【正文】 是 邏輯代數設計法。 編程軟件的簡單介紹 STEP7Micro/WIN32編程軟件是基于 Windows的應用軟件，由西門子公司專為 S7200系列 PLC設計開發(fā)，它功能強大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時也可以實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。現(xiàn)在加上全中文化程序后，可在中文的界面下進行操作，用戶使用起來更加方便。 STEP7Micro/WIN32的基本功能是協(xié)助用戶完成開發(fā)應用軟件的任務，例如創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序，編輯過程中編輯器具有簡單的語法檢查功能。同時它還有一些工具性的功能，例如用戶程序的文檔管理和加密等。此外，還可直接用軟件設置 PLC的工作方式，參數和運行監(jiān)控等。程序編輯 過程中的語法檢查功能可以提前避免一些語法和數據類型方面的錯誤。 軟件的功能的實現(xiàn)可以在聯(lián)機工作方式（在線方式）下進行，部分功能的實現(xiàn)也可以在離線工作方式下進行。 S7200PLC使用 STEP7Micro/WIN32編程軟 件進行編程。單擊圖 進入如圖 ，在此界面可完成 32 主程序，子程序，中斷程序的編制與修改，完成 圖 STEP7編程軟件圖標 程序編制后單擊保存，再單擊下載，程序即可供 PLC使用。 圖 STEP7Micro/WIN32操作界面 恒壓供水系統(tǒng)梯形圖的設計 在控制系統(tǒng)中，變頻器通過對電機出廠壓力點處設置的壓力變送器反饋信號，進行單閉環(huán)控制。 PLC程序設計的主要任務是接受外部開關信號的輸入以及水池水位信號，判斷當前的系統(tǒng)狀態(tài)是否正常，然后執(zhí)行程序，由輸出信號去控制接觸器、繼電器和變頻器等器件，以完成相應的控制任務， PLC主要控制任務就是根據實際情況實現(xiàn)工頻和變頻的切換。 根據系統(tǒng)的控制要求，經過化簡后的各變量的邏輯表達式如下： I I I I? () I I I I? () 33 T I I I? () I I? () 0 C I I I? () 34 T I I I? 33 () 1 CI? () ? ?0 .20 .0 0 .0 0 .5 0 .7Q M M M I?? () M M I? () M M I? () M M I? () I I?? () I I?? () 根據邏輯表達式 （ ） ~（ ） ，設計的梯形圖如圖 。 34 35 36 圖 主程序 程序的仿真與調試 仿真軟件的簡介 由于實驗室 的條件有限，本次設計采用 S7PLCSIM進行仿真。 S7PLCSIM是STEP7中的一個非常實用的軟件。我們可以把它作為一臺仿真的 PLC，用于運行和測試用戶程序。因為這中仿真完全是用 STEP7軟件進行，因此無需連接任何 S7硬件，就可以在 PG/PC上仿真一個完整的 S7CPU，包括地址和 I/O。 S7PLCSIM提供了一個簡潔的操作界面，可以監(jiān)視或者修改程序中的參數，比如直接對數字量進行操作。下面我進行仿真的地一步，打開軟件，如圖 示。 37 圖 S7PLCSIM軟件的界面 恒壓 供水系統(tǒng)程序的仿真調試 在編程窗口中把程序下載到仿真 PLC中，如圖 。 圖 程序裝載界面 38 點擊開始按鈕， 1泵開始變頻運行，如圖 。 圖 1泵變頻運行 變頻器達到上限， 1泵工頻運行， 2泵變頻運行，如圖 411所示。 39 圖 1泵工頻運行， 2泵變頻運行 當水泵出現(xiàn)故障，啟動備用泵，圖 412為 1泵出現(xiàn)故障的界面。 圖 412 1泵出現(xiàn)故障 恒壓變頻供水系統(tǒng)的 WinCC界面設計 WinCC軟件 簡介 工控組態(tài)軟件 WinCC是一個集成的人機界面（ HMI）系統(tǒng)和監(jiān)控管理（ SCADA）系統(tǒng)。 