【正文】 PLC 的輸出是否和預期的輸出相符， PLC 的輸出端子并不需要真正的連接執(zhí)行單元，我們只 需要根據(jù) PLC 上面的 I/O 指示燈來判斷正確與否。 故障處理 變頻故障從冗余設計原則考慮，在變頻器發(fā)生故障時也要不間斷供水。 程序中使用的 PLC 元器件及其功能如表 32 所示 。 xx 理工學院畢業(yè)設計（論文） 23 xx 理工學院畢業(yè)設計（論文） 24 xx 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(shù)值比較指令、字符串指令、轉(zhuǎn)換指令、計數(shù)器，定時器指令、數(shù)字運算指令、中斷指 令、邏輯操作指令、數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸指令、程序流控制指令和其他指令 。12V 24VDC 電壓范圍 ～ 設置時間 ， 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 32021～ +32021 0～ 32021 xx 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。50mV, 177。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 電壓單極性 0～ 10V， 0～ 5V 0～ 1V， 0～ 500mV 電壓 電流 32021～ +32021 0～ +32021 電壓雙極性 電流 0～ 100Mv,0～ 50mV 177。 xx 理工學院畢業(yè)設計（論文） 18 圖 26 PLC 接線圖 xx 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(xiàn)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(xiàn)場設備進行控制。水池水位正常時，控制回路電源接通，系統(tǒng)正常工作。 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 、 、xx 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。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(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。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。 2. 設置模塊檢測子程序。 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。 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(jù)實際需接入的信號類型對模塊進行一些設定。特別是 S7200CUP22*系列 PLC。 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(jié)構文本（ ST）兩種文本語言。 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。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(jù)控制要求 ，估算輸入輸出點數(shù)、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)。而 PLC 可以通過它的外設或通信接口與外界交換信息。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。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(zhuǎn)速，如果水壓高于理想水壓，要降低水泵電機的轉(zhuǎn)速。水壓傳感器將水壓的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰?電壓的變化送給調(diào)節(jié)器。 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。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。 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。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水泵的調(diào)速，實現(xiàn)恒壓供 水。 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(jié)構，以使實驗系統(tǒng)具有可觀察性。 應用 PLC 技術是為了實現(xiàn)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。依據(jù)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(xiàn)場手動控制等功能。通過對變頻器內(nèi)置 PID 模塊參數(shù)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(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)和工頻泵的分級調(diào)節(jié)相結(jié)合，實現(xiàn)恒壓供水且有效節(jié)能。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(jù)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(xiàn)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。 xx 理工學院畢業(yè)設計（論文） 3 本課題設計的 內(nèi)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。 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，把出口壓力信號變成 420mA的標準信號送入 PLC 的端口進行 PID 調(diào)節(jié)，經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進行比xx 理工學院畢業(yè)設計（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。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 。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(shù)。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(jù)線路圖和安裝圖安裝控制柜。當用水量大時，水壓降低；用水量小時，水壓升高。調(diào)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。水 池的高 /低水位信號也直接送給 PLC，作為 低 水位報警用。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。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。因此本課題的 PLC 內(nèi)存容量選擇應能存儲 2021 條梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。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。 S7200PLC 是德國西門子公司生產(chǎn)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(jīng)退出，即受到了廣泛的關注。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。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。在該子程序中完成采樣次數(shù)餓預置頂及采樣和單元清零的工作，為開始工作做好準備。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。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(chǎn)生的過熱損壞。利用液位繼電器等裝置時刻檢測水池里的水位，經(jīng)電路轉(zhuǎn)換及處理后對控制回路電源進行控制。圖中的 ~及 ~ 為 PLC 輸出繼電器觸點，它們旁邊的 8 等數(shù)字為接線編號，可結(jié)合 PLC 外圍接線圖一起讀圖。 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(zhuǎn)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 xx 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(xiàn)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。100mV, 177。5% 滿量程 AD 轉(zhuǎn)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。 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(wǎng)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(shù) 的 供水系統(tǒng)。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(shù)可以通過工程計算初步確定，但還要進一步調(diào)整以達到最優(yōu)控制效果。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、 24V 直流電源。正因為 如 此，系統(tǒng)具有收回投資快，而長期受益，其產(chǎn)生的社會效益也是非常巨大。 xx 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， 2021 [4] 宮淑貞 .可編程序控制器原理與應用 [M].人民郵電出版社， 2021 [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， 2021 [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，2021 [7] 張燕賓 .PWM 變頻調(diào)速應用技術 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021 [8] 李華 .變頻調(diào)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， 2021 [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，2021 [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， 2021 [13] 屈有安 .變頻器 PID 恒壓供水系統(tǒng) [J].江蘇電器， 2021(3):3335 [14] 趙相賓，年培新 .我國變頻器調(diào)速技術的發(fā)展及應用 .變頻器世界，2021(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，2021(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)中的應用控制過程， 2021(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，2021(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， 2021(8)： 3840 xx 理工學院畢業(yè)設計（論文） 36 外文資料翻譯