【導(dǎo)讀】定，可節(jié)約大量能源，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。在PLC問世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器控制占主導(dǎo)地位。繼電器控制系統(tǒng)有著十。產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，就必須重新設(shè)計(jì)、重新安裝，造成時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。置來取代繼電器控制裝置，為此，特?cái)M定了十項(xiàng)公開招標(biāo)的技術(shù)要求。根據(jù)招標(biāo)要求，1969. 裝配線上試用，獲得了成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時(shí)代。高新技術(shù)提出了更高、更新的要求，促進(jìn)了它們的發(fā)展。業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。進(jìn)行源程序的修改，因而更是相當(dāng)困難。雖然PLC只有30多年的歷史，但其發(fā)展勢(shì)頭迅猛，增長(zhǎng)速度最快的工業(yè)控制器。3)外部故障診斷功能。常規(guī)PID控制器參數(shù)往往整定不良，性能欠佳，對(duì)運(yùn)行工況的適應(yīng)性差?，F(xiàn)了許多新型PID控制器，對(duì)于復(fù)雜對(duì)象，其控制效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)PID控制。利用PLC、變頻器以及PID控制的變頻恒壓供水能夠節(jié)省占地面積，有益于環(huán)境保護(hù)，的功能大大增強(qiáng)。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模

　　

【正文】 Q F 2F R 1 F R 2 F R 3 F R 4M 1 M 2 M 3 M 4 R S TUV W 圖 41 主電路圖 Drawing of main circuit 4. 4. 2 控制電路圖 本系統(tǒng)的電氣控制線路如圖 42 所示。圖中， SA 為手動(dòng) /自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，在手動(dòng)狀態(tài)可以按動(dòng)按鈕 SB1～ SB10 控制四臺(tái)泵的起停，在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，根據(jù) PLC 的程序運(yùn)行，自動(dòng)控制泵的起停。 HL1～ HL8 為各種運(yùn)行指示燈。中間繼電器 KA1 的一個(gè)常開觸點(diǎn) 接 PLC的輸入點(diǎn) ，控制自動(dòng)狀態(tài)的起動(dòng) ； 中間繼電器 KA1 的三個(gè)常閉觸點(diǎn)接在四臺(tái)泵的手動(dòng) 28 控電路上，控制四臺(tái)泵的手動(dòng)運(yùn)行。 FRl～ FR4 為四臺(tái)泵機(jī)的熱繼電器的常閉觸點(diǎn)，可對(duì)電機(jī)進(jìn)行過流保護(hù) [13]。 4. 4. 3 PLC 的外部接線圖及其 I/O 分配表 本系統(tǒng)占用 PLC 的 3 個(gè)輸入點(diǎn)， 8 個(gè)輸出點(diǎn)， PLC 的外部接線圖如圖 43 所示， PLC的具體 I/O 分配情況見表 42： K A 1K M 1 K M 2 K M 3 K M 4 K M 5 K M 6 K M 7 K M 8Q 0 . 0 Q 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3 Q 0 . 4 Q 0 . 5 Q 0 . 6 Q 0 . 7S B 1 0S B 9S B 8S B 7S B 5S B 6S B 3S B 4S B 1S B 2 K M 1K M 1K M 1K M 2K M 3K M 2K M 3K M 3K M 4K M 5K M 4K M 5K M 5K M 6 K M 7K M 6K M 8K M 8K M 5K A 1K A 1K A 1K A 1H L 2H L 3H L 4H L 5H L 6H L 7H L 8K M 1K M 2K M 3K M 4K M 5K M 6K M 7H L 1L 1NQ F 7K A 24231F R 1 F R 2 F R 3 F R 4S A 圖 42 控制電路圖 Drawing of control circuit 輸入 功能 輸出 功能 變頻器高頻信號(hào) KM1(1 號(hào)電機(jī)接變頻器 ) 變頻器低頻信號(hào) KM2(1 號(hào)電機(jī)接工頻電源 ) 啟動(dòng)信號(hào) KM3(2 號(hào)電機(jī)接變頻器 ) KM4(2 號(hào)電機(jī)接工頻電源 ) KM5(3 號(hào)電機(jī)接變頻器 ) KM6(3 號(hào)電機(jī)接工頻電源 ) KM7(4 號(hào)電機(jī)接變頻器 ) 變頻器運(yùn)行、停止信號(hào) 3L 變頻器端子 9 表 42 PLC I/0 分配表 29 Distribute table of PLC I/O ～ 2 2 0 VK M 1K M 2K M 3K M 4K M 5K M 6K M 7D C O M3 LQ 0 . 