變頻器和PLC恒壓供水變頻器系統(tǒng)的設(shè)計

/摘要隨著社會的不斷發(fā)展，工業(yè)自動化領(lǐng)域不斷走入正規(guī)和壯大。對于人們?nèi)粘Ｉ娴刃枨笕找嬖黾樱瑢崿F(xiàn)工業(yè)自動化和智能化已經(jīng)燃眉之急。其中在城市供水系統(tǒng)中，可以通過可編程限制器（PLC）、變頻器限制電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及PID限制來實現(xiàn)對城市恒壓供水。從上個世紀(jì)80年頭至90年頭中期，PLC領(lǐng)域得到了快速的發(fā)展，在這期間，PLC在處理模擬信號、數(shù)字信號以及人機(jī)交互等方面的發(fā)展，促使PLC技術(shù)大量應(yīng)用于工業(yè)自動化限制領(lǐng)域。PLC具有通用性強(qiáng)、運(yùn)用便捷簡潔、抗干擾實力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，也使得PLC在工業(yè)限制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法替代的。本文是依照西門子三菱PLC為限制系統(tǒng)，來實現(xiàn)對恒壓限制系統(tǒng)的手動及自動限制，通過三菱變頻器來干脆限制三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)恒壓輸出。變頻器可以接收來自PLC的信號，主要分為手動和自動方式來調(diào)整水壓。本文主要針對恒壓供水來設(shè)計，須要PID限制系統(tǒng)來調(diào)整水壓，而一些變頻器內(nèi)置了PID功能，這也顯示了變頻器在工業(yè)領(lǐng)域的可實施性。通過壓力設(shè)定值和壓力變送器返回值進(jìn)行比較，將偏差反饋給變頻器內(nèi)部的PID調(diào)整器，PID調(diào)整器經(jīng)過運(yùn)算處理，得出調(diào)整信號，從而實現(xiàn)閉環(huán)限制。關(guān)鍵詞：PLC、變頻器、恒壓、PID限制第一章緒論隨著社會的快速發(fā)展，工業(yè)也慢慢步入了4.0時代，機(jī)器人等一些智能化限制也慢慢進(jìn)入了我們的生活。恒壓供水始終以來是工業(yè)以及生活中維持生存的命脈。為了實現(xiàn)日常生活和工業(yè)生產(chǎn)的正常供水，我們必需找尋一種穩(wěn)定的供水系統(tǒng)來解決晝夜用水量不同以及用戶日益增加的問題。PLC的快速發(fā)展發(fā)生在上世紀(jì)80年頭至90年頭中期。在這時期，PLC在處理模擬量實力、數(shù)字運(yùn)算實力、人機(jī)接口實力和網(wǎng)絡(luò)實力得到了很大的提高和發(fā)展。PLC慢慢進(jìn)入過程限制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程限制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強(qiáng)、運(yùn)用便利、適應(yīng)面廣、牢靠性高、抗干擾實力強(qiáng)、編程簡潔等特點(diǎn)。PID限制是迄今為止最通用的限制方法之一。因為其牢靠性高、算法簡潔、魯棒性好，所以被廣泛應(yīng)用于過程限制中,尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性系統(tǒng)。PID限制的效果完全取決于其四個參數(shù),即采樣周期ts、比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)Ki、微分系數(shù)Kd。因而,PID參數(shù)的整定和優(yōu)化始終是自動限制領(lǐng)域探討的重要課題。PID在工業(yè)過程限制中的應(yīng)用已有近百年的歷史，在此期間雖然有許多限制算法問世,但由于PID算法以它自身的特點(diǎn)，再加上人們在長期運(yùn)用中積累了豐富閱歷，使之在工業(yè)限制中得到廣泛應(yīng)用。在PID算法中，針對P、I、D三個參數(shù)的整定和優(yōu)化的問題成為關(guān)鍵問題。PLC變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的意義近年來，由于工業(yè)迅猛的發(fā)展和人們?nèi)粘Ｎ镔|(zhì)的需求不斷提高，這使得高塔供水系統(tǒng)的水壓不穩(wěn)定，從而影響工業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钚枨?。為了提高供水水壓的穩(wěn)定性和恒速輸出，我們可以通過三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速來限制水壓以及水速，三相異步電動機(jī)可以通過變頻器來調(diào)整頻率來限制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，為了實現(xiàn)整個恒壓供水限制系統(tǒng)的手動以及自動限制，我們可以通過PLC來限制整個系統(tǒng)。PLC是基于微型計算機(jī)技術(shù)的通用工業(yè)自動限制設(shè)備。由于PLC體積小、功能強(qiáng)、速度快、牢靠性高，又具有較大的靈敏性和可擴(kuò)展性，目前已被應(yīng)用到機(jī)械制造、冶金、化工、交通、電子、紡織、印刷、建筑等諸多領(lǐng)域。變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)和微電子技術(shù)，通過變更電機(jī)工作電源頻率的方式來限制溝通電動機(jī)的電力限制設(shè)備。變頻器主要由整流（溝通變直流）、濾波、逆變（直流變溝通）、限制單元、驅(qū)動單元、檢測單元、微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，依據(jù)電機(jī)的實際須要來供應(yīng)其所須要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有許多的愛惜功能，如過流、過壓、過載愛惜等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了特殊廣泛的應(yīng)用。