【正文】 14 路輸入 /10路輸出，對(duì)于小型的控制系統(tǒng)而言夠用。壓力傳感器從供水網(wǎng)絡(luò)中反饋壓力信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為 0S V 的模擬電壓信號(hào)輸入給 S7200 PLC 擴(kuò)展模塊 EM235 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入口，經(jīng)EM235 轉(zhuǎn)換為 0320xx 的數(shù) 字信號(hào)，送到 PLC 控制器主機(jī) EM224 進(jìn)行分析處 理， PLC 根據(jù)給定的水壓自動(dòng)調(diào)節(jié)交流電的頻率，精確跟蹤給定的供水壓力。輸出信號(hào)接出端口時(shí)能夠自動(dòng)完成 D/A 的轉(zhuǎn)換，一個(gè)字長(zhǎng) (16BIT )的數(shù)字信號(hào)能夠轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)。水箱的材質(zhì)為有機(jī)玻璃。 MM420 變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)作為功率輸出器件。 MICROMASTER420 具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù)。 MICROMASTER420 變頻器的電路分兩大部分 :一部分是完成電能轉(zhuǎn)換(整流、逆變 )的主電路 。 用來(lái)檢測(cè)壓力有大小 2）特點(diǎn)： A 不銹鋼高強(qiáng)度外形結(jié)構(gòu) B 高精度，抗沖擊，抗振動(dòng) C 抗干擾強(qiáng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好 3）性能參數(shù) ： 測(cè)量介質(zhì)：與 316L 不銹鋼兼容的各種液體、氣體或蒸汽 量程范圍： 100 kPa～ 0～ 2kPa?100MPa 壓力方式：表壓、絕壓、密封壓 供電電源： 12VDC～ 36VDC 輸出信號(hào)： 4～ 20mA， 1～ 5V 等 綜合精度： 177。 保護(hù)裝置 包括浮球液位開(kāi)關(guān)、二通電磁閥、截流閥等。 ％ FS 溫度漂移： ％ FS/℃ 補(bǔ)償溫度： 0～ 80℃ 介質(zhì)溫度： 40～ 125℃ 環(huán)境溫度： 40～ 85℃ 時(shí)間漂移： ≤ ％ FS/年 過(guò)載能力： 200％ FS 液位檢測(cè)單元 的選擇 超聲波傳感器，測(cè)量范圍可自行設(shè)定。八 壓力監(jiān)測(cè)單元的選擇 本系統(tǒng)采用的是 MB300 通用型壓力變送器為一體化全不銹鋼結(jié)構(gòu) ， 內(nèi)置處理電路將傳感器毫伏信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流、頻率信號(hào)輸出，可直接與計(jì)算機(jī)、控制儀表等相連，可在惡劣環(huán)境中長(zhǎng)期使用。由于 MICROMASTER420 具有全面而完善的控制功能。 其脈沖寬度調(diào) 制的開(kāi)關(guān)頻率是可選的，因而降低電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲。變頻器的控制方 式為模擬量控制，模擬信號(hào)來(lái)自 PLC 輸出的模擬量，磁力水泵的轉(zhuǎn)速為 0～ 2800 轉(zhuǎn) /分鐘，由變頻器來(lái)控制其轉(zhuǎn)速。其輸入輸出接線圖如下圖所示： （ 3） SIMATIC S7200 PLC 控制實(shí)物圖如下圖所示： 水箱及管路的選擇 包括供水水箱及回水水箱，容積均為 8升。 其輸入輸出接線圖如下圖所示： （ 2） SIMATIC S7200模擬模塊 (擴(kuò)展模塊 )T本論文中用到了 SIMATIC 57200模擬模塊 EM235 A/D 轉(zhuǎn)換器。 S7200 PLC 數(shù)字輸出口輸出的一路控制信號(hào)到交流接觸器，交流接觸器兩端連接的是工頻或變頻的三相交流電，主要起接通或斷開(kāi)三相交流電與異步電動(dòng)機(jī)。 恒液控制： 通過(guò)安裝 在上層水箱上的超聲波傳感器 ，將 水箱里液面的高低轉(zhuǎn)換成模擬電 流 信號(hào)， 并與設(shè)定的液位值進(jìn)行比較，通過(guò)控制回水閥放水，和 PLC 控制變頻器的模擬信號(hào)， 進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速 ，達(dá)到一個(gè)恒定的液位。 (2) 軸承的磨損也大為減小。圖中，曲線簇 1是異步電動(dòng)機(jī)在不同頻率下的機(jī)械特性，曲線 2是水泵的機(jī)械特性，中間的鋸齒狀線是升速過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩 (即不同頻率時(shí)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與水泵機(jī)械特性之差 )。 水錘效應(yīng)的產(chǎn)生原因 產(chǎn)生水錘效應(yīng)的根本原因，是在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩太大 .