【正文】 此時(shí)，將元素映像寄存器中所有輸出繼電器的狀。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。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)果寫入到元素映像寄存器中。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人。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。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，如圖42所示。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)而造成的影響。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。掃描從0000號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開始，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程序，也就是順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。3．程序掃描工作方式的原理當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，用戶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。（6）PLC在解算用戶邏輯時(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。（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)。（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，反之為“0”態(tài)。（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)。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。直觀性和操作性較差。大多數(shù)PLC制造商采用的結(jié)構(gòu)化文本編程語(yǔ)言與BASIC語(yǔ)言、PASCAL語(yǔ)言或C語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言相類似，但為了應(yīng)用方便，在語(yǔ)句的表達(dá)方法及語(yǔ)句的種類等方面都進(jìn)行了簡(jiǎn)化。主要用于其他編程語(yǔ)言較難實(shí)現(xiàn)的用戶程序編制。它是類似于高級(jí)語(yǔ)言的一種編程語(yǔ)言。順序功能流程圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對(duì)用戶程序理解；避免梯形圖或其他語(yǔ)言不能順序動(dòng)作的缺陷，同時(shí)也避免了用梯形圖語(yǔ)言對(duì)順序動(dòng)作編程時(shí)，由于機(jī)械互鎖造成用戶程序結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時(shí)間也大大縮短。這種編程語(yǔ)言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時(shí)間。每一步代表一個(gè)控制功能任務(wù)，用方框表示。 4)順序功能流程圖語(yǔ)言是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言。采用功能模塊圖的形式來(lái)表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。其特點(diǎn)與梯形圖語(yǔ)言基本一致。在無(wú)計(jì)算機(jī)的情況下，適合采用PLC手持編程器對(duì)用戶程序進(jìn)行編制。梯形圖編程語(yǔ)言與原有的繼電器控制的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，應(yīng)用時(shí)，需要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對(duì)待。由于電氣設(shè)計(jì)人員對(duì)繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語(yǔ)言得到了廣泛的歡迎和應(yīng)用。 PLC程序設(shè)計(jì)方法1．PLC編程語(yǔ)言 1)梯形圖語(yǔ)言是PLC程序設(shè)計(jì)中最常用的編程語(yǔ)言。其動(dòng)作順序是，在電機(jī)從變頻器斷開前，PLC的Y16給出動(dòng)作信號(hào)，變頻器X1端子功能生效，自由停車命令BX生效，變頻器立即停止輸出，經(jīng)短暫延時(shí)（約500ms）滅磁后，將電機(jī)從變頻器斷開，并立即投入電網(wǎng)。