【正文】 還應(yīng)將外殼地端 FG 和 FX2N4AD 接地端連接。如果輸出電壓波動(dòng)或在外部接線中有電氣干擾，可以接一個(gè) ～ 的平滑電容。交 交變頻器可將工頻交流電直接變換成頻率、電壓均可控制的交流電，稱為直接式變頻器。這種無(wú)功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件 (電容器或電抗器 )來(lái)緩沖。 一般三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成．直流中間電路的儲(chǔ)能元件在整流電路是電壓源時(shí)是大容量的電解電容，在整流電路是電流源時(shí)是大容量的電感。實(shí)踐證明，使用變頻設(shè)備可使水泵運(yùn)行平均轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低 20%，從而大大降低能耗，節(jié)能率可達(dá) 20%40%。由于變頻器的轉(zhuǎn)速控制信號(hào)是由可編程控制器或 PID 回路調(diào)節(jié)器給出的，所以對(duì)可編程控制器來(lái)計(jì)時(shí)，既要有模擬量輸入接口，又要有模擬量輸出接口。 由式 (1) 可知，轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率 f 在 0 ～ 50Hz 的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 19 寬。 觸摸屏人機(jī)界面是在操作人員和機(jī)器設(shè)備之間雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字，按鈕，圖形，數(shù)字等來(lái)處理或監(jiān)控管理及應(yīng)付隨時(shí)可能變化信息的多功能顯示屏幕。 圖 212 全自動(dòng)變頻恒壓供水 觸摸屏 實(shí)物圖 圖 213 全自動(dòng)變頻恒壓供水觸摸屏控制圖 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 21 1泵 、 2泵 3泵都有與之對(duì)應(yīng)的工作指示燈 。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，維持 生活用水低恒壓。途中 SA 為手動(dòng) /自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)， SA 打在 1的位置為手動(dòng)控制狀態(tài)；打在 2 的位置為制動(dòng)控制。 即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。 在程序輸入后系統(tǒng)運(yùn)行，交流接觸器不吸合 通過(guò)程序監(jiān)控發(fā)現(xiàn)， Y0 得電但接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)不吸合，說(shuō)明了接觸器線圈沒(méi)得電 ，需將交流 24V 電源接入接觸器線圈。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)將常開(kāi)與公共線接入系統(tǒng)。 本論文是在師陽(yáng) 老師的 悉心 指導(dǎo)和 親切 關(guān)懷下完成的。 控制注水電磁閥 YV1 在工作中總是出現(xiàn)水流很小 經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，在電磁閥內(nèi)部出現(xiàn)了堵塞，需使其內(nèi)部暢通。后來(lái)在師陽(yáng) 老師的指導(dǎo)下，我們知道了只需接 OUT 的兩個(gè)端子即可。 信號(hào)分配 如表 31所示。整個(gè) PLC 系統(tǒng)的配置如圖 35 所示?；馂?zāi)時(shí)，火災(zāi)信號(hào) SA1 被觸動(dòng)， X000為 1。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 22 第三章 硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì) 工藝過(guò)程 由三臺(tái)泵組構(gòu)成的生活 /消防雙恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)的實(shí)例。 觸摸屏的工作原理 為了操作上的方便，人們用觸摸屏來(lái)代替鼠標(biāo)或鍵盤。 觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡(jiǎn)單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。所以，在變頻調(diào)速恒壓給水控制設(shè)備中， PID控制信號(hào)的產(chǎn)生和輸出就成為降低給水設(shè)備成本的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳感器的任務(wù)是檢測(cè)管網(wǎng)水壓。現(xiàn)代變頻器控制電路的核心器件是微型計(jì)算機(jī)，全數(shù)字化控制為變頻器的優(yōu)良性能提供了硬件保障。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出。 （ 2）直流中間電路 直流中間電路的作用是對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑，以保證逆變電路及控制電源得到質(zhì)量較高的直流電源。其外部接線如圖 28所示。 