【文章內(nèi)容簡介】 S7200 系列 PLC 首先， 實(shí)現(xiàn)成本低。由于可以直接利用已有的配電網(wǎng)絡(luò)作為傳輸線路，所以不用進(jìn)行額外布線，從而大大減少了網(wǎng)絡(luò)的投資，降低了成本。其次，范圍廣。電力線是覆蓋范圍最廣的網(wǎng)絡(luò)，它的規(guī)模是其他任何網(wǎng)絡(luò)無法比擬的。 PLC 可以輕松地滲透到每個家庭，為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造極大的空間。再次，其速率高。 PLC 能夠提供高速的傳 輸。目前，其傳輸速率依設(shè)備廠家的不同而在 ~45Mbps 之間。遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于撥號上網(wǎng)和 ISDN，比 ADSL 更快！足以支持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上的各種應(yīng)用。更高速率的 PLC 產(chǎn)品正在研制之中。第四，它永遠(yuǎn)在線 。 PLC 屬于 即插即用 ，不用煩瑣的撥號過程，接入電源就等于接入網(wǎng)絡(luò)。第五，便捷。 不管在家里的哪個角落，只要連接到房間內(nèi)的任何電源插座上，就可立即擁有 PLC 帶來的高速網(wǎng)絡(luò)享受。 PLC正在 向高速度、大容量方向 發(fā)展 ，西門子公司陸續(xù)推出了 S7300、 S7400等大容量的 PLC,同時其規(guī)模正在 向超大型、超小型兩個方向 發(fā)展 。 PLC還在 大力開發(fā)智能 模塊 ，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng) 通信 能力 ， 增強(qiáng)外部 故障 的檢測與處理能力 ，實(shí)現(xiàn) 編程語言多樣化 [10]。 MM430 變頻器簡介 變頻器的組成、原理 變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4個部分組成。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。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交 — 直 — 交方式（ VVVF 變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)。 我國變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 電氣傳動作為 一個重要行業(yè)，廣泛運(yùn)用于社會生產(chǎn)、生活的各個方面，一直得到國家的重視。電氣傳動中如何合理地使用電動機(jī)，以節(jié)約電能和控制機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)（位置、速度、加速度等），實(shí)現(xiàn)電能 —— 機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的目的，一直是人們關(guān)注的問題。電氣傳動最早分成不調(diào)速和調(diào)速兩類，調(diào)速又分交流調(diào)速和直流調(diào)速兩種方式。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，不調(diào)速的電動機(jī)越來越多地改用調(diào)速傳動；交流調(diào)速越來越多地替代直流調(diào)速；以節(jié)約電能（可節(jié)約 15%20%或更多，在我國 60%的發(fā)電量是通過電動機(jī)消耗的），改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)量為主要設(shè)計 思想。因此，電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速啟動、制動性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)能效果，廣泛的適用范圍及其他許多優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式 [9]。 恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計 6 我國電氣傳動與變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，如表 3 所列。我國是一個發(fā)展中國家，許多產(chǎn)品的科研開發(fā)能力仍落后于發(fā)達(dá)國家。隨著改革開放，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，我國引進(jìn)了很多最先進(jìn)的產(chǎn)品。國內(nèi)許多合資公司已能生產(chǎn)當(dāng)今國際上最先進(jìn)的變頻調(diào)速產(chǎn)品并進(jìn)行應(yīng)用軟件的開發(fā)，為國內(nèi)外重大工 程項目提供一流的電氣傳動控制系統(tǒng)。在變頻調(diào)速領(lǐng)域，我國雖然取得了很大成績，但應(yīng)看到由于國內(nèi)自行開發(fā)、生產(chǎn)產(chǎn)品的能力弱，對國外公司的依賴性仍較嚴(yán)重 [7]。 表 3 我國電氣傳動與變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展簡史 帶電機(jī)擴(kuò)大機(jī)的發(fā)電機(jī) 電動機(jī)組傳動 20世紀(jì) 50年代初期 70年代中期 汞弧整流器供電的直流調(diào)速傳動 20世紀(jì) 50年代后期 60年代后期 磁放大器勵磁的發(fā)電機(jī) 電動機(jī)機(jī)組傳動 20世紀(jì) 50年代初期 70年代中期 晶閘管變流器勵磁的發(fā)電機(jī) 電動機(jī)機(jī)組傳動 20世紀(jì) 60年代后期 70年代后期 晶閘管變流器供 電的直流調(diào)速傳動 20世紀(jì) 70年代初期 現(xiàn)在 飽和磁放大器供電的交流調(diào)速傳動 20世紀(jì) 60年代初期 60年代后期 靜止串級調(diào)速交流調(diào)速傳動 20世紀(jì) 70年代中期 現(xiàn)在 循環(huán)變流器供電的交流變頻調(diào)速傳動 20世紀(jì) 80年代后期 現(xiàn)在 電壓或電流型六脈沖逆變器供電的交流變頻調(diào)速傳動 20世紀(jì) 80年代初期 現(xiàn)在 BJT（ IGBT)PWM逆變器供電的交流變頻調(diào)速傳動 20世紀(jì) 90年代初期 現(xiàn)在 MM430 系列 變頻器簡介： 電壓： 380500V 功率： 產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn) ： 風(fēng)機(jī)和水 泵 (HVAC)節(jié)能型 .