（3）利用變頻器的自由停車指令BX來(lái)實(shí)現(xiàn)的快速滅磁法。通過(guò)相位鑒別電路，在電網(wǎng)電壓和變頻器輸出電壓相位一致時(shí)，快速切換。這種方法一般需要延時(shí)23秒，時(shí)間太長(zhǎng)，水泵轉(zhuǎn)速下降太多，不合適。此時(shí)，切換到工頻電網(wǎng)瞬間，如果二者剛好反相，則將產(chǎn)生比直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流更大的沖擊電流，反過(guò)來(lái)對(duì)變頻器造成沖擊。再次，切換過(guò)程的電流。時(shí)間太短，切換過(guò)程的可靠性下降。其次，切換過(guò)程的完成時(shí)間。切換過(guò)程主要考慮三方面的問(wèn)題：第一，切換過(guò)程的可靠性。減泵過(guò)程是在滿足減泵條件的前提下，通過(guò)PLC控制，斷開工頻運(yùn)行狀態(tài)電機(jī)的接觸器主觸點(diǎn)即可。4．狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程的實(shí)現(xiàn)方法從輔助泵切換到主泵只需斷開輔助泵的供電，同時(shí)用變頻器以起始頻率起動(dòng)一臺(tái)主泵的運(yùn)行即可。設(shè)變頻器輸出頻率達(dá)到極限頻率時(shí)的信號(hào)為X1，水壓達(dá)到設(shè)定壓力下限值時(shí)的欠壓信號(hào)為X2，水壓達(dá)到設(shè)定壓力上限值時(shí)的超壓信號(hào)為X3。從圖41可見，供水狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換不但和轉(zhuǎn)換條件有關(guān)，還與其目前所處的供水狀態(tài)有關(guān)；由輔助泵切換到主泵供水也遵循有效狀態(tài)循環(huán)方式。本系統(tǒng)采用了三臺(tái)主水泵和一臺(tái)輔助穩(wěn)壓泵供水，其中只有主水泵參與變頻運(yùn)行，輔助泵在用戶用水量少時(shí)啟動(dòng)維持供水，一共有10種有效供水狀態(tài)，見表41表41系統(tǒng)供水狀態(tài)用水量狀態(tài)符號(hào)供水狀態(tài)小SO輔助泵運(yùn)行，l、3停機(jī)較小S201變頻運(yùn)行，3停機(jī)S212變頻運(yùn)行，3停機(jī)S223變頻運(yùn)行，2停機(jī)較大S23l工頻運(yùn)行，2變頻運(yùn)行，3停機(jī)S242工頻運(yùn)行，3變頻運(yùn)行，1停機(jī)S253工頻運(yùn)行，l變頻運(yùn)行，2停機(jī)大S261工頻運(yùn)行，2工頻運(yùn)行，3變頻運(yùn)行S272工頻運(yùn)行，3工頻運(yùn)行，1變頻運(yùn)行S283工頻運(yùn)行，lI頻運(yùn)行，2變頻運(yùn)行各狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系見下圖41。若有N臺(tái)水泵參與變頻調(diào)速，則滿足“先起先?！痹瓌t的最大有效狀態(tài)數(shù)為+1。當(dāng)系統(tǒng)處于單臺(tái)主水泵變頻供水狀態(tài)時(shí)，若用水量減少，變頻器輸出頻率達(dá)到下限頻率時(shí)，水壓仍過(guò)高時(shí)，延時(shí)5分鐘后，關(guān)閉變頻器運(yùn)行，啟動(dòng)輔助泵維持供水。若變頻器輸出頻率達(dá)到下限頻率時(shí)，水壓仍過(guò)高，延時(shí)1分鐘，按“先起先?！钡脑瓌t，由PLC給出控制信號(hào)，將當(dāng)前供水狀態(tài)中最先工作在工頻方式的水泵關(guān)閉，同時(shí)PID調(diào)節(jié)器將根據(jù)新的水壓偏差自動(dòng)升高變頻器輸出頻率，加大供水量，維持水壓。整個(gè)加泵過(guò)程中，總是保證原來(lái)工作于變頻運(yùn)行狀態(tài)的水泵轉(zhuǎn)入工頻恒速運(yùn)行，新開泵軟啟動(dòng)并運(yùn)行在變頻狀態(tài)，保證只有一臺(tái)水泵運(yùn)行在變頻狀態(tài)。系統(tǒng)工作于1號(hào)工頻、2號(hào)變頻的兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行的供水狀態(tài)。在1號(hào)主水泵供水過(guò)程中，變頻器根據(jù)水壓的變化通過(guò)PID調(diào)節(jié)器調(diào)整1主水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)控制流量，維持水壓。根據(jù)城區(qū)用水量可分為小、較小、較大和大四種情況,并分別由輔助泵、一臺(tái)主泵變頻、兩臺(tái)主泵一工一變及三臺(tái)主泵兩工一變投入運(yùn)行。