【正文】 ............... 15 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 ...................................................................................................... 18 系統(tǒng)控制要求 ........................................................................................................................... 20 控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)及地址分配 .............................................................................................. 21 系統(tǒng)選型 .................................................................................................................................... 22 PLC 模擬量控制單元的配置以及應(yīng)用 ................................................................................... 23 EM235模擬量工作單元性能指標(biāo) .................................................................................. 23 校準(zhǔn)及配置 ...................................................................................................................... 25 EM235的安裝使用 ........................................................................................................... 25 電氣控制系統(tǒng)原理圖 ...................................................................................................... 26 第四章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ........................................................................................................................... 28 由“恒壓 ” 要求出發(fā)的工作泵組數(shù)量控制管理 ................................................................... 28 多泵組泵站泵組管理規(guī)范 ......................................................................................................... 28 程序的結(jié)果以及程序功能的實(shí)現(xiàn) ............................................................................................ 28 第 5 章 總結(jié) ........................................................................................................................................... 42 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) .................................................................................................................................. 42 結(jié)束語(yǔ) ........................................................................................................................................... 42 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................................. 44 致 謝 ........................................................................................................................................................ 45 第 1章 緒論 1 1 第 1 章 緒論 課題背景及意義 眾所周知，水是人類生活、生產(chǎn)中不可缺少的重要物質(zhì)，在節(jié)水節(jié)能已成為時(shí)代特征的現(xiàn)實(shí)條件下，我們這個(gè)水資源和電能短缺的國(guó)家，長(zhǎng)期以來(lái)在市政供水、高層建 筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動(dòng)化程度低，而隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以及住房制度改革的不斷深入，城市中各類小區(qū)建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時(shí)也對(duì)小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。效率低 。美國(guó)麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室于 1952 年研制出世界上第一臺(tái)三坐標(biāo)銑床，從此人類迎來(lái)了機(jī)械制造的一個(gè)新的數(shù)控時(shí)代。第六代以 CP 機(jī)為控制系統(tǒng)的硬件部分，在 CP 機(jī)上安裝 NC 軟件系統(tǒng)，第六代數(shù)控也稱為基于 CP 的智能數(shù)控系統(tǒng)。目前，這類系統(tǒng)還是占領(lǐng)了制造業(yè)的大部分市場(chǎng)。它由開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制卡 +PC 機(jī)構(gòu)成。用戶可以在 W 工 ND 娜 S 平臺(tái)上，利用開(kāi)放 CNC 內(nèi)核，開(kāi)發(fā)所需的各種功能，構(gòu)成各種類型的高性能數(shù)控系統(tǒng)。目前， PLC 在小型化、大型化、大容量、強(qiáng)功能等方面有了質(zhì)的飛躍。進(jìn)入 80 年代中、吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 6 后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得 PLC 所采用的微處理器的檔次普遍提高。另外為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對(duì)話的接口模塊 。 PLC 不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。 PLC 機(jī)硬件主要由中央處理單元 (CPU)、存貯器、輸入 /輸出單元以及編程器、電源和智能輸入 /輸出單元等構(gòu)成。指令寄存器的指令操作碼進(jìn)行譯碼，執(zhí)行指令規(guī)定的任務(wù)，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，啟閉有關(guān)控制門電路，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新有關(guān)標(biāo)志和輸出映像寄存器的內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表、打印或數(shù)據(jù)通訊 。所謂用戶程序是指使用戶根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程和工藝要求編寫(xiě)的控制程序。現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)，如按鈕開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)以及傳感輸出的開(kāi)關(guān)量或模擬量 (壓力、流量、溫度、電壓、電流 )等，都要通過(guò)輸入模塊送到 PLC。 由于工業(yè)控制系統(tǒng)中有傳感器或執(zhí)行機(jī)構(gòu)有一些信號(hào)是連續(xù)變化的模擬量，因此這些模擬量必須通過(guò)模擬量輸入 /輸出模塊與 PLC 的中央處理器連接。 