【正文】 控制變頻器的動(dòng)、停止分為使用觸摸屏或文本顯示器等設(shè)備軟控制和 PLC 自動(dòng)控制。 181 181 1814常 OFF。 清除鍵 紅色 ： 1 個(gè)， CLR 鍵。 （ 4）外圍設(shè)備 PLC 外圍設(shè)備主要是編程或?qū)?PLC 監(jiān)控。 2）規(guī)格 CPU 以其 I/O 口點(diǎn)數(shù)為其規(guī)格總稱，如 C20P 就有輸入輸出點(diǎn)數(shù)共 20。電源端子中 CON 為公用端。本文介紹以四段液位控制對(duì)象為例，據(jù)對(duì)多種因素的分析比較及監(jiān)控系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的要求，選用日本立石（ OMRON）公司 C20P 型 PLC。滯后時(shí)間是設(shè)計(jì) PLC 應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意把握的一個(gè)參數(shù)。在一個(gè)掃描周期內(nèi)，只在輸出 刷新階段才將輸出狀態(tài)從輸出映象寄存器中輸出，對(duì)輸出接口進(jìn)行刷新。當(dāng)遇到程序跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序是否跳轉(zhuǎn)。 當(dāng) PLC 處于停止（ STOP）狀態(tài)時(shí)，只完成內(nèi)部處理和通信服務(wù)工作。電器控制裝置采用硬邏輯的并行工作方式，如果某個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，那么該繼電器的所有常開和常閉觸點(diǎn)不論處在控制線路的哪個(gè)位置上，都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作；而 PLC采用掃描工作方式（串行工作方式），如果某個(gè)軟繼電器的線圈被接通或斷開，其所有的觸點(diǎn) 不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該時(shí)才會(huì)動(dòng)作。也就是說 PLC 的控制功能也是通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。 PLC 的智能接口模塊種類很多，如：高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、中斷控制模塊等。許多 PLC 還向外提供直流 24V 穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器供電。繼電器輸出接口可驅(qū)動(dòng)交流或直流負(fù)載，但其響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，動(dòng)作頻率低；而晶體管輸出和雙向晶閘管輸出 接口的響應(yīng)速度快，動(dòng)作頻率高但前者只能用于驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載，后者只能用于交流負(fù)載。當(dāng) PLC 提供的用戶存儲(chǔ)器容量不夠用，許多 PLC 還提供有存儲(chǔ)器擴(kuò)展功能。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于 CMOS 靜態(tài)RAM 中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會(huì)丟失信息。無論是哪種結(jié)構(gòu)類型的 PLC，都可根據(jù)用戶需要進(jìn)行配置與組合。 （ 3）按 I/O 點(diǎn)數(shù)分類 根據(jù) PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少，可將 PLC 分為小型、中型和大型三類。這樣，不但 系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧 [13]。整體式 PLC 一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。PID 處理一般是運(yùn)行專用的 PID 子程序。運(yùn)動(dòng)控制可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)具有很高的可靠性。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)， PC 的功能越來越強(qiáng)大，其概念和內(nèi)涵也不斷擴(kuò)展。把先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用到供水領(lǐng)域，成為對(duì)供水企業(yè)新的要求。計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)不斷進(jìn)步使得高性能的供水系統(tǒng)的開發(fā)成為可能。本設(shè)計(jì)對(duì)其控制原理、硬件選擇、軟件設(shè)計(jì)、報(bào)警電路進(jìn)行重點(diǎn)闡述，使軟件程序的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，硬件接口簡(jiǎn)易可行，特別是提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。特別是在供水行業(yè)中，由于生產(chǎn)安全和供水質(zhì)量的特殊需要，對(duì)恒壓供水壓力有著嚴(yán)格要求，變頻調(diào)速技術(shù)也得到了更加深入的應(yīng)用。近年，工業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)（ IPC）和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)（ FCS）發(fā)展迅速，擠占了一部分 PLC 市場(chǎng)， PLC 增長(zhǎng)速度出現(xiàn)漸緩趨勢(shì)，但其在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。從的機(jī)外電路來說，使用構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。目前，在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。