電路設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了水泵電機(jī)變頻運(yùn)行和工頻運(yùn)行間的互鎖關(guān)系。2．控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括了主電路、電氣控制電路。采用PLC控制的多泵分級(jí)調(diào)節(jié)和變頻器控制的單泵連續(xù)調(diào)節(jié)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)流量在大范圍內(nèi)變化時(shí)的恒壓供水。要使用各自的接地器，不能亂用。8．要注意接地線的使用。有兩種情況，一方面是如果電源是由電纜輸進(jìn)來(lái)的，那么就要注意將防雷措施設(shè)置在控制室，避免設(shè)備的損壞；另一方面，如果電源是由外部架空而來(lái)，則需要將防雷措施安放到進(jìn)線處。5．在敷設(shè)各種線的時(shí)候，要注意適當(dāng)?shù)貙⒖刂菩盘?hào)線和外圍設(shè)備信號(hào)線分開，并與動(dòng)力線分開，在與接地時(shí)還要用屏蔽線。3．將可編程序控制器和變頻器設(shè)置在一個(gè)獨(dú)立的空間內(nèi)，即控制柜里，并且需要注意的是要控制柜的空間適當(dāng)加大，最好使它周圍的空白空間有 5 厘米以上，由于運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)熱，所以還要注意通風(fēng)，將熱量盡快散去，要保證控制柜里是干燥干凈，沒(méi)有灰塵，保證空氣的純凈以及溫度適宜。表33 PLC I／O端予分配現(xiàn)場(chǎng)器件與接線端子I/0地址功能注釋輸入中間繼電器KA常開觸點(diǎn)X0自動(dòng)，手動(dòng)功能轉(zhuǎn)換變頻器Y2端子X(jué)1變頻器輸出頻率極限信號(hào)遠(yuǎn)傳壓力表壓力上限電節(jié)點(diǎn)X2壓力下限到達(dá)信號(hào)遠(yuǎn)傳壓力表壓力下限電節(jié)點(diǎn)X3壓力上限到達(dá)信號(hào)水池水位下限信號(hào)X4水池水位下限信號(hào)(缺水)變頻器輸波報(bào)警繼電器30AX5變頻器赦障報(bào)警信號(hào)FRl常開觸點(diǎn)X6l電機(jī)過(guò)載信號(hào)FR2常開觸點(diǎn)X72電機(jī)過(guò)載信號(hào)FR3常開皴點(diǎn)X103電機(jī)過(guò)載信號(hào)FR4常開觸點(diǎn)X114電機(jī)過(guò)載信號(hào)KM1常開輔助觸點(diǎn)X121電機(jī)變頻運(yùn)行故障信號(hào)KM3常開輔助觸點(diǎn)X132電規(guī)交頻運(yùn)行故障信號(hào)續(xù)表 KM5常開輔助觸點(diǎn)X143電機(jī)變頻運(yùn)行故障信號(hào)KA25常開輔助觸點(diǎn)X15l電機(jī)跳空開故障信號(hào)KA26常開輔助觸點(diǎn)X162電視跳空開鼓障信號(hào)KA27常開輔助觸點(diǎn)X173電機(jī)跳空開故障信號(hào)輸出接變頻器FWD端YO實(shí)現(xiàn)復(fù)位/運(yùn)行控制KAl線圈Yl1交頻運(yùn)行控制及指示KA2線圈Y2l工頻運(yùn)行控制及指示KA3線隧Y32變頻運(yùn)行控制及指示KA4線圈Y42工頻運(yùn)行控制及指示KA5線圈Y53變頻運(yùn)行控制及指示KA6線圈Y63工頻運(yùn)行控制及指示KA7線圈Y7輔助泵工頻運(yùn)行控制及指示KAl0線圈Y10水池水位下限報(bào)警指示KA11線圈Y11變頻器故障報(bào)警指示KA12線圈Y12現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制指示KA13線圈Y13自動(dòng)變頻運(yùn)行指示KA14線圈Y14自動(dòng)工頻運(yùn)行指示KA15線圈Y15遠(yuǎn)程手動(dòng)運(yùn)行指示KAl6線圈Y16變頻器X1端子功能有效KA17線圈Y17無(wú)人執(zhí)守電話自動(dòng)報(bào)警1．電用設(shè)備在長(zhǎng)期工作后總會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，因此需要很好的保護(hù)電用設(shè)備的運(yùn)行，在工作設(shè)備間要常常進(jìn)行通風(fēng)。 系統(tǒng)可靠性措施系統(tǒng)中采用的工控設(shè)備變頻器和PLC均具有抗干抗能力強(qiáng)，可靠性好的特點(diǎn)。FX2N32MR主要參數(shù):I/O點(diǎn)數(shù)：16/16；用戶程序步數(shù):：4K；基本指令：27條；功能指令：298條；基本指令執(zhí)行時(shí)間：；通信功能：強(qiáng)；輸出形式：繼電型；輸出能力：2A/點(diǎn)。4．