通過變頻器、PLC以及繼電器等元件組成的恒壓限制系統(tǒng)具有較高的牢靠性，對外界具有較高的抗干擾實力，PLC編程通俗易懂，易于限制，所需成本低等優(yōu)良特點(diǎn)，使得PLC變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)在日常生活用水以及工業(yè)生產(chǎn)用水成為可能。恒壓供水系統(tǒng)在無人操作的狀況下，可以完成對供水管道的恒壓輸出，保持供水的恒壓輸出也就是供水流量的穩(wěn)定，依據(jù)力學(xué)原理，水泵的流量和電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比。變頻恒壓供水系統(tǒng)的基本原理是依照系統(tǒng)中的壓力傳感器對系統(tǒng)供水管道中的壓力進(jìn)行實時檢測，并通過過程限制的原理將壓力信號和設(shè)定值進(jìn)行比較，反饋給處理器，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)變頻器，來完成對泵機(jī)轉(zhuǎn)速的限制，使得在外界干擾的作用下，水壓及水流量能穩(wěn)定在某一范圍內(nèi)，這就是所謂的恒壓限制系統(tǒng)。其意義可自不待言，保障恒壓供水，可以使人們?nèi)粘Ｉ罴肮I(yè)生產(chǎn)更加便利和穩(wěn)定。1.2國內(nèi)外探討現(xiàn)狀及發(fā)展現(xiàn)在社會上，隨著計算機(jī)的普及以及工業(yè)技術(shù)的不斷完善，使得對供水的恒壓限制已經(jīng)成為可能。PLC技術(shù)的不斷發(fā)展以及變頻器的廣泛應(yīng)用，也使得恒壓供水系統(tǒng)牢靠性、好用性等性能得到體現(xiàn)。從查閱的資料來看，國內(nèi)供水系統(tǒng)發(fā)展比較緩慢，最起先是通過高塔供水系統(tǒng)來供應(yīng)生活及工業(yè)生產(chǎn)供水，高塔供水系統(tǒng)最大缺點(diǎn)就是供水水壓不穩(wěn)定，隨著社會的不斷發(fā)展以及工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，恒壓供水系統(tǒng)是在變頻器技術(shù)不斷改善的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，最先由于國外生產(chǎn)的變頻器功能的局限性，在恒壓供水限制系統(tǒng)中，變頻器僅僅作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，就是單單接收限制器信號來限制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。為了滿足供水時的恒壓穩(wěn)定輸出，變頻器也隨之改進(jìn)，人們在變頻器內(nèi)部囊括了PID限制，通過外部限制器和壓力傳感器，對壓力進(jìn)行閉環(huán)限制。最初由于變頻器技術(shù)的不成熟，國外的恒壓供水系統(tǒng)在設(shè)計時都接受一臺變頻器限制一臺電機(jī)的方式，很少運(yùn)用一臺變頻器限制多臺電機(jī)組的形式，這使得整個恒壓供水限制系統(tǒng)成本高。隨著變頻技術(shù)的不斷改善，以及PLC技術(shù)的鞏固，使得變頻恒壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、牢靠性的性能顯著提高。目前國內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多接受國外的變頻器限制水泵的轉(zhuǎn)速，水管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)整及多臺水泵的循環(huán)限制，有的接受可編程限制器(PLC)及相應(yīng)的軟件予以實現(xiàn);有的接受單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實現(xiàn)。但在系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗擾性能以及開放性等多方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來說，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒能達(dá)到全部用戶的要求。變頻供水系統(tǒng)目前正在向集成化、維護(hù)操作簡潔化方向發(fā)展,在國內(nèi)外，特地針對供水的變頻器集成化越來越高，許多專用供水變頻器集成了PLC或PID，甚至將壓力傳感器也融入變頻組件。同時維護(hù)操作也越來越簡明顯偏高，維護(hù)成本也高于國內(nèi)產(chǎn)品。目前國內(nèi)有不少公司在從事進(jìn)行變頻恒壓供水的研制推廣，國產(chǎn)變頻器主要接受進(jìn)口元件組裝或干脆進(jìn)口國外變頻器，結(jié)合PLC或PID調(diào)整器實現(xiàn)恒壓供水，在小容量、限制要求的變頻供水領(lǐng)域，國產(chǎn)變頻器發(fā)展較快，并以其成本低廉的優(yōu)勢占據(jù)了相當(dāng)部分小容量變頻恒壓供水市場。目前在國內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水限制系統(tǒng)的探討設(shè)計中，對于能適應(yīng)不同的用水場合，結(jié)合現(xiàn)代限制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性(EMC)，的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)限制探討得不夠。因此，有待于進(jìn)一步探討改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實踐。1.3本課題主要探討內(nèi)容本設(shè)計是依據(jù)中小城市自來水廠為探討背景，應(yīng)用變頻技術(shù)、PLC技術(shù)、過程限制技術(shù)等，實現(xiàn)對供水系統(tǒng)的恒壓限制。本設(shè)計接受三菱PLC和變頻器，通過PLC系統(tǒng)的限制和變頻器的變頻變壓，并且利用變頻器內(nèi)置的PID限制器來完成恒壓的閉環(huán)限制。本文主要探討內(nèi)容及結(jié)構(gòu)如下：1）針對PLC及變頻器技術(shù)基礎(chǔ)綻開全文，介紹PLC的發(fā)展過程及應(yīng)用、PLC的基本組成、工作原理等；簡潔介紹了變頻器，包括變頻器的基本組成單元、變頻器的分類及工作原理。還簡潔介紹了PID限制技術(shù)。2）針對供水系統(tǒng)的恒壓限制的設(shè)計。本次設(shè)計接受選用三菱～32MR系列的可編程限制器，變頻器選用型號為三菱的FR—A540，首先通過介紹了三菱～32MR的PID限制器引入主題，通過運(yùn)用PLC的編程限制、變頻器的主電路對電機(jī)的限制以及變頻器內(nèi)部PID功能模塊對供水輸出水壓的反饋限制，我們僅需運(yùn)用兩者變實現(xiàn)對恒壓供水系統(tǒng)的限制。本章還介紹了供水系統(tǒng)的組成、PLC編程軟件等的內(nèi)容。

