【正文】 山東科技大學學士學位論文 附錄附錄附錄A 英文文獻Programmable logic controllerCynthia CooperFrom Wikipedia, the free encyclopediaA programmable logic controller or simply programmable controller is a digital puter used for automation of industrial processes, such as control of machinery on factory assembly lines. Unlike generalpurpose puters, the PLC is designed for multiple inputs and output arrangements, extended temperature ranges, immunity to electrical noise, and resistance to vibration and impact. Programs to control machine operation are typically stored in batterybacked or nonvolatile memory. A PLC is an example of a real time system since output results must be produced in response to input conditions within a bounded time, otherwise unintended operation will result.FeaturesControl panel with PLC (grey elements in the center). The unit consists of separate elements, from left to right。在此謹向高老師表示最衷心的感謝。山東科技大學學士學位論文 參考文獻參考文獻[J],蘭州鐵道學院學報,2000,1:8488[M].北京:機械工業(yè)出版社,2002,135137,[J],電子技術應用,2000,2:3839[M].北京:機械工業(yè)出版社,2002,244251 Logic Controller[J],the free wikipedia encyclopedia,2002,3:18[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008,1416[M].北京:機械工業(yè)出版社,1998,316317,譚光儀,[J],四川工業(yè)學院學報,2003,3:57,李雄松,[J],電機電器技術,1999,3:4548[M].重慶:重慶大學出版社,1996, 173174[J],南寧職業(yè)技術學院學報,2004,4:3845,[M].北京:中國水利水電出版社,2001,4560 K values of design variables versus specific speed for centrifugal pumps[J], Proceeding of the Institution of Mechanieal Engineers, 1999, 3: 219227,張偉,[J],山東輕工業(yè)學院學報,2007,3:123138 energysaving technolgy of waterinjection systems in domestic and abroad oil filed[J],Energy Convervation of Oilfiled 1998,9:1125 P the variable speed pump[J],NFPA Journal, 2004,5: 2633,[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007,166169山東科技大學學士學位論文 致謝致謝首先衷心的感謝我的論文指導老師高宏巖老師。在提高自己的同時，我也更加清楚的認識到自己的一些不足之處。(2) 通過對控制過程和原理的分析，利用西門子STEP7 MicroWIN編程軟件設計了一個用于恒壓供水系統(tǒng)的程序，本程序包括順序控制主程序，初始化子程序和中斷子程序三部分。該系統(tǒng)不僅有效地保證了供水系統(tǒng)管網壓力恒定，而且具有工作可靠、施工簡單、節(jié)能效果顯著、全自動控制、無二次污染等優(yōu)點。，主界面實時顯示了當前時間，設定的水壓值和當前水壓值，系統(tǒng)的自動/手動運行情況，三臺水泵變頻/工頻運行狀態(tài)、轉速、運行頻率，各設備的故障報警顯示等。