【正文】 時(shí)臨時(shí)使用。選用三菱 FX2N32MR 一臺(tái)、加上一臺(tái)模擬量輸入擴(kuò)展模塊 FX2N4AD、一臺(tái)模擬量輸出擴(kuò)展模塊 FX2N4DA構(gòu)成系統(tǒng)。 消防供水生活供水YV2P2 P3P1SL HSL LEQYV1市網(wǎng)自來(lái)水 儲(chǔ)水池圖 31 生活、消防雙恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)構(gòu)成圖 硬件接線 1. PLC 輸入輸出設(shè)備的外部接線圖 如圖 32 PLC 及擴(kuò)展模塊外圍接線圖。啟動(dòng)、停止按鈕是來(lái)控 制系統(tǒng)得 /失電狀態(tài)。使用人機(jī)界面還可以使機(jī)器的配線標(biāo)準(zhǔn)化，簡(jiǎn)單化，同時(shí)也能減少 PLC控制所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)，降低生產(chǎn)成本同時(shí)由面板控制的小型化及高性能，相對(duì)提高了整套設(shè)備的附加價(jià) 。利用這種技術(shù)，我們用戶只要用手指輕輕地碰計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)操作，從而使人機(jī)交互更為直截了當(dāng)，這種技術(shù)大大方便了那些不懂電腦操作的用戶。如果采用一個(gè)開關(guān)量輸入 /輸出的可編程控制器和一個(gè) PID回路調(diào)節(jié)器，其成本也和帶模擬量輸入 /輸出的可編程控制器差不多。 該方式 中 變頻器的作 用 是為電機(jī)提供可變頻率的電源，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化。有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出。逆變器的主要作用是在控制電路的控制下將直流平滑輸出電路的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率及電壓都可以任意調(diào)節(jié)的交流電源。市售通用變頻器多是交直 交變頻器，其基本結(jié)構(gòu)圖 如圖 210所示 . 圖 210 變頻器基本結(jié)構(gòu) 由主回路，包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器和控制回路組成，現(xiàn)將各部分的功能分述如下： （ 1）整流器 電網(wǎng)側(cè)的變流器是整流器，它的作用是把三相 (也可以是單相 )交流整流成直流。 FX2N－ 4DA 接地端應(yīng)與 PLC 主單元接地端連接；雙絞屏蔽電纜應(yīng)在負(fù)載端使用單點(diǎn)接地。10 55mA接地電阻小于100 ?擴(kuò)展電纜250 ?100K ?100K ?CH4AG250 ?100K ?100K ?CH4DC/DC轉(zhuǎn)換器AG+15V15V模擬量輸入模塊FX2N4AD 圖 26 FX2N4AD 外部接線 在 A/D 轉(zhuǎn)換過程中，輸入的是時(shí)間上、幅值上都是連續(xù)的模擬量，而輸出的則是時(shí)間上，幅值上均離散的數(shù)字量，因此，要把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字時(shí)需經(jīng)采樣、保持、量化、編碼四個(gè)步驟 。 FX2N－ 4AD 的外部接線 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) 13 FX2N4AD 外部接線如圖 26 所示。在此輸入映象寄存器被刷新，接著進(jìn)入程序的執(zhí)行階段。在 PLC 處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。 1)系統(tǒng)監(jiān)控程序是每一臺(tái) PLC 必須包括的部分，是由 PLC 的制造者編制的，用于控制 PLC 本身的運(yùn)行。系統(tǒng)存儲(chǔ)器：存放系統(tǒng)管理程序。這就是說，在控制器中僅引入 “ 比例 ” 項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用 僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是 “ 微分項(xiàng) ” ，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例 微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入 “ 積分項(xiàng) ” 。即當(dāng)我們不 能 完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象﹐或不能通過有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用 PID 控制技術(shù)。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí) 維護(hù)也變得容易起來(lái)。可以用于南通紡織職業(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) 7 各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。 PLC 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。 適用范圍 : 廣泛應(yīng)用于居民區(qū) 、賓館及其它公共建筑的生活用水、鍋爐補(bǔ)給水，加壓泵站、各類工礦企業(yè)的生產(chǎn)用 水、消防用水、鍋爐恒壓補(bǔ)水、輸油管道增壓、注水系統(tǒng)、農(nóng)田灌溉等?？伸`活設(shè)定頻率下限，加速時(shí)間、減速時(shí)間、換泵時(shí)間等各種工作參數(shù)，能夠顯示系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，查閱各種故障原因。 圖 11 恒壓供水系統(tǒng) 控制 原理框圖 一 按鈕 變頻器信號(hào) 水位信號(hào)等 PLC 設(shè)定壓力 智能 PID 調(diào)節(jié)器 變頻器 電機(jī)一水泵 水壓 壓力變送器 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) 4 智能 PID 調(diào)節(jié)器屬于 PLC 擴(kuò)展模塊，可以 與 AD\DA 模塊一起使用，得到過程控制模塊的效果。如果一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過 3 小時(shí)，則切換下一臺(tái)泵，避免了某一臺(tái)泵工作時(shí)間過長(zhǎng)，確保了泵的可靠壽命，進(jìn)一步提高了工作效率，節(jié)約了能源。目前變頻恒壓供水系統(tǒng)正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制、多品種系列化的方向發(fā)展。