【正文】 子程序檢查模塊的連接的正確性以及模塊工作的正確性。S7200PLC硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式和積木式，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。（2）擴(kuò)展單元 主機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時(shí)，用戶可以根據(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)由多種因素共同決定的。（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)借口軟件等幾大類構(gòu)成。（4）為了主機(jī)中進(jìn)行輸入模擬量轉(zhuǎn)換后數(shù)字量以及待送入模塊轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量輸出的數(shù)字量。2路最大可達(dá)20kHz的高頻脈沖輸出，可用以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)以便實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位任務(wù)。三臺電機(jī)分別為MMM3。手動運(yùn)行時(shí)，可用按鈕SB1~SB2控制三臺泵的啟/停和電磁閥YV2的通/斷；自動運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在PLC程序控制下運(yùn)行。 圖14 電控系統(tǒng)控制電路4．系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)硬件條件確定后，系統(tǒng)得控制功能主要通過軟件實(shí)現(xiàn)，結(jié)合前述泵站的控制要求，對泵站軟件設(shè)計(jì)分析如下： 由“恒壓”要求出發(fā)的工作泵組數(shù)量控制管理前面已經(jīng)說過了，為了恒定水壓，在水壓降落時(shí)要升高變頻器的輸出頻率，且在一臺泵不能滿足要求時(shí)，需啟動第2臺或第3太泵。由于變頻器泵站希望每一次啟動電機(jī)都為軟啟動，又規(guī)定各臺水泵必須交替使用，多泵組泵站泵組的投運(yùn)要有一個(gè)管理規(guī)范。 程序的結(jié)果以及程序功能的實(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。利用定時(shí)器中斷功能實(shí)現(xiàn)PID控制的定時(shí)采樣及輸出控制。對該程序有幾點(diǎn)說明：（1）因?yàn)槌绦蜉^長，所以讀圖時(shí)請按照網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的順序進(jìn)行；（2）本程序的控制邏輯設(shè)計(jì)針對的是較少的泵數(shù)供水系統(tǒng)。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)可以通過工程計(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。主程序的功能最多，如泵切換信號的生成、泵組接觸器邏輯控制信號的綜合以及報(bào)警處理都在主程序。具體的操作時(shí)，將現(xiàn)行運(yùn)行的變頻泵從變頻器上切除，并接上工頻電源運(yùn)行，將變頻器復(fù)位并用于新運(yùn)行泵的啟動。這一功能可以同過比較指令來實(shí)現(xiàn)。對變頻器頻率進(jìn)行復(fù)位時(shí)只提供一個(gè)干觸點(diǎn)信號，由于PLC為4個(gè)輸出點(diǎn)為一組共用一個(gè)COM端，而本系統(tǒng)又沒有剩下單獨(dú)的COM端輸出組，所以通過一個(gè)中間繼電器KA的觸點(diǎn)對變頻器進(jìn)行復(fù)位控制。 圖13 電控系統(tǒng)主電路 （2）控制電路圖圖14所示電控系統(tǒng)控制電路圖。 電氣控制系統(tǒng)原理圖電氣系統(tǒng)控制原理圖包括主電路圖、控制電路圖以及PLC外圍接線圖。它的輸出類型有晶體管（DC）、繼電器（DC/AC）兩種輸出方式。（2）完成硬件的接線工作。它們是完成某些特殊控制任務(wù)的一些設(shè)置。它包括CUP、存儲器、基本輸入/輸出點(diǎn)和電源等，是PLC的主要部分。（4）工程所需的有關(guān)該模擬量的處理程序。在該子程序中完成采樣次數(shù)餓預(yù)置頂及采樣和單元清零的工作，為開始工作做好準(zhǔn)備。（4）為了在主機(jī)中進(jìn)行輸入模擬量轉(zhuǎn)換后數(shù)字處理及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)中安排一定的存儲單元。接線還應(yīng)注意傳感器的線路盡可能短，且應(yīng)使用屏蔽雙絞線，要保證24VDC傳感器電源無噪聲、穩(wěn)定可靠。必要時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)工作。