【導(dǎo)讀】低下等缺點和不足。為了解決這些問題，本文采用控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)相結(jié)合的。立的閉環(huán)控制子系統(tǒng)。設(shè)計好的系統(tǒng)每天24小時不間斷按預(yù)先設(shè)定的水壓恒定地向。城市供水，保證了水廠的不間斷生產(chǎn)。通過該項目的研制和應(yīng)用，不僅能夠節(jié)約寶貴。廠的生產(chǎn)調(diào)度管理水平，減輕工人勞動強度，有效的提高了生產(chǎn)率。了電機由變頻轉(zhuǎn)工頻運行方式的切換過程及存在的問題。換控制的電氣設(shè)計方案和PLC控制程序設(shè)計方案。通過對計算機和PLC之間通信協(xié)議。模塊實現(xiàn)了對供水系統(tǒng)的遠程監(jiān)控和故障報警。

　　

【正文】 序的長短及編程情況等有關(guān)。通常用 PLC 執(zhí)行 1KB 指令所需時間來說明起掃描速度 (一般 1~10ms/KB)。 PLC 工作過程 PLC 有比計算機更強的工業(yè)過程接口，可視為一種特殊的工業(yè)控制計算機。但編程語言和工作原理與計算機相比有一定 的差別，與繼電器控制邏輯的工作過程也有很大差別。 PLC 的工作過程一般可分為三個主要階段：輸入采樣階段，程序執(zhí)行階段和輸出刷 新階段。如圖 19 所示。 (1) 輸入采樣階段 PLC 以掃描工作方式，按順序?qū)⑺行盘栕x入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像區(qū)中 現(xiàn)場輸入 輸入模板 輸入映像區(qū) 執(zhí)行用 戶程序 輸出映像區(qū) 輸出模板 輸出裝置 輸出采樣階段 程序執(zhí)行階段 輸出刷新階段 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 20 頁 存儲，這一過程稱為采樣。在整個工作周期內(nèi)，這個采樣結(jié)果的內(nèi)容不會改變，而且這個采樣結(jié)果將在 PLC 執(zhí)行程序時被使用。 (2) 程序執(zhí)行階段 PLC 按順序進行掃描，即從上到下、從左到右地掃描每條指令，并分別從輸入映 像區(qū)和輸出映像區(qū)中獲得所需的數(shù)據(jù)進行運算、處理，再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像區(qū)中保存。這個結(jié)果在程序執(zhí)行期間可能發(fā)生變化，但在整個程序未執(zhí)行完畢之前不會到輸出端口。 (3) 輸出刷新階段 在執(zhí)行完用戶所有程序后， PLC 將輸出映像區(qū)中的內(nèi)容送到寄存輸出狀態(tài)的輸出鎖存器中，再去驅(qū)動用戶設(shè)備。 PLC 機型選擇 機型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護使用方便及最佳的性能價格比。具體應(yīng)考慮的因素如下所述。 對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好、維 修量較小的場合，選用模塊式結(jié)構(gòu)的可編程控制器。 、弱適當(dāng) 對于開關(guān)量控制的工程項目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的 PLC。如西門子公司的 S7200 系列。 對于以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目，可選用含有 A/D 轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和含有 D/A 轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，以及具有加減乘除運算和數(shù)據(jù)傳輸功能的低檔 PLC。如西門子公司的 S7300 或 S7400 系列。 對于控制比較復(fù)雜、控制功能要求較高的工程項目，如要求實現(xiàn) PID 運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)絡(luò)等，可根據(jù)控制規(guī)模及復(fù)雜的程度，選用中檔 機或高檔機。其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全 PLC 的分布式控制系統(tǒng)和整個工廠的自動化等。 當(dāng)系統(tǒng)的各個控制對象分布在不同地域時，應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求來選擇 PLC，以組成一個分布式的控制系統(tǒng)。 