【導(dǎo)讀】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)。本設(shè)計(jì)是針對(duì)居民生活用水/消防用水而設(shè)計(jì)的。由變頻器、PLC組成控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)水。電動(dòng)機(jī)泵組由三臺(tái)水泵并聯(lián)而成，由變頻器或工頻電網(wǎng)供電，根據(jù)供水。的狀態(tài)，保證按需供水。通過(guò)PLC控制變頻與工頻切換，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)恒壓供水。明，該系統(tǒng)具有壓力穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。

　　

【正文】 單的控制功能的編程，絕大多數(shù) PLC 用戶(hù)都首選使用梯形圖編程。 指令是用英文名稱(chēng)的縮寫(xiě)字母來(lái)表達(dá) PLC 的各種功能的助記符號(hào)，類(lèi)似于計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言。由指令構(gòu)成的能夠完成控制任務(wù)的指 令組合就是指令表，每一條指令一般由指令助記符和作用器件編號(hào)組成，比較抽象，通常都先用其它方式表達(dá)，然后改寫(xiě)成相應(yīng)的語(yǔ)句表，編程設(shè)備簡(jiǎn)單價(jià)廉。 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖語(yǔ)言 (SFC)類(lèi)似于計(jì)算機(jī)常用的程序框圖，但有它自己的規(guī)則，描述控制過(guò)程比較詳細(xì)具體，包括每一框前的輸入信號(hào)，框內(nèi)的判斷和工作內(nèi)容，框后的輸出狀態(tài)。這種方式容易構(gòu)思，是一種常用的程序表達(dá)方式。 高級(jí)語(yǔ)言類(lèi)似于 BACIC 語(yǔ)言、 C 語(yǔ)言等，它們?cè)谀承S家的 PLC 中應(yīng)用。 通常微、小型 PLC 主要采用繼電器梯形圖編程，其編程的一般規(guī)則有： 1)梯形圖按自上而下、從左到 右的順序排列。每一個(gè)邏輯行起始于左母線然后是觸點(diǎn)的各種連接，最后是線圈或線圈與右母線相連，整個(gè)圖形呈階梯形。梯形圖所使用的元件編號(hào)地址必須在所使用 PLC 的有效范圍內(nèi)。 2)梯形圖是 PLC 形象化的編程方式，其左右兩側(cè)母線并不接任何電源，因而圖中各支路也沒(méi)有真實(shí)的電流流過(guò)。但為了讀圖方便，常用“有電流”、“得電”等來(lái)形象地描述用戶(hù)程序解算中滿(mǎn)足輸出線圈的動(dòng)作條件，它僅僅是概念上虛擬的“電流”，而且認(rèn)為它只能由左向右單方向流：層次的改變也只能自上而下。 3)梯形圖中的繼電器實(shí)質(zhì)上是變量存儲(chǔ)器中的位觸發(fā)器，相應(yīng)某位 觸發(fā)器為“ 1 態(tài) ”，表示該繼電器線圈通電，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)打開(kāi)，反之為“ 0態(tài) ”。梯形圖中繼電器的線圈又是廣義的，除了輸出繼電器、內(nèi)部繼電器線圈外，還包括定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位寄存器、狀態(tài)器等的線圈以及各種比較、運(yùn)算的結(jié)果。 4)梯形圖中信息流程從左到右，繼電器線圈應(yīng)與右母線直接相連，線圈的右邊不能有觸點(diǎn)，而左邊必須有觸點(diǎn)。 5)繼電器線圈在一個(gè)程序中不能重復(fù)使用：而繼電器的觸點(diǎn)，編程中可以重復(fù)使用，且使用次數(shù)不受限制。 6)PLC 在解算用戶(hù)邏輯時(shí)，是按照梯形圖由上而下、從左到右的先后順序逐步進(jìn)行的， 即按掃描方式順序執(zhí)行程序，不存在幾條并列支路同時(shí)動(dòng)作，這在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，可以減少許多有約束關(guān)系的聯(lián)鎖電路，從而使電路設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化。 25 所以，由梯形圖編寫(xiě)指令程序時(shí)，應(yīng)遵循自上而下、從左到右的順序，梯形圖中的每個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)于一條指令，一條指令為一個(gè)步序。 當(dāng) PLC 運(yùn)行時(shí)，用戶(hù)程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但 CPU 是不能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作的，它只能按分時(shí)操作原理每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作。這種分時(shí)操作的過(guò)程稱(chēng)為 CPU 對(duì)程序的掃描。 