【導(dǎo)讀】統(tǒng)中所擔(dān)任的角色。從系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案和實(shí)際需求分析開始，緊密的聯(lián)系實(shí)際生活的需要，力求做到。使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡便，解決實(shí)際中問題，保證供水安全、快捷、可靠。以PLC為主機(jī)的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。已逐漸取代原有的水塔供水系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)生活消防供水系統(tǒng)。實(shí)踐中，往往會出現(xiàn)一些在理論上意想不到的問題。本文介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)，是。時(shí)有效的節(jié)省了資金。隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，城市高層建筑的供水問題日益突出。針對這兩方面的要求，新的供水方式和控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這就是PLC. 恒壓無塔供水系統(tǒng)包括生活用水的恒壓控制和消防用水的恒壓控。即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺泵工作時(shí)間過長；水池的高/低水位信號也直接送給PLC，作為底水位報(bào)警用?，F(xiàn)在的PLC產(chǎn)品已經(jīng)完全有能力驅(qū)動這些元器件,并提。I/O電路已經(jīng)保證了PLC與現(xiàn)場設(shè)備的直接連接，并在內(nèi)部寄

　　

【正文】 變頻器 故障報(bào)警指示燈 HL8 火災(zāi)報(bào)警指示燈 HL9 報(bào)警電鈴 HA 變頻器頻率復(fù)位控制 KA 24 控制變頻器頻率用電電壓 UF AQW0 系統(tǒng)選型 從上面分析可知，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn) 6 個(gè)、開關(guān)量輸出點(diǎn) 12 個(gè)；模擬量輸出點(diǎn) 1個(gè)、模擬量輸出點(diǎn) 1個(gè)。如果選用 CPU 224 PLC，也需要擴(kuò)展單元；如果選用 CUO 266 PLC 則價(jià)格較高，浪費(fèi)較大。參照 S7 – 200 的產(chǎn)品目以及市場實(shí)際價(jià)格，選用主機(jī)為 CUP222（ 8 入 /6 繼電器輸出）一臺，加上一臺 擴(kuò)展模塊 EM222（ 8 繼電器輸出），再擴(kuò)展一臺模擬量模塊 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 11 圖 11 PLC 系統(tǒng)組成 S7200PLC 是德國西門子公司生產(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 最大輸出電壓 30VDC 隔離（現(xiàn)場到邏輯） 無 最大輸入電壓 32mA 信號范圍 主機(jī)單元 CUP222 AC/DC 繼電器 擴(kuò)展單元 EM222 8 點(diǎn)繼電器 模擬量單元 EM235 4AI/1AO 25 輸入濾波衰減 3dB， 電壓輸出 電流輸出 177。 10 0~~20 mA 分辨率 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 隔離 否 分辨率，滿量程 電壓 電流 ` 12 位 11 位 輸入類型 差分 輸入范圍 電壓單極性 0~10V， 0~5V 0~1V， 0~500mV 電壓 電流 32021~+32021 0~+32021 電壓雙極性 電流 0~100Mv,0~50mV 177。 10V，177。 5V，177。 177。 1V，177。 500mV，177。 250Mv 177。 100mV, 177。 50mV, 177。 25mv 0~20mA 精度 最差情況 0~55℃ 電壓輸出 電流輸出 177。 2%滿量程 177。 2%滿量程 精度 最差情況 0~55℃ 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 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 共莫電壓 信號電壓加共加模電壓≤177。12V 24VDC 電壓范圍 ~~ 設(shè)置時(shí)間 電壓輸出 電流輸出 100? s 2ms 數(shù)據(jù)字格式 雙極性，滿量程 單極性，滿量程 32021~+32021 0~32021 為能適用各種規(guī)格的輸入、輸出兩，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、輸出信號范圍欄給出了 EM235 的輸出、輸入信號規(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)際需接入的信號類型對模塊進(jìn)行一些設(shè)定。校準(zhǔn)可以簡單的理解為儀器儀表使用前的調(diào)零以及調(diào)滿度。 26 EM235 的安裝使用 （ 1）根據(jù)輸入信號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、輸出信號的類型不同，采用不同的接入方式。為防止空置端對接線端的干擾，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。 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。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。 （ 4）工程所需的有關(guān)該模擬量的處理程序。 （ 5）處理后模擬量的輸出工作。 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 編 程 工 具C U P 主 機(jī)擴(kuò) 展 模 塊功 能 模 塊人 機(jī) 界 面 通 訊 設(shè) 備 圖 12 S7200 PLC 系統(tǒng)組成 27 （ 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。 EM235 安裝使用 （ 1）根據(jù)輸入信號的類型以及范圍設(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。 （ 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。 S7200 PLC 的電源電壓有（ ~~） VDC 和（ 85~~264） VAC 兩種，主機(jī)上還集成了 24V 直流電源，可以直接用與連接傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它的輸出類型有晶體管（ DC）、繼電器（ DC/AC）兩種輸出方式。它可以用普通輸入端子撲捉比 CUP 掃描周期更快的脈沖信號，實(shí)現(xiàn)高速記數(shù)。 2 路最大可達(dá) 20kHz 的高頻脈沖輸出，可用以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)以便實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位任務(wù)?？梢杂媚K上的電位器來改變它對應(yīng)的特素積存器的數(shù)值可以實(shí)現(xiàn)更改程序應(yīng)用中的一些參數(shù)，如定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過程量的控制參數(shù)等。 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 13 所示為電控系統(tǒng)主電路圖。三臺電機(jī)分別為 M M M3。接觸 KM KMKM5 分別控制 M M M3的工頻運(yùn)行；接觸器 KM KM KM6分別控制 M MM3 的變頻運(yùn)行， FR FR FR3 分別為三臺水泵電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器； QS QSQS QS4 分別為變頻器喝三臺水泵電機(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。 28 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 圖 13 電控系統(tǒng)主電路 （ 2）控制電路圖 圖 14 所示電控系統(tǒng)控制電路圖。圖中 SA 為手動 /自動轉(zhuǎn)換開關(guān)， SA 打在 1 的位置為手動控制狀態(tài)；打在 2 的狀態(tài)為自動控制狀態(tài)。手動運(yùn)行時(shí)，可用按鈕 SB1~SB2 控制三臺泵的啟 /停和電磁閥 YV2 的通 /斷；自動運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在 PLC 程序控制下運(yùn)行。 圖中的 HL10 為自動運(yùn)行狀態(tài)的電源指示燈。對變頻器頻率進(jìn)行復(fù)位時(shí)只提供一個(gè)干觸點(diǎn)信號，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)對變頻器進(jìn)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，可結(jié)合 PLC外圍接線圖一起讀圖 。 29 120 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 14 電控系統(tǒng)控制電路 4．系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 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，且在一臺泵不能滿足要求時(shí)，需啟動第 2 臺或第 3 太泵。判斷需啟動新泵的標(biāo)準(zhǔn)是變頻器的輸出頻率達(dá)到