【正文】 用水量的多少來決定投入運行水泵的臺數(shù)，所以當用水量長期在某一小范圍內(nèi)變化時就會使得某臺水泵長期運行而磨損嚴重，而其他水泵長期不使用造成生銹，設(shè)定本功能后則可方便的解決該 問題。 (5)當變頻器發(fā)生故障時，能夠自動轉(zhuǎn)換至工頻運行，確保供水不間斷。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展， PLC 的功能不斷擴展和完善，其功能遠遠超出了邏輯控制和順序控制的范圍，具備了模擬量的控制、過程控制以及遠程通信等強大的功能。 事實上， PLC 就是以嵌入式 CPU為核心，配以 I/O等模塊，可以方便地用于工業(yè)控制領(lǐng)域的裝置。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用 PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整 方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。 (2)積分（ I）控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤 差進一步減小，直到等于零。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（ delay）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。 現(xiàn)在很多中小型 PLC 都提供 PID 控制用的功能指令，如 FX2N 系列 PLC 的 PID指令，它實際上是用于 PID 控制的子程序，與 AD\DA 模塊一起使用，可以得到過程控制模塊的效果。 圖 22 PLC 硬件結(jié)構(gòu) ①、微處理器（ CPU） CPU 是 PLC 的運算控制中心， PLC 在 CPU的控制下，協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作， 執(zhí)行監(jiān)控程序，進行信息和數(shù)據(jù)的邏輯處理，產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)部控制信號，實現(xiàn)對現(xiàn)場各個設(shè)備的控制。 ③、輸入輸出接口 輸入輸出接口是 PLC 和現(xiàn)場輸入與輸出設(shè)備連接的部分。 PLC 輸出回路接線如圖 24所示。 2)用戶程序是 PLC 的使用者編制的針對控制問題的程序。由于計算機在每一瞬間只能做一件事，其 CPU 是以分時操作方式來處理各項任務(wù)的，所以程序的執(zhí)行時按順序依次完成相應(yīng)的動作，這便形成時間上的串行，即串行工作方式。 PLC 循環(huán) 掃描過程如圖 25 所示。 3）輸入處理 輸入處理也叫輸入采樣。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。 4A/D 及 4D/A 擴展模塊 模擬量輸入模塊 FX2N4AD FX2N－ 4AD 的功能 FX2N－ 4AD 是 FX 系列 PLC 的模擬量輸入模塊，有四個輸入通道，每個通道都可進 行 A/D 轉(zhuǎn)換。如果輸入電壓有波動，或在外部接線中有電氣干擾，可以接一個 ～ 的平滑電容。 其外部接線如圖 26所示。 圖 27 A/D 轉(zhuǎn)換原理框圖 模擬量輸出模塊 FX2N4DA 模 擬 量 采樣 保持 量化 編碼 數(shù)字量 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 14 FX2N－ 4DA 的功能 FX2N－ 4DA 是 FX 系列 PLC 的模擬量輸出模塊，有四個輸入通道，每個通道都可進行 D/A 轉(zhuǎn)換，即將 PLC 處理后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬量信號輸出，以實現(xiàn)對現(xiàn)場過程參數(shù)的控制。 FX2N－ 4DA 的 4個輸出通道（ CH1～ CH4） 通道輸出端子接線，可以獨立的選擇為電壓輸出或電流輸出。 24 +24 V+VI V+VI I+I+變頻器等記錄儀等+1 5VAG1 5V模擬量輸出模塊FX 2N 4DAPL CDC 24 V, 20 0m A外接電源DC /D C轉(zhuǎn)換器CH 1電壓 輸出CH 2電流 輸出 圖 28 FX2N－ 4DA 的外部接線 在 D/A轉(zhuǎn)換過程中， 輸入的是幅值上均離散的數(shù)字量，輸出 的是時間上、幅值上都是連續(xù)的模擬量，因此，要把 數(shù)字 量轉(zhuǎn)換成 模擬量 時需經(jīng) 控制對象、檢測對象、 A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)字系統(tǒng)、 D/A 轉(zhuǎn)換、執(zhí)行機構(gòu)六個步驟。而交 直 交變頻器則是先把工頻交流電通過整流變成直流電。由于逆變器的負載多為異控制對象 檢測 對象 A/D轉(zhuǎn)換 數(shù)字 系統(tǒng) D/A轉(zhuǎn)換 執(zhí)行機構(gòu) 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 16 步電動機，屬于感性負載。