世界上各主要廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī) 械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ) 在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。小?PLC 一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。模塊裝在框架或基板的插座上。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。 大型 PLC―― I/O 點(diǎn)數(shù) 2048 點(diǎn)；多 CPU， 16 位、 32 位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量 8～ 16K。存儲(chǔ)器主要有兩種：一種是可讀 /寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM，另一種是只讀存儲(chǔ)器ROM、 PROM、 EPROM 和 EEPROM。 工作數(shù)據(jù)是 PLC 運(yùn)行過程中經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。 I/O 接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高 PLC 的抗干擾能力。當(dāng)系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，可通過 PLC 的 I/O 擴(kuò)展接口對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。 PLC 與打印機(jī)連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打??；與監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來；與其它 PLC 連接，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模控制。對(duì)于 PLC 系統(tǒng)，還可采用半智能型 CRT 人 /機(jī)接口裝置和智能型終端人 /機(jī)接口裝置。由于 CPU 的運(yùn)算處理速度很快，所以從宏觀上來看， PLC 外部出現(xiàn)的結(jié)果似乎是同時(shí)（并行）完成的。如圖所示，整個(gè)掃描工作過程包括內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新五個(gè)階段。當(dāng) PLC 掃描到的指令被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就被后面將要掃描到的指令所利用，而且還可通過 CPU 內(nèi)部設(shè)置的監(jiān)視定時(shí)器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定時(shí)間，避免由于 CPU 內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進(jìn)入死循環(huán)。在這一階段里，PLC 將輸出映象寄存器中與輸出有關(guān)的狀態(tài)（輸出繼電器狀態(tài)）轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，并通過一定方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。對(duì)于小型 PLC，其 I/O 點(diǎn)數(shù)較少，用戶程序較短，一般采用集中采樣、集中輸出的工作方式，雖然在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但使 PLC 工作時(shí)大多數(shù)時(shí)間與外部輸入 /輸出設(shè)備隔離，從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。用戶程序是通過編程器預(yù)先寫入存儲(chǔ)器中，由 CPU 采用循環(huán)掃描的工作方式來執(zhí)行。參見圖 系統(tǒng)硬件配置圖。接插座用語接插擴(kuò)展單元、外圍設(shè)備、特殊單元、通信接口等，不用時(shí) 可用蓋板蓋上。 （ 3）特殊單元 特殊單元包括模擬定時(shí)單元、模擬輸入單元、模擬輸出單元等。 PROGRAM此位置可進(jìn)行編程工作。當(dāng) PLC 接通電源， CPU 自動(dòng)檢測(cè)編程器接口，若編程器未接， PLC 自動(dòng)進(jìn)入 RUN 狀態(tài)。 1900、 190 1902分別每隔 、 、 1s 發(fā)出計(jì)數(shù)脈沖。 Hz 的交流電調(diào)到以 0～ 50Hz 之間任意頻率輸出，實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)的無極調(diào)速，最終達(dá)到生產(chǎn)過程的定量控制及最優(yōu)化控制。 圖 PID 指令的表達(dá)式及操作數(shù) 變頻器與其外圍設(shè)備之間的接線如圖 所示?？刂泼姘迳显O(shè)有一個(gè)手動(dòng) /自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān) PLC 對(duì)該開關(guān)的狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)選擇手動(dòng)功能時(shí)， PLC 只進(jìn)行檢測(cè)報(bào)警，由人工通過面板上的按鈕和開關(guān)進(jìn)行水泵的工頻、停當(dāng)選擇自動(dòng)功能時(shí)，所有控制、報(bào)警均由PLC 完成。 圖 信號(hào)檢測(cè)電路 鍵盤電路設(shè)計(jì) 鍵盤輸入方式是微機(jī)化的智能儀器或系統(tǒng)中最常用的輸入方式。單片機(jī)對(duì)矩陣式鍵盤的鍵掃描有 3 種方式：程控掃描方式、定時(shí)掃描方式、中斷掃描方式。 圖 鍵盤電路原理圖 顯示電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器，簡(jiǎn)稱 LED；液晶顯示器，簡(jiǎn)稱 LCD；現(xiàn)在也有使用 CRT 顯示器的。如圖 所示。 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 編程軟件的構(gòu)成 硬件連接確定之后，系統(tǒng)的控制功能主要通過軟件實(shí)現(xiàn)。 