【正文】 要有一個良好的工作環(huán)境。通常應(yīng)滿足以下條件： （ 1）環(huán)境溫度約在 0—— 55 攝氏度，環(huán)境溫度過高或過低，使 PLC長期處于極限溫度下工作，會影響 PLC 工作的穩(wěn)定性和可靠性。應(yīng)而PLC 安裝時應(yīng)遠(yuǎn)離熱源。 PLC 安裝在控制柜時，柜的上下有通風(fēng)散熱的百葉窗，必要時應(yīng)安裝電風(fēng)扇降溫；注意不要把發(fā)熱量大的元器件如變壓器，穩(wěn)壓電源等放在 PLC 下方。 PLC 四周應(yīng)留有一定的空間供通風(fēng)散熱用。 （ 2） PLC 允許的相對濕度一般在 35%80%，溫度太高不僅使漏電流增大影響絕緣性能，而且直接影響模 擬量輸入輸出裝置的精度，必要時可設(shè)置小加熱器或夜間不切斷電源。 （ 3）周圍不應(yīng)有導(dǎo)電塵埃，油性物或有機(jī)溶劑，腐蝕性氣體。以防銹蝕元器件，造成絕緣減低，嚴(yán)重漏電，局部短路等故障，甚至損壞設(shè)備。 （ 4） PLC 能承受的振動和沖擊有一定的規(guī)定，振動過大會引起插接件松動。為了減少振動和沖擊，可將 PLC 控制柜與振動和沖擊源分開，或用抗震墊來固定 PLC 控制柜。 2. 電源輸入輸出接線是外部干擾入侵 PLC 的重要途徑，應(yīng)采取相應(yīng)的抗干擾措施。 （ 1）抑制電源系統(tǒng)引入的干擾 電源是 PLC 引入干擾的主要途徑之一。 PLC 應(yīng)盡可能取 用電壓波動較小，波形畸變較小的電源，這對提高 PLC 的可靠性有很大的幫助。 PLC的供電線路應(yīng)與其他大功率用電設(shè)備或強(qiáng)干擾設(shè)備分開。在干擾較強(qiáng)或可靠性要求很高的場合，對 PLC 交流電源系統(tǒng)可采用的抗干擾措施有以下幾種方法： ① 在 PLC 電源的輸入端加接隔離變壓器，由隔離變壓器的輸出端直基于 PLC 的自動恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 29 接向 PLC 供電，這樣可抑制來自電網(wǎng)的干擾。隔離變壓器的電壓可取 1：1，在一次和二次繞組之間采用雙屏蔽技術(shù)，一次屏蔽層用漆包線或銅線等非導(dǎo)磁材料繞一層，注意電氣上不能短路，并接到中性線；二次則采用雙絞線，雙 絞線能減少電源線間的干擾。 ② 在 PLC 電源的輸入端加接低通濾波器可濾去交流電源輸入的高頻干擾和高次諧波。在干擾嚴(yán)重場合，可同時使用隔離變壓器和低通濾波器的方法，通常低通濾波器先與電源相接，低通濾波器輸出再接隔離變壓器；也可同時使用帶屏蔽層的電壓扼流圈和低通濾波器的方法。 PLC的電源和 PLC輸入 /輸出模塊用電源應(yīng)與被控系統(tǒng)的動力部分，控制部分分開配線，電源供電線的截面應(yīng)有足夠的余量，并采用雙絞線。條件許可時， PLC 可采用單獨的供電回路，以避免大容量設(shè)備的起停對PLC 的干擾。系 統(tǒng)的動力線應(yīng)足夠粗，以降低大容量異步電動機(jī)起動時的線路電壓降，且動力線要遠(yuǎn)離 PLC 裝置 20CM 以上。 外部的輸入電路用的外接輸入電路用的外接直流電源最好采用穩(wěn)壓電源。 （ 2）抑制輸入輸出電路引入的干擾 為了抑制輸入輸出信號傳輸線引入的干擾，一般應(yīng)注意以下幾點： ① 開關(guān)量信號不易受外界干擾，可用普通單根導(dǎo)線傳輸。 ② 數(shù)字脈沖信號頻率較高，傳輸過程中易受外界干擾，應(yīng)選用屏蔽電纜傳輸。 ③ 模擬量信號是連續(xù)變化的信號，外界的各 種干擾信號都會迭加在模擬信號上而造成干擾，因此要選用屏蔽電纜或帶防護(hù)的雙絞線。如果模擬量 I/O 信號距離 PLC 較遠(yuǎn)，應(yīng)采用 4~20mA 或 0~10mA 的電流傳輸方式，而不用易受干擾的電壓信號傳輸。對于功率較大的開關(guān)量輸入輸出線最好與模擬量輸入輸出線分開敷設(shè)。 ④ PLC 的輸入輸出線要與動力線分開，距離應(yīng)在 20cm 以上，如果不能保證上述最小距離，可將這部分動力線穿套管，并將管接地。絕對不允許把 PLC 的輸入輸出線與動力線 ﹑ 高壓線捆扎在一起。 ⑤ 應(yīng)盡量減小動力 線與信號線平行敷設(shè)的長度，否則應(yīng)增大兩者的距離以減少噪音干擾。一般兩線間的距離為 20cm。當(dāng)兩線平行敷設(shè)的長度在 100~200m 時，兩線間距離應(yīng)在 40cm 以上；平行敷設(shè)的長度在200~300m 時，兩線間距離應(yīng)在 60cm 以上。 基于 PLC 的自動恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 30 ⑥ PLC 的輸入輸出線最好單獨敷設(shè)在封閉的電纜槽架內(nèi)（線槽外殼良好接地）。不同種類信號的輸入輸出線，不能放在同一根多芯屏蔽電纜內(nèi)（引線部分更不許捆扎在一起），而且在槽架內(nèi)應(yīng)隔開一定距離安放，屏蔽層應(yīng)當(dāng)接地。 ⑦ 當(dāng) PLC 的輸入線較 長，如果使用交流輸入模塊，由于感應(yīng)電動勢的干擾，即使沒有輸入信號也可能會引起誤動作。必要時可在輸出端子兩端并聯(lián)電阻，或改用直流輸入模塊，以降低上述異常感應(yīng)電動勢。 在 PLC 的輸出端，對于交流感性負(fù)載，為避免斷開電源時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，應(yīng)在交流回路側(cè)并聯(lián)阻容吸收電路， R 可取 51~120Ω ， C可取 ~，電容的耐壓要大于電源的峰值電壓；對于直流感性負(fù)載，應(yīng)在負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，以防止感應(yīng)電動勢擊穿 PLC 內(nèi)部電路元器件，二極管可選 1A 的管子，耐壓要大于負(fù)載電源電壓的 3 倍，接線時要注意二極管的極性 。 ⑧ 對于輸入輸出信號在 300m 以上的長距離場合，建議用中間繼電器轉(zhuǎn)換信號或使用遠(yuǎn)程 I/O 控制。 （ 3） PLC 的接地 ① PLC 接地最好采用專用接地極。如果不可能，也可與其他盤板公用接地系統(tǒng)，但須用自己的接地線直接與公用接地極相連。絕對不允許與大功率晶閘管裝置和大型電動機(jī)之類的設(shè)備公用接地系統(tǒng)。 ② PLC 的接地極離 PLC 越近越好，即接地線越短越好。 PLC 如由多單元組成，各單元之間應(yīng)采用同一點接地，以保證各單元之間等電位。當(dāng)然，一臺 PLC 的 I/O 單元如果有的分散在較遠(yuǎn)的現(xiàn)場，這種情況可分開接地，但必須遵守上述相應(yīng)規(guī)則。 ③ PLC 輸入輸出信號線采用屏蔽電纜時，其屏蔽層應(yīng)采用一點接地，并且在靠近 PLC 這端的電纜接地，電纜另一端不接地。如果信號隨噪聲而波動，可連接一個 ~。 ④ 接地線截面積應(yīng)大于 2平方毫米，接地線一般最長不超過 20 米。PLC 控制系統(tǒng)的接地電阻一般小于 4Ω 。 （ 4）應(yīng)用滅弧器，提高抗干擾能力 在 PLC 輸出端使用滅弧器， 在 PLC 的輸出端負(fù)載勵磁線圈的兩端并聯(lián)直流滅弧器或單相交流滅弧器，可提高 PLC 抗干擾能力。對于交流負(fù)載，在負(fù)載兩端并聯(lián)阻容吸收電路，可吸收負(fù)載接通瞬間產(chǎn)生的沖擊電基于 PLC 的自動恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 31 流及負(fù)載斷開時產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓。 變頻器注意事項 變頻器和電機(jī)的距離確定電纜和布線方法 （ 1）變頻器和電機(jī)的距離應(yīng)該盡量的短。這樣減小了電纜的對地電容，減少干擾的發(fā)射源。 （ 2）控制電纜選用屏蔽電纜，動力電纜選用屏蔽電纜或從變頻器到電機(jī)全部用穿線管屏蔽。 （ 3）電機(jī)電纜應(yīng)獨立于其它電纜走線，其最小距離為 500 毫米。