掃描從 0000 號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶(hù)程序開(kāi)始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存儲(chǔ)地址號(hào) 遞增順序逐條掃描用戶(hù)程序，也就是順序逐條執(zhí)行用戶(hù)程序，直到程序結(jié)束。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期，然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描，并周而復(fù)始。 順序掃描的工作方式簡(jiǎn)單直觀，它簡(jiǎn)化了程序的設(shè)計(jì)，并為 PLC 的可靠運(yùn)行提供了非常有用的保證。一方面，掃描到的指令被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以被將要掃描到的指令所利用。另一方面，還可以通過(guò) CPU 設(shè)置的定時(shí)器來(lái)監(jiān)視每次掃描是否超過(guò)規(guī)定的時(shí)間，從而避免了由于 CPU 內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進(jìn)入死循環(huán)而造成故障的影響。 PLC 的工作過(guò)程就是程序執(zhí)行過(guò)程。它分為三個(gè)階段進(jìn)行，即輸入采樣階段、程序 執(zhí)行階段、輸出刷新階段， PLC 具體的掃描過(guò)程如圖 4． 2所示： 圖 PLC 的掃描過(guò)程示意圖 26 1)輸入采樣階段：在開(kāi)始執(zhí)行程序之前， PLC 以掃描方式按順序?qū)⑺休斎攵说妮斎胄盘?hào)狀態(tài) (開(kāi)或關(guān)、“ 1”或“ O’’ )讀入到輸入映像寄存器中寄存起來(lái)，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為對(duì)輸入信號(hào)的采樣，或稱(chēng)輸入刷新。在程序執(zhí)行期間，所需輸入信息取自輸入映像寄存器的內(nèi)容。在本工作周期內(nèi)，即使輸入狀態(tài)變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變。輸入狀態(tài)的變化只能在下一個(gè)工作周期的輸入采樣階段才被重新讀入。 2)程序執(zhí)行階段：在程序執(zhí)行階段， PLC對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描。每掃描到一條指令時(shí)，所需要的輸入狀態(tài)或其他元素的狀態(tài)分別由輸入映像寄存器和元素映像寄存器中讀出，然后將執(zhí)行結(jié)果寫(xiě)入到元素映像寄存器中。這就是說(shuō)，對(duì)于每個(gè)元素來(lái)說(shuō)，元素映像寄存器中寄存的內(nèi)容，會(huì)隨程序執(zhí)行的進(jìn)程而變化。但這個(gè)結(jié)果在全部程序未被執(zhí)行完畢之前不會(huì)送到端子上。 3)輸出刷新階段：當(dāng)程序執(zhí)行完后，進(jìn)入輸出刷新階段。此時(shí)，將元素映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，再去驅(qū)動(dòng)用戶(hù)輸出設(shè)備(負(fù)載 )，這才是 PLC 的實(shí)際輸出。 PLC 重復(fù)地執(zhí)行上述三個(gè)階段，每重復(fù)一次的時(shí)間 就是一個(gè)工作周期 (或掃描周期 )。工作周期的長(zhǎng)短與程序的長(zhǎng)短 (即組成程序的語(yǔ)句多少 )、指令的種類(lèi)和 CPU 執(zhí)行的速度有很大關(guān)系。一般說(shuō)來(lái)，一個(gè)掃描過(guò)程中，執(zhí)行指令的時(shí)間占了絕大部分。 PLC 在每次掃描中，對(duì)輸入信號(hào)采樣一次，對(duì)輸出刷新一次。這就保證了 PLC在執(zhí)行程序階段，輸入映像寄存器和輸出鎖存電路的內(nèi)容或數(shù)據(jù)保持不變。 PLC安裝位置確定 可編程控制器（ PLC）是一種新型的通用自動(dòng)化控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制功能強(qiáng)，可靠性高，使用 靈活方便，易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但在使用時(shí)由于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境惡劣，干擾源眾多，如大功率用電設(shè)備的起動(dòng)或停止引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)形成低頻干擾，電焊機(jī)、電火花加工機(jī)床、電機(jī)的電刷等通過(guò)電磁耦合產(chǎn)生 27 的工頻干擾等，都會(huì)影響 PLC的正常工作。 