第三章講了本系統(tǒng)的硬件電路及軟件程序的設(shè)計(jì)。 16 變頻器的系統(tǒng)組成及接口定義 8 4A/D 及 4D/A 擴(kuò)展模塊 5 可編程控制器 1 第一章 緒論南通紡織職業(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) 0 基于 PLC 的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 2 全自動(dòng)變頻恒壓供水系統(tǒng)控制原理 4 第二章 變頻恒壓供水系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備 11 模擬量輸入模塊 FX2N4AD 25 PLC 系統(tǒng)選型 第二章介紹了本系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備。變頻恒壓供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備的投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度等方面都具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，而且具有顯著的節(jié)能效果。當(dāng)上述兩個(gè)信號(hào)仍存在時(shí)， PLC 再停下一臺(tái)工頻運(yùn)行的泵，直到最后一臺(tái)泵用主變頻器恒壓供水。水泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻軟啟動(dòng) , 消除了對(duì)電網(wǎng) 、 電氣 設(shè)備和機(jī)械設(shè)備的沖擊，延長(zhǎng)機(jī)電設(shè)備的使用壽命。 (3)人機(jī)界面觸摸面板操作，設(shè)計(jì)參數(shù)靈活方便。突然停電后再來(lái)電，設(shè)備能夠自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行。因此， PLC 實(shí)際上就是：“工業(yè)專用計(jì)算機(jī)” 可編程控制器的特點(diǎn) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)（ SystemwithSteadystateError）。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化 “ 超前 ” ，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。 ②、存儲(chǔ)器 可編程控制器配有兩種存儲(chǔ)器：系統(tǒng)存儲(chǔ)器 (ROM)和用戶存儲(chǔ)器 (RAM)。 圖 24 PLC 輸出回路接線 (2).PLC 的軟件組成 PLC 的軟件由 系統(tǒng)監(jiān)控程序和用戶軟件程序 組成。 (2)PLC 的工作方式 采用循環(huán)掃描方式。在此階段順序讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的映象寄存器。 即將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送給 PLC,以實(shí)現(xiàn)對(duì)過程參數(shù)的控制。 屏蔽V+I+VIFG屏蔽V+I+VIFG24+24 電流輸入20 +20mA 電壓輸入10 +10V輸入通道4 CH4輸入通道1 CH1 外接電源 DC24V177。電壓輸出端子為 V+和 VI；電流輸出端子 I+和 VI。然后再把直流電變換成頻率、電壓均可控制的交流電．又稱間接式變頻器。 （ 3）逆變器 負(fù)載側(cè)的變流器為逆變器。逆變電路最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用 6個(gè)半導(dǎo)體主開關(guān)器件組成的三橋式逆變電路。 變頻控制恒壓供水 的 控制方式 是 帶 有 PID 回路調(diào)節(jié)器和可編程序控制器南通紡織職業(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) 17 （ PLC）的控制方式 。若采用帶有模擬量輸入 /數(shù)字量輸出的可編程控制器，則要在可編程控制器的數(shù)字量輸出口另接一塊 PWM 調(diào)制板，將可編程控制器輸出的數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂破鞯某杀緵]有降低，還增加了連線和附加設(shè)備，降低了整套設(shè)備的可靠 性。 觸摸屏 觸摸屏 的概述 隨著多媒體信息查詢的與日俱增，人們?cè)絹?lái)越多地談到觸摸屏，因?yàn)橛|摸屏不僅適用于中國(guó)多媒體信息查詢的國(guó)情，而且觸摸屏具有堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點(diǎn)。但是使用人機(jī)界面能夠明確指示并告知操作員機(jī)器設(shè)備目前的狀況 ，使操作變得簡(jiǎn)單生動(dòng)，并且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個(gè)機(jī)器設(shè)備。系 統(tǒng)壓力設(shè)定是根據(jù)所需壓力來(lái)定的 ?；馂?zāi)結(jié)束后，三臺(tái)泵再改為生活用水。 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) 26 圖 34 系統(tǒng)控制電路 PLC 系統(tǒng)選型 全自動(dòng)變頻恒壓供水電氣控制系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn) 6 個(gè)、開關(guān)量輸出點(diǎn)12 個(gè)；模擬量輸入點(diǎn) 1 個(gè)、模擬量輸出點(diǎn) 1 個(gè)。 (5)要有完善的報(bào)警系統(tǒng)。 變頻器的啟動(dòng)頻率 值設(shè)定過小， 系統(tǒng)中沒有水流出 最初，我們將 變頻器的啟動(dòng)頻率 設(shè)置在 20HZ 以上，無(wú)法帶動(dòng)泵運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)調(diào)試后，將變頻器的 啟動(dòng)頻率 設(shè)置在 30HZ 以上，讓泵有足夠的動(dòng)力使水流出。 短路問題 在做實(shí)驗(yàn)的過程中，偶 爾遇到短路問題，我們通過使用萬(wàn)用表測(cè)量及定性的分析，一一解決了問題。 在論文中，參考了一些專業(yè)書籍和相關(guān)網(wǎng)站的內(nèi)容，其中所體現(xiàn)出的作者豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和廣泛的專業(yè)知識(shí)使我受益匪淺，給予我巨大的幫助，在此對(duì)作者表示衷 心的謝意！ 衷心感謝 班級(jí)里的同學(xué) 在我做設(shè)計(jì)的過程中給予了鼓勵(lì)和幫助，使我時(shí)刻滿懷信心面對(duì)困難的挑戰(zhàn)，才最終收獲了的一些成功和喜悅，謝謝你們！ ！