【正文】 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 35 參考文獻 [1] 艷萍 .電氣控制與 PLC技術 .北京：北京師范大學出版社， [2] 李樹雄 .可編程序控制器原理及應用 .北京：北京航空航天大學出版社， [3] 孔凡才 .自動控制系統(tǒng)及其應用 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [4] 宮淑貞 .可編程序控制器原理與應用 [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)中的應用 [J].龍巖師專學報， 2020 [6] 呂汀 ,石紅梅 .變頻技術原理與應用 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2020 [7] 張燕賓 .PWM 變頻調速應用技術 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [8] 李華 .變頻調速技術在供水系統(tǒng)中的應用 .電子工業(yè)出版社， 1998 [9] 孫忠獻 .電機技術于應用 .福建：福建科學技術出版社， [10] 韓安榮 .通用變頻器及其應用 .北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [11] 殷洪義 .可編程序控制器選擇設計與維護 .北京：電子工業(yè)出版社，2020 [12] 魯遠棟 .PLC 機電控制系統(tǒng)應用設計技術 [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 調速技術的發(fā)展及應用 .變頻器世界，2020(7):48 [15] 陶宇君 .PLC 在變頻恒壓供水技術中的應用 .工業(yè)控制計算機，2020(11):5354 [16] 趙永成，李茂成 .PLC 在變頻調速多泵并聯供水系統(tǒng)中的應用控制過程， 2020(11):4143 [17] 謝仕宏 .恒壓供水軟啟動節(jié)能控制系統(tǒng)設計 .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)中的應用 .自動化儀表， 2020(8)： 3840 洛陽理工學院畢業(yè)設計（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。正因為 如 此，系統(tǒng)具有收回投資快，而長期受益，其產生的社會效益也是非常巨大。 在模擬調試中，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、 24V 直流電源。則控制器完全停止各泵工作，外界管網直接向用戶供水。在本系統(tǒng)中，只是用比例（ P）和積分（ I）控制，其回路增益和時間常數可以通過工程計算初步確定，但還要進一步調整以達到最優(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， 對該 程序有幾點說明： 1. 因為程序較長，所以讀圖時請按照網絡標號的順序進行； 2. 本程序的控制邏輯設計針對的是較少 泵數 的 供水系統(tǒng)。5% 滿量程 AD 轉換時間 ＜ 250 ? s 模擬輸入階躍響應 ms 到 95% 共模抑制 4dB,DC 到 60Hz 共 模 電壓 信號電壓加共加模電 壓≤177。100mV, 177。 表 21 輸入輸出點代碼及地址編號 名 稱 代 碼 地址編號 輸 入 信 號 手動和自動消防信號 SA1 水池水位下限信號 SLL 水池水位上限信號 SLH 變頻器報警信號 SU 消鈴按鈕 SB9 試燈按鈕 SB10 遠程壓力表模擬量變壓值 U AIW0 輸 出 信 號 1泵工頻運行接觸器及指示燈 KM1， HL1 1泵變頻運行接觸器及指示燈 KM2， HL2 2泵工頻運行接觸器及指示燈 KM3， HL3 2泵變頻運行接觸器及指示燈 KM4， HL4 3泵工頻運行接觸器及指示燈 KM5， HL5 3泵變頻運行接觸器及指示燈 KM6， HL6 生活 /消防供水轉換電磁閥 YV2 水池水位下限報警指示燈 HL7 變頻器故障報警指示燈 HL8 火災報警指示燈 HL9 報警電鈴 HA 變頻器頻率復位控制 KA 控制變頻器頻率用電電壓 UF AQW0 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 21 表 22 模擬量擴展模塊 EM235 輸入 /輸出技術規(guī)范 輸 入 技 術 規(guī) 范 輸 出 技 術 規(guī) 范 最大輸出電壓 30VDC 隔離（現場到邏輯） 無 最大輸入電壓 32mA 信號范圍 電壓輸出 電流輸出 177。圖中的 ~及 ~ 為 PLC 輸出繼電器觸點，它們旁邊的 8 等數字為接線編號，可結合 PLC 外圍接線圖一起讀圖。利用液位繼電器等裝置時刻檢測水池里的水位，經電路轉換及處理后對控制回路電源進行控制。三個熱繼電器 FR1～ FR3 分別對三臺電動機進行保護，避免電動機在過載時可能產生的過熱損壞。 在傳統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)中，變頻器的啟動 /停止由 PLC 通過開關量輸出控制，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、存儲器、基本輸入 /輸出點和電源等，是 PLC 的主要部分。在該子程序中完成采樣次數餓預置頂及采樣和單元清零的工作，為開始工作做好準備。接線還應注意傳感器的線路盡可能短，且應使用屏蔽雙絞線，要保證 24VDC 傳感器電源無噪聲、穩(wěn)定可靠。上表中，輸入、輸出信號范圍欄給出了 EM235 的輸出、輸入信號規(guī)格，以供選用。 S7200PLC 是德國西門子公司生產德一種小型 PLC，其許多功能達到大、中型 PLC 的水平，而價格卻和小型 PLC 一樣，因此，它一經退出，即受到了廣泛的關注。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調試和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。因此本課題的 PLC 內存容量選擇應能存儲 2020 條梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的 空間。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。普通計算機進行入出信息變換時，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 /低水位信號也直接送給 PLC，作為 低 水位報警用。調節(jié)器接受了實測水壓的反饋信號后，將它與給定值比較，得到給定值與實測值之差。當用水量大時，水壓降低；用水量小時，水 壓升高。對軟件設計來說， I/O 地址分配以后才可以進行編程；對控制柜和 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，讓裝配人員根據線路圖和安裝圖安裝控制柜。