所以要避開(kāi)下列場(chǎng)所： （ 1）環(huán)境溫度超過(guò) 0 ~ 50℃的范圍； （ 2）相對(duì)濕度超過(guò) 85%或者存在露水凝聚（由溫度突變或其他因素所引起的）； （ 3）太陽(yáng)光直接照射； （ 4）有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等； （ 5）有打量鐵屑及灰塵； （ 6）頻繁或連續(xù)的振動(dòng) ，振動(dòng)頻率為 10 ~ 55Hz、幅度為 ； （ 7）超過(guò) 10g（重力加速度）的沖擊。 變頻器的安裝 變頻器的安裝環(huán)境 （ 1）環(huán)境溫度為 10℃與 40℃之間； （ 2）環(huán)境濕度 相對(duì)濕度不超過(guò) 90%(無(wú)結(jié)露 )； （ 3） 無(wú)陽(yáng)光直射，無(wú)腐蝕性氣體及易燃?xì)怏w，塵埃少，海拔低于 1000m。 安裝方式 （ 1）墻掛式安裝變頻器與周?chē)矬w之間的距離應(yīng)滿(mǎn)足下列條件：兩側(cè)≥100mm；上下≥ 150mm。 （ 2）柜式安裝單臺(tái)變頻器安裝應(yīng)盡量采用柜外冷卻方式 (環(huán)境比較潔凈，塵埃少時(shí) )；單臺(tái)變頻器 采用柜內(nèi)冷卻方式時(shí)，應(yīng)的柜頂安裝抽風(fēng)式冷卻風(fēng)扇，并盡量裝在變頻器的正上方；多臺(tái)變頻器安裝應(yīng)盡量并列安裝，如必須采用縱向方式安裝，應(yīng)在兩臺(tái)變頻器間加裝隔板。不論哪種方式，變頻器應(yīng)垂直安裝。 變頻器和電機(jī)的距離確定電纜和布線方法 （ 1）和電機(jī)的距離應(yīng)該盡量的短。這樣減小了電纜的對(duì)地電容，減少干擾的發(fā)射源。 （ 2）電纜選用屏蔽電纜，動(dòng)力電纜選用屏蔽電纜或者從變頻器到電機(jī)全部用穿線管屏蔽。 （ 3）機(jī)電纜應(yīng)獨(dú)立于其它電纜走線，其最小距離為 500mm。同時(shí)應(yīng)避免電機(jī)電纜與其它電纜長(zhǎng)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 28 的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們按 90度角交叉。與變頻器有關(guān)的模擬量信號(hào)線與主回路線分開(kāi)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(hào)線最好選用屏蔽雙絞線，動(dòng)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(hù)手冊(cè)。 系統(tǒng)安裝圖 系統(tǒng)安裝圖如圖 51 所示 圖 51 系統(tǒng)安裝圖 實(shí)物連接示意圖如圖 52所示 29 圖 52 實(shí)際安裝示意圖 30 設(shè)計(jì)預(yù)期 按照接線圖正確連 接之后，系統(tǒng)上電 SB2 按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)。 接收來(lái)自壓力傳感器的信號(hào)，因?yàn)槌跏紩r(shí)供水管網(wǎng)需要充水，故初始?jí)毫咏饨绱髿鈮海杉降臄?shù)據(jù)會(huì)呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，此時(shí) PLC 控制一、二號(hào)水泵以工頻運(yùn)轉(zhuǎn)。 ，系統(tǒng)壓力逐漸穩(wěn)定， PLC 采集到的數(shù)據(jù)逐漸逼近正常范圍，此時(shí) PLC 控制一號(hào)水泵以工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，二號(hào)水泵變頻運(yùn)轉(zhuǎn)。 ， PLC 控制一號(hào)水泵變頻運(yùn)行，并根據(jù)壓力傳感器的回傳值增大或減小運(yùn)行頻率。 ， PLC 控制一號(hào)水泵工頻運(yùn)行，二號(hào)水泵變頻運(yùn)行，并根據(jù)壓力傳感器的回傳值 增大或減小運(yùn)行頻率。 SB1 按鈕，水泵停機(jī)。 結(jié)果分析 預(yù)期結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，滿(mǎn)足實(shí)際需要。不知之處在于，在對(duì)壓力界限判斷上，若水壓變化在界限附近，容易造成系統(tǒng)頻繁切換水泵工作狀態(tài)，對(duì)機(jī)械產(chǎn)生不利影響。這是本設(shè)計(jì)需要改進(jìn)的地方。 31 參考文獻(xiàn) [1] 李良仁 .變頻調(diào)速技術(shù)與應(yīng)用 .北京：電子工業(yè)出版社， ： 8592 [2] 康梅，朱莉 .變頻器使用指南 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， ： 174179 [3] 李白先，黃哲 .變頻器使用技術(shù)與維修精要 .北京：人 民郵電出版社， ： 157161 [4] 魏連榮 .變頻器應(yīng)用技術(shù)及實(shí)例解析 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， ： 73133 [5] 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