WinCC是 Windows Control Center (視窗控制中心 )的簡稱。它集成了 SCADA、 組態(tài)、腳本語言和 OPC等先進技術，提供了適用于工業(yè)的圖形顯示、消息歸檔、以及報表等功能模塊。 首先創(chuàng)建通訊驅動程序：建立 S7200與 WinCC之間的通訊。其次建立變量標簽：每個標簽需要對每個變量的標簽名，數據類型，地址進行設置。最后 建立過程畫面。 使用 WinCC中的圖形編輯器可以繪制各種元素和圖形。該控制系統(tǒng)畫面主要有主畫面、參數設置、供電回路、實時曲線、報表統(tǒng)計、歷史記錄查詢、故障報警等畫面組成，在上位機上可以顯示各個電機的電流、頻率、水位、水壓、工頻和變頻運行的時間以及各泵的運行狀態(tài)等參數。建立好 WinCC和 PLC的通訊聯(lián)系后， PLC上的事件順序將是可視和可操作的。組態(tài)軟件畫面主要由以上七塊組成。在實際運行中為了防止有人誤操作而對系統(tǒng)產生傷害，我們對不同的操作者的權限作出規(guī)定，對不同的操作人員設定不同的操作密碼和相應的操作權限，這 40 樣可以防止有人誤操作而對系統(tǒng)產生傷害 [19]。 恒壓供水系統(tǒng)的 WinCC界面設計 監(jiān)控主畫面的簡單繪制過程如下： 從“開始”菜單里啟動 WinCC的資源管理器窗口，如圖 。 圖 WinCC資源管理器窗口 在資源管理器窗口里點擊新建按鈕，出現(xiàn)如圖 ，輸入項目的名稱，并選擇好保存的路徑，單擊“創(chuàng)建”按鈕，一個新的工程就建立了。 圖 創(chuàng)建新項目窗口 41 新項目建立好后，就要進行變量的添加，以便在以后的過程中隨時調用這些變量。添加變量的方法是在圖 ，出現(xiàn)如圖 所示的窗口。在窗口的右半部分右擊，再新建 變量，并選擇好變量的類型，最后保存即可。 圖 415 新建變量窗口 添加好變量后，就要進行主畫面的繪制了。在圖 413所示的窗口中雙擊圖形編輯器，出現(xiàn) ，在該窗口中，可以對主畫面的名稱進行更改，在本設計中，把它重命名為“ zhuhuamian”名稱。 42 圖 新建主畫面窗口 在圖 “ zhuhuamian”，在彈出的窗口中即可進行主畫面繪制。完整的主畫面如圖 。 圖 監(jiān)控主畫面 1泵變頻的界面如圖 。 43 圖 1泵變頻畫面 1工頻、 2變頻的界面如圖 。 圖 1泵工頻， 2泵變頻畫面 1泵故障、 2變頻的界面如圖 。 44 圖 1泵故障， 2泵變頻畫面 經濟效益分析 從流體力學原理知道，水泵供水流量與電動機轉速及功率的關系為 1122Qn? 21122()Hn? 31122()Pn? 式中 Q 為供水流量， H 為揚程， P 為電動機軸功率， n 為電動機轉速。 本設計系統(tǒng)共有 2臺 30KW的水泵電動機，假設沒天運行 16h，其中 4h為額定轉速，其余 12h為 80%額定轉速運行，一年 365天節(jié)約電能為 ? ? 3803 0 1 2 1 3 6 5100W ??? ? ? ? ?????kW h=64124 kW h 45 若每 1 kW h電價為 元，一年可節(jié)約電費為 64124元 = 通過市場調查，本套恒壓供水系統(tǒng)的成本約為 5萬元左右，兩年即可收回投資，運行多年經濟效益將十分可觀。 46 第五章 總結與期望 總結 本課題主要研究的是某小區(qū)的恒壓供水。為此設計了一套具有高性能的變頻器控制系統(tǒng)來代替原有的手動啟動、閥門控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)重點是根據系統(tǒng)運行的需求，自動調節(jié)輸出頻率控制電動機的轉速，從而保持系統(tǒng)工況壓力的穩(wěn)定。 根據供水的要求，此裝置屬于一拖二閉環(huán)調速系統(tǒng)，且變頻器帶動的電機可實現(xiàn)無級調速。減少系統(tǒng)波動現(xiàn)象和對電源電網的沖擊。此裝置在變頻器出現(xiàn)故障時，可自動關閉電動閥門，系 統(tǒng)退出變頻式運行，以避免中斷供水。 