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 21 頁 的環(huán)境適應(yīng)性 由于 PLC 是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠家都把它設(shè)計成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種 PLC 都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶在選用時，特別是在設(shè)計控制系統(tǒng)時，對環(huán)境條件要進行充分的考慮。一般 PLC 及其外部電路 (I/O 模塊、輔助電源等 )都能在下列環(huán)境條件下可靠工作： 溫度 工作溫度 0~55℃ ，最高為 60℃ 儲存溫度 － 40~+85℃ 濕度 相對濕度 5%~95%(無凝結(jié)霜 ) 振動和沖擊 滿足國際電工委員會標(biāo)準 電源 交流 200V，允許變化范圍為－ 15% ~ +15%，頻率為 47~53Hz，瞬間停電保持 10ms。 環(huán)境 周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體，對于需要應(yīng)用在特殊環(huán)境下 PLC，要根據(jù)具體的情況進行合理的選擇。 SIMATIC S7300產(chǎn)品介紹 S7300（見圖）由多種模塊部件組成，包括導(dǎo)軌（ Rack）、電源模塊（ PS）、 CPU 模塊、接口模塊（ IM）、輸入輸出模塊（ SM）。各種模塊能以不同方式組合在一起，從而可使控制系統(tǒng)設(shè)計更加靈活，滿足不同的應(yīng)用需求。 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 22 頁 電源模塊 電源模塊是構(gòu)成 PLC 控制系統(tǒng)的重要組成部分，針對不同系列的 CPU，西門子有匹配的電源模塊與之對應(yīng)，用于對 PLC 內(nèi)部電路和外部負載 供電 。 CPU 模塊 CPU 是 PLC 系統(tǒng)的運算控制核心。它根據(jù)系統(tǒng)程序的要求完成以下任務(wù)：接收并存儲用戶程序和數(shù)據(jù)，接收現(xiàn)場輸入設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，診斷 PLC 內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤，完成用戶程序規(guī)定的運算任務(wù)，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，實現(xiàn)輸出控制或數(shù)據(jù)通信等功能。 S7300 CPU 有 20 種不同型號，各種 CPU 按性能等級劃分，可以涵蓋各種應(yīng)用范圍。 S7300 的各款 CPU 都有非常詳盡的性能數(shù)據(jù)表（具體參數(shù)可查閱相關(guān)資料），其中最值得關(guān)注的 CPU 性能有以下五方面： ? I/O 擴展能力 ? 指令執(zhí)行速度 ? 工作內(nèi)存容量 ? 通訊能力 ? CPU 上的集成功能 SM 模塊 ? 信號模塊（ SM）也叫輸入 /輸出模塊，是 CPU 模塊與現(xiàn)場輸入輸出元件和設(shè)備 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 23 頁 連接的橋梁，用戶可根據(jù)現(xiàn)場輸入 /輸出設(shè)備選擇各種用途的 I/O模塊。 ? S7300 的輸入 /輸出模塊外部連線接在插入式的前連接器的端子上，前連接器插在前蓋后面的凹槽內(nèi)。不需斷開前連接器上的外部連線，就可以迅速的更換模塊。 ? 信號模塊面板上的 LED 用來顯示各數(shù)字量輸入 /輸出點的信號狀態(tài)，模塊安裝在DIN 標(biāo)準導(dǎo)軌上，通過總線連接器與相鄰的模塊連接。 ? 信號模塊和接口模塊的尺寸為 40mm(寬 )x125mm(高 )x120mm.(深 )。有少量模塊的寬度為 80mm。 S7300 有多種型號的數(shù)字量 I/O 模塊供選擇。本節(jié)主要介紹數(shù)字量輸入模塊SM32數(shù)字量輸出模塊 SM322 、數(shù)字量 I/O 模塊 SM323 和仿真模塊 SM374。 （ 1）數(shù)字量輸入模塊 SM321 ? 數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場送來的數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成 S7300 內(nèi)部信號電平。數(shù)字量輸入模塊有直流輸入方式和交流輸入方式。對現(xiàn)場輸入元件，僅要求提供開關(guān)觸點即可。輸入信號進入模塊后，一般都經(jīng)過光電隔離和濾波，然后才送至輸入緩沖器等待 CPU 采樣。采樣時，信號經(jīng)過背板總線進入到輸入映像區(qū)。 ? 數(shù)字量輸入模塊 SM321 有四種型號模塊可供選擇，即直流 16 點輸入、直流 32 點輸入、交流 16 點輸入、交流 8 點輸入模塊。 ? 