其次章PLC和變頻器技術(shù)基礎(chǔ)PLC是特地應(yīng)用于工業(yè)限制的一種計算機(jī)，也就是人們所說的可編程限制器，在工業(yè)限制領(lǐng)域，它作為整個系統(tǒng)的限制中心，執(zhí)行邏輯、依次、計數(shù)、定時等功能，通過模擬量和數(shù)字量的輸入輸出信號，來限制工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行。2.1可編程限制技術(shù)可編程限制器的發(fā)展過程及應(yīng)用PLC起源于美國，在1969年，美國數(shù)設(shè)備公司成功研制出第一臺可編程限制器PDP-14，由于技術(shù)的局限，該產(chǎn)品功能比較簡潔，但這是首次接受程序化的手段應(yīng)用于工業(yè)限制，因此被世界公認(rèn)為第一臺PLC。1971年，日本從美國引進(jìn)了這項技術(shù)，很快也研制出本土的第一臺PLC，被命名為DSC-18。1973年西歐國家也相繼研發(fā)出他們的產(chǎn)品。我國可編程限制器發(fā)展較晚，是從1974起先研制，1977年才應(yīng)用于工業(yè)限制領(lǐng)域。從20世紀(jì)70年頭起先，隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，PLC接受通訊微處理器的技術(shù)慢慢發(fā)展成熟，使得PLC限制功能得到進(jìn)一步的增加。20世紀(jì)80年頭，隨著集成電路等微電子技術(shù)的發(fā)展，以16位和32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化PLC，使得PLC功能進(jìn)一步加強(qiáng)，如工作速度快，抗干擾實力強(qiáng)、牢靠性高、成本低、編程及故障檢測更加靈敏簡潔等。目前，PLC已進(jìn)入成熟階段，廣泛應(yīng)用于我們的日常生活領(lǐng)域和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，如石油、化工、電力、建筑、汽車、環(huán)保、水力等各個行業(yè)。2.1.2可編程限制器的組成和工作原理可編程限制器組成包括CPU限制單元、I/O輸入輸出單元、內(nèi)存單元、電源模塊、底板或機(jī)架。1.CPU限制單元CPU限制單元是PLC的核心部分，CPU主要由運(yùn)算器、限制器、寄存器及實現(xiàn)他們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、限制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。CPU按PLC的系統(tǒng)程序賜予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不行缺少的組成單元。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，他們確定了PLC的工作速度，I/O輸入輸出信號點(diǎn)的數(shù)量及軟件的容量等，因此是PLC限制規(guī)模的確定性因素。2.I/O輸入輸出模塊PLC輸入輸出模塊是PLC限制系統(tǒng)接收信號和發(fā)出信號的模塊，也就是和電氣回路的接口。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。常見的I/O信號的分類有：開關(guān)量信號：輸入輸出信號按電壓凹凸分類，有220VAC、110VAC、24VDC,按隔離方式劃分，有集體管隔離和繼電器隔離兩種。模擬量信號：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的實力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)的限制。我們在設(shè)計過程中須要依據(jù)輸入輸出信號點(diǎn)的數(shù)量以及信號類型來選擇PLC的類型。3.編程器編程器的作用是用來供用戶進(jìn)行程序的輸入、編輯、調(diào)試和監(jiān)視的。編程器一般分為簡易型和智能型兩類。簡易型只能聯(lián)機(jī)編程，且往往須要將梯形圖轉(zhuǎn)化為機(jī)器語言助記符后才能送入。而智能型編程器（又稱圖形編程器），不但可以連機(jī)編程，而且還可以脫機(jī)編程。操作便利且功能強(qiáng)大。4.電源PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路供應(yīng)工作電源。同時，有的還為輸入電路供應(yīng)24V的工作電源。電源輸入類型有：溝通電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。

