【正文】 PLC編程采用 STEP7軟件，它是西門子 PLC的視窗軟件支持工具，提供完整的編程環(huán)境，可進(jìn)行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實(shí)現(xiàn)梯形圖與語句表的相互轉(zhuǎn)換。 2 變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計方案的確定 設(shè)計任務(wù)及要求 本系統(tǒng)是以一個供水系統(tǒng)作為被控對象， PLC 與變頻器協(xié)調(diào)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速與啟動和停止。 (2) 電動機(jī)參數(shù)： 型號： JDL394 功率： 75KW 額定頻率： 50Hz 額定電壓： 380VAC； 額定轉(zhuǎn)速： 1470 r/min 額定電流： A (3) 水泵電機(jī)的起動 /停止、正轉(zhuǎn)、調(diào)速控制。 (7) 變頻器的報警處理。 3 器件的選型及介紹 變頻器簡介 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與分類 變頻器的基本結(jié)構(gòu) 變頻器是把工頻電源 (50Hz或 60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速 運(yùn)行的設(shè)備。 變頻器的分類 變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式分類，可以分為 PAM 控制變頻器、 PWM 控制變頻器和高載頻 PWM 控制變頻器；按照工作 原理分類，可以分為 V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。 (2) 轉(zhuǎn)差頻率控制 轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式，它是在 V/f 控制的基礎(chǔ)上，按照知道異步電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電源頻率，并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，就可以使電動機(jī)具有對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。例如形成開關(guān)次數(shù)最少的 PWM 波以減少開關(guān)損耗。 (5) 最優(yōu)控制 最優(yōu)控制在實(shí)際中的應(yīng)用根據(jù)要求的不同而有所不同，可以根據(jù)最優(yōu)控制的理論對某一個控制要求進(jìn)行個別參數(shù)的最優(yōu)化。選用變頻器時不要認(rèn)為檔次越高越好，其實(shí)只要按負(fù)載的特性，滿足使用要求就可，以便做到量才使用、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 （ ~） 177。 適用場合 一般風(fēng)機(jī)、泵類等 較高精度調(diào)速，控制 一般工業(yè)上的調(diào)速或控制 所有調(diào)速或控制 伺服拖動、高精傳動、轉(zhuǎn)矩控制 負(fù)荷起動、起重負(fù)載轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，恒轉(zhuǎn)矩波動大負(fù)載 故選擇 U/f=C 控制 變頻器容量的選擇 變頻器的容量直接關(guān)系到變頻調(diào)速系 統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，因此，合理的容量將保證最優(yōu)的投資。 選擇變頻器時，只有變頻器的額定電流是一個反映半導(dǎo)體變頻裝置負(fù)載能力的關(guān)鍵量。 從效率的角度： 系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動機(jī)效率的乘積，只有兩者都處在較高的效率下工作時，則系統(tǒng)效率才較高。 （ 4）經(jīng)測試，電動機(jī)實(shí)際功率確實(shí)有富余，可以考慮選用功率小于電動機(jī)功率的變頻器，但要注意瞬時峰值電流是否會造成過電流保護(hù)動作。 根據(jù)計算所得的所需參數(shù)可以選取西門子 MicroMaster430（風(fēng)機(jī)水泵專業(yè)）變頻器，具體的可以選擇 MM430110K型號的變頻器，他配接電機(jī)的容量是 110kw，額定電流為 205A 滿足使用需求，可以選擇。 為了避免誤動作，斷路器的額定電流 QNI 應(yīng)選： NQN II )~(? () 其中 NI 為變頻器的額定電流。 19 根據(jù)上述數(shù)據(jù)施奈德的 LC1— D150，滿足參數(shù)要求，可以選擇 主電路的線徑 (1)電源和變頻器之間的導(dǎo)線 一般說來，和同容量普通電動機(jī)的電線選擇方法相同。所以，在決定變頻器和電動機(jī)之間導(dǎo)線的線徑時，最關(guān)鍵 的因素便是線路電壓降 U? 的影響。 由公式（ ）得： (??U ～ ） V 由公式（ ）得： mΩ/m ?? 0R mΩ/m 根據(jù)表 判斷所需的導(dǎo)線截面積，為了滿足控制系統(tǒng)的要求 ，應(yīng)該選擇截面積為 16 2mm 的導(dǎo)線。但按說明書上選擇電阻時須注意下面問題，變頻器生產(chǎn)廠家為了減少制動電阻檔次，常常對若干種不同容量的電動機(jī)提供相同阻值和容量的制動電阻。對同一擋中電動機(jī)容量較大者，制動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值偏小。 