上表中，輸入、輸出信號范圍欄給出了EM235的輸出、輸入信號規(guī)格，以供選用。5%滿量程177。2%滿量程177。250Mv177。5V，177。模擬量擴(kuò)展單元有單獨(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S7200系列PLC的模擬量擴(kuò)展模塊EM235，它具有四路模擬量輸入及一路模擬量輸入，可以用于恒壓供水控制中。特別是S7200CUP22*系列PLC。如果選用CPU 224 PLC，也需要擴(kuò)展單元；如果選用CUO 266 PLC 則價(jià)格較高，浪費(fèi)較大。輸出單元將經(jīng)過CUP處理的弱電信號通過光電隔離、功率放大等處理，轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號，以驅(qū)動各種執(zhí)行元器件，如接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等。PLC是通過I/O單元完成此工作的。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。調(diào)節(jié)器的輸出信號一般式模擬信號，4~~20mA變化的電流信號或0~~10V間變化的電壓信號。如果給定值大于實(shí)測值，說明系統(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。（2）接受傳感器送來的管網(wǎng)水壓的實(shí)測值。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。另一種方案是數(shù)臺電機(jī)陪一臺變頻器，變頻器與電機(jī)見可以切換，供水運(yùn)行時(shí)，一臺水泵變頻運(yùn)行，其余水泵共頻運(yùn)行，以滿足不同用水兩的需求。配單臺電機(jī)和水泵時(shí)，它們的功率必須足夠的大，在用水量少十開一臺大電機(jī)肯定是浪費(fèi)，電機(jī)選小了用水量大時(shí)供水不足。那么可不可以不借助水塔來實(shí)現(xiàn)恒壓供水？答案是肯定的，但是要解決水壓隨用水量的大小變化的問題。這就是恒壓供水的基本思路。水塔中的水位變化相對水塔的高度來說很小，也就是說水塔能夠維持供水管路中水呀的基本恒定。調(diào)試時(shí)一定要先將主電路斷電，只對控制電路進(jìn)行聯(lián)調(diào)即可。如果有錯(cuò)誤則修改后反復(fù)調(diào)試。軟件部分的模擬調(diào)試可借助于模擬開關(guān)和PLC輸出端的輸出指示燈進(jìn)行。（3）個(gè)人喜好方面 有些工程技術(shù)人員對某種品牌的PLC熟悉，所以一般比較喜歡使用這種產(chǎn)品。如對PLC與PLC、PLC與智能儀表以及上位機(jī)之間靈活方便的通訊要求；或?qū)LC的計(jì)算速度、用戶程序容量有特殊要求的；或?qū)LC的位置控制有特殊要求等。I/O點(diǎn)是性質(zhì)主要是指他們是直流信號還是交流信號，它們的電源電壓。當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由PLC來完成后。但是PLC還是有最適合它的應(yīng)用場合，所以接到一個(gè)控制任務(wù)以后，要分析被控對象的控制過程和要求，看看用什么控制設(shè)備來完成該任務(wù)最合適。 訪問控制技術(shù)最常用的訪問控制技術(shù)有：查詢、沖突檢測和令牌傳遞。各站主機(jī)之間元件狀態(tài)信息的交換是由PLC系統(tǒng)自己去完成的，不需要用戶管理，這是現(xiàn)在比較通用的設(shè)計(jì)思想。 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)PLC的影響PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展，使PLC的應(yīng)用更加廣泛。雖然現(xiàn)在對網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等問題還沒有同意的標(biāo)準(zhǔn)，但是很顯然，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)比分散控制系統(tǒng)更能準(zhǔn)確的描述現(xiàn)實(shí)控制系統(tǒng)，并且控制、改變更加靈活，組態(tài)也更容易，能夠?qū)崿F(xiàn)管控一體化的控制思想。上機(jī)位PLC APLC BPLC C控制對象 A控制對象 B控制對象 C 圖7 分散控制系統(tǒng) PLC網(wǎng)絡(luò)及特點(diǎn) 網(wǎng)絡(luò)概述 分散控制系統(tǒng)的控制思想就是集中操作、分散操作。由于各個(gè)控制對象都由自己的PLC進(jìn)行控制，當(dāng)其中一個(gè)PLC停止運(yùn)行時(shí)不需要停止運(yùn)行其他的PLC。當(dāng)各個(gè)控制對象的地理位置距集中控制系統(tǒng)比較遠(yuǎn)時(shí)，需要大量的電纜線，造成系統(tǒng)成本的增加。