【導(dǎo)讀】再加上目前能源緊缺，利用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)以及通訊技術(shù)，設(shè)。計(jì)高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)不同領(lǐng)域的恒壓供水系統(tǒng)成為必然趨勢(shì)。頻運(yùn)行和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制等功能。系統(tǒng)有效地解決了傳統(tǒng)供水方式中存在的問題，并具有多種輔助功能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。給出了實(shí)現(xiàn)有效狀態(tài)循環(huán)轉(zhuǎn)換控制的電。氣設(shè)計(jì)方案和PLC控制程序設(shè)計(jì)方案。

　　

【正文】 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)換后數(shù)字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)生的的中間數(shù) 據(jù)。 EM235 工作程序編制 EM235 的工作程序編制包括以下的內(nèi)容： 1. 設(shè)置初始化主程序。在該子程序中完成采樣次數(shù)餓預(yù)置頂及采樣和單元清 零的工作，為開始工作做好準(zhǔn)備。 2. 設(shè)置模塊檢測(cè)子程序。該子程序檢查模塊的連接的正確性以及模塊工作的 正確性。 3. 設(shè)置子程序完成采樣以及相關(guān)的計(jì)算工作。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 4. 工程所需的有關(guān)該模擬量的處理程序。 S7200PLC 硬件系統(tǒng)的 配置方式采用整體式和積木式，即主機(jī)包含一定數(shù)量 的輸入 /輸出（ I/O）點(diǎn)，同時(shí)還可以擴(kuò)展 I/O 模塊和各種功能的模塊。 一個(gè)完整的系統(tǒng)組成如圖 34 所示。 編程工具 CUP主機(jī) 擴(kuò)展模塊 功能模塊 人機(jī)界面 通訊設(shè)備 圖 34 S7200 PLC 系統(tǒng)組成 （ 1）基本單元 基本單元（ Basic Unit）有時(shí)又稱 CUP 模塊，也有的稱之 為主機(jī)或本機(jī)。它包括 CUP、存儲(chǔ)器、基本輸入 /輸出點(diǎn)和電源等，是 PLC 的主要 部分。實(shí)際上它就是一個(gè)完整的控 制系統(tǒng)，可以單獨(dú)完成一定的控制任務(wù)。 （ 2）擴(kuò)展單元 主機(jī) I/O 點(diǎn)數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時(shí)，用戶可以根 據(jù)需要擴(kuò)展各種 I/O 模塊，所能連接的擴(kuò)展單元的數(shù)量和實(shí)際所能使用的 I/O 點(diǎn)數(shù) 時(shí)由多種因素共同決定的。 （ 3）特殊功能模塊 當(dāng)需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)，需要擴(kuò)展功能模 塊。它們是完成某些特殊控制任務(wù)的一些設(shè)置。 （ 4）相關(guān)設(shè)備 相關(guān)設(shè)備是為了充分和方便地利用系統(tǒng)的硬件和軟件資源 而開發(fā)和使用的一些設(shè)備，主要有編程設(shè)備、人機(jī)操作界面和網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備等。 （ 5）工業(yè)軟件 工業(yè)軟件是為了更好地管理和使用這些設(shè)備而開發(fā)的與之 相配套的程序，它主要由標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運(yùn)行軟件和人機(jī)借口軟件等幾大 類構(gòu)成 [12] 。 EM235 安裝使用 1. 根據(jù)輸入信號(hào)的類型以及范圍設(shè)置 DIP 開關(guān)，完成模塊的控制工作。 2. 完成硬件的接線工作。 3. 確定模塊安裝入系統(tǒng)時(shí)的位置，并由按裝位置確定模塊的編號(hào)。 4. 為了主機(jī)中進(jìn)行輸入模擬量轉(zhuǎn)換后數(shù)字量以及待送入模塊轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量 輸出的數(shù)字量。 洛陽理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 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、控制電路圖以及 PLC 外圍接線圖。 1. 主電路圖如下圖 35 所示為電控系統(tǒng)主電路圖。三臺(tái)電機(jī)分別為 M M M3。接觸 KM KM KM5 分別控制 M M M3 的工頻運(yùn)行；接觸器 KM KM KM6 分別控制 M M M3 的變頻運(yùn)行， FR FR FR3 分別為三臺(tái)水 泵電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器； QS QS QS QS4 分別為變頻器喝三臺(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 為簡單的一般變頻器。 圖 35 電控系統(tǒng)主電路 圖 36 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 SB1~SB2 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 [13] 。 圖中的 HL10 為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的電源指示燈。對(duì)變頻器頻率進(jìn)行復(fù)位時(shí)只提供 一個(gè)干觸點(diǎn)信號(hào)，由于 PLC 為 4 個(gè)輸出點(diǎn)為一組共用一個(gè) COM 端，而本系統(tǒng)又 沒有剩下單獨(dú)的 COM端輸出組，所以通過一個(gè)中間繼電器 KA 的觸點(diǎn)對(duì)變頻器進(jìn) 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 行復(fù)位控制。圖中的 ~ 及 ~ 為 PLC 輸出繼電器觸點(diǎn)，它們旁邊 的 8 等數(shù)字為接線編號(hào)，可結(jié)合 PLC 外圍接線圖一起讀圖。外圍接線圖如 圖 37 所示。 圖 36 電控系統(tǒng)控制電路 1 2 0 SB1 KM1 SB2 KM2 KM2 KM1 HL1 KM2 HL2 FR1 4 6 PLC SB4 KM4 KM2 KM3 8 10 SB6 KM6 KM2 KM5 12 14 SB3 KM3 FR2 HL3 KM4 HL4 FR3 HL5 KM6 HL6 KM5 SB5 SB7 YV2 SB8 YV2 HL7 HL8 HL9 HA KA HL10 N1 N L1 FU2 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 37 外圍接線圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 4 硬件條件確定后，系統(tǒng)得控制功能主要通過軟件實(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)說過了，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。這一功能可以同過比較指令來實(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 [14] 。 泵組泵站泵組管理規(guī)范 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 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)。除此之外，泵組管理還有 一個(gè)問題就是泵的工作循環(huán)控制，這里我們使用泵號(hào)加 1 的方法來實(shí)現(xiàn)變頻泵的 循環(huán)控制（ 3 加 1 等于零），用工頻泵的總數(shù)結(jié)合泵號(hào)實(shí)現(xiàn)工頻泵的輪換工作。 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。系統(tǒng)的一些初始化的工作放在初始化子程序中完成，這樣可 以節(jié)省掃描時(shí)間。主程序的功能 最多，如泵切換信號(hào)的生成、泵組接觸器邏輯控 制信號(hào)的綜合以及報(bào)警處理都在主程序。 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 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 增益和時(shí)間常數(shù)可以通過工程計(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 [15] 。 程序中使用的 PLC 元器件及其功能如下表 41 所示。 表 41 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 T33 工頻 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 變頻器故障消鈴邏輯 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下圖。對(duì)該程序有幾點(diǎn)說明： 1. 因?yàn)槌绦蜉^長，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)。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 SBR__0 EN MOV_R EN ENO IN OUT MOV_R EN ENO IN OU EN ENO IN OU 網(wǎng)絡(luò) 1 上電初始化 ,調(diào)試初始化子程序 網(wǎng)絡(luò) 2 消防 /生活供水壓力給定值設(shè)置 NOT VD104 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 . . . 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文