(4) 按鈕、指示燈組態(tài)設定按鈕或文字鏈接的對象，按鈕既可以用來執(zhí)行某些命令，還可以 數據詞典中的變量列表輸入數據給某些變量，當和外部的一些智能儀表、PLC等進行連接時，會大大增加其數據傳輸的簡潔性；指示燈組態(tài)后用于顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)。用同樣的方法組態(tài)所有變量（）。由于使用串行通信接口1，故雙擊工程瀏覽器的設備文件夾中的“COM1”圖標，在出現(xiàn)的對話框中設置波特率為19200bit/s。山東科技大學學士學位論文 監(jiān)控系統(tǒng)的設計5 監(jiān)控系統(tǒng)的設計 組態(tài)軟件簡介 組態(tài)軟件一般有圖形界面系統(tǒng)、實時數據庫系統(tǒng)、第三方程序接口組件和控制功能組件組成。s=feedback(sk,)。由于本系統(tǒng)具有自衡能力，與公式()、()可求的PI控制器各參數。因此，恒壓供水系統(tǒng)的數學模型可以近似成一個帶純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，即可以寫成[16]： （）式中：K為系統(tǒng)的總增益，T為系統(tǒng)的慣性時間常數，為系統(tǒng)滯后時間。以一階后向差分近似代替連續(xù)系統(tǒng)的微分，得到PID位置控制算法表達式： （）式中：T為采樣周期；n為采樣序號；e(n)為第n時刻的偏差信號；e(nl)為第n1時刻的偏差信號。(3) 微分環(huán)節(jié)：對偏差信號的變化趨勢做出反應，并能在偏差信號變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減少調節(jié)時間。(2) 積分環(huán)節(jié)：表明控制器的輸出與偏差持續(xù)的時間有關。PID控制器是一種線性控制器，它是對給定值r(t)和實際輸出值y(t)之間的偏差e(t)[15]： （）經比例(P)、積分(I)和微分(D)運算后通過線性組合構成控制量u(t)，對被控對象進行控制，故稱PID控制器。 PID控制中斷子程序INT_0梯形圖 PID控制器參數整定 PID控制及其控制算法在供水系統(tǒng)的設計中，選用了含PID調節(jié)的PLC來實現(xiàn)閉環(huán)控制保證供水系統(tǒng)中的壓力恒定。假設所選變頻器的輸出頻率范圍為0~100HZ，則上下限給定值分別為16000和6400。3泵的運行控制情況與2泵相似，在此就不再重復。由于變頻恒壓供水系統(tǒng)主程序梯形圖比較復雜，不方便全部畫出，在此僅畫出其控制過程的流程圖。(6) 報警及故障處理程序本系統(tǒng)中包括水池水位越限報警指示燈、變頻器故障報警指示燈白天模式運行指示燈以及報警電鈴。當第一次上電、故障消除或者產生1泵變頻啟動脈沖信號并且系統(tǒng)無故障產生、未產生復位1水泵變頻運行信號、1泵未工作在工頻狀態(tài)時，KM2常開觸點閉合接通變頻器，使1水泵變頻運行，同時KM2常閉觸點打開防止KM1線圈得電，從而在變頻和工頻之間實現(xiàn)良好的電氣互鎖，KM2的常開觸點還可實現(xiàn)自鎖功能。(2) 增、減泵判斷和相應操作程序當PID調解結果大于等于變頻運行上限頻率（或小于等于變頻運行下限頻率）且水泵穩(wěn)定運行時，定時器計時5min（以便消除水壓波動的干擾）后執(zhí)行工頻泵臺數加一（或減一）操作，并產生相應的泵變頻啟動脈沖信號。PLC主程序主要由系統(tǒng)初始化程序、水泵電機起動程序、水泵電機變頻/工頻切換程序、水泵電機換機程序、模擬量(壓力、頻率)比較計算程序和報警程序等構成。語句表(STL)語言類似于計算機的匯編語言，特別適合于來自計算機領域的工程人員，它使用指令助記符創(chuàng)建用戶程序，屬于面向機器硬件的語言。白天模式系統(tǒng)設定值為滿量程的90%，夜間模式系統(tǒng)設定值為滿量程的70%。系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，這樣可以節(jié)省掃描時間。在本設計中，控制要求中規(guī)定任一臺泵連續(xù)變頻運行不得超過3h，因此每次需啟動新水泵或切換變頻泵時，以新運行泵為變頻泵是合理的。判斷需啟動新水泵的標準是變頻器的輸出頻率達到設定的上限值。~；；；；；；AQW0輸出的模擬信號用于控制變頻器的輸出頻率。根據以上控制要求統(tǒng)計控制系統(tǒng)的輸入輸出信號的名稱、。倒泵只用于系統(tǒng)只有一臺變頻泵長時間工作的情況下。水池水位上下限報警指示燈HL7點亮；，變頻器故障報警指示燈HL8點亮；，白天供水模式指示燈HL9點亮；，報警電鈴HA響起；，中間繼電器KA的線圈得電，常開觸點KA閉合使得變頻器的頻率復位；處于自動控制狀態(tài)下，自動運行狀態(tài)電源指示燈HL10一直點亮。單刀雙擲開關SA打至2端時開啟自動控制模式，自動控制的工作狀況由PLC程序控制。SB1按下時由于KM2常閉觸點接通電路使得KM1的線圈得電，KM1的常開觸點閉合從而實現(xiàn)自鎖功能，電機M1可以穩(wěn)定的運行在工頻下。