【文章內(nèi)容簡介】 即RUN，STOP和TERM模式。RUN模式：CPU在RUN模式下執(zhí)行完整的掃描過程，通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。此時，在CPU模式的LED顯示面板上“RUN”顯示當(dāng)前的工作模式。在此模式時，不能向PLC裝入程序、STOP模式：PLC處于停止方式，CPU不執(zhí)行用戶程序，可裝載編程軟件的計算機(jī)通信，可以創(chuàng)建和編輯用戶程序，設(shè)置PLC的硬件功能，向PLC裝入用戶程序和硬件設(shè)置信息。TERM模式：是一種暫態(tài)，可以用程序?qū)ERM轉(zhuǎn)換為RUN或STOP狀態(tài)，在現(xiàn)場調(diào)試程序時很有用處。，可用于自由口通信時的控制。 模擬量I/O模塊的種類在工業(yè)控制中，某些輸入量(例如壓力、溫度、流量、速度等)是模擬量，某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)(例如電動調(diào)節(jié)閥、變頻器等)要求PLC輸出模擬信號，而PLC的CPU只能處理數(shù)字量。模擬量首先被傳感器和變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的電流或電壓，PLC用A/D轉(zhuǎn)換器把這些模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，帶正負(fù)號的電流、電壓在A/D轉(zhuǎn)換后用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示。D/A轉(zhuǎn)換器把數(shù)字輸出量轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流，再去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。模擬量I/O模塊的主要任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換其的二進(jìn)制位數(shù)反映了它們的分辨率，位數(shù)越多，分辨率越高。轉(zhuǎn)換時間也是模擬I/O模塊的一個重要指標(biāo)。S7200PLC主要有2種數(shù)字量擴(kuò)展模塊：(EM221，16路)(EM223，16路輸入，16路輸出)S7200PLC模擬量擴(kuò)展模塊中的A/D、D/A轉(zhuǎn)換器位數(shù)均為12位。 PLC輸入、輸出電路輸入 / 輸出接口是 PLC 與外界連接的接口。 (1) 輸入接口用來接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)等的開關(guān)量輸入信號。另一類是由電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變送器等來的模擬量輸入信號。 (2) 輸出接口用來連接被控對象中各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥（模擬量）、調(diào)速裝置（模擬量）等。 以下是本系統(tǒng)給出的的PLC接線： 控制電路設(shè)計 變頻器簡介(1) 變頻器基本概念：變頻器的英文譯名是VFD（Variablefrequency Drive），這可能是現(xiàn)代科技由中文反向譯為英文的為數(shù)不多實(shí)例之一（但VFD也可解釋為Vacuum fluorescent display，真空熒光管，故這種譯法并不常用）。變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電動機(jī)的電力傳動元件。變頻器在中、韓等亞洲地區(qū)受日本廠商影響而曾被稱作VVVF（Variable Voltage Variable Frequency Inverter）。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對交流異步電機(jī)的軟起動、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護(hù)等功能。國內(nèi)技術(shù)較領(lǐng)先的品牌有英威騰、匯川、三 晶、紫日電氣科技有限公司、雷諾爾、歐瑞(原煙臺惠豐)、藍(lán)海華騰等。 (2) 變頻器的作用：① 調(diào)速：普通的三項(xiàng)異步電動機(jī)，加裝變頻后可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。即任意地改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，變頻器的頻率范圍是：0—650HZ。② 節(jié)能：變頻器調(diào)速比傳統(tǒng)的電磁調(diào)速可以節(jié)電25%—80%，具體節(jié)電的多少就要看設(shè)備的不同而不同。③ 軟啟動：變頻器啟動對機(jī)械設(shè)備沒有危害，而硬啟動則反之。(3) 變頻器的構(gòu)成：① 鍵盤：作用是設(shè)置參數(shù)、監(jiān)視各參數(shù)值、調(diào)速。② 電源板：作用是提供各部分電路的工作電壓，保證各電路的正工作。③ 控制主板：作用是產(chǎn)生六路驅(qū)動信號來控制逆變模塊，同時也對各保護(hù)信號的各接口信號的處理。④ 整流橋：作用是將輸入交流電變成直流電。⑤ 電解電容：作用是將整流后的脈動直流變成平滑的直流電。