所以又常稱直流中間環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)。 （ 4）控制電路 變頻器的控制電路包括主控制電路、信號檢測電路、門極驅(qū)動電路、外部接口電路及保護電路等幾個部分。為了電動機制動的需要，中間電路中有時還包括制動電阻及一些輔助電路。 變頻控制恒壓供水控制方式 眾所 周知，水泵消耗功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。 目前國內(nèi)各廠家生產(chǎn)的供水設(shè)備電控柜，除采用落后繼電接觸器控制方式外，大致有以下四類：邏輯電子電路控制方式 、 單片微機 電路控制方式 、 帶 PID回路調(diào)節(jié)器 或可編程序控制器（ PLC）的控制方式 和 新型變頻調(diào)速供水設(shè)備 。壓力設(shè)定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶需要的水壓期望值。由于帶模擬量輸入 /輸出接口的可編程控制器價格很高，這無形中就增加了供水設(shè)備的成本。 變頻器的系統(tǒng)組成及接口定義 變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元 、 微處理單元等組成的 。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。隨著機械設(shè)備的飛速發(fā)展，以往的操作界面需要由熟練的操作人員才能操作，而且操作困難，無法提高工作效率。工作時，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標或菜單位置來定位選擇信息輸入。變 頻器頻率是通過模擬量給PLC,PLC 在傳到觸摸屏里的 。如圖 31 所示，市網(wǎng)自來水用高低水位控制器 EQ 來控制注誰閥 YV1，自動把水注滿儲水水池，只要水位低于高水位，則自動往水池注水。當有火災(zāi)發(fā)生時，電磁閥 YV2 得電，關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，三臺泵供消防用水使用，并維持消防用水的高恒壓值。 本例忽略了以下因素： (1)直流電源容量 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 23 (2)電源方面的抗干擾措施 (3)輸出方面的保護措施 (4)系統(tǒng)保護措施 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 24 (5) 圖 32 恒壓供水控制系統(tǒng) PLC 及擴展模塊外圍接線 控制系統(tǒng)主電路 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 25 圖 33 控制系統(tǒng)主電路 如圖 33,接觸器 KM KM3及 KM5 用于電動機的工頻控制；接觸器 KM KM4及 KM6 用于電動機的變頻控制。手動運行時，可用按鈕SB1SB6 控 制三臺泵的啟動 /停止和電磁閥 YV2 的通 /斷；自動運行時，系統(tǒng)在 PLC程序下運行。 圖 35 PLC 系統(tǒng)組成 主機單元 NFX2 32MR 模擬量輸出模塊 NFX2 4DA 模擬量輸入模塊 NFX2 4AD 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 27 系統(tǒng)控制要求及梯形圖程序 泵生活 /消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是： (1)生活用水時，系統(tǒng)低恒壓值運行，消防供水時高恒壓 值運行。 (4)三臺泵在啟動時都需要有軟啟動功能。 表 31 I/O 信號分配表 輸入（ I） 元件 功能 信號地址 開關(guān) SA1 手動 /自動消防信號 X0 低水位傳感器 SLL 水池水位下限信號 X1 高水位傳感器 SLH 水池水位上限信號 X2 變頻器報警 SU 變頻器報警信號 X3 按鈕 SB9 消鈴 X4 按鈕 SB10 試燈 X5 壓力傳感器 Up 測取水壓 模擬量輸入模塊通道 1 輸出（ O） 接觸器 KM1 指示燈HL1 1 號泵工頻運行接觸器及指示 Y0 接觸器 KM2 指示燈HL2 1 號泵變頻運行接觸器及指示 Y1 接觸器 KM3 指示燈HL3 2 號泵工頻運行接觸器及指示 Y2 接觸器 KM4 指示燈HL4 2 號泵變頻運行接觸器及指示 Y3 接觸器 KM5 指示燈HL5 3 號泵工頻運行接觸器及指示 Y4 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 28 接觸器 KM6 指示燈HL6 3 號泵變頻運行接觸器及指示 Y5 電磁閥 YV2 生活 /消防供水轉(zhuǎn)換 Y10 指示燈 HL7 水池水位下限報警 Y11 指示燈 HL8 變頻器故障報警 Y12 指示燈 HL9 火災(zāi)報警 Y13 電鈴 HA 報警 Y14 繼電器 KA 變頻器頻率復(fù)位控制 Y15 模擬量模塊電壓 輸出 控制變頻器頻率用電壓信號 模擬量輸出模塊電壓通道 梯形圖程序 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計