【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 還設(shè)有模擬量輸入中的端，如圖 34中的 C1端為電流輸入端，端為電壓輸入端，當(dāng)接在13 這些端口上的電流或電壓量在一定范圍內(nèi)平滑變化時(shí)，變頻器的輸出頻率在一定范圍內(nèi)平滑變化。 (4)通 信數(shù)字量操作方式。為了方便與網(wǎng)絡(luò)接口，變頻器一般都設(shè)有網(wǎng)絡(luò)接口，都可以通過(guò)通信方式接 收頻率控制指令，不少變頻器生產(chǎn)廠家還為自己的變頻器與 PLC 通信設(shè)計(jì)了專用的協(xié)議 。 變 頻器硬件 選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 變頻器選用日本安川變頻器 CIMRP5A45P5 產(chǎn)品。 該產(chǎn)品可以和三菱 PLC 工作協(xié)調(diào)。 變 頻器選用日本安川變頻器CIMRP5A45P5 產(chǎn)品，適配電機(jī) 15 kW，該變頻器基本配置中帶有PID 功能。通過(guò)變頻器面板設(shè)定一個(gè)給定頻率作為壓力給定值，壓力傳感器反饋來(lái)的壓力信號(hào) (0～ 10 V)接至變頻器的輔助輸入 端 FI、FC，作為壓力反饋，變頻器根據(jù)壓力給定和實(shí)測(cè)壓力，調(diào)節(jié)輸出頻率，改變水泵轉(zhuǎn)速，控制管網(wǎng)壓力保持在給定壓力值上。 M M2為變頻器的極限輸出頻率的檢測(cè)輸出信號(hào)端，該信號(hào)進(jìn) PLC，作為泵變頻與工頻切換的控制信息之一，變頻器的極限輸出頻率通過(guò)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 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(guò)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。 通過(guò)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(lái)的壓力信號(hào) (0～ 10V)接至變頻器端子的 7端、 8端，作14 為壓力反饋，變頻器根據(jù)壓力給定和實(shí)測(cè)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。 變頻控制系統(tǒng)主回路如圖 62所示。 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。 下圖 33為日本安川變頻器 CIMRP5A45P5在電路中的接線圖。 圖 33 日本安川變頻器 CIMRP5A45P5在電路中的接線圖 Fig 33 Japan39。s converter CIMRP5A45P5 Yasukawa in the circuit in the wiring diagram 壓力傳感器 在 智能 系統(tǒng)中 檢測(cè)是 非常重要的一 部分 ，它將檢測(cè)到控制量反饋給系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，給系統(tǒng)所用的檢測(cè)的是水壓， 這個(gè)系統(tǒng)中 選用壓力傳感器，它的作用是通過(guò)安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號(hào)變成 4～ 20mA 變化的電流信號(hào)或 0～ 10VR S T S1 U S2 V S3 W VVVF FI FC M1 M2 M3 M4 接 PLC 接 PLC 接指示燈 接 電 機(jī) ~380V 7 8 15 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(guò)一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過(guò) 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)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(cè)范圍為 0～ 1MPa，檢測(cè)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(jiǎn)單、工作可靠的特點(diǎn)。 16 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受傳感器送來(lái)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(kāi)關(guān)量處理端口，為了使 PLC能完成模擬量的處理，常見(jiàn)的方法是為整體式 PLC加配模擬量擴(kuò)展17 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 FX N2 4AD 4模擬量輸入模塊具有 4個(gè)通道，可同時(shí)接受并處理 4路模 擬量輸入信號(hào)， 最大分辨率為 12位。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(guò)雙絞屏蔽電纜接入，連接及方法如圖 31所示，當(dāng)使用電流輸入時(shí)，需將V+及 I+端短接。 圖 41 FX N2 4AD模塊的連接方法 Fig41 FX N2 4AD method of connecting module 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)展單元不所示。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 ，24+ 地 24 FG VI I+ V+ FG VI I+ V+ 24VDC 電流輸入 4～ 20mA 電壓輸入 10～ +10V 18 FU2 SA 1 0 2 KM1 KM3 KM6 KM5 KM5 FR3 HL5 KM3 FR2 HL3 KM4 HL4 14 KM5 KM6 HL6 YV2 HL10 KA 基本單元 0 1 2 +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(jiǎn)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： L1 FX N2 32MR A/D FX N2 8EX A/D D/A FX N2 8EYR 42 特殊功能模塊 Fig32 Special function modules （ 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19 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?cè)鲆婧推玫囊饬x課可由圖 33說(shuō)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 FX N2 4AD 的偏置和增益 Fig43 Bias and gain of FX N2 4AD （ 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。 數(shù)字輸出 +1000 0 4 20 模擬輸入（ mA） （偏置值） （增益值） 20 （ 11） BFM30 中存在的模塊的識(shí)別碼 K2021。用戶可以方便地利用這一識(shí)別碼在傳送數(shù)據(jù)前先確認(rèn)該特殊功能的模塊。 模擬量輸出模塊的功能及 PLC系統(tǒng)連接 FX N2 2DA 模塊用來(lái)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0~10VVDC(分辨率 2。 5mV)、 0~5DVC（ 分辨率 1。 25mV）的電壓信號(hào)，或 4~20Ma(分 辨率為 4μ A)的電流信號(hào)。模擬量輸出可通過(guò)雙絞屏蔽電纜與驅(qū)動(dòng)負(fù)載相連，連接方法如所圖 34 所示，當(dāng)使用電壓輸出時(shí)，需要 IOUT 和 COM 端短接。 圖 44 FX N2 2DA 模塊的連接方法 Fig 44 FX N2 2DAmethod of connecting module FX N2 2DA 安裝時(shí)裝在 FX N2 基本單元的右邊。 FX N2 2DA 將消耗基本單元或電源擴(kuò)展 單元的 +5VDC 電源單元的 （ 內(nèi)部電源） 20mA 電流， +24VDC 電源 5mA 電流。轉(zhuǎn)換時(shí)間為 4ms/通道。 COM IOUT VOUT COM IOUT VOUT 基本單元 FX N2 2DA 記錄儀器 電 流輸出 變頻器