⑥ 充電電阻：作用是上電瞬間對主電解電容限流以防止充電電流過大損壞整流橋和主電解電容。⑦ 繼電器或接觸器：作用是當(dāng)主電解電容充電完成以后短接充電電阻而承受主電流。⑧ 逆變模塊：作用是將平滑的直流電變成接近正弦波的三相交流電。⑨ 保險管：作用是保護(hù)逆變模塊和整流橋。(4) 變頻器工作原理：主電路是給異步電動機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器” [7]。 ① 整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。 ② 平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。 ③ 逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關(guān)時間和電壓波形。 控制電路是給異步電動機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機(jī)的“速度檢測電路”，將運(yùn)算電路的控制信號進(jìn)行放大的“驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機(jī)的“保護(hù)電路”組成。 變頻器的選型變頻器選型時要確定以下幾點(diǎn)：(1) 采用變頻的目的：恒壓控制或恒流控制等。(2) 變頻器的負(fù)載類型：如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時的方式方法。(3) 變頻器與負(fù)載的匹配問題：① 電壓匹配：變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。② 電流匹配：普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符。對于特殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。③ 轉(zhuǎn)矩匹配：這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時有可能發(fā)生。 (4) 在使用變頻器驅(qū)動高速電機(jī)時，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。(5) 變頻器如果要長電纜運(yùn)行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 (6) 對于一些特殊的應(yīng)用場合，如高溫，高海拔，此時會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋[811]。綜合以上因素，本系統(tǒng)選用西門子 M430系列。MicroMaster MM430如圖，是全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器中的風(fēng)機(jī)和泵類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載專家。它按照專用要求設(shè)計，并使用內(nèi)部功能互聯(lián)（BiCo）技術(shù)，具有高度可靠性和靈活性?？刂栖浖梢詫?shí)現(xiàn)專用功能：多泵切換、手動/自動切換、旁路功能、斷帶及缺水檢測、節(jié)能運(yùn)行方式等。應(yīng)用范圍MICROMASTER 430 變頻器適合用于各種變速驅(qū)動裝置，由于其靈活性而可以在廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用。這種變頻器尤其適合用于工業(yè)部門的水泵和風(fēng)機(jī)。變頻器的特點(diǎn)是設(shè)備性能面向用戶的需求，而且使用簡便。與MICROMASTER 420變頻器相比，這種變頻器具有更多的輸入和輸出端，還具有經(jīng)過優(yōu)化的帶有手動自動切換功能的操作面板，以及自適應(yīng)功能的軟件。主要特點(diǎn)??調(diào)試簡單，便捷??采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此組態(tài)特別靈活??具有6 個可編程的帶電位隔離的數(shù)字輸入??2 個模擬輸入(0V 至10V，0mA 至20mA ，可標(biāo)定)它們也可以作為第7/8 個數(shù)字輸入使用??2 個可編程的模擬輸出(0mA至20mA)??3 個可編程的繼電器輸出(30V 直流5A，電阻性負(fù)載；250V 交流/2A，電感性負(fù)載)??由于采用較高的脈沖開關(guān)頻率，電動機(jī)運(yùn)行的噪聲很小 (在開關(guān)頻率較高的情況下，額定輸出功率要降格使用)??完善的電動機(jī)和變頻器保護(hù)功能??基于PID—控制器對三個附加傳動裝置的控制(電動機(jī)分級控制—多機(jī)循環(huán))??傳動裝置可以直接接在電網(wǎng)上運(yùn)行(帶有外接的旁路開關(guān)電路)??節(jié)能運(yùn)行方式??應(yīng)用于水泵的驅(qū)動時，可以識別水泵是否無水空轉(zhuǎn)(傳動皮帶故障檢測功能)控制性能的特點(diǎn)??采用最新的IGBT 技術(shù)??數(shù)字微處理器控制??磁通—電流控制(FCC) 功能改善動態(tài)響應(yīng)特性，并且優(yōu)化電動機(jī)的控制??線性v/f 特性??平方v/f 特性??多點(diǎn)v/f 特性(可編程的v/f特性)??捕捉再起動??滑差補(bǔ)償??