采用 MICROMASTER Eco 變頻器是最節(jié)省的方式，包括在購買、安裝、調(diào)試和操作過程中節(jié)省的資金。它還可以確保一切事情都合乎環(huán)保的要求，即保護(hù)資源和限制能源消耗中的排放。 MICROMASTER 430 變頻器可以節(jié)省高達(dá) 60%的運(yùn)行費(fèi)用，無論是在泵工業(yè)，風(fēng)機(jī)部門，還是在房屋建造中。它已經(jīng)幾乎在所有的應(yīng)用中被優(yōu)化 。有 內(nèi)置 PID 調(diào)節(jié)器，帶 RS232/485 接口與 PLC 方便作 USS通訊 . 產(chǎn)品描述 : 風(fēng)機(jī)和泵類變轉(zhuǎn)矩控制專家 MicroMaster430 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。功率范圍 至 250kW。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。 MM430 的一些特征與性能指標(biāo)如下： 恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計 7 主要特征： ● 380V480V177。10% ，三相，交流， ； ● 風(fēng)機(jī)和泵類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載專用； ● 牢固的 EMC（電磁兼容性）設(shè)計； ● 控制信號的快速響應(yīng)； ● 傳動平穩(wěn)，輕松無憂 控制功能： ● 線性 v/f 控制，并帶有增強(qiáng)電機(jī)動態(tài)響應(yīng)和控制特性的磁通電流控制（ FCC），多點(diǎn) v/f 控制； ● 內(nèi)置 PID 控制器； ● 快速電流限制，防止運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘； ● 數(shù)字量輸入 6個，模擬量輸入 2個，模擬量輸出 2個，繼電器輸出 3個； ● 具有 15個固定頻率， 4 個跳轉(zhuǎn)頻率，可編程； ● 采用 BiCo 技術(shù)，實(shí)現(xiàn) I/O 端口自由連接； ● 集成 RS485 通訊接口，可選 PROFIBUSDP通訊模塊； ● 靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器，可選平滑功能； ● 電機(jī)數(shù)據(jù)切換，命令數(shù)據(jù)切換； 風(fēng)機(jī)和泵類專用功能： ● 多泵 切換 ● 手動 /自動切換 ● 斷帶及缺水檢測 保護(hù)功能： ● 過載能力為 140％額定負(fù)載電流，持續(xù)時間 3秒和 110％額定負(fù)載電流，持續(xù)時間 60秒過電壓、欠電壓保護(hù)； ● 變頻器過溫保護(hù)； ● 接地故障保護(hù)，短路保護(hù)； ● I2t 電動機(jī)過熱保護(hù) 。 ● PTC/KTY 電機(jī)保護(hù) [11]。 壓力傳感器簡介 常用壓力傳感器有電容式壓力傳感器、變磁阻式壓力傳感器（變磁阻式傳感器、差動變壓器式壓力傳感器）、霍耳式壓力傳感器、光纖式壓力傳感器（見光纖傳感器）、諧振式等。壓力傳感器一般由彈性敏感元件和位 移敏感元件（或應(yīng)變計）組成。彈性敏感元件的作用是使被測壓力作用于某個面積上并轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變，然后由位移敏感元件（見）或應(yīng)變計（見電阻應(yīng)變計、半導(dǎo)體應(yīng)變計）轉(zhuǎn)換為與壓力成一定關(guān)系的電信號 [2]。 恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計 8 3 恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計的總體方案 設(shè)計方案 本恒壓供水系統(tǒng)，預(yù)計用三臺功率 22KW 的電機(jī)帶動水泵工作。 采用 PLC、變頻器配合控制的方式來控制三臺電機(jī)的 M1， M2， M3的啟動，三臺電機(jī)中，兩臺工作，一臺備用，并能夠經(jīng)常切換備用機(jī)。防止水泵銹化， 運(yùn)行時，根據(jù)用水量的大小，來確定是一 臺水泵工作，還是兩臺水泵同時工作；工頻運(yùn)行還是變頻運(yùn)行。 本設(shè)計中，將 1水泵與 2水泵設(shè)為供水工作泵，將 3水泵作為備用泵。 工作原理 本設(shè)計中設(shè)置有壓力傳感器，通過壓力傳感器從出水管處采集壓力信號，經(jīng)壓力變送器轉(zhuǎn)換為電信號，與給定進(jìn)行比較，通過變頻器自帶 PID 調(diào)節(jié)器進(jìn)行處理，自動調(diào)節(jié)變頻器輸出的頻率，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制出水量，達(dá)到恒壓的目的。下面是恒壓供水系統(tǒng)的自動控制結(jié)構(gòu)原理圖，如圖 2 所示： PID調(diào) 節(jié)器壓力傳感器變頻器水泵電動機(jī)水泵 用戶出水進(jìn)水反饋給定 +PLC帶 PID 變頻器 圖 2 恒壓供水系統(tǒng)自動控制結(jié)構(gòu) 原理圖 PLC、變頻器對水泵電機(jī)的控制過程 PLC 在本設(shè)計中只作為控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)壓力變送器傳來的 020mA 的電流信號送入變頻器自帶 PID 調(diào)節(jié)器模塊與 PLC 的模擬量輸入模塊，在 PID 中與給定的信號進(jìn)行比較， PID 調(diào)節(jié)器在其內(nèi)部進(jìn)行比例、積分、微分控制，將偏差量輸出，由變頻器來改變輸出頻率，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)壓力的調(diào)節(jié)。 PLC 只是通過 PID 輸出的信號來改變電機(jī)的切入與斷電。 恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計 9 4 恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計硬件設(shè)計 PLC、電機(jī)、變頻器及壓力傳感器的選型： PLC 的選型： 對 于本設(shè)計中的控制部分是個很重要的環(huán)節(jié)，而其核心就是 PLC， PLC 在恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，在本次設(shè)計中我選擇了西門子的 S7200 系列的PLC，由于用到的輸入輸出點(diǎn)數(shù)不是太多，我選用該型號 CPU224 的 PLC，其