4)擴(kuò)展模塊 :當(dāng)一個(gè) PLC 中心單元的 1/0 點(diǎn)數(shù)不夠用時(shí)，就要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 10 擴(kuò)展，擴(kuò)展接口就是用于連接中心基本單元與擴(kuò)展單元的。便于攜帶的特點(diǎn)，一般只能用指令形式編程，通過(guò)按鍵輸入指令，通過(guò)數(shù)碼管或液晶顯示器加以顯示、這種編程器適合小型可編程控制器的編程要求。因此編程器的監(jiān)控方式對(duì)控制器中新輸入程序的調(diào)試與試運(yùn)行是非常有用和方便的。在與編程器通信過(guò)程中，編程器把指令和修改參數(shù)發(fā)送給主機(jī)，主機(jī)把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤碼進(jìn) 行相應(yīng)指示，編程器還可以向主機(jī)發(fā)送運(yùn)行、停止、清內(nèi)存等監(jiān)控命令。 (5)輸出結(jié)果 將本次的 掃描過(guò)程中解算最新結(jié)果送到輸出模塊取代前一次掃描解算的結(jié)果，也稱為輸出刷新。 梯形圖有如下特點(diǎn)。所以僅僅是概念上的電流，而且認(rèn)為它只能從左向右流動(dòng)，層次的改變只能是先上后下。 ⑧ 有很強(qiáng)的通訊功能，可與多種支持設(shè)備連接。當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由 PLC 來(lái)完成后。這就要求用戶對(duì)市場(chǎng)上流行的 PLC 品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。 軟件部分的模擬調(diào)試可借助于模擬開(kāi)關(guān)和 PLC 輸出端的輸出指示燈進(jìn)行。調(diào)試時(shí)一定要先將主電路斷電，只對(duì)控制電路進(jìn)行聯(lián)調(diào)即可。這就是恒壓供水的基本思路。而且水泵 和電機(jī)都有維修的時(shí)候，備用泵是必要的。給定值即是系統(tǒng)正常工作時(shí)的恒壓值，另外有些供水系統(tǒng)可能有多種供水目的，如將生活用水與消防用水共用一個(gè)泵站，水壓的設(shè)定值可能不只一個(gè)，一般消防用水的水壓要高一些，調(diào)節(jié)器具有給定值設(shè)定功能，可以以數(shù)字量進(jìn)行設(shè)定，也有的調(diào)節(jié)器以模擬量方式設(shè)定。調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)，如 P、 I、 D 參數(shù)均是可以由使用者設(shè)定的， PID調(diào)節(jié)過(guò)程視調(diào)節(jié)器的的 內(nèi)部構(gòu)成由數(shù)字式調(diào)節(jié)及模擬量調(diào)節(jié)兩類，以微型計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)器多為數(shù)字調(diào)節(jié)器。 圖 33 生活消防雙恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成圖 系統(tǒng)控制要求 對(duì)三泵生活 /消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是： （ 1）生活供水時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)低恒壓值運(yùn)行，消防供水時(shí)系統(tǒng)應(yīng)高恒壓值運(yùn)行； （ 2）三臺(tái)泵根據(jù)恒壓的需要，采用“先開(kāi)先停”的原則介入和退出； （ 3）在用水量小的情況下，如果一臺(tái)泵 連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間超過(guò) 3H，則要切換到下一臺(tái)泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)泵工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)； （ 4）三臺(tái)泵在啟動(dòng)時(shí)要軟啟動(dòng)功能； （ 5）要有完整的報(bào)警功能； （ 6）對(duì)泵的操作要有手動(dòng)控制功能，手動(dòng)只在應(yīng)急或檢修時(shí)臨時(shí)使用。水位上下限信號(hào)分別位 、 ，它們?cè)谒蜎](méi)時(shí)為 0，露出時(shí)為 1。 PLC 模擬量控制單元的配置以及應(yīng)用 PLC 的普通輸入輸出端口均為開(kāi)關(guān)量處理端口，了使 PLC 能完成模擬量的處理 ,常見(jiàn)的方法是為整體式 PLC 加配模擬量擴(kuò)展單元。 1V ，177。 2%滿量程 177。校準(zhǔn)可以簡(jiǎn)單的理解為儀器儀表使用前的調(diào)零以及調(diào)滿度。S7200 擴(kuò)展單元安裝時(shí)在主機(jī)的右邊依次排列，并從模塊 0 開(kāi)始編號(hào)。接觸 KM KM KM5 分別控制 M M M3 的工頻運(yùn)行；接觸器 KM KM KM6分別控制 M M M3 的變頻運(yùn)行 ， FR FR FR3 分別為三臺(tái)水泵電機(jī)過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器； QS QS QS QS4 分別為變頻器 和 三臺(tái)水泵電機(jī)主電路的隔離開(kāi)關(guān)； FU1 為主電路的熔斷器， VVVF 為簡(jiǎn)單的一般變頻器。 由于變頻器泵站希望每一次啟動(dòng)電機(jī)都為軟啟動(dòng)，又規(guī)定各臺(tái)水泵必須交替使用，多泵組泵站泵組的投運(yùn)要有一個(gè)管理規(guī)范。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(guò)工程計(jì)算初步確定，但還要進(jìn)一步調(diào)整以達(dá)到第 4章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 29 最優(yōu)控制效果。這一功能可以同過(guò)比較指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （ 1）主電路圖 如下圖 36 所示為電控系統(tǒng)主電路圖。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(wú)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。 2%滿量程 177。 5V， 177。特別是 S7200CUP22*系列 PLC。輸出單元將經(jīng)過(guò) CUP 處理的弱電信號(hào)通過(guò)光電隔離、功率放大等處理，轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行元器件，如接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等。生活用水和消防用水共用三臺(tái)泵，平時(shí)電磁閥 YV2 處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，三臺(tái)泵根據(jù)生活用水的多少，按一定的控制邏輯運(yùn)行，使生活用水在恒壓狀態(tài)（生活用水底恒壓值）下進(jìn)行；當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，電磁閥 YV2 得電， 關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，三臺(tái)泵供消防用水使用，并根據(jù)用水量的大小，使消防供水也在恒壓狀態(tài)（消防用水高恒壓值）下進(jìn)行。這些都是由調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)控制。 圖 32 變頻恒壓 供水站的基本組成 壓力傳感器 調(diào)節(jié)器 變頻器 水箱 水泵 用戶 MAC EUR M P PS 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 19 調(diào)節(jié)器是一種電子裝備 ,在系統(tǒng)中完成以下幾種功能 : （ 1）設(shè)定水管壓力的給定值，恒壓供水水壓的高低依需要設(shè)定。這就是恒壓供水的基本思路，這在電動(dòng)機(jī)速度調(diào)節(jié)技術(shù)不發(fā)達(dá)的年代是不可以想象的，但是在今天辦到這一切已經(jīng)邊的很容易了。不用水塔，而要解決水壓隨用水量大小變化的問(wèn)題。 聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，可以把編制 好的程序下載到現(xiàn)場(chǎng)的 PLC 中。對(duì)軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)， 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(lái)說(shuō)，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