可編程限制器的工作原理:PLC的工作方式和一般的計算機(jī)是不同的，它對I/O狀態(tài)和用戶程序作周期性的循環(huán)掃描、說明并加以執(zhí)行，這一周期稱為基本掃描周期，由程序長短和CPU指令執(zhí)行時間所確定，一般為數(shù)十毫秒。開關(guān)限制輸出方式可為繼電器、晶閘管或晶體管，連續(xù)量輸出可為電流或電壓。PLC工作的全過程可用圖2-1所示的運(yùn)行框圖來表示。圖2-1可編程限制器運(yùn)行框圖2.1.3可編程限制器的分類及特點(diǎn)(一)小型PLC小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)一般在128點(diǎn)以下，其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個硬件融為一體，除了開關(guān)量I/O以外，還可以連接模擬量I/O以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計時、計數(shù)、算術(shù)、運(yùn)算數(shù)據(jù)處理和傳送通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。(二)中型PLC中型PLC接受模塊化結(jié)構(gòu)，其I/O點(diǎn)數(shù)一般在256～1024點(diǎn)之間，I/O的處理方式除了接受一般PLC通用的掃描處理方式外，還能接受干脆處理方式即在掃描用戶程序的過程中干脆讀輸入刷新輸出，它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強(qiáng)，指令系統(tǒng)更豐富，內(nèi)存容量更大，掃描速度更快。(三)大型PLC一般I/O點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上的稱為大型PLC，大型PLC的軟硬件功能極強(qiáng)，具有極強(qiáng)的自診斷功能、通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊可以構(gòu)成三級通訊網(wǎng)實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化，大型PLC還可以接受冗余或三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)使機(jī)器的牢靠性更高。2.2變頻器技術(shù)變頻器的產(chǎn)生解決了啟動電流過大而損耗電機(jī)和工作電網(wǎng)不穩(wěn)等問題，確定程度上它增加了電機(jī)的運(yùn)用壽命，也起到了確定節(jié)能的效果。變頻器的產(chǎn)生主要是變頻技術(shù)和微電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。變頻器是通過變更電機(jī)電源頻率的方式來限制電機(jī)的速度。變頻器最大特點(diǎn)是可以變更電源的頻率，通過變更頻率，來實現(xiàn)對溝通異步電機(jī)的變頻調(diào)速、軟啟動、過流愛惜、過載愛惜、節(jié)能等功能。2.2.1變頻器的組成變頻器通常有四部分組成：整流單元、高容量電容、逆變器、限制器。整流單元：整流單元的主要是通過變流器或者可逆變流器，將工頻溝通電源轉(zhuǎn)換為直流電源。高容量電容：存儲轉(zhuǎn)換后的電能。逆變器：由大功率開關(guān)晶體管陣列組成電子開關(guān)，將直流電轉(zhuǎn)化成不同頻率、寬度、幅度的方波。限制器：按設(shè)定的程序工作，限制輸出方波的幅度和脈寬，使疊加為近似正弦波的溝通電，驅(qū)動溝通電動機(jī)。變頻器工作原理主電路是給異步電動機(jī)供應(yīng)調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為溝通的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為溝通的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸取在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為溝通功率的“逆變器”。依據(jù)變換環(huán)節(jié)有無直流環(huán)節(jié)，變頻器可分為交一交變頻器和交始終一交變頻器。交始終一交變頻器主電路可分三部分：圖2-2交始終一交變頻器主電路1. 整流電路：交始終部分整流電路通常由二極管或是可控硅構(gòu)成的橋式電路組成。依據(jù)輸入電源不同，可以分為單相和三相橋式整流電路。常用的小型變頻器通常為單相220V輸入，而較大功率變頻器通常為380V三相輸入。中間環(huán)節(jié)：濾波電路濾波電路一般可分為電感濾波電路和電容濾波電路。由于流過電感的電流不能突變，電容兩端的電壓不能突變，所以用電感濾波就構(gòu)成電流源型變頻器，用電容濾波就構(gòu)成了電壓源型變頻器。逆變電路：直一交部分逆變電路部分是交始終一交變頻器的核心之處，其中6個三極管按其導(dǎo)通依次分別用VT1~VT6表示，和三極管反向并聯(lián)的二極管起續(xù)流作用。按每個三極管的導(dǎo)通角度又分為120°導(dǎo)通型和180°導(dǎo)通型兩種類型。逆變電路的輸出電壓為階梯波，雖然不是正弦波，卻是彼此相差120°的溝通電壓，即實現(xiàn)了從直流電到溝通電的逆變。輸出電壓的頻率取決于逆變器開關(guān)器件的切換頻率，達(dá)到了變頻的目的。除此之外，逆變電路還有愛惜半導(dǎo)體元件的緩沖電路，三極管也可以用門極可關(guān)斷晶閘管代替。交一交變頻器是指無直流中間環(huán)節(jié)，干脆將電網(wǎng)固定頻率的恒壓恒頻溝通電源變換成變壓變頻溝通電源的變頻器，被人們稱為干脆變壓變頻器，也稱為周波變頻器。交一交變頻器的基本原理如下：在有源逆變電路中，若才用兩組反向并聯(lián)的可控整流電路，適當(dāng)限制各組可控硅的關(guān)斷和導(dǎo)通，就可以在負(fù)載上得到電壓極性和大小都變更的直流電壓。若再適當(dāng)限制正反兩組可控硅的切換頻率，在負(fù)載兩端就能得到交變的輸出電壓，從而實現(xiàn)交一交干脆變頻。2.3PID限制在工業(yè)電氣限制方面，依據(jù)限制方式可分為開環(huán)限制和閉環(huán)限制兩種，PID限制是比例積分微分限制的簡稱，也是閉環(huán)限制的一種經(jīng)典的限制規(guī)律。開環(huán)限制方式是指限制裝置和被控對象之間，只有順向作用而沒有反向聯(lián)系的限制過程，按這種方式組成的系統(tǒng)稱之為開環(huán)限制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是系統(tǒng)的輸出量不會對系統(tǒng)的限制作用發(fā)生影響。開環(huán)限制系統(tǒng)可以按給定量限制方式組成，也可以依據(jù)擾動限制方式組成。閉環(huán)限制也稱為反饋限制，其限制方式是依據(jù)偏差進(jìn)行限制的，其特點(diǎn)是不論什么緣由使被控量偏離期望值而出現(xiàn)偏差時，必定會產(chǎn)生一個相應(yīng)的限制作用去削減或者是消退這個偏差，使被控量和期望值接近相等。