同時應(yīng)避免電機(jī) 電纜與其他電纜長距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)可能使它們按 90 度角交叉。與變頻器有關(guān)的模擬量信號線與主回路線分開走線，即使在控制柜中也要如此。 （ 4）與變頻器有關(guān)的模擬信號線最好選用屏蔽雙絞線，動力電纜選用屏蔽的三芯電纜（其規(guī)格要比普通電機(jī)的電纜大檔）或遵從變頻器的用戶手冊。 變頻器的接地 變頻器正確接地是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制噪聲能力的重要手段。變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導(dǎo)線的截面不小于 4 毫米，長度不超過 5 米。變頻器 的接地應(yīng)和動力設(shè)備的接地點分開，不能共地。信號線的屏蔽層一端接到變頻器的接地端，另一端浮空。 變頻器與控制柜 變頻器應(yīng)該安裝在控制柜內(nèi)部，控制柜在設(shè)計時要注意以下問題。 1. 散熱問題：變頻器的發(fā)熱是由內(nèi)部的損耗產(chǎn)生的。在變頻器中各部分損耗中主要以主電路為主，約占 98%，控制電路占 2%。為了保證變頻器正?？煽窟\行，必須對變頻器進(jìn)行散熱。我們通常采用風(fēng)扇散熱；變頻器的內(nèi)裝風(fēng)扇可將變頻器的箱體內(nèi)部散熱帶走，若風(fēng)扇不能正常工作，應(yīng)立即停止變頻器運行；大功率的變頻器還需要在控制柜上加風(fēng)扇，控制柜的風(fēng)道要設(shè)計 合理，所有進(jìn)風(fēng)口要設(shè)置防塵網(wǎng)，排風(fēng)通暢，避免在柜中形成渦流，在固定的位置形成灰塵堆積；根據(jù)變頻器說明書的通基于 PLC 的自動恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 32 風(fēng)量來選擇匹配的風(fēng)扇，風(fēng)扇安裝要注意防震問題。 2. 電磁干擾問題 （ 1）變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表儀器有一定的干擾，而且會產(chǎn)生高次諧波，這種高次諧波會通過供電回路進(jìn)入整個供電網(wǎng)絡(luò)，從而影響其他儀表。如果變頻器的功率很大占整個系統(tǒng)的 25%以上，需要考慮控制電源的抗干擾措施。 （ 2）當(dāng)系統(tǒng)中有高頻沖擊負(fù)載時，變頻器本身會因為干擾而出現(xiàn)保護(hù)，則考慮整 個系統(tǒng)的電源質(zhì)量問題。 3. 防護(hù)問題需要注意以下幾點： （ 1）防水防結(jié)露：如果變頻器放在現(xiàn)場，需要注意變頻器柜上方不能有管道法蘭或其他漏點，在變頻器附近不能有噴濺水流，總之現(xiàn)場柜體防護(hù)等級要在 IP43 以上。 （ 2）防塵：所有進(jìn)風(fēng)口要設(shè)置防塵網(wǎng)阻隔絮狀雜物進(jìn)入，防塵網(wǎng)應(yīng)該設(shè)計為可拆卸式，以方便清理維護(hù)。防塵網(wǎng)的網(wǎng)格根據(jù)現(xiàn)場的具體情況確定，防塵網(wǎng)四周與控制柜的結(jié)合處要處理嚴(yán)密。 （ 3）防腐蝕性氣體：在化工行業(yè)這種情況比較多見，此時可以將變頻柜放在控制室內(nèi)。 變頻器接線規(guī)則 信號線與動力線必須分開走線： 使用模擬量信號進(jìn)行遠(yuǎn)程控制變頻器時，為了減少模擬量受來自變頻器和其他設(shè)備的干擾，請將控制變頻器的信號線與強(qiáng)電回路分開走線。距離應(yīng)在 30cm以上。即使在控制柜內(nèi)，同樣要保持這樣的接線規(guī)范。該信號與變頻器之間的控制回路線最長不得超過 50cm。信號線與動力線必須分別放置在不同的金屬管道或者金屬軟管內(nèi)部；連接 PLC 和變頻器的信號線如果不放置在金屬管道內(nèi)，極易受到變頻器和外部設(shè)備的干擾；同時由于變頻器無內(nèi)置的電抗器，所以變頻器的輸入和輸出級動力線對外部會產(chǎn)生極強(qiáng)的干擾，因此放置信號線的金屬管或金屬軟管一直要延伸到變頻 器的控制端子處，以保證信號線與動力線的徹底分開。