PLC 的特點(diǎn)如下： 高可靠性 (1)所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 (6)良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況， CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。另外為了提高操作性能，它還有多種人 機(jī)對話的接口模塊 。 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(jī)的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。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(yùn)行。當(dāng) PLC 處于停狀態(tài)時，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。該傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓力測量的力 電轉(zhuǎn)換。 點(diǎn)用于在一號泵有故障時手動啟用三號泵代替一號泵的工作。盡管國內(nèi)外不同廠家采用的編程語言不盡相同，但程序的表達(dá)方式基本類似，主 要有四種形式：梯形圖、指令表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和高級語言。由指令構(gòu)成的能夠完成控制任務(wù)的指 令組合就是指令表，每一條指令一般由指令助記符和作用器件編號組成，比較抽象，通常都先用其它方式表達(dá)，然后改寫成相應(yīng)的語句表，編程設(shè)備簡單價廉。 通常微、小型 PLC 主要采用繼電器梯形圖編程，其編程的一般規(guī)則有： 1)梯形圖按自上而下、從左到 右的順序排列。但為了讀圖方便，常用“有電流”、“得電”等來形象地描述用戶程序解算中滿足輸出線圈的動作條件，它僅僅是概念上虛擬的“電流”，而且認(rèn)為它只能由左向右單方向流：層次的改變也只能自上而下。 5)繼電器線圈在一個程序中不能重復(fù)使用：而繼電器的觸點(diǎn)，編程中可以重復(fù)使用，且使用次數(shù)不受限制。這種分時操作的過程稱為 CPU 對程序的掃描。一方面，掃描到的指令被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以被將要掃描到的指令所利用。在程序執(zhí)行期間，所需輸入信息取自輸入映像寄存器的內(nèi)容。每掃描到一條指令時，所需要的輸入狀態(tài)或其他元素的狀態(tài)分別由輸入映像寄存器和元素映像寄存器中讀出，然后將執(zhí)行結(jié)果寫入到元素映像寄存器中。此時，將元素映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，再去驅(qū)動用戶輸出設(shè)備(負(fù)載 )，這才是 PLC 的實(shí)際輸出。 PLC 在每次掃描中，對輸入信號采樣一次，對輸出刷新一次。 所以要避開下列場所： （ 1）環(huán)境溫度超過 0 ~ 50℃的范圍； （ 2）相對濕度超過 85%或者存在露水凝聚（由溫度突變或其他因素所引起的）； （ 3）太陽光直接照射； （ 4）有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等； （ 5）有打量鐵屑及灰塵； （ 6）頻繁或連續(xù)的振動 ，振動頻率為 10 ~ 55Hz、幅度為 ； （ 7）超過 10g（重力加速度）的沖擊。不論哪種方式，變頻器應(yīng)垂直安裝。 （ 3）機(jī)電纜應(yīng)獨(dú)立于其它電纜走線，其最小距離為 500mm。 （ 4）與變頻器有關(guān)的模擬信號線最好選用屏蔽雙絞線，動力電纜選用屏蔽的三芯電纜（其規(guī)格要比普通電機(jī)的電纜大檔）或遵從變頻器的用戶手冊。 ， PLC 控制一號水泵變頻運(yùn)行，并根據(jù)壓力傳感器的回傳值增大或減小運(yùn)行頻率。不知之處在于，在對壓力界限判斷上，若水壓變化在界限附近，容易造成系統(tǒng)頻繁切換水泵工作狀態(tài)，對機(jī)械產(chǎn)生不利影響。 [15]趙小惠，趙小娥 .基于可編程控制器的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 20xx(2)： 1820 [16]高宏巖 .基于 PLC的模糊控制恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 .中國農(nóng)村水利水電 20xx(4)：48， 49 [17]張斌 .PLC和變頻調(diào)速技術(shù)在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用 .電力學(xué)報， 20xx 21(4) [18]劉大銘，沈暉 .基于 PLC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 .寧夏工程技術(shù)，20xx(3): 251一 257。 在論文工作中，譚老師 為我提供了大量的研究資料，并給予了精心指導(dǎo)，從開題到實(shí)驗(yàn)研究到論文撰寫，提出 了很多非常好的意見和建議。 判斷反饋值為 H≥ ，則使一號水泵定速工作，同時使二號水泵變速工作。達(dá)到穩(wěn)定供水。 判斷反饋值為 H≤ 時，則一號水泵變速運(yùn)行。 在此，謝謝指導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)以及學(xué)校給予我的 大力支持！ 附錄 附程序說明與文字解釋 33 啟動變頻器工作 PLC 接收壓力變送器反饋的值，與設(shè)定值進(jìn)行以系列計算之后輸出一個值控制變頻器的輸出頻率，同時根據(jù)輸出 AC0 的值判斷電動機(jī)工作的臺數(shù)與狀態(tài)。