【正文】 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 參考文獻(xiàn) [1] 艷萍 .電氣控制與 PLC技術(shù) .北京：北京師范大學(xué)出版社， [2] 李樹雄 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [3] 孔凡才 .自動(dòng)控制系統(tǒng)及其應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [4] 宮淑貞 .可編程序控制器原理與應(yīng)用 [M].人民郵電出版社， 2020 [5] 陳建洪 .PID 控制程序在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].龍巖師專學(xué)報(bào)， 2020 [6] 呂汀 ,石紅梅 .變頻技術(shù)原理與應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2020 [7] 張燕賓 .PWM 變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [8] 李華 .變頻調(diào)速技術(shù)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用 .電子工業(yè)出版社， 1998 [9] 孫忠獻(xiàn) .電機(jī)技術(shù)于應(yīng)用 .福建：福建科學(xué)技術(shù)出版社， [10] 韓安榮 .通用變頻器及其應(yīng)用 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [11] 殷洪義 .可編程序控制器選擇設(shè)計(jì)與維護(hù) .北京：電子工業(yè)出版社，2020 [12] 魯遠(yuǎn)棟 .PLC 機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù) [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [13] 屈有安 .變頻器 PID 恒壓供水系統(tǒng) [J].江蘇電器， 2020(3):3335 [14] 趙相賓，年培新 .我國變頻器 調(diào)速技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用 .變頻器世界，2020(7):48 [15] 陶宇君 .PLC 在變頻恒壓供水技術(shù)中的應(yīng)用 .工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2020(11):5354 [16] 趙永成，李茂成 .PLC 在變頻調(diào)速多泵并聯(lián)供水系統(tǒng)中的應(yīng)用控制過程， 2020(11):4143 [17] 謝仕宏 .恒壓供水軟啟動(dòng)節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .中國給排水，2020(7):6567 [18] 李國厚，趙明富，徐君鶴 .可編程控制器在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 .自動(dòng)化儀表， 2020(8)： 3840 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 外文資料翻譯 In the highend market, PLC and industrial PC something together, because the industrial PC in the data integration and munication capabilities to the user a lot of temptation. European leader in the PLC, Siemens A amp。正因?yàn)?如 此，系統(tǒng)具有收回投資快，而長(zhǎng)期受益，其產(chǎn)生的社會(huì)效益也是非常巨大。 在模擬調(diào)試中，我們主要目的是檢查程序的流程是否正確，硬件需要PLC、電纜、微機(jī)、 24V 直流電源。則控制器完全停止各泵工作，外界管網(wǎng)直接向用戶供水。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。 雙恒壓供水系統(tǒng)的梯形圖程序 見大圖， 子程序見下圖， 對(duì)該 程序有幾點(diǎn)說明： 1. 因?yàn)槌绦蜉^長(zhǎng)，所以讀圖時(shí)請(qǐng)按照網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的順序進(jìn)行； 2. 本程序的控制邏輯設(shè)計(jì)針對(duì)的是較少 泵數(shù) 的 供水系統(tǒng)。5% 滿量程 AD 轉(zhuǎn)換時(shí)間 ＜ 250 ? s 模擬輸入階躍響應(yīng) ms 到 95% 共模抑制 4dB,DC 到 60Hz 共 模 電壓 信號(hào)電壓加共加模電 壓≤177。100mV, 177。 表 21 輸入輸出點(diǎn)代碼及地址編號(hào) 名 稱 代 碼 地址編號(hào) 輸 入 信 號(hào) 手動(dòng)和自動(dòng)消防信號(hào) SA1 水池水位下限信號(hào) SLL 水池水位上限信號(hào) SLH 變頻器報(bào)警信號(hào) SU 消鈴按鈕 SB9 試燈按鈕 SB10 遠(yuǎn)程壓力表模擬量變壓值 U AIW0 輸 出 信 號(hào) 1泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM1， HL1 1泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM2， HL2 2泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM3， HL3 2泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM4， HL4 3泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM5， HL5 3泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM6， HL6 生活 /消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥 YV2 水池水位下限報(bào)警指示燈 HL7 變頻器故障報(bào)警指示燈 HL8 火災(zāi)報(bào)警指示燈 HL9 報(bào)警電鈴 HA 變頻器頻率復(fù)位控制 KA 控制變頻器頻率用電電壓 UF AQW0 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 表 22 模擬量擴(kuò)展模塊 EM235 輸入 /輸出技術(shù)規(guī)范 輸 入 技 術(shù) 規(guī) 范 輸 出 技 術(shù) 規(guī) 范 最大輸出電壓 30VDC 隔離（現(xiàn)場(chǎng)到邏輯） 無 最大輸入電壓 32mA 信號(hào)范圍 電壓輸出 電流輸出 177。