【正文】 際價(jià)格，選用主機(jī)為 CUP222（8 入/6 繼電器輸出）一臺(tái)，加上一臺(tái)擴(kuò)展模塊 EM222（8 繼電器輸出） ，再擴(kuò)展一臺(tái)模擬量模塊EM235（4AI/1AO） 。這樣的配置是最經(jīng)濟(jì)的。整個(gè) PLC 系統(tǒng)的配置如圖 34圖 34 PLC 系統(tǒng)組成S7200PLC 是德國(guó)西門子公司生產(chǎn)德一種小型 PLC，其許多功能達(dá)到大、中型 PLC 的水平，而價(jià)格卻和小型 PLC 一樣，因此，它一經(jīng)退出，即受到了廣泛的關(guān)注。特別是 S7200CUP22*系列 PLC。由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面（HMI）可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易的組成PLC 網(wǎng)絡(luò)。 PLC模擬量控制單元的配置以及應(yīng)用PLC 的普通輸入輸出端口均為開關(guān)量處理端口，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)展單元。模擬量擴(kuò)展單元可將外部模擬量轉(zhuǎn)化為 PLC 可處理的數(shù)字量及將 PLC 內(nèi)部運(yùn)算結(jié)果數(shù)字量轉(zhuǎn)換為機(jī)外可以使用的模擬量。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)/轉(zhuǎn)換的，也兼有模/數(shù)和數(shù)/模兩種功能的，以下介紹 S7200 系列 PLC的模擬量擴(kuò)展模塊 EM235，它具有四路模擬量輸入及一路模擬量輸入，可以用于恒壓供水控制中。 EM235模擬量工作單元性能指標(biāo) 表 2 模擬量擴(kuò)展模塊 EM235輸入/輸出技術(shù)規(guī)范輸 入 技 術(shù) 規(guī) 范 輸 出 技 術(shù) 規(guī) 范主機(jī)單元CUP222AC/DC 繼電器擴(kuò)展單元EM2228 點(diǎn)繼電器模擬量單元EM2354AI/1AO最大輸出電壓 30VDC 隔離（現(xiàn)場(chǎng)到邏輯）無(wú)最大輸入電壓 32mA輸入濾波衰減 3dB，分辨率 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器信號(hào)范圍電壓輸出電流輸出177。10020 mA隔離 否輸入類型 差分輸入范圍分辨率，滿量程電壓電流`12 位11 位電壓?jiǎn)螛O性 010V，05V01V，0500mV電壓電流32022 +320220 +32022精度最差情況 055℃電壓輸出電流輸出177。2%滿量程177。2%滿量程電壓雙極性電流0100Mv,050mV177。10V，177。5V，177。177。1V，177。500mV，177。250Mv177。100mV, 177。50mV, 177。25mv020mA輸入分辨率AD 轉(zhuǎn)換時(shí)間 ＜250 s?模擬輸入階躍響應(yīng) mS 到 95%共模抑制 4dB,DC 到 60Hz共模電壓 信號(hào)電壓加共加模電壓≤177。12V精度最差情況 055℃電壓輸出電流輸出典型，25℃電壓輸出電流輸出177。2%滿量程177。2%滿量程177。5%滿量程177。5%滿量程24V 電壓范圍 數(shù)據(jù)字格式雙極性，滿量程單極性，滿量程32022 +32022032022設(shè)置時(shí)間電壓輸出電流輸出100 s?2ms 為能適用各種規(guī)格的輸入、輸出量，模擬量處理模塊都設(shè)計(jì)成可編程，而轉(zhuǎn)換生成的數(shù)字量一般具有固定的長(zhǎng)度及格式。模擬量輸出則希望將一定范圍的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流量或標(biāo)準(zhǔn)電壓量以方便與其他控制接口。上表中，輸入、輸出信號(hào)范圍欄給出了 EM235 的輸出、輸入信號(hào)規(guī)格，以供選用。 校準(zhǔn)及配置模擬量模塊在接入電路工作前需完成配置及校準(zhǔn)，配置指根據(jù)實(shí)際需接入的信號(hào)類型對(duì)模塊進(jìn)行一些設(shè)定。校準(zhǔn)可以簡(jiǎn)單的理解為儀器儀表使用前的調(diào)零以及調(diào)滿度。 EM235的安裝使用（1）根據(jù)輸入信號(hào)的類型及變化范圍設(shè)置 DIP 開關(guān)，完成模塊的配置工作。必要時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)工作。（2）完成硬件的接線工作。注意輸入、輸出信號(hào)的類型不同，采用不同的接入方式。為防止空置端對(duì)接線端的干擾，空置端應(yīng)短接。接線還應(yīng)注意傳感器的線路盡可能短，且應(yīng)使用屏蔽雙絞線，要保證 24VDC 傳感器電源無(wú)噪聲、穩(wěn)定可靠。（3）確定模塊安裝入系統(tǒng)時(shí)的位置，并由安裝位置確定模塊的編號(hào)。S7200 擴(kuò)展單元安裝時(shí)在主機(jī)的右邊依次排列，并從模塊 0 開始編號(hào)。