在啟動(dòng)過(guò)程中，異步電動(dòng)機(jī)和水泵的機(jī)械特性如圖 ，圖中曲線 1是異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，曲線 2是水泵的機(jī)械特性，陰影部分是動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩 TJ(即兩者之差 )。 水錘效應(yīng)具有極大的破壞性，壓強(qiáng)過(guò)高，將引起管道的破裂，反之，壓強(qiáng)過(guò)低又會(huì)導(dǎo)致管道的癟塌。 供水系統(tǒng)的安全性問(wèn)題 [9] 水錘效應(yīng) 異步電動(dòng)機(jī)在全電壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，從靜止?fàn)顟B(tài)加速到額定轉(zhuǎn)速所需要的時(shí)間只有在 。 如：供水能力 QG用水需求 QU，則壓力上升（ P↑）； 如：供水能力 QG用水需求 QU，則壓力上升（ P↓）； 如：供水能力 QG=用水需求 QU，則壓力上升（ P 不變）。 對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行的控制，歸根結(jié)底是為了滿足用戶對(duì)流量的要求。這時(shí)流量減小為 QE（ =Qx），揚(yáng)程減小為 Hc，供水功率 PC與面積 0DCK 成正比。 JKOGEN①②③④CQH閥 門(mén) 關(guān) 小閥 門(mén) 全 開(kāi)轉(zhuǎn) 速 下 降穩(wěn) 定 轉(zhuǎn) 速Q(mào) EQ ND A 圖 (2) 恒壓控制法：即通過(guò)改變水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，而閥門(mén)開(kāi)度保持不變，也稱為轉(zhuǎn)速控制法。 閥門(mén)控制法的實(shí)質(zhì)是水泵本身的供水能力不變，而是通過(guò)改變水路中的阻力大小來(lái)強(qiáng)行改變流量，以適應(yīng)用戶對(duì)流量的要求。供水系統(tǒng)中對(duì)水壓流量的控制，傳統(tǒng)上采用閥門(mén)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。 水泵的調(diào)節(jié)方式可分為恒速調(diào)節(jié)與變速調(diào)節(jié)。 水泵的調(diào)節(jié)方式 水泵的調(diào)速運(yùn)行，是指水泵在運(yùn)行中根據(jù)運(yùn)行環(huán)境的需要，人為的改變運(yùn)行工作狀況點(diǎn) (簡(jiǎn)稱工況點(diǎn) )的位置，使流量、揚(yáng)程、軸功率等運(yùn)行參數(shù)適應(yīng)新的工作狀況的需要。 (2) 如果電動(dòng)機(jī)功率選得過(guò)大，就會(huì)出現(xiàn)“小馬拉小車”現(xiàn)象，其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對(duì)用戶和電網(wǎng)不利，而且還會(huì)造成電能浪費(fèi)。可見(jiàn)，只要葉輪不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，液體便會(huì)不斷地被吸入和排出 [5]。 在泵啟動(dòng)前，泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體 :啟動(dòng)后，葉輪由軸帶動(dòng)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片間的液體也必須隨著轉(zhuǎn)動(dòng)。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 本課題是選用一拖一，也就是一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)水泵的控制方式；所用設(shè)備主要有西門(mén)子公司生產(chǎn)的 S7200（ CPU224）的 PLC、變頻器、交流接觸器電機(jī)泵、壓力傳感器、超聲波傳感器、管道、觸摸屏和導(dǎo)線若干它們組成一個(gè)閉環(huán)回路。 PLC 的輸入采樣階段 :首先用掃描的方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，然后將其寫(xiě)入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。即在 PLC 運(yùn)行時(shí)， CPU 根據(jù)用戶按控制要求編制好的并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令序號(hào)或地址號(hào)作周期性循環(huán)掃描，如果沒(méi)有跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。如 :沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。因此 SIMATIC S72