【文章內(nèi)容簡介】 頻率通過面板可以設(shè)定。 MA、 MC 為變頻器發(fā)生故障的輸出信號(hào)，該兩端連接信號(hào)燈，以顯示變頻器故障，變頻器面板上有故障復(fù)位按鍵，輕故障用復(fù)位按鍵復(fù)位，可重新啟動(dòng)變頻器。 S1 和 S2 短接，并與 S3 連接到 PLC 的輸出點(diǎn)上，由 PLC 控制變頻器的運(yùn)行與關(guān)斷； U、 V、 W 輸出端并聯(lián)三個(gè)接觸器分別接 M M M3 水泵電機(jī)，變頻器可分別驅(qū)動(dòng)三臺(tái)泵，另外這三臺(tái)泵電機(jī)還通過另外三個(gè)接觸器并聯(lián)到工頻電源上，這6 個(gè)接觸器線包連接到 PLC 的四個(gè)輸出點(diǎn)上，由 PLC 控制其工頻、變頻切換工作，變頻控制系統(tǒng)主回路如圖 62 所示。 通過變頻器面板設(shè)定一個(gè)給定頻率作為壓力給定值 (14端 )，壓力傳感器反饋來的壓力信號(hào) (0～ 10V)接至變頻器端子的 7端、 8端，作為壓力反饋，變頻器根據(jù)壓力給定和實(shí)測壓力，調(diào)節(jié)輸出頻率，改變水泵轉(zhuǎn)速。變頻器端子的 19端和 20端是傳感器壓力設(shè)定的上、 下限值，該信號(hào)進(jìn) PLC，作為工頻切換的控制信息，由 PLC控制水泵的工頻或變頻運(yùn)行。 變頻器有 2個(gè)作用，一是作為電機(jī)的軟起動(dòng)裝置，限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流；二是改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。 壓力傳感器 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中檢測環(huán)節(jié)是非常重要的一部分，它將檢測到的控制量反饋回輸入端，才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，本系統(tǒng)所用的檢測的是水壓，采用壓力傳感器，它通常安裝在出水管網(wǎng)上，其功能是把出口壓力信號(hào)變成 4～ 20mA 變化的電流信號(hào)或 0～ 10V 間變化的電 壓信號(hào) 的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入 PLC 的端口進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參 數(shù)進(jìn)行比較，得出一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當(dāng)用水量超過一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過 PLC控制切換器進(jìn)行加減泵。根據(jù)用水量的大小由 PLC 控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對(duì)12 水泵的調(diào)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。當(dāng)供水負(fù)載變化時(shí)，輸入電機(jī)的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)功能，尤其是硬件 /軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的及時(shí)維修和系統(tǒng)的正常供水。 供水系統(tǒng)的壓強(qiáng)是 gh??P ，下面單位都是估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)單位 310?? ， g=，一般情況下， h60 米，所以本系統(tǒng)供水系統(tǒng)輸出壓力一般小于或等于 ，系統(tǒng)選用 YTZ150型帶電接點(diǎn)式的壓力傳感器，其水壓檢測范圍為 0～ 1MPa，檢測精度為土 ，該傳感器將 0～ 1MPa 范圍的壓力對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換成 0～ 10V 的電信號(hào)。