在單機(jī)控制系統(tǒng)中由于控制對象比較確定，因此系統(tǒng)要完成的功能一般較明確，I/O點(diǎn)數(shù)、存儲器容量等參數(shù)的余量適中即可等參數(shù)的余量適中即可。 PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)使用PLC可以構(gòu)成多種形式的控制結(jié)構(gòu)，下面介紹幾種常用的PLC控制系統(tǒng)。工程越大著一點(diǎn)就越突出。一般來說，時(shí)間繼電器存在定時(shí)精度不高，定時(shí)范圍窄，且易受環(huán)境濕度和溫度變化的影響，調(diào)整時(shí)間困難等問題。（4）控制速度繼電器控制邏輯依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率底，觸點(diǎn)的開閉動作一般在幾十MS數(shù)量級。（3）可靠性和可維護(hù)性繼電器控制邏輯使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多。而PLC采用存儲器邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，故稱為“軟接線”。同時(shí)，信號的輸入/輸出形式及控制功能也基本上是相同的，但是PLC的控制與繼電器的控制又有根本的不同之處，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。如西門子的S7300和S7400系列。微型和小型PLC一般為整體式結(jié)構(gòu)。 按結(jié)構(gòu)形式分根據(jù)PLC結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC主要可分為整體式和模塊式兩類。它的監(jiān)視系統(tǒng)采用CRT顯示，能夠表示過程的動態(tài)流程，記錄各種曲線，PID調(diào)節(jié)參數(shù)等；它配備多種智能板，構(gòu)成一臺多功能系統(tǒng)。中型PLC不僅具有開關(guān)量和模擬量的控制功能，還具有更強(qiáng)的數(shù)字計(jì)算能力，它的通信功能和模擬量處理功能更強(qiáng)大，中型機(jī)比小型機(jī)更豐富，中型機(jī)適用于更復(fù)雜的邏輯控制系統(tǒng)以及連續(xù)生產(chǎn)線的過程控制系統(tǒng)場合?，F(xiàn)在的高性能小型PLC還具有一定的通訊能力和少量的模擬量處理能力。為了充分發(fā)揮CUP的邏輯運(yùn)算功能，設(shè)置了大量的稱為盒的附加命令，如定時(shí)器、計(jì)算器、格式轉(zhuǎn)換、模擬量I/O、PID調(diào)節(jié)或數(shù)學(xué)運(yùn)算指令等，充分的發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算功能，他們與內(nèi)部繼電器一起完成PLC的各種復(fù)雜控制功能。線圈通常代表“邏輯”輸出結(jié)果，如燈、電機(jī)啟動器、中間繼電器、內(nèi)部輸出條件等。（2）PLC中的每一個(gè)繼電器都對應(yīng)著一個(gè)內(nèi)部的寄存器，由于可以隨時(shí)不受限地讀取其內(nèi)容，所以，可以認(rèn)為PLC的繼電器有無數(shù)個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)供用戶使用。PLC中的繼電器是內(nèi)部的寄存器位，稱為“軟繼電器”，它具有物理繼電器相似的功能。如圖4所示是用PLC控制的梯形圖程序，可完成與繼電器控制的電動機(jī)直接起、停（起、保、停）繼電器控制電路圖相同的功能。一旦CUP執(zhí)行到程序的結(jié)尾，就又從上到下執(zhí)行程序。梯形圖編程語言是一種圖形語言，具有繼電器控制電路形象、直觀的優(yōu)點(diǎn)；語句表編程語言類似計(jì)算機(jī)的匯編語言，用助記符來表示各種指令的功能，是PLC用戶程序的基礎(chǔ)元素。PLC與被控對象所連接的只是I/O條件，而I/O之間的組合控制關(guān)系需要用軟件的方法來描述清楚，梯形圖是一種描述方法，當(dāng)然還有語句等表示其他的語言。輔助繼電器的種類和多少決定了PLC控制功能的強(qiáng)弱，相當(dāng)于工作寄存器的多少和功能的強(qiáng)弱。但是這種“軟”繼電器也有個(gè)突出的好處，可以認(rèn)為它們具有無數(shù)多對動合動斷觸點(diǎn)，因此每取用一次它的觸點(diǎn)，不過是讀一次它的存儲數(shù)據(jù)而已。PLC和其他的計(jì)算機(jī)一樣，為了使用方便，數(shù)據(jù)存儲器都作了分區(qū)，為了每個(gè)存儲單元編排了地址，并且經(jīng)機(jī)內(nèi)系統(tǒng)程序?yàn)槊總€(gè)存儲單元賦予了不同的功能，形成了專用的存儲元件。 （2）用戶程序存儲器用來存儲根據(jù)控制要求而編制的用戶應(yīng)用程序。在最不利的情況下，輸入點(diǎn)的狀態(tài)恰好錯(cuò)過了輸入的鎖入時(shí)刻，造成在下一個(gè)輸出鎖定才能被響應(yīng)，這就需要兩個(gè)掃描周期時(shí)間，稱為最大I/O響應(yīng)時(shí)間。