A/D 轉(zhuǎn)換原理框圖 如圖 27所示。圖中模擬量信號(hào)采用雙絞屏蔽電纜輸入FX2N－ 4AD 中，電纜應(yīng)遠(yuǎn)離電源線或其他可能產(chǎn)生電氣干擾的導(dǎo)線。 4）程序執(zhí)行 根據(jù) PLC 梯形圖程序掃描原則，按先左后右，先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。 注意：由于 PLC 是掃描工作過(guò)程，在程序執(zhí)行階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)變化，要等到下一周期的輸入處理階段才能改變。系統(tǒng)監(jiān)控程序分成管理程序、用戶指令解釋程序、標(biāo)準(zhǔn)程序或系統(tǒng)調(diào)用子程序。用戶存儲(chǔ)器：存放用戶編制的應(yīng)用程序和工作數(shù)據(jù)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例 微分（ PD）控制器能改善系統(tǒng)在 調(diào)節(jié) 過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。 PID控制，實(shí)際中也有 PI和 PD 控制。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá) 30 萬(wàn)小時(shí)。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 6 第二章 變頻恒壓供水系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備 可編程控制器 可編程控制器的介紹 最初，可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱 PLC,主要用于順序控制，雖然采用了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，但是實(shí)際上只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算。 (4)定時(shí)喚醒功能。 同時(shí)它的功能可以被變頻器的某些功能代替，達(dá)到同樣的控制效果。 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由 變頻器 、泵組電機(jī)、供水管網(wǎng)、儲(chǔ)水箱、 (智能 PID調(diào)節(jié)器 )、壓力變送器、 PLC 控制 單元等部分組成，控制系統(tǒng)原理圖如圖 11 所示。追求高度智能化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，是未來(lái)供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)中成片開(kāi)發(fā)、智能樓宇、 網(wǎng)絡(luò) 供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢(shì)。第四章為整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試部分。 21 工藝過(guò)程 14 變頻器的工作原理及其組成結(jié)構(gòu) 5 可編程控制器的介紹 2 全自動(dòng)變頻恒壓供水系統(tǒng)特點(diǎn)及適用范 圍 5 可編程控制器的特點(diǎn) 第一章主要介紹本 系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用專用變頻器內(nèi) 置的各種功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻恒壓供水設(shè)備、降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義。當(dāng)用水量減少時(shí)，首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號(hào)有效，這時(shí)壓力上限信號(hào)如仍出現(xiàn)； PLC 首先將工頻運(yùn) 行的泵停掉，以減少供水量。 變頻器 和 PLC 的應(yīng)用為水泵轉(zhuǎn)速的平滑性連續(xù)調(diào)節(jié)提供了方便。消除了水泵電機(jī) 直接起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊和干擾，并且設(shè)備控制系統(tǒng)具有短路、過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載、欠壓、 過(guò)熱等多種保護(hù)功能，大大提高了工作效率，延長(zhǎng)了水泵的使用壽命。 (5)當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)換至工頻運(yùn)行，確保供水不間斷。 事實(shí)上， PLC 就是以嵌入式 CPU為核心，配以 I/O等模塊，可以方便地用于工業(yè)控制領(lǐng)域的裝置。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。 PID 控制器問(wèn)世至今已有近 70 年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整 方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。 (2)積分（ I）控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（ delay）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。 圖 22 PLC 硬件結(jié)構(gòu) ①、微處理器（ CPU） CPU 是 PLC 的運(yùn)算控制中心， PLC 在 CPU的控制下，協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作， 執(zhí)行監(jiān)控程序，進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)的邏輯處理，產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)部控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備的控制。 PLC 輸出回路接線如圖 24所示。由于計(jì)算機(jī)在每一瞬間只能做一件事，其 CPU 是以分時(shí)操作方式來(lái)處理各項(xiàng)任務(wù)的，所以程序的執(zhí)行時(shí)按順序依次完成相應(yīng)的動(dòng)作，這便形成時(shí)間上的串行，即串行工作方式。 3）輸入處理 輸入處理也叫輸入采樣。 4A/D 及 4D/A 擴(kuò)展模塊 模擬量輸入模塊 FX2N4AD FX2N－ 4AD 的功能 FX2N－ 4AD 是 FX 系列 PLC 的模擬量輸入模塊，有四個(gè)輸入通道，每個(gè)通道都可進(jìn) 行 A/D 轉(zhuǎn)換。 其外部接線如圖 26所示。 FX2N－ 4DA 的 4個(gè)輸出通道（ CH1～ CH4） 通道輸出端子接線，可以獨(dú)立的選擇為電壓輸出或電流輸出。而交 直 交變頻器則是先把工頻交流電通過(guò)整流變成直流電。所以又常稱直流中間環(huán)節(jié)為中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。為了電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的需要，中間電路中有時(shí)還包括制動(dòng)電阻及一些輔助電路。 目前國(guó)內(nèi)各廠家生產(chǎn)的供水設(shè)備電控柜，除采用落后繼電接觸器控制方式外，大致有以下四類：邏輯電子電路控制方式 、 單片微機(jī) 電路控制方式 、 帶 PID回路調(diào)節(jié)器 或可編程序控制器（ PLC）的控制方式 和 新型變頻調(diào)速供水設(shè)備 。由于帶模擬量輸入 /輸出接口的可編程控制器價(jià)格很高，這無(wú)形中就增加了供水設(shè)備的成本。變頻器就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。隨著機(jī)械設(shè)備的飛速發(fā)展，以往的操作界面需要由熟練的操作人員才能操作，而且操作困難，無(wú)法提高工作效率。變 頻器頻率是通過(guò)模擬量給PLC,PLC 在傳到觸摸屏里的 。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，并維持消防用水的高恒壓值。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可用按鈕SB1SB6 控 制三臺(tái)泵的啟動(dòng) /停止和電磁閥 YV2 的通 /斷；自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在 PLC程序下運(yùn)行。 (4)三臺(tái)泵在啟動(dòng)時(shí)都需要有軟啟動(dòng)功能。 變頻器沒(méi)有頻率顯示 接線時(shí)沒(méi)有給變頻器一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，此次試驗(yàn)給變頻器的輸入信號(hào)是電壓信號(hào)，接變頻器的 10 兩個(gè)端子，將 STF或 STR 與公共端子 COM連接作為啟動(dòng)信號(hào)。將常開(kāi)線接到 PLC 對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)上，公共線接到輸入回路公共點(diǎn) COM. 電磁閥相當(dāng)于線圈，將其一端連接到 PLC輸出回路對(duì)應(yīng)的信號(hào)地址南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 36 接點(diǎn)，另一端連接到 220v 電源的正極，再?gòu)?220v 電源的負(fù)極接到輸出回路公共點(diǎn) COM。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)作風(fēng)， 鉆研刻苦 的求學(xué)態(tài)度給我留下了深刻的印象，激勵(lì)著我在以后的學(xué)習(xí)和工作中努力拼搏，奮發(fā)向上，在此表示深深的感謝。 在 EB500 軟件中繪制圖形無(wú)法導(dǎo)入觸摸屏 下方的紅燈應(yīng)該閃爍，如果不閃爍要進(jìn)行離線模擬查找錯(cuò)誤所在，進(jìn)行修改。 壓力變送器的接線： 壓力變送器有四個(gè)端子，分別是 OUT 的正負(fù)兩個(gè)端子和 SETR 的正負(fù)兩個(gè)端子，一開(kāi)始我們將 OUT 的正極接到 4AD 的 I+，負(fù)極接到 4AD 的 VI， SETR 正負(fù)兩個(gè)端子接到直流 24V 電源， 當(dāng)泵工作，有水流出時(shí) ，壓力變送器沒(méi)有電流信 號(hào)輸出。 (6)操作要有手動(dòng)控制功能，手動(dòng)只在應(yīng)急或檢修