模擬量控制信號線應(yīng)使用雙股絞合屏蔽線，電線規(guī)格為 平方毫米。在接地時一定要注意，電纜剝線要盡可能的短（ 5 到 7mm 左右），同時對剝線以后的屏蔽層要用絕緣膠布基于 PLC 的自動恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 33 包起來，以防止屏蔽線與其他設(shè)備接觸引入干擾。為了提高接線的簡易性和可靠性，推薦信號線上使用壓線棒端子。 變頻器的維護(hù) 通電前檢查 （ 1）外觀及結(jié)構(gòu)檢查 △ 在安裝變頻器之前，應(yīng)對變頻器的外觀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查和確認(rèn)： △ 確認(rèn)變頻器是否和訂單及系統(tǒng)設(shè)計時的選型一致； △ 根據(jù)接線圖對各部 分連線進(jìn)行檢查； △ 檢查變頻器的設(shè)置環(huán)境和接地線 ﹑ 屏蔽線的處理方式是否正確； △ 清理控制柜內(nèi)塵土和碎線頭。 （ 2）絕緣電阻檢查 對主電路和接地端子進(jìn)行絕緣電阻檢查 。 變頻器的試運行 變頻器在安裝完畢正式投入運行前，應(yīng)驅(qū)動電動機(jī)空載運行幾分鐘，此時應(yīng)檢查以下幾點： ☆電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是否正確； ☆電動機(jī)是否有不正常的振動和噪聲； ☆電動機(jī)軸旋轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)； ☆電動機(jī)升降速時是否平滑； ☆電動機(jī)的溫升是否過高。 變頻器的維護(hù) 變頻器的日常維護(hù)與定期檢查主要包括以下幾個方面： （ 1）周圍 環(huán)境 檢查確認(rèn)環(huán)境溫度 ﹑ 濕度 ﹑ 振動是否有異常，有無灰塵 ﹑ 氣體 ﹑ 油霧 ﹑ 水滴等。周圍有沒有放置工具等異物 ﹑ 危險品。 （ 2）電壓 檢查主電路電壓和控制電路電壓是否正常。 （ 3）顯示 基于 PLC 的自動恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 34 檢查各種顯示是否正常，顯示是否清楚，是否缺少字符等等。 （ 4）框架面板等 檢查框架面板有無異常聲音或者異常振動，螺栓是否松動，有無變形損傷，有無過熱造成的變色，有無粘著灰塵等。 （ 5）整體 檢查螺釘?shù)染o固件是否松動或脫落，絕緣體有無變形裂紋破損或因過熱造成老化變色。 （ 6）主電路 檢查主電路的導(dǎo)體有無因過熱而造成變色或破損；電線外皮是 否變色或破損；接線端子有無損傷；濾波電容有無漏液變色裂紋外殼膨脹或其他明顯變形；制動電阻有無因過熱造成的怪味或絕緣部分裂紋；有無斷線。 基于 PLC 的自動恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 35 總結(jié) 論文首先在第一章中先對變頻調(diào)速的概念和恒壓變頻系統(tǒng)的 PID功能進(jìn)行了簡要的介紹，之后分析了變頻恒壓供水系統(tǒng) PID 調(diào)節(jié)過程。在這之后，我介紹了變頻器的節(jié)能功能，聯(lián)系供水系統(tǒng)的水錘效應(yīng)相信可以說明在供水系統(tǒng)中使用了變頻器后所產(chǎn)生的效果。 然后在第二章介紹了系統(tǒng)原理，然后分別介紹了變頻恒壓供水系統(tǒng)的供水方式﹑供水特點和水壓控制 信號算法處理，從而提出了自己的設(shè)計方案。詳細(xì)地論述了本系統(tǒng)的系統(tǒng)原理和工作過程。 第三章介紹了系統(tǒng)的硬件軟件部分。簡介了所應(yīng)用的 S7200 PLC的特點和變頻器 MM440 的特點。由于應(yīng)用了 PLC產(chǎn)品，所以編寫了 PLC梯形圖設(shè)計和 PLC 模塊控制器的 I/O 分配圖。我在系統(tǒng)中使用的是西門子公司的產(chǎn)品，于是我引入變頻器容量計算，給出變頻器部分的設(shè)計。