模塊安裝完畢后，將模塊自帶的接線排插入主機(jī)上的擴(kuò)展總線插口。（4）為了在主機(jī)中進(jìn)行輸入模擬量轉(zhuǎn)換數(shù)字后處理及為了輸出需要在模擬量單元中轉(zhuǎn)換為模擬量的數(shù)字量，要在主機(jī)中安排一定的存儲(chǔ)單元。一般使用模擬量輸入 AIW 及模擬量輸出 AQW 單元安排由模擬量模塊送來(lái)的數(shù)字量及待入模塊轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量輸出的數(shù)字量。而在主機(jī)的變量存儲(chǔ)區(qū) V 區(qū)存放處理產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)。 電氣控制系統(tǒng)原理圖電氣系統(tǒng)控制原理圖包括主電路圖、控制電路圖。（1）主電路圖如下圖 36 所示為電控系統(tǒng)主電路圖。三臺(tái)電機(jī)分別為 MMM3。接觸 KMKMKM5 分別控制 MMM3 的工頻運(yùn)行；接觸器 KMKMKM6分別控制 MMM3 的變頻運(yùn)行，F(xiàn)RFRFR3 分別為三臺(tái)水泵電機(jī)過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器；QSQSQSQS4 分別為變頻器和三臺(tái)水泵電機(jī)主電路的隔離開關(guān)；FU1 為主電路的熔斷器，VVVF 為簡(jiǎn)單的一般變頻器。120 S B 1K M 1S B 2Q 0 . 0Q 0 . 1K M 2K M 2K M 1H L 1K M 2H L 2F R 146P L CS B 4Q 0 . 2Q 0 . 3K M 4K M 2K M 381 0S B 6Q 0 . 4Q 0 . 5 K M 6K M 2 K M 51 21 4S B 3K M 3F R 2H L 3K M 4H L 4F R 3H L 5K M 6H L 6K M 5S B 5S B 7Y V 2S B 8Y V 2H L 7H L 8H L 9H AK AH L 1 0Q 1 . 0Q 1 . 1Q 1 . 2Q 1 . 3Q 1 . 4Q 1 . 5N 1NL 1F U 2圖 36 電控系統(tǒng)主電路 （2）控制電路圖圖 37 所示電控系統(tǒng)控制電路圖。圖中 SA 為手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，SA 打在 1 的位置為手動(dòng)控制狀態(tài)；打在 2 的狀態(tài)為自動(dòng)控制狀態(tài)。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可用按鈕 SB1SB2 控制三臺(tái)泵的啟/停和電磁閥 YV2 的通/斷；自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在 PLC 程序控制下運(yùn)行。圖 37 電控系統(tǒng)控制電路第四章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)硬件條件確定后，系統(tǒng)的控制功能主要通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，結(jié)合前述泵站的控制要求，對(duì)泵站軟件設(shè)計(jì)分析如下： 由“恒壓”要求出發(fā)的工作泵組數(shù)量控制管理前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)了，為了恒定水壓，在水壓降落時(shí)要升高變頻器的輸出頻率，且在一臺(tái)泵不能滿足要求時(shí)，需啟動(dòng)第 2 臺(tái)或第 3 太泵。判斷需啟動(dòng)新泵的標(biāo)準(zhǔn)是變頻器的輸出頻率達(dá)到設(shè)定的上限值。這一功能可以同過(guò)比較指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了判斷變頻器的工作頻率達(dá)到上限的確定性，應(yīng)該濾去偶然的頻率波動(dòng)引起的頻率達(dá)到上限情況，在程序中考慮采取時(shí)間濾波。由于變頻器泵站希望每一次啟動(dòng)電機(jī)都為軟啟動(dòng)，又規(guī)定各臺(tái)水泵必須交替使用，多泵組泵站泵組的投運(yùn)要有一個(gè)管理規(guī)范?？刂埔笾幸?guī)定任意一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不得超過(guò) 3h，因此每次需要啟動(dòng)新泵或切換變頻泵時(shí)，以新運(yùn)行泵為變頻泵是合理的。具體的操作時(shí)，將現(xiàn)行運(yùn)行的變頻泵從變頻器上切除，并接上工頻電源運(yùn)行，將變頻器復(fù)位并用于新運(yùn)行泵的啟動(dòng)。 程序的結(jié)果以及程序功能的實(shí)現(xiàn)由于 PLC 在恒壓供水系統(tǒng)中的功能比較多，本程序可分為 3 部分：主程序、子程序和中斷程序邏輯運(yùn)算及報(bào)警處理等放在豬程序。利用定時(shí)器中斷功能實(shí)現(xiàn) PID 控制的定時(shí)采樣及輸出控制。