【正文】 .................................................................................... 23 PID調(diào)節(jié) ......................................................... 23 壓力傳感器的接線圖 ................................................................................ 24 原件表 .......................................................... 24 第四章 PLC控制及編程 .................................................... 27 PLC控制 ........................................................ 27 自動(dòng)運(yùn)行 ....................................................... 28 手動(dòng)運(yùn)行 ........................................................ 29 第 5章 人機(jī)界面 ............................................................ 30 GT Designer2 人機(jī)界面觸摸屏應(yīng)用 .................................. 30 人機(jī)界面觸摸屏基本知識(shí) ....................................................................... 30 人機(jī)界面觸摸屏軟件安裝及連接與下載 ................................ 31 編程軟件的安裝 ................................................................................... 31 編程軟件的使用簡(jiǎn)介 .............................................................................. 32 GT Designer2 簡(jiǎn)要設(shè)置與操作 .............................................................. 33 結(jié)束語 ..................................................................... 39 參考文獻(xiàn) ................................................................... 40 致謝 ....................................................................... 41 附錄 A、梯形圖 .............................................................. 42 附錄 B、觸摸屏界面 .......................................................... 50 第 1 章 緒 論 水是生產(chǎn)生活中不可缺少的重要組成部分，在節(jié)水節(jié)能己成為時(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家，長(zhǎng)期以來在市政供水、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。 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題目： 基于 PLC、變頻器和觸摸屏模擬恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系 別： 電子工程系 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化控制 姓 名： 姚浩杰 學(xué) 號(hào)： 04 指導(dǎo)教師： 封定國、張東勇、王曉云 答辯日期： 基于 PLC、變頻器和觸摸屏模擬恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要 本章以廣東三向教學(xué)儀器制造有限公司 SX 系列“ PLC 控制變頻器調(diào)速 用觸摸屏監(jiān)控 恒壓供水系統(tǒng)” 為研究對(duì)象。當(dāng)外界停止用水時(shí)，系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài)，直至有用水需求時(shí)自動(dòng)喚醒； (5)在線調(diào)整 PID參數(shù)； (6)泵組及線路保護(hù)檢測(cè)報(bào)警、信號(hào)顯示等。模擬在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻器調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義。 目前國內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國外品牌的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管的管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的循環(huán)控制，有的采用可編程控制器 (PLC)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn) 。這種調(diào)控方式以穩(wěn)定水壓為目的，各種優(yōu)化方案都是以母管進(jìn)口壓力保持恒定為條件。即將壓力控制點(diǎn)測(cè)的壓力信號(hào) (4－ 20ｍＡ )直接輸入到 PLC 的 3A模塊 中， 再由 3A 模塊中輸出 0250 的數(shù)字量在 PLC 的 PID 程序中運(yùn)用起來，由 PLC 將其與用戶設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，并通過 PLC 程序中 PID 指令 運(yùn)算將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)整水泵電機(jī)的電源頻率，從而實(shí)現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速。追求高度智能化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，是未來供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)中成片開發(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)。 圖 系統(tǒng)原理圖 （ 1） 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由一組水泵組成，它們用于將水供入用戶管網(wǎng)，圖中的 3 個(gè)水泵分為 2 種類型： 調(diào)速泵：是由變頻調(diào)速控制、可以進(jìn)行變頻調(diào)整的水泵，用以根據(jù)用水量的變化改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以維持管網(wǎng)的水壓恒定。