代碼與地址編號(hào)名 稱(chēng)代 碼地址編號(hào)輸入信號(hào)手動(dòng)和自動(dòng)消防信號(hào)SA1I0.0水池水位下限信號(hào)SLLI0.1水池水位上限信號(hào)SLHI0.2變頻器報(bào)警信號(hào)SUI0.3消鈴按鈕SB9I0.4試燈按

49、鈕SB10I0.5遠(yuǎn)程壓力表模擬量變壓值UAIW0輸出信號(hào)1#泵工頻運(yùn)行接觸器與指示燈KM1，HL1Q0.01#泵變頻運(yùn)行接觸器與指示燈KM2，HL2Q0.12#泵工頻運(yùn)行接觸器與指示燈KM3，HL3Q0.22#泵變頻運(yùn)行接觸器與指示燈KM4，HL4Q0.33#泵工頻運(yùn)行接觸器與指示燈KM5，HL5Q0.43#泵變頻運(yùn)行接觸器與指示燈KM6，HL6Q0.5生活/消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥YV2Q1.0水池水位下限報(bào)警指示燈HL7Q1.1變頻器故障報(bào)警指示燈HL8Q1.2火災(zāi)報(bào)警指示燈HL9Q1.3報(bào)警電鈴HAQ1.4變頻器頻率復(fù)位控制KAQ1.5控制變頻器頻率用電電壓UFAQW0表2-2 模擬量擴(kuò)展模

50、塊EM235輸入/輸出技術(shù)規(guī)輸入技術(shù)規(guī)輸 出 技 術(shù) 規(guī) 最大輸出電壓30VDC隔離（現(xiàn)場(chǎng)到邏輯）無(wú)最大輸入電壓32mA信號(hào)圍電壓輸出電流輸出10020 mA輸入濾波衰減-3dB，3.1kHz分辨率12位A/D轉(zhuǎn)換器隔離否分辨率，滿(mǎn)量程電壓電流12位11位輸入類(lèi)型差分輸入圍電壓?jiǎn)螛O性010V，05V01V，0500mV電壓電流-32000+320000+32000電壓雙極性電流0100Mv,050mV10V，5V，2.5V1V500mV250Mv100mV, 50mV, 25mv020mA精度最差情況055電壓輸出電流輸出2%滿(mǎn)量程2%滿(mǎn)量程輸入分辨率精度最差情況055電壓輸出電流輸出典型，2

51、5電壓輸出電流輸出2%滿(mǎn)量程2%滿(mǎn)量程5%滿(mǎn)量程5%滿(mǎn)量程AD轉(zhuǎn)換時(shí)間250s模擬輸入階躍響應(yīng)1.5 ms到95%共模抑制4dB,DC 到60Hz共模電壓信號(hào)電壓加共加模電壓12V24VDC電壓圍20.428.8V設(shè)置時(shí)間，電壓輸出，電流輸出100s2ms數(shù)據(jù)字格式雙極性，滿(mǎn)量程單極性，滿(mǎn)量程-32000+32000032000第3章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 PLC梯形圖設(shè)計(jì)梯形圖是使用的最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱(chēng)為PLC的第一編程語(yǔ)言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀(guān)易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠(chǎng)電氣人員掌握，特別適用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱(chēng)為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱(chēng)為編程。PLC

52、梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱(chēng)，如輸入繼電器、輸出繼電器、部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲(chǔ)單元(軟繼電器)，每一軟繼電器與PLC存儲(chǔ)器中映像寄存器的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)，該存儲(chǔ)單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對(duì)應(yīng)軟繼電器的線(xiàn)圈“通電”，其常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，稱(chēng)這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲(chǔ)單元為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)軟繼電器的線(xiàn)圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱(chēng)該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)，使用中也常將這些“軟繼電器”稱(chēng)為編程元件。梯形圖兩側(cè)的垂直公共線(xiàn)稱(chēng)為母線(xiàn)，在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想

53、象左右兩側(cè)母線(xiàn)(左母線(xiàn)和右母線(xiàn))之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓，母線(xiàn)之間有“能流”從左向右流動(dòng)，右母線(xiàn)可以不畫(huà)出。3.1.1 梯形圖繪制根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線(xiàn)圈對(duì)應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱(chēng)為梯形圖的邏輯解算，梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進(jìn)行的。雙恒壓供水系統(tǒng)的梯形圖程序見(jiàn)大圖，子程序見(jiàn)下圖，對(duì)該程序有幾點(diǎn)說(shuō)明：1. 因?yàn)槌绦蜉^長(zhǎng)，所以讀圖時(shí)請(qǐng)按照網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的順序進(jìn)行；2. 本程序的控制邏輯設(shè)計(jì)針對(duì)的是較少泵數(shù)的供水系統(tǒng)。圖3-1 梯形圖的子程序3.1.2 梯形圖指令梯形圖指令包括基本指令、數(shù)值比較指令、字符串指令、轉(zhuǎn)換指令、計(jì)數(shù)器，定時(shí)器指令、數(shù)字運(yùn)算指

54、令、中斷指令、邏輯操作指令、數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸指令、程序流控制指令和其他指令。具體指令如下：LD SM0.1CALL SBR_0:SBR0LD I0.0MOVR 0.9, VD104NOTMOVR 0.7, VD104LD SM0.1O M0.0INCB VB300LD I0.0AD= VD250, VD212LDN I0.0AD= VD250, VD208OLDAN M0.1TON T37, +50LD T37AB= VB301, 0INCB VB301LDD VB301, 0EU= M0.2DECB VB301LD M0.1O M0.3= M0.2LD M2.0= Q0.5TON T33, +