按閉環(huán)限制方式組成的閉環(huán)限制系統(tǒng)，具有抑制任何內(nèi)、外擾動對被控量產(chǎn)生影響的實力，有較高的限制限制精度。閉環(huán)限制的基本框圖如下：圖2-3閉環(huán)限制框圖上圖是閉環(huán)限制的一個經(jīng)典的閉環(huán)限制系統(tǒng)的框圖。圖中用“○”號代表比較元件，它將測量元件檢測出的值和輸入值進(jìn)行比較，“—”號代表兩者的符號相反，也就是所謂的負(fù)反饋；“+”號表示被控量和輸入量的符號相同，即正反饋。信號從輸入端經(jīng)過調(diào)整器、執(zhí)行結(jié)構(gòu)等到達(dá)輸出端，稱為前向通道；系統(tǒng)輸出量經(jīng)過測量元件的測量變送，反饋給輸入值，此段通道稱之為反饋通道。通常，閉環(huán)限制系統(tǒng)的外作用有兩種形式，一種是系統(tǒng)的輸入量，另一種為外界的干擾因素，即擾動量。在正常的工業(yè)生產(chǎn)中，擾動是不行避開的，不同的生產(chǎn)環(huán)境，擾動的因素也有所不同，而且它可以在整個限制系統(tǒng)的任何元部件進(jìn)行干擾作用。也正是因為干擾因素的作用，我們才引入了閉環(huán)限制系統(tǒng)。閉環(huán)限制是過程限制的一種類型。過程限制是通過通過各種檢測儀表、限制儀表、電子計算機(jī)等自動化技術(shù)元件，對整個工藝生產(chǎn)過程進(jìn)行自動檢測自動限制、自動監(jiān)控。對于一個過程限制系統(tǒng)來說，是由被控過程及過程檢測儀表兩部分構(gòu)成的，過程限制系統(tǒng)主要有調(diào)整器、檢測元件、調(diào)整閥、變送器等構(gòu)成。對于過程限制系統(tǒng)的設(shè)計閱歷而講，主要有兩方面，一是工業(yè)過程的工藝要求，其次是過程特性，設(shè)計時可以依據(jù)實際生產(chǎn)需求來選用相應(yīng)的過程限制儀表，進(jìn)而創(chuàng)建系統(tǒng)，最終通過PID參數(shù)的設(shè)定，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的最佳限制。在選擇限制器時，我們可依據(jù)過程特性來選擇，若無法精確的建?；蛘呤沁^程的數(shù)學(xué)建模很困難時，可依據(jù)何種限制規(guī)律適用于何種過程特性和工藝要求來選擇，常用的限制規(guī)律有比例限制（P）、比例積分限制（PI）、比例微分限制（PD）、比例積分微分限制（PID）。1.比例限制規(guī)律（P）：接受比例限制規(guī)律能較快地克服擾動的影響，使得系統(tǒng)穩(wěn)定下來，但是存在余差。它適用于限制通道滯后較小、負(fù)荷變更不大、限制要求不高、被控參數(shù)允許在確定范圍內(nèi)有余差的場合。2.比例積分限制（PI）在工程設(shè)計上，比例積分限制是應(yīng)用最常見的一種限制方式，其最大的特點(diǎn)是能消退余差，它適用于限制滯后較小、負(fù)荷變更不大、被控參數(shù)不允許有余差等范疇。如某些流量、液位等要求無余差的限制系統(tǒng)。3.比例微分限制（PD）比例微分限制的特點(diǎn)是具有超前作用，對于具有容量滯后的限制特性，可以運(yùn)用微分限制規(guī)律來改善系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)。因此對于限制通道的時間常數(shù)或是容量滯后較大的場合，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，削減動態(tài)偏差等可選擇運(yùn)用比例微分限制，但是對于純滯后較大，測量信號有噪聲或是周期性擾動的系統(tǒng)，則不宜接受微分限制。4.比例積分微分限制（PID）比例積分微分限制是一種較志向的限制規(guī)律，它在比例的基礎(chǔ)上應(yīng)用積分的作用，來消退余差，再通過微分的作用，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它適用于限制系統(tǒng)時間常數(shù)或是容量滯后較大、限制要求高的現(xiàn)場。如恒壓、恒溫的限制等。PID限制器參數(shù)的設(shè)定是整個限制系統(tǒng)的核心內(nèi)容，它確定了整個系統(tǒng)穩(wěn)定性能，參數(shù)設(shè)定主要包括PID限制器的比例系數(shù)、微分時間和積分時間。PID限制參數(shù)設(shè)定方法主要分為兩大類：一是工程設(shè)定方法，主要通過工程的積累閱歷，干脆通過在限制系統(tǒng)的調(diào)試中進(jìn)行，由于其通俗易懂、簡潔駕馭，被工程調(diào)試廣泛應(yīng)用。二是通過數(shù)學(xué)理論設(shè)定，它主要是依據(jù)數(shù)學(xué)理論模型，依據(jù)確定的數(shù)學(xué)運(yùn)算規(guī)律來確定限制器的各個參數(shù)變量，這種參數(shù)計算方法一般不能干脆應(yīng)用到工業(yè)調(diào)試中，還須要結(jié)合現(xiàn)場實際狀況進(jìn)行調(diào)整和修改。現(xiàn)場調(diào)試一般運(yùn)用工程整定的方法來調(diào)整參數(shù)，主要有臨界比例法、衰減法和反應(yīng)曲線三種方法。臨界比例法是最常見的一種設(shè)定方法。其整定步驟如下：預(yù)設(shè)定一個足夠短的采樣周期來讓限制系統(tǒng)工作。2）僅加入比例限制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，直到限制系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界震蕩現(xiàn)象，登記純比例限制的放大系數(shù)和臨界狀態(tài)下的震蕩周期3）在確定的限制力度下，運(yùn)用公式計算得到相應(yīng)的PID限制器的參數(shù)。