72 LQ 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 4Q 0 . 5Q 0 . 6Q 0 . 01 LD I N 1NLML+2 4 V1 MI 0 . 0I 0 . 1I 0 . 2變 頻 器 上 限 頻 率 信 號(hào)變 頻 器 下 限 頻 率 信 號(hào)啟 動(dòng) 信 號(hào)1 號(hào) 電 機(jī) 接 變 頻 器1 號(hào) 電 機(jī) 接 工 頻 電 源2 號(hào) 電 機(jī) 接 變 頻 器3 號(hào) 電 機(jī) 接 變 頻 器4 號(hào) 電 機(jī) 接 變 頻 器2 號(hào) 電 機(jī) 接 工 頻 電 源3 號(hào) 電 機(jī) 接 工 頻 電 源變 頻 器 運(yùn) 行 、 停 止 信 號(hào)S 7 2 0 0圖 43 PLC 外部接線圖 Periphery connection circuit of PLC 4. 4. 4 變頻器外部接線圖及相關(guān)參數(shù)設(shè)置 PLC 的 ， 接變頻器的端子 1 21， L+接端子 22，以便把變頻器上限頻率信號(hào)和下限頻率信號(hào)送到 PLC 中。變頻器上限頻率一般設(shè)置為 49～ ，下限頻率為防止水泵轉(zhuǎn)速較低，形成 “空轉(zhuǎn) ”，一般設(shè)置為 25～ 30HZ。 PLC 的 3L、 、 分別接變頻器的端子 5，以實(shí)現(xiàn)用 PLC 的信號(hào)控制變頻器運(yùn)行和停止。利用變頻器兩個(gè)的可編程繼電器輸出端口 1 21 進(jìn)行功能設(shè)定，當(dāng)變頻器頻 率達(dá)到上限頻率時(shí)， 19 的常開觸點(diǎn)閉合 。 當(dāng)變頻器頻率達(dá)到下限頻率時(shí)， 21 的常開觸點(diǎn)閉合，可以此作為 PLC 的輸入信號(hào)，判斷是否進(jìn)行加泵或切泵。同時(shí) PLC 的輸出端 作為變頻器的輸入端 5(設(shè)定為變頻器運(yùn)行和停止的控制端 )信號(hào)以控制變頻器的運(yùn)行和停止 [14]。 4. 4. 5 缺水保護(hù)電路 當(dāng)水池水位偏低時(shí)，應(yīng)停止供水，否則水泵處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)損壞水泵。缺水保護(hù)電路如圖 45 所示， HL為指示燈， HK 為蜂鳴器， KA2 為中間繼電器。當(dāng)水池缺水時(shí) 30 KA2 失電，利用其常開觸點(diǎn)切斷控制電路和常閉觸點(diǎn)進(jìn)行聲光 報(bào)警。 3459M M 4 3 0變 頻 器1 92 02 12 2壓 力 傳 感 器壓 力 信 號(hào)A I N +A I N RD I N 1變 頻 器 運(yùn) 行 停 止 信 號(hào)變 頻 器 上 限 頻 率 信 號(hào)變 頻 器 下 限 頻 率 信 號(hào) 圖 44 變頻器外部接線圖 Exterior connection of transducer ～ 2 4 VK A 2水 池H KH LK A 2 圖 45 缺水保護(hù)電路 Protect circuit of lack of water 31 5 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì) 5. 1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方法 對(duì)那些按動(dòng)作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，非常適合使用 順序控制設(shè)計(jì)法編程。順序控制設(shè)計(jì)法規(guī)律性很強(qiáng)，雖然編出的程序偏長(zhǎng)，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性強(qiáng)。 在用順序控制設(shè)計(jì)法編程時(shí)，功能表圖是很重要的工具。功能表圖能清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。 