生活供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 70%，消防供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 90%。在本系統(tǒng)中，只是用比例（P）和積分（I）控制，其回路增益和時(shí)間常數(shù)可以通過(guò)工程計(jì)算初步確定，但還要進(jìn)一步調(diào)整以達(dá)到最優(yōu)控制效果。初步確定的增益時(shí)間常數(shù)為：增益、采樣時(shí)間、積分時(shí)間。程序中使用的 PLC 元器件及其功能如下表：表 3 程序中使用的元器件及功能器件地址功能 器件地址功能VD100 過(guò)程變量標(biāo)準(zhǔn)化值 T38 工頻泵減泵濾波時(shí)間控制VD104 壓力給定值 T39 工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD108 PI 計(jì)算值 故障結(jié)束脈沖信號(hào)VD112 比例系數(shù) 泵變頻啟動(dòng)脈沖VD116 積分時(shí)間 復(fù)位當(dāng)前變頻運(yùn)行泵脈沖VD120 積分時(shí)間 復(fù)位當(dāng)前變頻運(yùn)動(dòng)泵脈沖VD124 微分時(shí)間 當(dāng)前泵工頻運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)脈沖VD204 變頻起運(yùn)動(dòng)頻率下限值 新泵變頻啟動(dòng)脈沖VD208 生活供水變頻器運(yùn)動(dòng)頻率上限值 泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD212 消防供水變頻器運(yùn)動(dòng)頻率上限值 泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD250 PI 調(diào)節(jié)結(jié)果存儲(chǔ)單元 泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD300 變頻工作泵的泵號(hào) 故障信號(hào)總匯VD301 工頻運(yùn)行的泵的總臺(tái)數(shù) 水池水位下限故障邏輯VD310 倒泵時(shí)間存儲(chǔ)器 水池水位下限故障消鈴邏輯器件地址功能 器件地址功能T33 工頻/變頻轉(zhuǎn)換 變頻器故障消鈴邏輯S B R _ _ 0E NM O V _ RE N E N OI N O U TM O V _ RE N E N OＴI N O U Ｉ Ｎ Ｃ ＿ Ｂ E N 　 E N OＴI N O U 網(wǎng)絡(luò)1 上電初始化, 調(diào)試初始化子程序S M 0 . 1網(wǎng)絡(luò)2 消防/ 生活供水壓力給定值設(shè)置I 0 . 0N O T0 . 9V D 1 0 4３網(wǎng)絡(luò) 　上電和故障結(jié)束時(shí)重新激活變頻信號(hào)存儲(chǔ)器Ｓ Ｍ ０ １ . Ｍ ０ ０ . ０ ７ . Ｖ Ｄ １ ０ ４ Ｖ Ｂ ３ ０ ０ Ｖ Ｂ ３ ０ ０ 邏輯控制T34 工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 火災(zāi)消鈴邏輯T37 工頻泵增泵濾波時(shí)間控制 雙恒壓供水系統(tǒng)的梯形圖程序以及程序注釋如圖 41,程序有幾點(diǎn)說(shuō)明： （1）因?yàn)槌绦蜉^長(zhǎng)，所以讀圖時(shí)請(qǐng)按照網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的順序進(jìn)行；（2）本程序的控制邏輯設(shè)計(jì)針對(duì)的是較少的泵數(shù)供水系統(tǒng)。 網(wǎng)絡(luò) 4 變頻器上限時(shí)增泵濾波 VD250 . T37 =D VD212 +50 VD250 =D VD208 網(wǎng)絡(luò) 5 符合泵條件時(shí)，工頻泵運(yùn)行數(shù)加 1 T37 VB301 =P P VB301 VB301網(wǎng)絡(luò) 6 頻率下限時(shí)減泵濾波 VD250 T38 =D +1800 +100網(wǎng)絡(luò) 7 符合減泵條件時(shí)，工頻泵運(yùn)行數(shù)減 1 T38 VB301 B P （ ） 0 VB301 VB301網(wǎng)絡(luò) 8 變頻泵增泵或倒泵時(shí)，置位 （ ） 網(wǎng)絡(luò) 9 復(fù)位變頻器頻率，為軟啟動(dòng)做準(zhǔn)備 T 33 +1 （ ）網(wǎng)絡(luò) 10 產(chǎn)生關(guān)斷當(dāng)前變頻泵脈沖信號(hào) Ｔ３３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。小　　　　。ā。　【W(wǎng)絡(luò)１１　工頻泵數(shù)加１　　　.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。ǎ樱　　　　　　　　　　　　　　。薄?