第三章恒壓限制電路的設(shè)計本次設(shè)計是為了實現(xiàn)對供水系統(tǒng)的恒壓限制，通過運(yùn)用PLC和變頻器可以完成對恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計。通過查閱資料和現(xiàn)場實踐，本文選用三菱～32MR系列的可編程限制器，變頻器選用型號為三菱的FR—A540，F(xiàn)R-A540變頻器內(nèi)置PID限制模塊。壓力傳感器選擇沒什么特殊的要求，我們在此選用一般的壓力表Y-100和XMT-1270數(shù)顯儀實現(xiàn)壓力的顯示、檢測及傳送信號的功能。接受兩臺泵機(jī)來供應(yīng)動力，使得系統(tǒng)穩(wěn)定保障大大提高。3.1三菱FR-A540變頻器的PID功能三菱變頻器在工業(yè)應(yīng)用特殊廣泛，在設(shè)計供/排水系統(tǒng)時選用三菱變頻器后常會用到PID限制功能。目前全部的三菱變頻器均有PID限制功能。FR-A540變頻器接受矢量限制方式，使得驅(qū)動性能更加好，由于運(yùn)用了智能功率模塊和調(diào)制原理，使得變頻器的噪聲降低、抗干擾性能更高、變頻器的輸出波形更加穩(wěn)定。同時FR-A540內(nèi)部置入PID限制單元、依次制動、變頻、工頻依次切換、停電減速制動等功能，使得FR-A540變頻器得到廣泛的應(yīng)用。三菱變頻器內(nèi)部PID限制單元，通過對水壓的給定值和壓力檢測裝置的輸入信號進(jìn)行對比，將偏差干脆傳送給內(nèi)部PID限制單元，依據(jù)預(yù)先設(shè)定的調(diào)整規(guī)律進(jìn)行計算，得出調(diào)整信號，再干脆限制變頻器的輸出電壓和頻率，實現(xiàn)對泵機(jī)的轉(zhuǎn)速限制，進(jìn)而保持整個供水系統(tǒng)管道的恒壓限制。限制框圖如下：圖3-1PID限制框圖3.2恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計思路依據(jù)水廠的日常生產(chǎn)來看，工作人員通過操作系統(tǒng)限制面板上的按鈕以及指示燈的提示來完成對恒壓供水系統(tǒng)的實現(xiàn)。為了保障整個操作系統(tǒng)的穩(wěn)定的前提下，必需盡可能的考慮到系統(tǒng)操作簡便易懂，平安系數(shù)高等因素。本文通過手動和自動兩種運(yùn)行形式來實現(xiàn)對變頻恒壓供水系統(tǒng)的限制。手動運(yùn)行方式是通過操作面板上的按鈕來限制相應(yīng)的設(shè)備，比如各個泵機(jī)的運(yùn)行、停止等。在水廠正常運(yùn)行期間，很少運(yùn)用手動運(yùn)行方式來限制供水的恒壓輸出，然而手動方式仍是必不行少的，手動運(yùn)行方式的作用主要有：1）便利調(diào)試。在整個系統(tǒng)正處于測試階段，還未進(jìn)入生產(chǎn)時，可以通過手動的運(yùn)行方式來試驗是否整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)已具備自動運(yùn)行的條件。2）有利于日后的維護(hù)、修理及保養(yǎng)。若出現(xiàn)某一電機(jī)不能正常運(yùn)行或者警示燈閃爍等現(xiàn)象時，我們可以在手動運(yùn)行的方式下進(jìn)行檢測、修理相應(yīng)的故障設(shè)備，日后也可以對相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)等。系統(tǒng)的自動運(yùn)行方式主要是通過對輸出水管的壓力和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的動態(tài)檢測，從而保證管道的正常供水。通過自動啟動的一鍵啟動運(yùn)行，整個系統(tǒng)便處于自動狀態(tài)，之后整個系統(tǒng)無需人為的進(jìn)行操作限制。啟動系統(tǒng)時，變頻器軟啟動其中的一臺水泵，水泵起先工作，供水管道的壓力慢慢上升，同時，系統(tǒng)中的壓力檢測裝置將檢測的水壓轉(zhuǎn)換成電流或是電壓的形式將電信號傳給變頻器中的PID限制器，再經(jīng)過和設(shè)定的壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得到的偏差再傳送給該變頻器的主電路，再由變頻器來變更輸出頻率，從而實現(xiàn)供水管道的恒壓限制。3.3恒壓供水系統(tǒng)組成設(shè)計現(xiàn)今，恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻限制系統(tǒng)、PLC限制系統(tǒng)以及PID過程限制系統(tǒng)三部分組成。如圖3-2所示，該圖為中小型恒壓供水系統(tǒng)的整體組成。主要組成單元有電氣限制柜（主要包括PLC及變頻器等電控器件）、泵機(jī)、壓力傳感器、蓄水池、通水管道等。圖3-2恒壓供水系統(tǒng)組成圖電氣限制柜：電氣限制柜在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用特殊廣泛，它確定程度上保證了一些電氣元件的工作環(huán)境的穩(wěn)定。本設(shè)計電氣限制柜主要安裝PLC、變頻器、接觸器、繼電器等元器件。電氣限制柜是本設(shè)計的電氣限制中心。壓力傳感器：通水管道的壓力作用于壓力傳感器上，壓力傳感器將檢測的壓力值以確定的轉(zhuǎn)換方式，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瑢㈦娦盘杺魉徒o限制器，起到測量、變送的功能。本設(shè)計選用壓電式壓力傳感器，其工作原理是基于某些晶體材料的壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)指，某些離子型晶體電介質(zhì)沿著某一個方向受力而發(fā)朝氣械形變（壓縮或伸長）時，其內(nèi)部將發(fā)生極化現(xiàn)象，而在其某些表面上會產(chǎn)生電荷，此電荷經(jīng)電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。當(dāng)外力撤消后，又重新回到不帶電狀態(tài)。泵機(jī)：泵機(jī)是整個系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它是供水的基礎(chǔ)，水壓可以通過泵機(jī)的轉(zhuǎn)速來限制，結(jié)合變頻器和PLC可以實現(xiàn)恒壓輸出的目的。蓄水池：該設(shè)備是水廠的儲水裝置，是供水的保障。通水管道：通水管道是輸送用水的動脈，它是用戶用水和供水廠的媒介。3.4恒壓供水系統(tǒng)主電路設(shè)計依據(jù)實際應(yīng)用，恒壓供水系統(tǒng)一般接受一臺變頻器限制多臺泵機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的限制方式，本次設(shè)計接受一臺變頻器對兩臺水泵的限制，主電路如圖3-3所示。