在工頻方式運行下，系統(tǒng)帶有降壓啟動裝置，在工頻啟動時，由于啟動電流過大，而避免對電網沖擊的影響，并可延長電機的使用壽命。裝置啟動時，電動機與電動閥門同時開啟，停止時先關閉電動閥門，電動機延時停止，防止水錘現(xiàn)象，延長水泵使用壽命。 展望 現(xiàn)有系統(tǒng)實現(xiàn)了供水系統(tǒng)的工況控制、調節(jié)和設備狀態(tài)監(jiān)控功能，將來還可以通過對更多現(xiàn)場數據的采集與傳輸，如電壓、電流、功率、水壓、水位、水流量等，通過開發(fā)上位機的數據管理系統(tǒng)，實現(xiàn)具有綜合功能的供水自動化控制與管理系統(tǒng)，提高后勤管理能力 .這部份工作有待在以后的學習與工作中來進一步開展下去。 隨著各方面技術的發(fā)展以及網絡技術被廣泛的應用，與此同時能量卻日益緊缺，在這種情況下，變頻恒壓供水系統(tǒng)的使用肯定會越來越普及，當然對恒壓供水控制技術將提出更高的要求。如對系統(tǒng)采用基于 GPRS 的無線方式進行數據的傳輸、通過網絡對系統(tǒng)進行遠程診斷和維護等。另外本文的設計、控制方法完全可以用于恒風壓控制，進而實現(xiàn)風機的變頻節(jié)能，因為風機和水泵的能耗大約占整個電能能耗的三分之一左右。所以變頻恒壓供水技術在逐漸走向成熟的過程中，仍然有必要對其進行更深入的研究。 47 參考文獻 [1] 金傳偉，毛宗源 ． 變頻調速技術在水泵控制系統(tǒng)中的應用 ． 電子技術應用，2022， : 3839 [2] 馬桂梅，譚光儀 .陳次昌泵變頻調速時的節(jié)能方案討論 .四川工業(yè)學院學報 .2022， : 57 [3] 崔金貴 .變頻調速恒壓供水在建筑給水應用的理論探討 .蘭州鐵道學院學報 .2022， : 8488 [4] 吳民強 .泵與風機節(jié)能技術水利電力出版社， 1994:26 [5] 張燕賓 .變頻調速應用實踐機械工業(yè)出版社， 2022:244251 [6] 付娟 .交流調速技 米電子工業(yè)出版社， 2022:17 [7] 葉汝裕 .水泵風機的節(jié)電及技術改造重慶大學出版社， 1998:14 [8] 徐士鳴 .泵與風機原理與應用 .大連理工大學出版社， 1992:1224 [9] 陳伯時 .電力拖動自動控制系統(tǒng)機械工業(yè)出版社， 1992:1019 [10] 周玉國 .變頻調速節(jié)能分梳東北電力技術， 2022， :44 [11] 吳浩烈 .電機及電力拖動基鹼重慶大學出版社， 1996:173174 [12] 黃俊，王兆安 .電力電子變流技術 .機械工業(yè)出版， 1933:197206 [13] 胡躍冰 .水泵電機變頻調速的節(jié)能與計算節(jié)能技術， 2022， :48 [14] 中國工空信息網 [15] 西門子（中國）自動化網 [16] 張春光 .全自動變頻調速供水泵運行工況與節(jié)能分析 .節(jié)能技術， 2022，:4l44 [17] 任國 .泵變頻調速節(jié)能的理論分析與應甩計算技術與自動么， 1994，:3739 [18] 陸秀令 . 幾種常用的可編程控制器梯形圖的設計方法 .機床 電器 ,2022,:4348 48 [19] 陳懷忠 . 西門子 PLC和 WinCC SCADA 在變頻恒壓供水系統(tǒng)中的應用 . 自動化儀表， 2022， :3439 致 謝 對于這次畢業(yè)設計的順利完成，我首先要感謝陸秀令副教授，是他細心的給我講解了許多關于 PLC、變頻器、供水原理相關的知識，并在設計過程中所遇到的難題都給了非常重要的意見，本次設計能夠有較好的主體框架也得益于陸秀令副教授的指導，導師淵博的知識、嚴謹的治學態(tài)度、崇高的敬業(yè)精神與為人師表的風范，使我受益匪淺，在此，謹向羅教授表示我最衷 心的感謝。最后，我要感謝關心我們畢業(yè)設計的系領導和各位老師，感謝你們四年來為我們付出的辛勤汗水；同時還要感謝學院圖書館給我們提供的各種資料。 學生簽名： 日 期： 2022 年 6月 49 附錄 語句表 Network 1 // 1