【文章內(nèi)容簡介】 則而設計?！? PLC的發(fā)展和應用世界上公認的第一臺PLC是1969年美國數(shù)字設備公司(DEC)研制的。限于當時的元器件條件及計算機發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立組件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。20世紀70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言 ，并將參加運算及處理的計算機存儲組件都以繼電器命名。此時的PLC為微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結合的產(chǎn)物。20世紀70年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。 20世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、輕紡、交通運輸、及文化娛樂等各個行業(yè)，被稱為現(xiàn)代技術的三大支柱之一。 西門子S7300PLC簡介西門子S7300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統(tǒng)。與S7200 PLC比較，S7300 PLC采用模塊化結構，具備高速（）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復雜的算術運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務已經(jīng)集成在S7300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機對話的編程要求大大減少。（SIMATIC人機界面（HMI）從S7300中取得數(shù)據(jù)，S7300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送。）西門子S7300操作系統(tǒng)能自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經(jīng)允許的復制和修改；S7300 PLC設有操作方式選擇開關，操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接ASI總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。在此，因為設計任務要求我們采用西門子S7300可編程控制器實現(xiàn)系統(tǒng)邏輯控制，故不再對選型原因進行討論。 供水設備的選擇 供水設備的選擇三臺水泵喝三臺電機 變頻器概述及選型 變頻器的基本結構變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設備。變頻器包括控制電路、整流電路、中間直流電路及逆變電路組成?？刂齐娐吠瓿蓪χ麟娐返目刂?，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉矩計算的CPU以及一些相應的電路。 變頻器的分類變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為V/f控制變頻器、轉差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。 變頻器的控制方式在交流變頻器中使用的非智能控制方式有V/f協(xié)調(diào)控制、轉差頻率控制、矢量控制、直接轉矩控制等。 (1) V/f控制 (2) 轉差頻率控制 (3) 矢量控制 (4) 直接轉矩控制 (5) 最優(yōu)控制 變頻器的選型 由于本設計中PLC選擇的是西門子S7300型號，為了方便PLC和變頻器之間的通信，本來我們準備選擇西門子的MicroMaster430變頻器（西門子的變頻器可以通過RS485通信協(xié)議和接口直接與西門子PLC相連，更便于設備之間的通信）。但是如果應用西門子的MM430變頻器，如何解決生活供水時系統(tǒng)低恒壓值運行狀態(tài)和消防供水時系統(tǒng)高恒壓值運行狀態(tài)之間的轉換就成為了一個讓人頭疼的問題，但是在查閱資料的過程中意外發(fā)現(xiàn)了同樣基于串行口RS485通信協(xié)議的新風光JDBP32XF型供水變頻器。JDBP32XF型是山東新風光電子公司推出的專用于供水變頻器，使用空間電壓矢量控制技術適用于各類自控場合。在恒壓供水中可以采用這類變頻器。JDBP32XF型變頻器除具有變頻器的一般特性外，還具有以下特性：水壓高、水壓低輸出接口，變頻器運行上限、下限頻率（可以任意設定），可以方便地進行雙壓力控制，內(nèi)置智能PI控制，以上功能非常適用于供水控制要求。故而采用新風光JDBP32XF型供水變頻器代替了略顯呆板的MM430變頻器。根據(jù)系統(tǒng)功率要求，本例直接采用西門子USS協(xié)議變頻器. 壓力傳感器概述及選型 壓力傳感器的選型壓力傳感器用于檢測管網(wǎng)中的水壓，在此設計中因為我們采取水泵出口恒壓控制，故將壓力傳感器裝設在泵站的出水口，壓力傳感器的作用是將水管中的水壓變化轉變?yōu)?～5V或4～20mA的模擬量信號，作為模擬輸入模塊(A/D模塊)的輸入，在選擇時，為了防止傳輸過程中的干擾與損耗，我們采用4～20mA輸出壓力變送器。同時根據(jù)查找到的恒壓供水系統(tǒng)出水口壓力大小，我們選擇了量程為0～。至于壓力傳感器的工作溫度，因為樓宇恒壓供水系統(tǒng)其工作溫度就是室溫，壓力傳感器普遍能滿足恒壓供水系統(tǒng)所需的工作溫度，故不予考慮。根據(jù)以上的分析并且查詢大量壓力傳感器資料后，本設計選用了上海銘動電子科技有限公司出產(chǎn)的MDW型恒壓供水壓力傳感器，MDW 恒壓供水壓力傳感器專業(yè)為恒壓供水以及變頻供水系統(tǒng)設計，采用全不銹鋼焊接外殼，具有優(yōu)秀的電磁兼容性和長期穩(wěn)定性，可兼容使用配套各類型號變頻器。同時針對在供水系統(tǒng)中變頻器的使用，采用抗變頻干擾電路，保證輸出信號的穩(wěn)定性。其專用電路對傳感器的偏移、靈敏度、溫漂和非線性進行精密補償，使之具有集成度高、體積小、精度高、一致性好、抗干擾能力強、響應速度快等特性。其產(chǎn)品特點如下： * 抗變頻干擾設計。 * 多種壓力接口，根據(jù)客戶需要定制壓力接口。 * 可選復合壓力量程，如100Kpa～1Mpa……10MPa。 * 體積小、易安裝。 * 932V寬電源供電。 * 優(yōu)秀的長期穩(wěn)定性。 液位傳感器概述及選型考慮到水泵電機空載時會影響電機壽命，因此需要對水池水位作必要的檢測和控制。一般恒壓供水系統(tǒng)設計要求貯水池水位：2m～5m，所以要通過液位變送器將檢測到的水位轉換成標準電信號（4～20mA電壓信號），再將其輸入窗口比較器，用比較器輸出的高