圖3-3恒壓供水系統(tǒng)主電路在手動狀態(tài)下，通過繼電器和接觸器的關(guān)斷作用，可以分別對A、B泵進(jìn)行變頻限制和工頻限制。留意的是在PLC編程設(shè)計時，手動狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)保證僅有一種工作狀態(tài)運(yùn)行，這種狀況下，可以在軟件上進(jìn)行互鎖的方式實現(xiàn)，或者在硬件上實現(xiàn)，比如通過運(yùn)用接觸器的常閉觸點(diǎn)來進(jìn)行關(guān)聯(lián)。當(dāng)自動運(yùn)行的條件滿足時，自動啟動按鈕按下，通過外部感應(yīng)器件的檢測變送、變頻器、PLC限制器的限制執(zhí)行，從而實現(xiàn)恒壓供水正常的自動運(yùn)行。KM1、KM2及KM3、KM4的關(guān)斷可以限制A和B泵在工頻和變頻之間的切換，通過PLC編程設(shè)計可以實現(xiàn)；接觸器之間須要互鎖，防止接觸器同時吸合，發(fā)生故障。在自動運(yùn)行的狀況下，通過PLC的信號給出，首先給A泵通電信號，即KM1吸合，使得變頻器僅作用A泵運(yùn)行，變頻器逐步限制A泵電機(jī)的輸入頻率，直至達(dá)到設(shè)定的信號值，若輸入頻率達(dá)到工頻時照舊沒有達(dá)到設(shè)定的信號值，即一臺泵機(jī)無法滿足流量及壓力的需求，此時要將A泵機(jī)切換到工頻的限制方式，同時以變頻的啟動方式啟動B泵機(jī)，通過B泵機(jī)的變頻調(diào)速，直至達(dá)到預(yù)期值。當(dāng)用戶用水量的削減時，此時若不變更泵機(jī)的工作頻率，水壓會上升，所以當(dāng)水壓上升時，須要相應(yīng)的削減泵機(jī)的工作頻率，通過PLC及變頻器的作用，首先將B泵機(jī)運(yùn)行速度慢慢降低，直至使得管道壓力達(dá)到預(yù)定值，若仍無法達(dá)到預(yù)定值時，可以將B泵機(jī)電源切斷，同時將A泵機(jī)進(jìn)入工頻運(yùn)行模式，最終通過回復(fù)A泵機(jī)的變頻模式來限制泵機(jī)運(yùn)行，從而限制水壓穩(wěn)定輸出。在正常生產(chǎn)時，由于會出現(xiàn)一臺泵機(jī)總是處于工作狀態(tài)，然而另一臺泵機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)。本設(shè)計可以通過PLC中的時間定時器來限制兩臺泵機(jī)在上述狀況下的運(yùn)行切換。3.5變頻器設(shè)計變頻器端子接線圖如下：變頻器的L1、L2、L3端接三相電的供電端，U、V、W端為變頻器的輸出端，輸出端的電壓和頻率會發(fā)生相應(yīng)的變更，這主要取決于對變頻器的人為設(shè)置。其次還有接入PLC的輸入端和輸出端的端子，主要有頻率上限信號點(diǎn)、頻率下限信號點(diǎn)、故障信號點(diǎn)、正轉(zhuǎn)信號點(diǎn)、停止運(yùn)行信號點(diǎn)。針對變頻器中的內(nèi)置PID限制模塊，通過設(shè)定電位器設(shè)定，并將壓力傳感器檢測的壓力值傳送給變頻器4、5號端子，兩者相互比較，有內(nèi)部PID限制模塊處理，最終使變頻器輸出相應(yīng)的頻率和電壓，和此同時變頻器也會給PLC相應(yīng)的信號，促使PLC做出相應(yīng)的處理，PLC經(jīng)過處理在將處理后的信號傳送給繼電器、變頻器、接觸器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖3-4變頻器接線圖變頻器參數(shù)設(shè)定主要是在現(xiàn)場中依據(jù)實際狀況，來進(jìn)行調(diào)試確定，但參數(shù)的設(shè)定是具有確定規(guī)律的，從供水系統(tǒng)的特性以及泵機(jī)為平方律負(fù)載等方面來比較，變頻器的參數(shù)設(shè)置主要有一下幾點(diǎn)須要留意：1）下限頻率的設(shè)置。一般來說，轉(zhuǎn)速過低，由于泵機(jī)的實際工作性質(zhì)，泵機(jī)簡潔產(chǎn)生“空轉(zhuǎn)”現(xiàn)象；再者，對于電機(jī)而言，在低頻的狀況下運(yùn)行時間過長時，電機(jī)會發(fā)熱厲害，對電機(jī)的壽命有確定的影響，所以下限頻率不能太低。2）最高頻率設(shè)置。由于泵機(jī)屬于平方律負(fù)載，若泵機(jī)的實際轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)矩將以平方的形式增加，使得泵機(jī)的壽命縮短，且很簡潔燒壞電機(jī)，因此變頻器的最大輸出頻率不能超過泵機(jī)的額定工作頻率，最高可以為泵機(jī)額定頻率。3）上限頻率設(shè)置。在恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計中，理論上將設(shè)置的上限頻率和額定工作頻率相等時，即在工頻下運(yùn)行最好，但實際狀況下，由于變頻器內(nèi)部往往具有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)墓δ?，所以?yīng)當(dāng)將上限頻率設(shè)置的略低于額定頻率。4)PID限制器參數(shù)的設(shè)置。設(shè)置PID參數(shù)時，須要保證整個恒壓限制系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下，來減小靜態(tài)誤差和提高動態(tài)響應(yīng)。在調(diào)試過程中，通過對供水系統(tǒng)壓力傳感器的實際測量值的視察及分析，通過調(diào)整各參數(shù)，進(jìn)而維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.6恒壓供水系統(tǒng)中PLC電氣設(shè)計3.6.1三菱FX2N系列PLC的概述三菱FX2N系列PLC是高性能、高運(yùn)行速度、小型化的限制裝置，它也是FX系列中最高檔的超小限制裝置。FX系列的PLC具有無可匹及的運(yùn)行速度，高級的定位限制及功能邏輯選件等優(yōu)點(diǎn)。FX2N系列的可編程限制器的基本組成如下：1）基本單元包括CPU、存儲器、輸入輸出口及電源。