PLC的選型PLC的選型主要從PLC的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)器容量、輸入/輸出接口模塊類型等方面來(lái)選擇PLC型號(hào)。④啟動(dòng)頻率：水泵在啟動(dòng)前，其葉輪全部在水中，啟動(dòng)時(shí)，存在著一定的阻力，在從0Hz開始啟動(dòng)的一段頻率內(nèi)，實(shí)際上轉(zhuǎn)不起來(lái)。③下限頻率：在供水系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速過(guò)低，會(huì)出現(xiàn)水泵的全揚(yáng)程小于基本揚(yáng)程（實(shí)際揚(yáng)程），形成水泵“空轉(zhuǎn)”的現(xiàn)象。因此，變頻器的最高頻率只能與水泵額定頻率相等。④保護(hù)功能具有過(guò)電壓/欠電壓保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、PTC熱敏電阻保護(hù)、電機(jī)鎖死保護(hù)、缺相保護(hù)、電涌保護(hù)、失速保護(hù)、CPU/存貯器異常保護(hù)等。②功能特點(diǎn)風(fēng)機(jī)、泵等二次方遞減轉(zhuǎn)矩專用型變頻器；可選用自動(dòng)和手動(dòng)的轉(zhuǎn)矩提升功能，保證最佳的啟動(dòng)；加速時(shí)間設(shè)定范圍寬（），具有S形加減速功能和曲線加減速功能，讓加減速過(guò)程變得緩和，防止沖擊和載物倒塌；直流制動(dòng)功能，制動(dòng)時(shí)間在030秒范圍可調(diào)，保證快速可控的制動(dòng)，不需要外接電阻；內(nèi)置PID模塊，可用于閉環(huán)控制；多種頻率設(shè)定方式；多種附加功能；三路晶體管輸出。其主要參數(shù)及性能介紹如下。供水系統(tǒng)屬泵類負(fù)載，低速運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩小，可選用價(jià)格相對(duì)便宜的U/f控制變頻器。（2）型號(hào)選擇根據(jù)控制功能不同，通用變頻器為分為三種類型。在一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，變頻器容量（kVA）應(yīng)同時(shí)滿足下列三式 (34) (35) (36) 式中： PM—負(fù)載所要求的電動(dòng)機(jī)的輸出功率； η—電動(dòng)機(jī)的效率()； cosφ—電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)()； UM—電動(dòng)機(jī)電壓(V)； IM—電動(dòng)機(jī)工頻電源時(shí)的電流(A)； k—電流波形的修正系數(shù)，對(duì)PWM方式，～； PCN—變頻器的額定容量(kVA)； ICN—變頻器的額定電流(A)。壓力表測(cè)量范圍0～1MP，；數(shù)顯儀輸出一路4～20mA電流信號(hào)，送給變頻器作為PID調(diào)節(jié)的反饋電信號(hào)，可設(shè)定壓力上、下限，通過(guò)兩路繼電器控制輸出壓力超限信號(hào)。壓力表測(cè)量范圍0～1MP，；數(shù)顯儀輸出一路4～20mA電流信號(hào)，送給變頻器作為PID調(diào)節(jié)的反饋電信號(hào)，可設(shè)定壓力上、下限，通過(guò)兩路繼電器控制輸出壓力超限信號(hào)。 系統(tǒng)主要配置的選型1．水泵機(jī)組的選型根據(jù)系統(tǒng)要求的總流量范圍、揚(yáng)程大小，確定供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)秒流量和設(shè)計(jì)供水壓力（水泵揚(yáng)程），考慮到用水量類型為連續(xù)型高流量變化型，確定采用3臺(tái)主水泵機(jī)組和1臺(tái)輔助泵機(jī)組，設(shè)備選用型號(hào)及參數(shù)見表31。HL0為自動(dòng)運(yùn)行指示燈。在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，四臺(tái)泵在PLC的控制下能夠有序而平穩(wěn)地切換、運(yùn)行。中間繼電器KA的常閉觸點(diǎn)接在四臺(tái)泵的手動(dòng)控制電路上，控制四臺(tái)泵的手動(dòng)運(yùn)行。在手動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)按鈕SB1SB14控制各臺(tái)泵的起停。圖36給出了供水系統(tǒng)的部份電氣控制線路圖。出于可靠性及檢修方面的考慮，設(shè)計(jì)了手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制電路。為提高互鎖的可靠性，在PLC控制程序設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn)一步通過(guò)PLC內(nèi)部的軟繼