圖中的 ~及 ~ 為 PLC 輸出繼電器觸點(diǎn)，它們旁邊的 8 等數(shù)字為接線編號(hào)，可結(jié)合 PLC 外圍接線圖一起讀圖。利用液位繼電器等裝置時(shí)刻檢測(cè)水池里的水位，經(jīng)電路轉(zhuǎn)換及處理后對(duì)控制回路電源進(jìn)行控制。三個(gè)熱繼電器 FR1～ FR3 分別對(duì)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，避免電動(dòng)機(jī)在過載時(shí)可能產(chǎn)生的過熱損壞。 在傳統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)中，變頻器的啟動(dòng) /停止由 PLC 通過開關(guān)量輸出控制，變頻器頻率是由 PLC 通過模擬量輸出端口輸出 0～ 5（ 10） V 或 4～20mA 信號(hào)控制的，這需要購買 PLC 比較昂貴的模擬量輸出端口模塊。它包括 CUP、存儲(chǔ)器、基本輸入 /輸出點(diǎn)和電源等，是 PLC 的主要部分。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。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。上表中，輸入、輸出信號(hào)范圍欄給出了 EM235 的輸出、輸入信號(hào)規(guī)格，以供選用。 S7200PLC 是德國西門子公司生產(chǎn)德一種小型 PLC，其許多功能達(dá)到大、中型 PLC 的水平，而價(jià)格卻和小型 PLC 一樣，因此，它一經(jīng)退出，即受到了廣泛的關(guān)注。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。因此本課題的 PLC 內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ) 2020 條梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的 空間。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換時(shí)，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過程一般不考慮的。水池的高 /低水位信號(hào)也直接送給 PLC，作為 低 水位報(bào)警用。調(diào)節(jié)器接受了實(shí)測(cè)水壓的反饋信號(hào)后，將它與給定值比較，得到給定值與實(shí)測(cè)值之差。當(dāng)用水量大時(shí)，水壓降低；用水量小時(shí)，水 壓升高。對(duì)軟件設(shè)計(jì)來說， I/O 地址分配以后才可以進(jìn)行編程；對(duì)控制柜和 PLC 的外圍接線來說，只有 I/O 地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖和安裝圖安裝控制柜。控制系統(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果它們之中既有交流 220V 的接觸器、電磁閥，又有直流 24V 的指示燈，則最后選用的 PLC 的輸出點(diǎn)有可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。所以在很多情況下也可以取代工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（ IPC）作為主控器 。 系統(tǒng)控制的原理 通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號(hào)變成 420mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入 PLC 的端口進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 較，得出一調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當(dāng)用水量超過一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過 PLC 控制切換器進(jìn)行加減泵。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 本課題設(shè)計(jì)的 內(nèi)容 本設(shè)計(jì)將在以 下幾個(gè)方面對(duì)恒壓供水控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。本文介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)，是在對(duì)一個(gè)典型的水塔供水系統(tǒng)的 技術(shù)改造實(shí)踐中，根據(jù)盡量保留原有設(shè)備的原則設(shè)計(jì)的，該系統(tǒng)很好的解決了舊設(shè)備需要頻繁檢修的問題，既體現(xiàn)了變頻控制恒壓供水的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)有效的節(jié)省了資金。通過對(duì)變頻器內(nèi)置 PID 模塊參數(shù)的預(yù)置，利用遠(yuǎn)傳壓力表的水壓反饋量，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)用水量的變化 采取 PID 調(diào)節(jié)方式，在全流量范圍內(nèi)利用變頻泵的連續(xù)調(diào)節(jié)和工頻泵的分級(jí)調(diào)節(jié)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)恒 壓供水且有效節(jié)能。依據(jù)供水要求，設(shè)計(jì)了一套由 PLC、變頻器、遠(yuǎn)傳壓力表、多臺(tái)水泵機(jī)組等主要設(shè)備構(gòu)成的全自動(dòng)變頻恒壓供水，具有全自動(dòng)變頻恒壓運(yùn)行、自動(dòng)工頻運(yùn)行和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制等功能。 