CPU:CPU的功能作用有接收并存儲用戶程序和數(shù)據(jù)；診斷電源、編程的語法錯誤及PLC的工作狀態(tài)；接收輸入輸出信號，送入數(shù)據(jù)寄存器并保存；運(yùn)行時依次讀取、說明、執(zhí)行用戶程序，完成用戶程序的各種操作；將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。FX2N系列有各種不同性能檔次的CPU模塊可供運(yùn)用，各種CPU有各種不同的性能。存儲器：包括系統(tǒng)程序存儲器、系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器其功能是存放系統(tǒng)工作程序；存放模塊化應(yīng)用功能子程序；存放叮囑說明程序；存放功能子程序的調(diào)用管理程序；存放存儲系統(tǒng)參數(shù)。用戶存儲器作用是存放用戶工作程序和存放工作數(shù)據(jù)。輸入輸出口：包括輸入單元和輸出單元，輸入輸出單元均為帶光電隔離電路。輸入單元有多種幫助電源類型，有AC電源DC24V輸入、DC電源DC24V輸入、DC電源DC12V輸入、開關(guān)量信號、模擬量信號等類型。輸出單元輸出方式有晶體管、晶閘管和繼電器三種方式，其中晶體管輸出方式為驅(qū)動直流負(fù)載，晶閘管為驅(qū)動非頻繁動作的交/直流負(fù)載，繼電器為驅(qū)動頻繁動作的交/直流負(fù)載。通訊及編程接口：接受RS-485或RS-422串行總線。功能有連接專用編程器（FX-20P、FX-10P）；連接個人PC機(jī)，實現(xiàn)編程及在線監(jiān)控；連接工控機(jī)，實現(xiàn)編程及在線監(jiān)控；連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊；連接打印機(jī)等計算機(jī)外設(shè)裝置。I/O擴(kuò)展接口：接受并行通訊的方式。主要分為擴(kuò)展I/O模塊、擴(kuò)展位置限制模塊、擴(kuò)展通訊模塊、擴(kuò)展模擬量限制模塊。3.6.2PLC電氣電路設(shè)計針對電氣PLC的電路設(shè)計，本文主要包括電氣主控柜的設(shè)計、PLC限制器的外部端子接線設(shè)計、PLC編程設(shè)計。1.電氣限制柜設(shè)計依據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的需求以及平安生產(chǎn)的要求，須要對限制柜進(jìn)行相應(yīng)的操作和愛惜等設(shè)計。電氣限制柜內(nèi)裝載了安裝板，用來安裝電氣元件，在安裝元器件時應(yīng)當(dāng)留意元器件的分布，盡可能將大功率大電流用電器和限制器及信號線遠(yuǎn)離，在允許的條件下可以運(yùn)用屏蔽措施屏蔽，工業(yè)現(xiàn)場特殊困難，外界干擾很難杜絕，也很難解決。通過限制柜元器件的合理布置、線路的合理分布及接地的合理應(yīng)用，可以使得設(shè)計人員在現(xiàn)場調(diào)試更加簡潔快捷。下面本節(jié)先介紹一下限制柜面板，如下圖3-5所示：圖3-5恒壓限制系統(tǒng)電氣限制柜面板指示燈：加入故障報警指示、三相電源指示、限制電源指示、24V直流電源指示、系統(tǒng)運(yùn)行指示、A泵運(yùn)行指示、B泵運(yùn)行指示。柱形燈：有紅燈、黃燈、綠燈指示，還有蜂鳴器四部分組成，通過PLC輸出端子給定信號。紅燈主要起到變頻器故障、斷電停機(jī)、延時愛惜等指示。黃燈主要起到A、B泵機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，黃燈閃爍一般為泵機(jī)起先運(yùn)行。綠燈指示可有可無，本次設(shè)計運(yùn)用綠燈來指示系統(tǒng)無故障可進(jìn)行正常工作的指示。限制按鈕：包括帶自鎖的急停按鈕、系統(tǒng)啟動旋鈕、手自動限制旋鈕、啟停旋鈕、A泵機(jī)運(yùn)行按鈕、B泵機(jī)運(yùn)行按鈕、報警消音按鈕、故障復(fù)位按鈕。急停按鈕是在出現(xiàn)緊急狀況下，按下該按鈕，此按鈕由220V限制電源干脆限制，一旦該按鈕按下，則從硬件上干脆將限制回路斷電，從而將整個系統(tǒng)停止運(yùn)行。系統(tǒng)啟動旋鈕接受鑰匙旋鈕，來實現(xiàn)對系統(tǒng)的開啟，選用鑰匙旋鈕可以防止非操作人員或修理人員的誤操作。手自動旋鈕接受兩位自鎖旋鈕，分為手動檔和自動檔，來實現(xiàn)系統(tǒng)的手自動運(yùn)行。啟停按鈕，協(xié)作A、B泵機(jī)運(yùn)行按鈕來限制A、B泵的啟動和停止。報警消音按鈕選用白色的平頭按鈕，用來消退蜂鳴器的噪聲。故障復(fù)位選用一般的非自鎖旋鈕，用來在故障信號解決的狀況下，復(fù)原系統(tǒng)的正常運(yùn)行。電壓表、電流表：用來顯示主回路的電壓和電流。2.PLC外部接線設(shè)計本設(shè)計接受～32MR的三菱PLC限制器，I/O信號點(diǎn)為16個數(shù)字輸入量和16個數(shù)字輸出量。PLC的I/O端子支配及接線設(shè)計如下：圖3-5PLC的I\O接線圖3.PLC編程設(shè)計本設(shè)計接受三菱系列的PLC,須要運(yùn)用相應(yīng)的編程軟件來對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計編程。本文接受GXDeveloper編程軟件對三菱系列PLC進(jìn)行編程。下面簡潔介紹編程過程。1）首先打開編程軟件GXDeveloper，顯示如下主畫面2）打開工程選項，新建新工程，會彈出如下畫面，選擇運(yùn)用的PLC系列及類型，并選擇程序編寫的類型，創(chuàng)建工程名為PLC和變頻器的恒壓供水系統(tǒng)，新工程創(chuàng)建完成。3）創(chuàng)建完工程，點(diǎn)擊創(chuàng)建新工程窗口的確定按鈕，會彈出如下框圖，在如下框圖完成對可編程限制器的程序編程和PLC參數(shù)的修改。主程序在工程項目內(nèi)MAIN里編寫。編寫程序時應(yīng)當(dāng)留意程序的互鎖，例如電機(jī)的正反轉(zhuǎn)問題；留意愛惜程序的編寫，大約為整個程序的30%左右，愛惜程序確定了日常的正常生產(chǎn)。在編程中應(yīng)多運(yùn)用中間繼電器，可以使得程序簡短，通俗易懂，編寫程序應(yīng)在保證平安的基礎(chǔ)上盡量簡捷。

結(jié)束語本文通過運(yùn)用三菱PLC及變頻器，應(yīng)用過程限制中經(jīng)典的PID限制，對供水廠實現(xiàn)恒壓供水限制。通過接受PLC的可編程限制、變頻器的變頻變壓輸出以及PID閉環(huán)限制，得到了一個精度比較高、反應(yīng)