該傳感器還具有體積小，重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠等特點(diǎn)。 13 4 PLC選擇及應(yīng)用 PLC 在恒壓供水泵站中的主要任務(wù) (1) 代替調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)水壓給定值與反饋 值的綜合與調(diào)節(jié)工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)字式 PID調(diào)節(jié)一只傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器往往只能實(shí)現(xiàn)一路 PID設(shè)置，用 PLC作調(diào)節(jié)器可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多路 PID設(shè)置在多功能供水泵站的各類情況中 PID參數(shù)可能不一樣，使用 PLC作數(shù)字式調(diào)節(jié)器就十分方便。 (2) 控制水泵的運(yùn)行與切換。在多泵組恒壓供水泵站中，為了使設(shè)備均勻地磨損，水泵及電機(jī)是輪換工作的。在設(shè)單一變頻器的多泵組泵站中，如規(guī)定和變頻器相連接的泵為主泵，主泵也是輪流擔(dān)任的。主泵在運(yùn)行時(shí)達(dá)到最高頻率時(shí)。增加一臺(tái)工頻泵投入運(yùn)行 PLC則是泵組管理的執(zhí)行設(shè)備。 (3) 變頻器的驅(qū)動(dòng)控制。恒壓 供水泵站中變頻器常常采用模擬量控制方式，這需采PLC的模擬量控制模塊，該模塊的模擬量輸入端接收傳感器送來的模擬信號(hào)。輸出端送出經(jīng)給定值與反饋值比較并經(jīng) PID處理后得出的模擬量控制信號(hào)，并依此信號(hào)的變化改變變頻器的輸出頻率。 (4) 泵站的其他邏輯控制。除了泵組的運(yùn)行管理工作外，泵站還有許多邏輯控制工作，如手動(dòng)、自動(dòng)操作轉(zhuǎn)換，泵站的工作狀態(tài)指示，泵站工作異常的報(bào)警，系統(tǒng)的自檢等，這些都可以在 PLC的控制程序中安排。 PLC 模擬量擴(kuò)展單元的配置及應(yīng)用 PLC的普通輸入輸出端口均為開關(guān)量處理端 口，為了使 PLC能完成模擬量的處理，常見的方法是為整體式 PLC加配模擬量擴(kuò)展單元。模擬量擴(kuò)展單元可將外部模擬量轉(zhuǎn)換為 PLC可處理的數(shù)字量及將 PLC內(nèi)部運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為機(jī)外所需的模擬量。模擬量擴(kuò)展單元有單獨(dú)用于模 /數(shù)轉(zhuǎn)換的，單獨(dú)用于數(shù) /模轉(zhuǎn)換的，也有兼具模 /數(shù)及數(shù) /模兩種功能的。以下介紹三菱 FX N2 系列 PLC的模擬量模塊以及，它們分別具有 FX N2 4AD及 FX N2 2DA，它們分別具有 4路模擬量輸入及 2路模擬量輸出，可以用于恒壓供水控制中。 模擬量輸入模塊的功能及與 PLC 系統(tǒng)的連接 輸入信號(hào)可以是 10～ +10V的電壓信號(hào)（分辨率為 5Mv） ，也可以 4～ 20mV（分辨14 率為 16μ A）或 20～ +20mA（分辨 20μ A）的電流信號(hào)。模擬量信號(hào)可通過雙絞屏蔽電纜接入 FX N2 4AD 4模擬量輸入模塊具有 4個(gè)通道同時(shí)接受處理 4路模擬量輸入信號(hào)， 最大分辨率，連接及方法如圖 41所示，當(dāng)使用電流輸入時(shí)，需將 V+及 I+端接。 圖 41 FX N2 4AD模塊的連接方法 FX N2 4AD的寬及高與 FX N2 相同，在安裝時(shí)裝在 FX N2 基本單元的右邊，將總線連接器接入左側(cè)單元的總線插孔中。 FX系列可編程控制器中，與 PLC連接的特殊功能擴(kuò)展模塊位置從左至右依次編號(hào)（擴(kuò)展單元不占編號(hào)），如圖 42所示 FX N2 4AD將消耗基本單元 或電源擴(kuò)展單元的 +5VDC電源（內(nèi)部電源） 30mA電流 ， +24VDC電源（外部電源）55mA電流。