導(dǎo)師淵博的學(xué)識，優(yōu)秀的師德，深厚的學(xué)術(shù)造詣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度使我受益匪淺。 31 參考文獻(xiàn) [1] 李良仁 .變頻調(diào)速技術(shù)與應(yīng)用 .北京：電子工業(yè)出版社， ： 8592 [2] 康梅，朱莉 .變頻器使用指南 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， ： 174179 [3] 李白先，黃哲 .變頻器使用技術(shù)與維修精要 .北京：人 民郵電出版社， ： 157161 [4] 魏連榮 .變頻器應(yīng)用技術(shù)及實(shí)例解析 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， ： 73133 [5] 吳中俊，黃永紅 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 .第二版 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [6] 廖常初 .PLC 編程及應(yīng)用 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [7] 韓安榮 .通用變頻器及其應(yīng)用 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [8]廖常初 .PLC 編程及應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx. [9]吳忠智，吳加林。 SB1 按鈕，水泵停機(jī)。 接收來自壓力傳感器的信號，因?yàn)槌跏紩r供水管網(wǎng)需要充水，故初始壓力接近外界大氣壓，采集到的數(shù)據(jù)會呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，此時 PLC 控制一、二號水泵以工頻運(yùn)轉(zhuǎn)。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們按 90度角交叉。這樣減小了電纜的對地電容，減少干擾的發(fā)射源。 安裝方式 （ 1）墻掛式安裝變頻器與周圍物體之間的距離應(yīng)滿足下列條件：兩側(cè)≥100mm；上下≥ 150mm。 PLC安裝位置確定 可編程控制器（ PLC）是一種新型的通用自動化控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制功能強(qiáng)，可靠性高，使用 靈活方便，易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用越來越廣泛。工作周期的長短與程序的長短 (即組成程序的語句多少 )、指令的種類和 CPU 執(zhí)行的速度有很大關(guān)系。但這個結(jié)果在全部程序未被執(zhí)行完畢之前不會送到端子上。輸入狀態(tài)的變化只能在下一個工作周期的輸入采樣階段才被重新讀入。 PLC 的工作過程就是程序執(zhí)行過程。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期，然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始。 25 所以，由梯形圖編寫指令程序時，應(yīng)遵循自上而下、從左到右的順序，梯形圖中的每個符號對應(yīng)于一條指令，一條指令為一個步序。梯形圖中繼電器的線圈又是廣義的，除了輸出繼電器、內(nèi)部繼電器線圈外，還包括定時器、計數(shù)器、移位寄存器、狀態(tài)器等的線圈以及各種比較、運(yùn)算的結(jié)果。梯形圖所使用的元件編號地址必須在所使用 PLC 的有效范圍內(nèi)。這種方式容易構(gòu)思，是一種常用的程序表達(dá)方式。繼電器梯形圖多半適用于比較簡單的控制功能的編程，絕大多數(shù) PLC 用戶都首選使用梯形圖編程。 PLC 程序 PLC 程序設(shè)計方法的分析 PLC 是由繼電器接觸器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的一種新型的工業(yè)自動化控制裝置。傳感器的量程為 0～ ，工作溫度為 5℃ ～60℃ ，輸出電壓為 0～ 5V，作為本系統(tǒng)的反饋信號供給 PLC。 22 PLC 及壓力傳感器的選擇 圖 31 西門子系列 PLC 實(shí)物圖 水泵 M M M3 可變頻運(yùn)行，也可工頻運(yùn)行，需要 6 個輸出點(diǎn)，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求需要五個輸入點(diǎn)，則選擇西門子的 S7200 系列 PLC。 PLC 的掃描過程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個階段。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，即可投入運(yùn)行。 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)。 21 豐富的 I/O 接 口模塊 PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如： 交流或直流； 開關(guān)量或模擬量； 電壓或電流； 脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。 (4)采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 可編程控制器 (PLC) PLC 的定義及特點(diǎn) 在 PLC 的發(fā)展過程中，美 國電 氣制造商協(xié)會（ NEMA）經(jīng)過 4 年的調(diào)查，于1980 年把這種新型的控制器正式命名為可編程序控制器（ Programmable Contro