應(yīng)用 PLC 技術(shù)是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動(dòng)，減少手動(dòng)操作或撫慰操作，同時(shí)替代部分繼電器減少機(jī)械觸點(diǎn)的故障，增強(qiáng)可靠性。 恒 壓供水系統(tǒng)的選型 該系統(tǒng) 是由儲(chǔ) 水系統(tǒng)、動(dòng)力 系統(tǒng)、回水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)（手動(dòng)控制、自動(dòng)控制）組成，對(duì)象系統(tǒng)由三 臺(tái)不同功率的水泵機(jī)組組成，都為常規(guī)變頻循環(huán)泵，用于模擬正常模式下的生活供水動(dòng)力系統(tǒng)，回水系統(tǒng)采用有機(jī)玻璃材料結(jié)構(gòu)，以使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有可觀察性。根據(jù)用水量的大小量的大小由 PLC控制工作泵 數(shù)量的增減及變頻器對(duì)水泵的調(diào)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。 控制對(duì)象以及控制裝置確定后，還要進(jìn)一步確定 PLC 的控制范圍。因?yàn)?PLC 的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組的輸出只能有一個(gè)電源的種類和等級(jí)。 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 恒壓供水泵站一般需設(shè)多臺(tái)水泵及電機(jī)，這比設(shè)單臺(tái)水泵及電機(jī)節(jié)能而可靠。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。如果給定值大于實(shí)測(cè)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。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。而 PLC 可以通過它的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和 范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的 PLC 和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 3．控制功能的選擇 該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 五種標(biāo)準(zhǔn)編程語言：順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、功能模塊圖（ FBD）三種圖形化語言和語句表（ IL）、結(jié)構(gòu)文本（ ST）兩種文本語言 。特別是 S7200CUP22*系列 PLC。 校準(zhǔn)及配置 模擬量模塊在接入電路工作前需完成配置及校準(zhǔn)，配置指根據(jù)實(shí)際需接入的信號(hào)類型對(duì)模塊進(jìn)行一些設(shè)定。 3. 確定模塊安裝入系統(tǒng)時(shí)的位置，并由安裝位置確定模塊的編號(hào)。 2. 設(shè)置模塊檢測(cè)子程序。實(shí)際上它 就是一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，可以單獨(dú)完成一定的控制任務(wù)。對(duì)變頻器故障的檢測(cè)是只是由 PLC 讀取變頻器的故障報(bào)警觸點(diǎn)，只是知道變頻器出現(xiàn)故障，但具體什么故障并不清楚，需操作人員查詢變頻器報(bào)警信息后再閱讀變頻器說明書才知道，這對(duì)于一般值班人員來說太難了。 圖 24 恒壓供水的主電路 供水系統(tǒng)控制電路 如圖 22 所示， ～ 為 PLC 輸出軟電器觸點(diǎn)，其中 、 、洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 控制變頻運(yùn)行電路； 、 、控制工頻運(yùn)行電路。水池水位正常時(shí)，控制回路電源接通，系統(tǒng)正常工作。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 26 PLC 接線圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 27 變頻器接線圖 控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)及地址分配 PLC 要能夠識(shí)別和接受描述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開關(guān)量，同時(shí)要能夠發(fā)出控制信號(hào)控制一些執(zhí)行設(shè)備，以便對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。10 0～ 20 mA 輸入濾波衰減 3dB， 分辨率 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 隔離 否 分辨率，滿量程 電壓 電流 12 位 11 位 輸入類型 差分 輸入范圍 電壓?jiǎn)螛O性 0～ 10V， 0～ 5V 0～ 1V， 0～ 500mV 電壓 電流 32020～ +32020 0～ +32020 電壓雙極性 電流 0～ 100Mv,0～ 50mV 177。 50mV, 177。12V 24VDC 電壓范圍 ～ 設(shè)置時(shí)間 ， 電壓輸出 ， 電流輸出 100? s 2ms 數(shù)據(jù)字格式 雙極性，滿量程 單極性，滿量程 32020～ +32020 0～ 32020 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第 3 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PLC 梯形圖設(shè)計(jì) 梯形圖是使用的最多的圖形編程語言，被稱為 PLC 的第一編程語言。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 31 梯形圖的子程序 梯形圖指令 梯形圖 指令包括基本指令、數(shù)值比較指令、字符串指令、轉(zhuǎn)換指