其通常轉(zhuǎn)換速度為 15ms/ 通道，高速轉(zhuǎn)換速度為 6/ms通道。 模擬量輸入模塊緩沖存儲(chǔ)器 （ BFM） 的分配 為了能適用于多種規(guī)格的輸入、輸出量，模擬量處理模塊都設(shè)成可編程的。FX N2 4AD模塊利用緩沖存儲(chǔ)器 (簡稱 模 BFM)的設(shè)置完成編輯工作。 FX N2 4AD擬量量輸入模塊共有 32個(gè)緩沖存儲(chǔ)器，但目前只使用了以下 21個(gè) BFM： FX N2 32MR A/D FX N2 8EX A/D D/A FX N2 8EYR 圖 42 特殊功能模塊 24+ 地 24 FG VI I+ V+ FG VI I+ V+ 24VDC 電流輸入 4～ 20mA 電壓輸入 10～ +10V 15 （ 1） BFM0。 0號(hào) BFM用于通道的選擇。 4個(gè)通道的模擬輸入信號(hào)范圍用 4位 16進(jìn)制數(shù)表示。具體地講， 16進(jìn)制數(shù)字“ 0～ 3”分別表示“ 10～ +10V、 4～ 20mA、 20～ +20 mA 、通道關(guān)閉”。 （ 2） BFM1～ 4。 1～ 4通道 的采樣次數(shù) (設(shè)定范圍為 1～ 4096)，默認(rèn)值為 8。 （ 3） BFM5～ 8。 1～ 4通道的采樣平均值。 （ 4） BFM9～ 12。 1～ 4通道的采樣當(dāng)前值。 （ 5） BFM15。選擇 A/D轉(zhuǎn)換的速度。若設(shè)為 0，則為正常轉(zhuǎn)換速度，即 15ms/通道；若設(shè)為 1，則為告訴轉(zhuǎn)換速度，即 6ms/通道。 （ 6） BFM20。若將 BFM20設(shè)為 1，則模塊的所有設(shè)置都將復(fù)位成默認(rèn)值。用它可以快速消除不希望的增益和偏置值。 BFM20的默認(rèn)值為 0。 （ 7） BFM21。若 BFM21的 b b0分別置為（ 1， 0），則禁止調(diào)整增益 和偏置；若BFM21的 b b0分別置為（ 0， 1）（此為默認(rèn)值），則可以改變增益和偏置的意義課可由圖 33說明，圖中偏置為橫軸上的截距，表示數(shù)字量輸出為 0是的模擬量輸入值。增益為輸出曲線的斜率，為數(shù)字輸出 +1000時(shí)的模擬量輸入值。 （ 8） BFM22。 BFM22為增益與偏置調(diào)整的指定單元。 BFM22的 b0～ b7由低到高兩兩為一組。通道的偏置及增益可分別調(diào)整。 ( 9） BFM23 BFM24。 BFM23為偏置值與增益值存儲(chǔ)單元，單位為 mV，或 μA。BFM23(偏置 )的，默認(rèn)值為 0， BFM24（增益）的默認(rèn)值 5000。當(dāng) BFM22指定單元中的某些位置 1時(shí)，偏置值及增益值會(huì)送入相應(yīng)通道的增益和偏置寄存器中。 圖 43 FXN2 4AD 的偏置和增益 數(shù)字輸出 +1000 0 4 20 模擬輸入（ mA） （偏置值） （增益值） 16 （ 10） BFM29 中各位的狀態(tài)是 FX N2 4AD 錯(cuò)誤狀態(tài)信息。其中， b0 為，表示有錯(cuò)誤；當(dāng) b1 為 ON 時(shí)，表示存在偏置及增益錯(cuò)誤； b2 為 ON 時(shí)表示存在電源故障； b3為 ON 時(shí)，表示存在硬件錯(cuò)誤等。 （ 11） BFM30 中存在的模塊的識(shí)別碼 K2020。 模擬量輸出模塊的功能及 PLC 系統(tǒng)連接 FX N2 2DA 模塊用來將 12 位數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓或電流輸出。它具有 2 個(gè)模擬量輸出通道。這兩個(gè)通道都可以輸出 0~10VDC(分辨率 )、 0~5DVC（分辨率）的電壓信號(hào)，或 4~20Ma(分辨率為 4μA)的電流信號(hào)。