在電源中斷或故障跳閘以后自動再起動??‘睡眠’運(yùn)行方式 (停止轉(zhuǎn)動，例如水泵的轉(zhuǎn)速為零)??電動機(jī)分級運(yùn)行控制(根據(jù)運(yùn)行需要不斷地進(jìn)行輔助電動機(jī)的接通和斷開操作，在水泵的分級控制中變頻器用于變速傳動裝置速度的調(diào)節(jié))??手動/自動操作??負(fù)載轉(zhuǎn)矩的監(jiān)測(可以識別水泵是否無水空轉(zhuǎn))??變頻器的PID 調(diào)節(jié)器具有較高的品質(zhì)(參數(shù)自整定)，可用于簡單的過程控制??升速/降速斜坡函數(shù)的時間可參數(shù)化確定，范圍為0 至650 秒??斜坡曲線起始段和結(jié)束段的平滑功能??快速電流限制功能(FCL)，避免運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘??快速的，可重復(fù)的數(shù)字輸入響應(yīng)特性??具有2 個高分辨率的10 位二進(jìn)制模擬輸入，實(shí)現(xiàn)高精度給定??復(fù)合制動，實(shí)現(xiàn)快速制動??4 個跳轉(zhuǎn)頻率??可拆卸的‘Y’形電容器鏈路，可用于中性點(diǎn)不接地(IT) 的電源系統(tǒng)(電源中性點(diǎn)不接地時，‘Y’形電容器鏈路必須拆掉，并安裝輸出電抗器)過壓/欠壓保護(hù)；變頻器過溫保護(hù)；使用PTC通過數(shù)字輸入實(shí)現(xiàn)電動機(jī)過熱保護(hù)；接地故障保護(hù)；短路保護(hù)；閉鎖電動機(jī)保護(hù)；防止電動機(jī)失速；參數(shù)聯(lián)鎖5變頻器運(yùn)行環(huán)境～40度，這個溫度比較適合變頻器正常運(yùn)行。≤95%，無凝露。不允許把變頻器安裝在有可能經(jīng)常受到振動的地方。，例如，安裝在存在灰塵、腐蝕性氣體等的環(huán)境中。例如，不要把變頻器安裝在水管的下面，因?yàn)樗艿谋砻嬗锌赡芙Y(jié)露。禁止把變頻器安裝在濕度過大和有可能出現(xiàn)凝露的地方。確認(rèn)變頻器的冷卻風(fēng)口處于正確的位置，不妨礙空氣的流通。6. 使用變頻器設(shè)計系統(tǒng)時需注意的問題1. 變頻器柜內(nèi)除本機(jī)專用的空氣開關(guān)外，不宜安置其它操作性開關(guān)電器，以免開關(guān)噪聲入侵變頻器，造成誤動作；2. 變頻器電源輸入側(cè)可采用容量適宜的空氣開關(guān)作為短路保護(hù)，但切記不可頻繁操作。由于變頻器內(nèi)部具有大電容，其放電過程較為緩慢，頻繁操作將造成過電壓而損壞內(nèi)部元件；3. 注意防止發(fā)生共振現(xiàn)象。由于定子電流中含有高次諧波成分，電機(jī)轉(zhuǎn)矩中含有脈動分量，有可能造成電機(jī)的振動與機(jī)械振動產(chǎn)生共振，使設(shè)備出現(xiàn)故障。應(yīng)預(yù)先找到負(fù)載固有的共振頻率后，利用變頻器頻率跳躍功能設(shè)置，躲開共振頻率點(diǎn)。為了控制電源，一般在變頻器電源進(jìn)線上串接一個超過變頻器額定電流兩倍以上的交流接觸器。但應(yīng)注意，除緊急情況外，接觸器的通斷只能在變頻器停止運(yùn)行的情況下才能進(jìn)行。 MM430 端子接口分布圖2. 端子功能介紹。 端子功能表引腳序號引腳名稱功能引腳序號引腳名稱功能1+10V電源電壓12AOUT1+模擬輸出12013AOUT13AIN1+模擬輸入114PTCA4AIN115PTCB5DINN1數(shù)字輸入16DIN5數(shù)字輸入6DINN217DIN67DINN326AOUT2+模擬輸出28DINN427AOUT29+24V電源電壓28PERS48510AIN2+模擬輸入229P+11AIN230P18RL1A輸出繼電器的觸頭22RL2C輸出繼電器的觸頭19RL1B23RL3A20RL1C24RL3B21RL2B25RL3C 圖、變頻器外部接線圖恒壓供水變頻器設(shè)置在MM430上，通過設(shè)置第一套參數(shù)進(jìn)行USS控制的驅(qū)動器自身集成的PID的閉環(huán)調(diào)節(jié)。PID給定值由S7200設(shè)置，驅(qū)動器的啟動/停止命令由S7200發(fā)出，操作如下：㈠做工廠復(fù)位（P0010=10，P0970=1），進(jìn)行快速調(diào)試；P1003=1（訪問等級）P0010=1（開始快速調(diào)試）P0304 （電動機(jī)的額定電壓）P0305 （電動機(jī)的額定電流，根據(jù)電機(jī)銘牌設(shè)置）P0307 （電動機(jī)的額定功率，根據(jù)電機(jī)銘牌設(shè)置）P0310 （電動機(jī)的額定功率，根據(jù)電機(jī)銘牌設(shè)置）P0311 （電動機(jī)的額定速度，根據(jù)電機(jī)銘牌設(shè)置）P1080 （電動機(jī)最小頻率，設(shè)30Hz）P1082 (電動機(jī)最大頻率，設(shè)50Hz)P1120 （斜坡上升時間）1P1121 （斜坡下降時間）1P3900=3（快速調(diào)試結(jié)束）注：對于MM440 P1000[0]=5㈡配置PID調(diào)節(jié)器使能PID調(diào)節(jié)器P2200[0]=1：0（允許投入PID閉環(huán)控制器）指定反饋信號P2264[0]=755：1（反饋信號來源=模擬量輸入1）PID模擬量信號的刻度P0756[0]=2（定義模擬量輸入信號的類型為020mA）DIP開關(guān)的設(shè)定值如下： OFF=電壓輸入（10V） ON=電壓輸入（20mA）