控制系統(tǒng)輸出點的類型非常關鍵，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 的輸出點有可能大于實際點數。所以在很多情況下也可以取代工業(yè)控制計算機（ IPC）作為主控器 。 系統(tǒng)控制的原理 通過安裝在出水管網上的壓力傳感器，把出口壓力信號變成 420mA的標準信號送入 PLC 的端口進行 PID 調節(jié)，經運算與給定壓力參數進行比洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 4 較，得出一調節(jié)參數，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉速，調節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網中的壓力保持在給定壓力上；當用水量超過一臺泵的供水量時，通過 PLC 控制切換器進行加減泵。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 3 本課題設計的 內容 本設計將在以 下幾個方面對恒壓供水控制系統(tǒng)進行研究和論證。本文介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)，是在對一個典型的水塔供水系統(tǒng)的 技術改造實踐中，根據盡量保留原有設備的原則設計的，該系統(tǒng)很好的解決了舊設備需要頻繁檢修的問題，既體現了變頻控制恒壓供水的技術優(yōu)勢，同時有效的節(jié)省了資金。通過對變頻器內置 PID 模塊參數的預置，利用遠傳壓力表的水壓反饋量，構成閉環(huán)系統(tǒng)，根據用水量的變化 采取 PID 調節(jié)方式，在全流量范圍內利用變頻泵的連續(xù)調節(jié)和工頻泵的分級調節(jié)相結合，實現恒 壓供水且有效節(jié)能。依據供水要求，設計了一套由 PLC、變頻器、遠傳壓力表、多臺水泵機組等主要設備構成的全自動變頻恒壓供水，具有全自動變頻恒壓運行、自動工頻運行和現場手動控制等功能。 應用 PLC 技術是為了實現系統(tǒng)的軟啟動，減少手動操作或撫慰操作，同時替代部分繼電器減少機械觸點的故障，增強可靠性。 恒 壓供水系統(tǒng)的選型 該系統(tǒng) 是由儲 水系統(tǒng)、動力 系統(tǒng)、回水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)（手動控制、自動控制）組成，對象系統(tǒng)由三 臺不同功率的水泵機組組成，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力系統(tǒng)，回水系統(tǒng)采用有機玻璃材料結構，以使實驗系統(tǒng)具有可觀察性。根據用水量的大小量的大小由 PLC控制工作泵 數量的增減及變頻器對水泵的調速，實現恒壓供水。 控制對象以及控制裝置確定后，還要進一步確定 PLC 的控制范圍。因為 PLC 的輸出點一般是幾個一組共用一個公共端，這一組的輸出只能有一個電源的種類和等級。 恒壓供水系統(tǒng)的基本構成 恒壓供水泵站一般需設多臺水泵及電機，這比設單臺水泵及電機節(jié)能而可靠。水壓傳感器將水壓的變化轉變?yōu)殡娏骰螂妷旱淖兓徒o調節(jié)器。如果給定值大于實測值，說明系統(tǒng)水壓低于理想水壓，要加大水泵電機的轉速，如果水壓高于理想水壓，要降低水泵電機的轉速。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 可以通過它的外設或通信接口與外界交換信息。因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和 范圍確定所需的操作和動作，然后根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定 PLC 的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設計相應的控制系統(tǒng)。 3．控制功能的選擇 該選擇包括運算功能、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。 五種標準編程語言：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）、結構文本（ ST）兩種文本語言 。特別是 S7200CUP22*系列 PLC。 校準及配置 模擬量模塊在接入電路工作前需完成配置及校準，配置指根據實際需接入的信號類型對模塊進行一些設定。 3. 確定模塊安裝入系統(tǒng)時的位置，并由安裝位置確定模塊的編號。 2. 設置模塊檢測子程序。實際上它 就是一個完整的控制系統(tǒng)，可以單獨完成一定的控制任務。對變頻器故障的檢測是只是由 PLC 讀取變頻器的故障報警觸點，只是知道變頻器出現故障，但具體什么故障并不清楚，需操作人員查詢變頻器報警信息后再閱讀變頻器說明書才知道，這對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，其中 、 、洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 16 控制變頻運行電路； 、 、控制工頻運行電路。水池水位正常時，控制回路電源接通，系統(tǒng)正常工作。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 18 圖 26 PLC 接線圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 19 圖 27 變頻器接線圖 控制系統(tǒng)的 I/O 點及地址分配 PLC 要能夠識別和接受描述現場設備的開關量，同時要能夠發(fā)出控制信號控制一些執(zhí)行設備，以便對現場設備進行控制。10 0～ 20 mA 輸入濾波衰減 3dB， 分辨率 12 位 A/D 轉換器 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 電壓單極性 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 ～ 設置時間 ， 電壓輸出 ， 電流輸出 100? s 2ms 數據字格式 雙極性，滿量程 單極性，滿量程 32020～ +32020 0～ 32020 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 22 第 3 章 系統(tǒng)的軟件設計 PLC 梯形圖設計 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。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 23 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 24 洛陽理工學院畢業(yè)設計（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、數值比較指令、字符串指令、轉換指