5. 2 系統(tǒng)程序功能圖 為了能直觀的了解程序的設(shè)計(jì)，在此畫出了程序功能圖，如圖 51 所示，它能清楚的表明系統(tǒng)各個(gè)狀態(tài)動(dòng)作的順序和轉(zhuǎn)化條件。 5. 3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)分析 加啟動(dòng)信號(hào) ( 為 “ 1” )后，如果水池水位下限沒達(dá)到時(shí)，開始起動(dòng)程序，此時(shí)由 PLC控制使 1電機(jī)變頻運(yùn)行 (此時(shí) ， 亮 )；如果變頻器達(dá)到頻率上限 (即有輸入 為“ 1” )，則定時(shí)器 T37 開始計(jì)時(shí) (10s)，計(jì)時(shí)完畢后關(guān)閉 ， ，延時(shí) 1S， (延時(shí)是為了兩方面的原因 ： 一是使開關(guān)充分熄弧，防止電網(wǎng)倒送電給變頻器，燒毀變頻器；二是讓變頻器減速為 0，以重新啟動(dòng)另一臺(tái)電機(jī)。以下各切換時(shí)的延時(shí)與此原因相同，將不再贅述。 )延時(shí)完畢，則 1電機(jī)投入工頻運(yùn)行、 2電機(jī)投入變頻運(yùn)行 (此時(shí) 、 、 亮 )；如果變頻器又達(dá)到頻率下限 ( 為 “ 1” )則定時(shí)器 T39 開始計(jì)時(shí) (10S)， 計(jì)時(shí)完畢后關(guān)閉、 ，延時(shí)隔 1S，延時(shí)完畢后，則 1電機(jī)投入工頻運(yùn)行、 2電機(jī)投入工頻運(yùn)行、3電機(jī)投入變頻運(yùn)行 (此時(shí) 、 、 、 亮 )；這是一個(gè)加電機(jī)的過程。 如果運(yùn)行在 1電機(jī)工頻運(yùn)行、 2電機(jī)工頻運(yùn)行、 3電機(jī)變頻運(yùn)行 (即有 、 、 亮 )的狀態(tài)下，變頻器出現(xiàn)頻率下限 ( 為 “ 1” )， 則定時(shí)器 T43 開始計(jì)時(shí) (10秒 )，計(jì)時(shí)完畢后關(guān)閉 ，此時(shí) 2電機(jī)處于工頻運(yùn)行、 3電機(jī)處于變頻運(yùn)行 (即有 、 亮 )；如果變頻器又達(dá)到頻率下限 ( 為 “ 1” )，則定時(shí)器 T45 開始計(jì)時(shí) (10 秒 )，計(jì)時(shí)完畢后，關(guān)閉 ，此時(shí) 3電機(jī)處于變頻運(yùn)行 (即 、 亮 )。這是一個(gè)切除電機(jī)的過程。 運(yùn)行過程中，若變頻器頻率沒有達(dá)到上、下限，同 時(shí) 達(dá)到上、下限后連續(xù)計(jì)時(shí)沒到設(shè)定時(shí)間一樣， PLC 的輸出穩(wěn)定在該狀態(tài)下，程序中切除電機(jī)采用了 (“先投先停 ”)的原則，這可以使各電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間和次數(shù)相接近，從而延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。本系統(tǒng)在投入電機(jī) 32 條件設(shè)置為到達(dá)頻率上限后連續(xù)計(jì)時(shí) 10S，切除電機(jī)條件設(shè)置為到達(dá)頻率下限后 10 秒，這是為了當(dāng)運(yùn)行著的電機(jī)全速運(yùn)行壓力 還低于給定壓力時(shí)，能盡快投入電機(jī)使壓力升高，同 S 0 . 0S 0 . 1S 0 . 3S 0 . 4S 0 . 5S 0 . 7S 1 . 0S 1 . 1S 0 . 2S 0 . 6合 上 開 關(guān) 1 泵 變 頻 運(yùn) 行低 頻 信 號(hào) 1 0 秒運(yùn) 行 4 小 時(shí)高 頻 信 號(hào) 1 0 秒高 頻 信 號(hào) 1 0 秒高 頻 信 號(hào) 1 0 秒高 頻 信 號(hào) 1 0 秒低 頻 信 號(hào) 1 0 秒低 頻 信 號(hào) 1 0 秒運(yùn) 行 4 小 時(shí)低 頻 信 號(hào) 1 0 秒運(yùn) 行 4 小 時(shí)運(yùn) 行 4 小 時(shí)運(yùn) 行 4 小 時(shí)低 頻 信 號(hào) 1 0 秒高 頻 信 號(hào) 1 0 秒低 頻 信 號(hào) 1 0 秒運(yùn) 行 4 小 時(shí)低 頻 信 號(hào) 1 0 秒低 頻 信 號(hào) 1 0 秒高 頻 信 號(hào) 1 0 秒低 頻 信 號(hào) 1 0 秒1 泵 工 頻 運(yùn) 行2 泵 變 頻 運(yùn) 行1 泵 工 頻 運(yùn) 行2 泵 工 頻 運(yùn) 行3 泵 變 頻 運(yùn) 行2 泵 工 頻 運(yùn) 行3 泵 變 頻 運(yùn) 行1 泵 變 頻 運(yùn) 行2 泵 工 頻 運(yùn) 行3 泵 工 頻 運(yùn) 行1 泵 變 頻 運(yùn) 行2 泵 工 頻 運(yùn) 行1 泵 工 頻 運(yùn) 行2 泵 變 頻 運(yùn) 行3 泵 工 頻 運(yùn) 行 2 泵 變 頻 運(yùn) 行 3 泵 變 頻 運(yùn) 行 4 泵 變 頻 運(yùn) 行 圖 51 程序功能圖 Chart of program function 33 時(shí)防止當(dāng)壓力波動(dòng)時(shí)頻繁切換電機(jī)。 