（2）從輸出鎖存器到輸出端子所經(jīng)歷的時(shí)間稱為輸出延遲，對于不同的輸出形式，其值大小不同。掃描周期越長，滯后現(xiàn)象越嚴(yán)重。這種集中圖2 PLC信號的傳遞過程I/O的方式保證的程序的順序執(zhí)行與外部電路亂序執(zhí)行的統(tǒng)一，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。 在讀輸入階段，CUP對各個(gè)輸入端子進(jìn)行掃描，通過輸入電路將各輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入映象寄存器中。 循環(huán)掃描有如下特點(diǎn)：（1）掃描周期周而復(fù)始地進(jìn)行，讀輸入、輸出和用戶程序是否執(zhí)行是可控的。該過程在機(jī)器運(yùn)行中是否被執(zhí)行是可控的。該過程在機(jī)器運(yùn)行中是否執(zhí)行是可控的，即用戶可以通過軟件進(jìn)行設(shè)定。（2）與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊的掃描過程。用戶程序只是掃描周期的一個(gè)組成部分，用戶程序不運(yùn)行時(shí)，PLC也在掃描，只不過在一個(gè)周期中去除了用戶程序和讀輸入、寫輸出這幾部分的內(nèi)容。 PLC工作原理 循環(huán)掃描CUP連續(xù)執(zhí)行用戶程序、任務(wù)的循環(huán)序列稱為掃描。典型的特殊功能單元有模擬量、模糊控制連網(wǎng)等功能。限定了計(jì)算機(jī)發(fā)揮運(yùn)算功能、完成復(fù)雜控制的能力。它是衡量PLC性能的重要指標(biāo)之一。 PLC的性能指標(biāo)（1）存儲容量這里專指用戶存儲器的存儲容量，它決定了用戶所編程序的長短。（8）模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。（5）與外部設(shè)備連接方便。（3）編程方便易學(xué)。在I/O環(huán)節(jié)，PLC采用了光電隔離、濾波等多種措施。1987年2月，國際電工委員會（IEC）對可編程控制器的定義是：可編程控制器是一種數(shù)學(xué)運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。用戶存儲器中存放的是用戶程序和運(yùn)行所需要的資源，I/O寄存器的值作為條件決定著存儲器中的程序如何被執(zhí)行，從而完成復(fù)雜的控制功能。（2）輸出寄存器輸出寄存器的每一位都表明了PLC在下一個(gè)時(shí)間段的輸出值，而程序循環(huán)執(zhí)行開始時(shí)的輸出寄存器的值，表明的是上一時(shí)間段的真實(shí)輸出值，在程序執(zhí)行過程中，CPU可以讀其值，并作為條件參加控制，還可以修改其值，而中間的變換僅僅影響寄存器的值。 如圖1所示，PLC與通用計(jì)算機(jī)沒有什么區(qū)別，只是一臺增強(qiáng)了I/O功能的可與控制對象方便連接的計(jì)算機(jī)。 至于上一時(shí)間段的輸出，在參加計(jì)算的時(shí)候，只是存儲在映像寄存器中的輸出結(jié)果，執(zhí)行運(yùn)算過程中并不修改端子的輸出值。主要體現(xiàn)在：一是亂序，只要條件滿足就執(zhí)行；而另一個(gè)是順序執(zhí)行。但是，為了取代繼電器的控制，更重要的是如何組織和使用這些開關(guān)量，從而達(dá)到軟件程序代替硬件連線的目的。現(xiàn)在的PLC產(chǎn)品已經(jīng)完全有能力驅(qū)動這些元器件,并提供了多種輸出方式且動作次數(shù)可保證萬次無故障的產(chǎn)品?，F(xiàn)在的PLC成功的解決了這兩個(gè)方面的問題，可以讓PLC和外部設(shè)備直接進(jìn)行物理的連接。2 PLC概述 PLC組成 PLC的輸入 通過對繼電器控制特點(diǎn)的介紹和最初通用汽車公司提出的要求分析。水池的高/低水位信號也直接送給PLC，作為底水位報(bào)警用。針對這兩方面的要求，新的供水方式和控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這就是PLC控制的恒壓無塔供水系統(tǒng)。然而，由于新系統(tǒng)多會繼續(xù)使用原有系統(tǒng)的部分舊設(shè)備（如水泵），在對原有供水系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的實(shí)踐中，往往會出現(xiàn)一些在理論上意想不到的問題。 恒壓供水系統(tǒng)的PLC控制設(shè)計(jì) 摘要：本文介紹了恒壓供水的基本原理以及系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)，說明了可編程控制器（PLC）在恒壓供水系統(tǒng)中所擔(dān)任的角色。關(guān)鍵字:PLC；恒壓供水；變頻器隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們對生活飲用水品質(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