供水控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的工況、壓力、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集，對(duì)來自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（即水泵）進(jìn)行控制。 （ 5） 通訊接口 通訊接口是本系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，通過該接口，系統(tǒng)可以和組 態(tài)軟件以及其他的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，同時(shí)通過通信接口，還可以將現(xiàn)代先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用到本系統(tǒng)中來，例如可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的診斷和維護(hù)等 （ 6） 報(bào)警裝置 作為一個(gè)控制系統(tǒng)，報(bào)警是必不可少的重要組成部分。 可編程控制器 PLC 可編程控制器是 60 年代末在繼電器系統(tǒng)上發(fā)展起來的，當(dāng)時(shí)稱作可編程邏輯控制器 (Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱 PLC。 目前，世界上有 200 多個(gè)廠家生產(chǎn) PLC 產(chǎn)品。 ④ 輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一個(gè)刷新時(shí)間輸出映像寄存器的狀態(tài) 決定； ⑤ 輸出端子上的輸出狀態(tài)，由輸出鎖存器中的狀態(tài)決定。 再次收到下限信號(hào)就關(guān)閉 KM KM1，吸合 KM0，只剩下 1水泵變頻工作。本系統(tǒng)選用 FX2n48MR型 PLC。 ① 整流器 最近大量使用的是二極管的交流器，圖 所示，它把工頻電源變換為直流電源。一般說來，由機(jī)械系統(tǒng)（含電動(dòng)機(jī)）慣量積蓄的能量比電容能儲(chǔ)存的能量大，需要快速制動(dòng)時(shí)，可用由逆變流器向電源反饋或設(shè)置制動(dòng)回路（開關(guān)和電阻）把再生功率消耗掉，以免直流電路電壓上升。它使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)需要反時(shí)限特性，采用熱繼電器或者電子熱保護(hù)（使用電子電路）。 5）接地過電流保護(hù)。 2）超頻（超速）保護(hù)。 變頻器的特點(diǎn) 變頻調(diào)速特別是變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，已使世界范圍內(nèi)的電氣傳動(dòng)控制領(lǐng)域發(fā)生了根本性的變革，它是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、智能控制技術(shù)、電力電子技術(shù)等的綜合產(chǎn)物。 5） 管理簡(jiǎn)便 變頻恒壓供水系統(tǒng)具備了過流、過壓、欠壓、欠相、短路保護(hù)、瞬時(shí)停電保護(hù)、過載、失速保護(hù)、主 泵定時(shí)輪換控制等功能，功能完善，自動(dòng)運(yùn)行 ，可以實(shí)現(xiàn)無人值守，節(jié)省了人力物力 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本系統(tǒng)選用 FRA540系列變頻器 變頻器的接線 管腳 STF 接 PLC 的 Y10 管腳，控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)。 圖 壓力傳感器的接線圖 原件表 水泵： 3 臺(tái)均 選用 BL550 型 微心泵 ，參數(shù)見表 所示。如果是手動(dòng)運(yùn)行模式則進(jìn)行手動(dòng)操作，人們根據(jù)自己的需要操作相應(yīng)的按鈕，系統(tǒng)根據(jù)按鈕執(zhí)行相應(yīng)操作。如果用水量繼續(xù)增加，每當(dāng)加速運(yùn)行的變頻器輸出頻率達(dá)到工頻時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，并有新的水 泵投人并聯(lián)運(yùn)行 .當(dāng)最后一臺(tái)水泵 M3投人運(yùn)行，變頻器輸出頻率達(dá)到工頻，壓力仍未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出故障報(bào)警 . 降壓控制：當(dāng)用水量下降水壓升高，變頻器輸出頻率降至起動(dòng)頻率時(shí)，水壓仍高于設(shè)定值，系統(tǒng)將工頻運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的一臺(tái)水泵關(guān)掉，恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，使壓力重新達(dá)到設(shè)定值 .當(dāng)用水量繼續(xù)下降，每當(dāng)減速運(yùn)行的變頻器輸出頻率降至起動(dòng)頻率時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，直到剩下最后一臺(tái)變頻泵運(yùn)行為止。 需要注意的是，電機(jī) 1， 2， 3 只能實(shí)行其中一臺(tái)變頻運(yùn)行，且同一臺(tái)電機(jī)不能同時(shí)運(yùn)行兩種狀態(tài)，即同一臺(tái)電機(jī)不能同時(shí)運(yùn)行變頻和工頻。 人機(jī)界面觸摸屏基本知識(shí) 實(shí)訓(xùn)設(shè)備采用的觸摸屏為三菱公司的 GT1155 型號(hào)，它可以同時(shí)顯示 256 種不同的色彩，燈管壽命較高。按下確認(rèn)按鈕，請(qǐng)打開工程數(shù)據(jù)。 圖 圖 編程軟件的使用簡(jiǎn)介 利用 GT Designer2 它可以隨心所欲地編制觸摸屏的控制畫面。如下圖所示。 常用設(shè)備注解如下 MELSEC－ FX ：三菱 FX 系列 PLC MELSEC－ QnA， Q ：三菱 QnA 及 Q 系列 PLC MELSEC－ A ：三菱 A 系列 PLC 歐姆龍－ C ：歐姆龍 C 系列 PLC 松下 — FP ：松下 FP0、 FP1 系列 PLC SIEMENS－ S7 300 ：西門子 S7300 系列 PLC SIEMENS－ S7 200 ：西門子 S7200 系列 PLC FREQROL ：三菱變頻器 圖 5．“ IF 設(shè)置”和“通訊驅(qū)動(dòng)程序” 通過這項(xiàng)設(shè)置，確定外部設(shè)備的鏈接口。首先設(shè)置畫面的基本屬性。 如圖 ， 在 GT Designer2 軟件的菜單欄里，選擇“通訊” — “跟 GOT 的通訊”。在標(biāo)簽卡中選擇“工程下載 — GOT”。對(duì)整個(gè)供水過程來說，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性好，管理人員可根據(jù)每個(gè)季節(jié)的用水情況，選擇不同的壓力設(shè)定范圍，不但節(jié)約了用水，而且節(jié)約了電能，達(dá)到了更優(yōu)的節(jié)能方式，實(shí)現(xiàn)供水的最優(yōu)化控制和穩(wěn)定性控