~~，他們旁邊的8等數字為接線編號。圖中SA為手動/自動轉換開關，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)。 系統(tǒng)控制電路分析及其設計系統(tǒng)實現(xiàn)恒壓供水的主體控制設備是PLC，控制電路的合理性，程序的可靠性直接關系到整個系統(tǒng)的運行性能。如果轉向相反，則可以改變電源的相序來獲得正確的轉向。為監(jiān)控電機負載運行情況，主回路的電流大小可以通過電流互感器和變送器將4~20mA電流信號送至上位機來顯示。主電路中的低壓熔斷器除接通電源外，同時實現(xiàn)短路保護，每臺電動機的過載保護由相應的熱繼電器FR實現(xiàn)。本系統(tǒng)采用三泵循環(huán)變頻運行方式，即3臺水泵中只有1臺水泵在變頻器控制下作變速運行，其余水泵在工頻下做恒速運行，在用水量小的情況下，如果變頻泵連續(xù)運行時間超過3h，則要切換下一臺水泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺水泵工作時間過長。本設計要求貯水池水位：2m~5m，所以要通過液位變送器將檢測到的水位轉換成標準電信號（4~20mA電壓信號），再將其輸入窗口比較器，用比較器輸出的高電平作為貯水池水位的報警信號，輸入PLC。在運行過程中，當壓力傳感器和壓力變送器出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)有可能開啟所有的水泵，而此時的用水量又達不到，這就使水管中的水壓上升，為了防止爆管和超高水壓損壞家中的用水設備(熱水器、抽水馬桶等)，本文中的供水系統(tǒng)使用電極點壓力表的壓力上限輸出，作為PLC的一個數字量輸入，當壓力超出上限時，關閉所有水泵并進行報警輸出[13]。SFL型低噪音生活給水泵在外殼、軸上采用不銹鋼材質，葉輪、導葉采用鑄造件，經過靜電噴塑處理，效率可提高5%以上；采用低噪音電機，機械密封，前端配有泄壓保護裝置，噪聲更低(室外噪音60分貝)、磨損小、壽命更長；下軸承采用柔性耐磨軸承，噪音低，壽命長；采用低進低出的結構設計，水力模型先進，性能更可靠。 水泵機組的選型水泵機組的選型基本原則，一是要確保平穩(wěn)運行；二是要經常處于高效區(qū)運行，以求取得較好的節(jié)能效果。它采用模塊化結構，組態(tài)靈活，有多種完善的變頻器和電動機保護功能，有內置的RS485/232C接口和用于簡單過程控制的PI閉環(huán)控制器，可以根據用戶的特殊需要對I/O端子進行功能自定義。根據控制功能不同，通用變頻器可分為三種類型：普通功能型U/f控制變頻器、具有轉矩控制功能的高功能型U/f控制變頻器以及矢量控制高功能型變頻器。EM235模塊可以針對不同的標準輸入信號，通過DIP開關進行設置。PLC和上位機的通信采用PC/PPI電纜，支持點對點接口(PPI)協(xié)議，PC/PPI電纜可以方便實現(xiàn)PLC的通信接口RS485到PC機的通信接口RS232的轉換，用戶程序有三級口令保護，可以對程序實施安全保護[12]。因此我們在選擇PLC時，要考慮PLC的指令執(zhí)行速度、指令豐富程度、內存空間、通訊接口及協(xié)議、帶擴展模塊的能力和編程軟件的方便與否等多方面因素。另外，實際供水壓力超調的影響以及現(xiàn)場的干擾使實際壓力的測量值有尖峰，這兩種情況都可能使機組切換的判別條件在一個比較短的時間內滿足。若出現(xiàn)時就進行機組切換，很可能由于新增加了一臺機組運行，供水壓力一下就超過了設定壓力。這個頻率在實際應用中就是電機運行的下限頻率。那么何時進行切換，才能使系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的供水壓力，同時使機組不過于頻繁的切換呢?由于電網的限制以及變頻器和電機工作頻率的限制，50HZ成為頻率調節(jié)的上限頻率。如果用水量繼續(xù)增加，滿足增加水泵的條件，將繼續(xù)發(fā)生如上轉換，將另一臺工頻泵M3投入運行，變頻器輸出頻率達到上限頻率50Hz時，壓力仍未達到設定值時，控制系統(tǒng)就會發(fā)出水壓超限報警。 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程如下:(l) 系統(tǒng)通電，按照接收到有效的自控系統(tǒng)啟動信號后，首先啟動變頻器拖動變頻泵M1工作，根據壓力變送器測得的用戶管網實際壓力和設定壓力的偏差調節(jié)變頻器的輸出頻率，控制Ml的轉速，當輸出壓力達到設定值，其供水量與用水量相平衡時，轉速才穩(wěn)定到某一定值，這期間Ml工作在調速運行狀態(tài)。設定的供水壓力可以是一個常數，也可以是一個時間分段函數，在每一個時段內是一個常數。根據水泵機組中水泵被變頻器拖動的情況不同，變頻器有兩種工作方式即變頻循環(huán)式和變頻固定式，變頻循環(huán)式即變頻器拖動某一臺水泵作為調速泵，當這臺水泵運行在50Hz時，其供水量