55、1LD T33EU= M0.4LD M0.4S M2.1, 1INCB VB300LD M2.1TON T34, +2LD T34EU= M0.5R M2.1, 1LD M0.5S M2.2, 1LD M2.2TON T39, +30LD T39EU= M0.6R M2.2, 1R M2.0, 1LDB VB300, 3MOVB 1, VB300LDB= VB301, 0A SM0.4EUINCD VD301LDD= VD301, +180EU= M0.3MOVB 0, VB301LDB VB301, 0MOVD +0, VD310LD SM0.1O M0.0O M0.6AB= VB300,

56、1O Q0.1AN M3.0AN M0.4AN Q0.0= Q0.1LD M0.6AB= VB300, 2O Q0.3AN M3.0AN M0.4AN Q0.2= Q0.3LD M0.6AB= VB300, 3O Q0.5AN M0.3AN M0.4AN Q0.4= Q0.5LD M0.5O Q0.0LDB= VB300, 2AB VB301, 0LDB= VB300, 3AB VB301, 1OLDALDAN Q0.1= Q0.0LD M0.5O Q0.2LDB= VB300, 3AB VB301, 0LDB= VB300, 1AB VB301, 1OLDALDAN Q0.3= Q0.2LD

57、 M0.5O Q0.4LDB= VB300, 1AB VB301, 0LDB= VB300, 2AB VB301, 1OLDALDAN Q0.5= Q0.4LD I0.0= Q1.0LD I0.1O M3.1A I0.2= M3.1LD SM0.5O M3.2A M3.1O I0.5= Q1.1LD SM0.5O M3.3A I0.3O I0.5= Q1.2LD SM0.5O M3.2A I0.0O I0.5= Q1.3LD I0.4O M3.2A M3.1= M3.2LD I0.4O M3.3A M3.1= M3.3LD I0.4O M3.4A I0.0= M3.4LD M3.1A M3.2

58、LD I0.3A M3.3OLDLD I0.0A M3.4OLDO I0.5= Q1.43.1.3程序的結(jié)果以與程序功能的實(shí)現(xiàn)由于PLC在恒壓供水系統(tǒng)中的功能比較多，本程序可分為3部分：主程序、子程序和中斷程序。系統(tǒng)的一些初始化的工作放在初始化子程序中完成，這樣可以節(jié)省掃描時(shí)間。主程序的功能最多，如泵切換信號(hào)的生成、泵組接觸器邏輯控制信號(hào)的綜合以與報(bào)警處理都在主程序。邏輯運(yùn)算與報(bào)警處理等放在主程序。利用定時(shí)器中斷功能實(shí)現(xiàn)PID控制的定時(shí)采樣與輸出控制。生活供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿(mǎn)量程的70%，消防供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿(mǎn)量程的90%。在本系統(tǒng)中，只是用比例（P）和積分（I）控制，其回路增益和時(shí)間常數(shù)可

59、以通過(guò)工程計(jì)算初步確定，但還要進(jìn)一步調(diào)整以達(dá)到最優(yōu)控制效果。程序中使用的PLC元器件與其功能如表3-2所示。表3-2 PLC元器件與其功能器件地址功能器件地址功能VD100過(guò)程變量標(biāo)準(zhǔn)化值T38工頻泵減泵濾波時(shí)間控制VD104壓力給定值T39工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD108PI計(jì)算值M0.0故障結(jié)束脈沖信號(hào)VD112比例系數(shù)M0.1泵變頻啟動(dòng)脈沖VD116積分時(shí)間M0.3復(fù)位當(dāng)前變頻運(yùn)行泵脈沖VD120積分時(shí)間M0.4復(fù)位當(dāng)前變頻運(yùn)動(dòng)泵脈沖VD124微分時(shí)間M0.5當(dāng)前泵工頻運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)脈沖VD204變頻起運(yùn)動(dòng)頻率下限值M0.6新泵變頻啟動(dòng)脈沖VD208生活供水變頻器運(yùn)動(dòng)頻率上限值M2.0泵工頻/

60、變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD212消防供水變頻器運(yùn)動(dòng)頻率上限值M2.1泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD250PI調(diào)節(jié)結(jié)果存儲(chǔ)單元M2.2泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD300變頻工作泵的泵號(hào)M3.0故障信號(hào)總匯VD301工頻運(yùn)行的泵的總臺(tái)數(shù)M3.1水池水位下限故障邏輯VD310倒泵時(shí)間存儲(chǔ)器M3.2水池水位下限故障消鈴邏輯T33工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制M3.3變頻器故障消鈴邏輯T34工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制M3.4火災(zāi)消鈴邏輯T37工頻泵增泵濾波時(shí)間控制3.2 系統(tǒng)工作流程圖1開(kāi)始2初始化程序3PLC檢測(cè)給水池液位保護(hù)開(kāi)關(guān)是否動(dòng)作4啟動(dòng)第一臺(tái)水泵進(jìn)行變頻工作5變頻輸出率是否達(dá)到最大值6變頻切換開(kāi)機(jī)程序7變頻輸出率