當(dāng)單獨(dú)一臺(tái)電機(jī)運(yùn)行于變頻狀態(tài)時(shí)，如果變頻器達(dá)到頻率下限時(shí)，開始計(jì)時(shí) (10 秒鐘 )，計(jì)時(shí)完畢，則切除該電機(jī)和變頻器的運(yùn)行，轉(zhuǎn)入容量較小的輔助電機(jī)變頻運(yùn)行 (此狀態(tài) ， 亮 )。當(dāng)變頻器的頻率上限信號(hào)持續(xù)出現(xiàn)時(shí)， T52 開始計(jì)時(shí) (10 秒 )，計(jì)時(shí)到，則轉(zhuǎn)入第一狀 態(tài)的運(yùn)行，即 1電機(jī)變頻運(yùn)行 (此時(shí) ， 亮 )。當(dāng)用水量很少 (如夜間用水 )的情況下自動(dòng)使容量較小輔助電機(jī)處于變頻運(yùn)行狀態(tài)，這可達(dá)到節(jié)能目的。 在本程序中還設(shè)計(jì)了三臺(tái)主電機(jī)兩種循環(huán)切換的功能。一種是一臺(tái)電機(jī)單獨(dú)處于變頻運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間 (4 小時(shí) )到時(shí)，關(guān)閉該電機(jī)和變頻器，并延時(shí) 1S，延時(shí)到后啟動(dòng)另一臺(tái)電機(jī)變頻運(yùn)行，此切換循環(huán)是 ： 1變頻 →2 變頻 →3 變頻 →1 變頻；第二 種是有一臺(tái)電機(jī)工頻運(yùn)行和一臺(tái)變頻運(yùn)行的狀態(tài)下，計(jì)時(shí)時(shí)間 (4 小時(shí) )到時(shí)，把工頻運(yùn)行和變頻運(yùn)行的電機(jī)切除，延時(shí) 1S，把原變頻運(yùn)行 的電機(jī)接于工頻運(yùn)行，變頻器起動(dòng)另一臺(tái)沒運(yùn)行的電機(jī)，此切換循環(huán)是 ： 1工頻、 2變頻 →2 工頻、 3變頻 →3 工頻、 1變頻 →1 工頻、 2變頻。程序中的計(jì)時(shí)是用時(shí)間脈沖 (該位提供一個(gè) 1 分鐘的時(shí)間脈沖， 30 秒為 1， 30秒為 0，周期為 1 分鐘 )和對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的變量寄存器單元 YD260 組成的。 綜合整個(gè)運(yùn)行程序，可以看出實(shí)現(xiàn)三臺(tái)主電機(jī)的輪流切換和與輔助電機(jī)的切換，使整個(gè)系統(tǒng)工作協(xié)調(diào)，提高了工作效率，并延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命，充分合理的使用四臺(tái)設(shè)備，滿足工作要求 [15]。 5. 4 系統(tǒng)程序自動(dòng)控制過程表 根據(jù)實(shí)際控制要求，可列出自動(dòng)控制過程表 (如表 51)。該表反映了自動(dòng)控制過程中水泵工作狀態(tài)和狀態(tài)變化過程。在表中 xf 為變頻器工作頻率； Hf 為變頻器上限工作頻率； Lf為變頻器的下限工作頻率 )(Hffxt ?為 ( Hffx? )的時(shí)間 ； )(Hffxt ?為 ( Hffx? )的時(shí)間； Ht ( Hffx? )為 的允許時(shí)間； Lt ( Hffx? )的允許時(shí)間 ； T1 為一臺(tái)水泵運(yùn)行要循 環(huán)切換的時(shí)間； T2 為二臺(tái)水泵運(yùn)行要循環(huán)切換的時(shí)間； T3 為在壓力滿足條件下輔助泵切換到主泵的延時(shí)時(shí)間。 表 51 系統(tǒng)程序自動(dòng)控制過程表 Autocontrol course of system program 初始 狀態(tài) 切換 條件 切換過程 完成狀態(tài) 未開機(jī) 開機(jī) (ON)→KM1(ON) (ON)→ 變頻器 (ON) M1 變頻運(yùn)行 34 表 51 (續(xù) ) 初始 狀態(tài) 切換 條件 切換過程 完成狀態(tài) M1 變頻運(yùn)行 HfHfx tt ?? )( (OFF)、 (OFF)、延時(shí)后 (ON)→KM2(ON)