模塊的每個輸入點有一個綠色發(fā)光二極管顯示輸入狀態(tài)，輸入開關(guān)閉合即有輸入電壓時，二極管點亮。 (2)數(shù)字量輸出模塊 SM322 數(shù)字量輸出模塊 SM322將 S7300內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號電平，可直接用于驅(qū)動電磁閥、接觸器、小型電動機、燈和電動機啟動器等。按負載回路使用的電源不同，它可 分為直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊。按輸出開關(guān)器件的種類不同，它又可分為晶體管輸出方式、可控硅輸出方式和繼電器觸點輸出方式。晶體管輸出方式的模塊只能帶直流負載，屬于直流輸出模 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 24 頁 塊；可控硅輸出方式屬于交流輸出模塊；繼電器觸點輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊。從響應(yīng)速度上看，晶體管響應(yīng)最快，繼電器響應(yīng)最慢；從安全隔離效果及應(yīng)用靈活性角度來看，以繼電器觸點輸出型最佳。 數(shù)字量輸出模塊 SM322 有多種型號輸出模塊可供選擇，常用模塊的有 8 點晶體管輸出、 16 點晶體管輸出、 32 點晶體管輸出、 8 點可控硅輸 出、 16 點可控硅輸出、 8 點繼電器輸出和 16 點繼電器輸出。模塊的每個輸出點有一個綠色發(fā)光二極管顯示輸出狀態(tài)，輸出邏輯 “1” 時，二極管點亮。 (3)數(shù)字量 I/O 模塊 SM323 SM323 模塊有兩種類型，一種是帶有 8 個共地輸入端和 8 個共地輸出端，另一種是帶有 16 個共地輸入端和 16 個共地輸出端，兩種特性相同。圖 17 是 8 個共地的輸入端、輸出端 SM323 模塊的端子連接及電氣原理圖，端子 1～ 10 用于輸入，端子 11～ 20 用于輸出。 I/O 額定負載電壓 24 V DC，輸入電壓 “1” 信號電平為 11～30 V， “0” 信號電平為－ 3～＋ 5 V， I/O 通過光耦與背板總線隔離。在額定輸入電壓下，輸入延遲為 ～ ms。輸出具有電子短路保護功能。 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 25 頁 本節(jié)闡述 S7300 中模擬量值的表示方法，簡單介紹模擬量輸入模塊 SM33模擬量輸出模塊 SM33模擬量 I/O 模塊 SM334 的原理、性能參數(shù)等內(nèi)容。 模擬量值的表示方法 S7300 的 CPU 用 16 位的二進制補碼表示模擬量值。其中最高位為符號位 S，“0” 表示正值， “1” 表示負值，被測值的 精度可以調(diào)整，取決于模擬量模塊的性能和它的設(shè)定參數(shù)，對于精度小于 15 位的模擬量值，低字節(jié)中冪項低的位不用。表 14 表示了 S7300 模擬量值所有可能的精度，標(biāo)有 “ ” 的位就是不用的位，一般填入 “0” 。 以位數(shù)表示的精 度 ( 帶符號位 ) 單 位 模擬值 十進制 十 六 進 制 高字節(jié) 低字節(jié) 8 9 10 11 12 13 14 15 128 64 32 16 8 4 2 1 80H40H 20H 10H 8H 4H 2H 1H S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 機柜的選型與安裝 對于大型設(shè)備的運行或安裝環(huán)境中有干擾或污染時，應(yīng)該將 S7300 安裝在一個機柜中。在選擇機柜時，應(yīng)注意以下事項： 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 26 頁 ●機柜安裝位置處的環(huán)境條件（溫度、濕度、塵埃、化學(xué)影響、爆炸危險）決定了機柜所需的防護等級（ IP xx） ●模塊導(dǎo)軌間的安裝間隙 ●機柜中所有組建的總功率消耗 在確定 S7300 機柜安裝尺寸時，應(yīng)注意以下技術(shù)參數(shù)： ●模塊導(dǎo)軌所需安裝空間 ●模塊導(dǎo)軌和機柜柜壁之間的最小間隙 ●模塊導(dǎo)軌之間的最小間隙 ●電纜導(dǎo)管或風(fēng)扇的所需安裝空間 ●機柜固定位置 安裝一個典型的 S7300 PLC 硬件系統(tǒng) ? 對照部件清單檢查部件是否齊備； ? 安裝導(dǎo)軌 ? 安裝電源 ? 把總線連接器連到 CPU，并安裝模塊； ? 把總線連接器連到 I/O 模塊，并安裝模塊； ? 連 接前連接器，并插入標(biāo)簽條和槽號； ? 給模塊配線（電源， CPU 和 I/O 模塊）。 4 系統(tǒng) 控制原理 S7300控制原理 控制原理 基于 S7300 的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的工作原理，是利用 S7300 型的可編程控制 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 27 頁