模擬量輸出可通過雙絞屏蔽電纜與驅(qū)動(dòng)負(fù)載相連，連接方法如所圖 44 所示： 圖 44 FXN2 方法 2DA 模塊的連接 圖 45 模擬量輸入模塊 FX N2 4AD 的編程 FROM(78) K0 K30 D14 K1 CMP(10) K2020 D10 M10 M8002 TOP(79) K0 K0 H3311 K1 TOP(79) K0 K1 K6 K2 FROM(79) K0 K29 K4M20 K2 FROM(78) K0 K5 D0 K2 COM IOUT VOUT COM IOUT VOUT 基本單元 FX N2 2DA 記錄儀器 電流輸出 變頻器等 電壓輸出 17 模擬量輸出模塊的偏置、增益及分配 FX N2 2DA 模塊在出廠時(shí)，其偏置和增益是經(jīng)過調(diào)整的，數(shù)字值為 0~4000，電壓輸出為 0~10V。若用于電流輸出機(jī)時(shí)可利用模塊上自帶的調(diào)節(jié)裝置重調(diào)偏置與增益值。 模塊共有 32 個(gè)緩沖存儲(chǔ)器，但只用了以下兩個(gè)： (1) BFM16。 BFM16 的 B7~B0 用于輸出數(shù)據(jù)的當(dāng) 前值（低 8 位數(shù)據(jù)）。 (2) BFM17。 BFM17 的 B0 位從“ 1” 變?yōu)椤?0”時(shí)，通道 2 的 D/A 轉(zhuǎn)換開始；當(dāng) B2 位從“ 1”變成“ 0” D/A 轉(zhuǎn)換低 8 位保持，其余各位沒有意義。 18 5 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)要求 對(duì)三泵生活 /消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是： (1) 生活供水時(shí)，系統(tǒng)低恒壓值遠(yuǎn)行，消防供水時(shí)高恒壓值運(yùn)行。 (2) 三臺(tái)泵根據(jù)恒壓的需要。采取“先開先?！钡脑瓌t接入和退出。 (3) 在用水量小的情況下，如果一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn) 行時(shí)間超過 3h，則要切換下即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)泵工作時(shí)間過長。 (4) 三臺(tái)泵在啟動(dòng)時(shí)都要有軟啟動(dòng)功能。 (5) 要有完善的報(bào)警功能。 控制系統(tǒng)的 I/O 及地址分配 將系統(tǒng)所有的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)統(tǒng)一進(jìn)行編址，該系統(tǒng)有 7 個(gè)輸入信號(hào)和 13 個(gè)輸出信號(hào)，表 51 是將控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào)。水位上下限信號(hào)分別為 X X2 它們在水淹沒時(shí)為 0 沒有淹沒的時(shí)候 1 。 PLC 系統(tǒng)選型 從上面分析可以知道，系統(tǒng)共需開關(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)。選用 FX N2 32MR 主機(jī)一臺(tái)，加上一個(gè)模擬量輸入擴(kuò)展模塊 FX N2 4N，再擴(kuò)展一個(gè)模擬量輸出擴(kuò)展模塊 FX N2 2N。這樣的配置是最經(jīng)濟(jì)的。整個(gè) PLC 系統(tǒng)的配置如圖 51 所示： 圖 51 PLC 系統(tǒng)的組成 主機(jī)單元 FX N2 32MR 模擬量 輸入模塊FX N2 4N 模擬量輸入 FX N2 2N 19 表 51 輸入輸出點(diǎn)代碼及地址編號(hào) 名 稱 代碼 地址編號(hào) 輸入信號(hào) 手動(dòng)和自動(dòng)消防信號(hào) SA1 X0 水池水位下限信號(hào) SLL X1 水池水位上限信號(hào) SLH X2 變頻器報(bào)警信號(hào) SU X3 消鈴按鈕 SB9 X4 試燈按鈕 SB10 X5 遠(yuǎn)程壓力表模擬量電壓值 Up 模擬量輸入模塊電流通道 輸出信號(hào) 1泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM1， HL1 Y0 1泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM2， HL2 Y1 2泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM3， HL3 Y2