圖 系統(tǒng)流程圖 編程說明 （ 1）本系統(tǒng)為水位的雙位控制系統(tǒng)。 具體梯形程序圖如圖 所示。 同時(shí)，感謝所有無私的幫助過我的朋友們，你們熱情地提供相關(guān)資料、交流意見，使我在研究過程中取得了很大的進(jìn)步。本系統(tǒng)解決了現(xiàn)場(chǎng)分布較散、距離較遠(yuǎn)、范圍較大的系統(tǒng)監(jiān)控問題，在供水、供電、供氣、油田、氣象、水文水利等部門有較好的應(yīng)用前景本系統(tǒng) 李克儉饒滿和水塔水位控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 2020， 17 3 :315～ 324 [2] 黃建春，陳日新．水井／水塔式自來水控制系統(tǒng)中 PLC 的應(yīng)用．湖南文理學(xué)院電氣報(bào)， 2020， 06 5 :117～ 130 [3] 劉穎慧． PLC 在高位水塔控制中的應(yīng)用．湖南冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 2020，15 3 :353～ 364 [4] 白明彭．高層建筑水箱的水位控制．山西紡織工業(yè)學(xué)院報(bào)， 1998， 09 3 :256～ 274 [5] 趙建禮，山起超，陳正虎．水塔自控電路設(shè)計(jì)．張掖師范高等?？茖W(xué)校報(bào)， 2020， 01 5 :10～ 26 [6] 涂俊于 PLC 的位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)碩士學(xué)位論文南昌大學(xué) 2020 [7] 曹晴，洪雪峰，王錫宗 . 基于 PLC 的水位傳感器測(cè)試系統(tǒng)研究江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電技術(shù)研究所 3 :293～ 310 [8] 伍曉霞水塔水位自動(dòng)控制的設(shè)計(jì) 881056073， 19890726. [9] 梁秀英，肖旭輝 . 基于 PLC 電熱器水箱水位檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)．華中農(nóng)業(yè)大學(xué)報(bào) , 2020,15 3 :215～ 224 [10] 趙云聲周建清機(jī)械工業(yè)秦益霖電子工業(yè)龔仲華 .電子工業(yè)王建趙金周人民郵電 PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2020， 17 3 :315～ 324 [16] 龔仲華電子工業(yè)值完成之際我的本科學(xué)習(xí)也接近了尾聲，在此我要向我的導(dǎo)師及所有關(guān)心、幫助我的朋友們及親友致以衷心的感謝 ! 首先，要對(duì)我的導(dǎo)師劉老師表示 深深的謝意和崇高的敬意，是帶領(lǐng)我進(jìn)入這一領(lǐng)域的研究，細(xì)心的講解更進(jìn)一步增強(qiáng)了我對(duì)此領(lǐng)域研究的興趣。 （ 4）采用浮力式水位傳感器檢測(cè)水位時(shí)，當(dāng)水位到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)其觸點(diǎn)閉合，指示燈點(diǎn)亮；水位離開檢測(cè)點(diǎn)時(shí)其觸點(diǎn)打開，為保證相應(yīng)測(cè)量段指示燈不立即熄滅及不受水位波動(dòng)的影響，每段指示燈的控制均采用 KEEP 保持指令，只有當(dāng)水位上升或下降到相鄰段時(shí)指示燈才熄滅。 Windows 環(huán)境下使用的軟件： FPWIN― GR。所謂矢壓保護(hù)或欠壓保護(hù)是指水泵運(yùn)行后，由于外界原因突然斷電或電壓下降太多后又重新恢復(fù)正常供電，水泵不會(huì)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，可以簡(jiǎn)單的利用發(fā)光二極管和保護(hù)電阻來實(shí)現(xiàn)顯示功能。當(dāng)沒有按鍵按下時(shí) CPU 執(zhí)行正常的工作程序。 鍵盤的結(jié)構(gòu) 鍵盤的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為獨(dú)立連接式和行列連接式兩類。與浮球相連的鐵芯隨水位的升降而改變其在電感線圈中的長(zhǎng)度。 在 REMOTE 方式下，通過 REMOTE START/STOP 輸入點(diǎn)進(jìn)行 PLC 遠(yuǎn)程啟停變頻器，通過 REF REMOTE INPUT0 端口輸入頻率控制信號(hào)（百分比）控制變頻器工作頻率在恒壓調(diào) 節(jié)時(shí)， PLC 處理器把檢測(cè)到的壓力信號(hào)作為反饋值，與 PID 運(yùn)算的壓力設(shè)定值（由調(diào)度人員根據(jù)情況在 REView 上設(shè)定）進(jìn)行比較，再經(jīng)過 PID 運(yùn)算得到調(diào)節(jié)后的修正值，通過模擬量輸出模板（ 1771OFE）輸出到 X1113/14，作為 REMOTE 方式下變頻器的頻率控制信號(hào)由于該信號(hào)是相對(duì)變頻器工作頻率上限的百分比，所以變頻器將輸入信號(hào)進(jìn)行內(nèi)部運(yùn)算后轉(zhuǎn)為真實(shí)工作頻率。 恒壓供水泵中變頻器常常采用模擬量控制方式，這需采用 PLC 的模擬量控制模塊，該模塊的模擬量輸入端接受傳感器送來的模擬信號(hào)，輸出端送出經(jīng)給定值與反饋值比較并經(jīng) PID 處理后得出的模擬量控制信號(hào)，并依此信號(hào)的變化改變變頻器的輸出頻率。系統(tǒng)選用了 PLC 主要完成現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、報(bào)警、控制變頻器完成壓力調(diào)節(jié)等功能。 1810用于高速計(jì)數(shù)。 控制鍵 黃色 ： 12 個(gè)，用于編輯，寫入或修改程序。模擬量范圍是 010V 或 020mA,數(shù)字量是 8 位二進(jìn)制數(shù)。 CPU 單元也稱為主機(jī)。 （ 1）面板 每個(gè) I/O 點(diǎn)都有對(duì)應(yīng)的接線端子。在此情況下， PLC 的選擇應(yīng)著重考慮 PLC 的性能價(jià)格比，選擇可靠性高，功能相當(dāng)，負(fù)載能力合適，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的 PLC。應(yīng)該注意的是，這種響應(yīng)滯后不