【正文】 對該程序有幾點說明： 1. 因為程序較長，所以讀圖時請按照網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的順序進(jìn)行； 2. 本程序的控制邏輯設(shè)計針對的是較少的泵數(shù)供水系統(tǒng)。 程序中使用的 PLC 元器件及其功能如下表 41 所示。生活供水時系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 70%，消防供水時系統(tǒng)設(shè) 定值為滿量程的 90%。 邏輯運(yùn)算及報警處理等放在豬程序。系統(tǒng)的一些初始化的工作放在初始化子程序中完成，這樣可 以節(jié)省掃描時間。除此之外，泵組管理還有 一個問題就是泵的工作循環(huán)控制，這里我們使用泵號加 1 的方法來實現(xiàn)變頻泵的 循環(huán)控制（ 3 加 1 等于零），用工頻泵的總數(shù)結(jié)合泵號實現(xiàn)工頻泵的輪換工作。控制要求中規(guī)定任意一臺泵連 續(xù)運(yùn)行時間不得超過 3h，因此每次需要啟動新泵或切換變頻泵時，以新運(yùn)行泵為 變頻泵是合理的。為 了判斷變頻器的工作頻率達(dá)到上限的確定性，應(yīng)該濾去偶然的頻率波動引起的頻 率達(dá)到上限情況，在程序中考慮采取時間濾波 [14] 。判斷需啟動 新泵的標(biāo)準(zhǔn) 是變頻器的輸出頻率達(dá)到設(shè)定的上限值。外圍接線圖如 圖 37 所示。對變頻器頻率進(jìn)行復(fù)位時只提供 一個干觸點信號，由于 PLC 為 4 個輸出點為一組共用一個 COM 端，而本系統(tǒng)又 沒有剩下單獨的 COM端輸出組，所以通過一個中間繼電器 KA 的觸點對變頻器進(jìn) 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 行復(fù)位控制。手動運(yùn)行時，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，系統(tǒng)在 PLC 程 序控制下運(yùn)行 [13] 。 圖 35 電控系統(tǒng)主電路 圖 36 所示電控系統(tǒng)控制電路圖。三臺電機(jī)分別為 M M M3。 洛陽理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 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。 3. 確定模塊安裝入系統(tǒng)時的位置，并由按裝位置確定模塊的編號。 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。 （ 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。 （ 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。實際上它就是一個完整的控 制系統(tǒng)，可以單獨完成一定的控制任務(wù)。 編程工具 CUP主機(jī) 擴(kuò)展模塊 功能模塊 人機(jī)界面 通訊設(shè)備 圖 34 S7200 PLC 系統(tǒng)組成 （ 1）基本單元 基本單元（ Basic Unit）有時又稱 CUP 模塊，也有的稱之 為主機(jī)或本機(jī)。 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，同時還可以擴(kuò)展 I/O 模塊和各種功能的模塊。 3. 設(shè)置子程序完成采樣以及相關(guān)的計算工作。 2. 設(shè)置模塊檢測子程序。 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。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。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。 3. 確定模塊安裝入系統(tǒng)時的位置，并由安裝位置確定模塊的編號。為防止空置端對接線端的干擾，空置端應(yīng)短接。 2. 完成硬件的接線工作。 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。 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)實際需接入的 信號類型對模塊進(jìn)行一些設(shè)定。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。模擬量擴(kuò)展單元有單獨用于 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換的，單獨用于數(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。 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。特別是 S7200CUP22*系列 PLC。整個 PLC 系統(tǒng)的配置如圖 33 所示 [10] 。參照 S7 – 200 的產(chǎn)品目以及市場 實際價格，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）。12V 24VDC 電壓范圍 ~~ 設(shè)置時間 電壓輸出 電流輸出 100 ? s 2ms 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 系統(tǒng)選型 從上面分析可知，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點 6 個、開關(guān)量輸出點 12 個；模擬量 輸出點 1 個、模擬量輸出點 1 個。5% 滿 量 程 177。2% 滿 量 程 177。2% 滿 量 程 177。50mV, 177。250Mv 177。1V， 177。5V， 177。10 0~~20 mA 輸入濾波衰減 3dB， 分辨率 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 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 32020~+3 2020 0~+32020 電壓雙極性 電流 0~100Mv,0~50mV 177。水位上下限信號分別位 、 ，它們在水淹沒時為 0，露出 時為 1。輸出單元將經(jīng)過 CUP 處理 的弱電信號通過光電隔離、功率放大等處理，轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號， 以驅(qū)動各種執(zhí)行元器件，如接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等 [9] 。輸入 單元接受現(xiàn)場設(shè)備向 PLC 提供信號，包括人為的控 制信號和能描述現(xiàn)場狀態(tài)的開關(guān)量信號，例如由按鈕、限位開關(guān)、繼電器觸點、 接近開關(guān)、撥碼器等提供的開關(guān)量。 PLC 是通過 I/O 單元完成此工作的?；馂?zāi)結(jié)束后三臺泵再改 為生活供水使用 水池 yv1 1 2 3 消防用水 生活用水 市網(wǎng)來水 EQ 圖 32 生活消防雙恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成圖 系統(tǒng)控制要求 對三泵生活 /消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是： 1. 生活供水時，系統(tǒng)應(yīng)底恒壓值運(yùn)行，消防供水時系統(tǒng)應(yīng)高恒壓值運(yùn)行； 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 2. 三臺泵根據(jù)恒壓的需要，采用 ― 先開先停 ‖的原則介入和退出； 3. 在用水量小的情況下，如果一臺泵連續(xù)運(yùn)行的時間超過 3H，則要切換到下 一臺泵，即系統(tǒng)具有 ― 倒泵功能 ‖，避免某一臺泵工作時間過長； 4. 三臺泵在啟動時要又軟啟動功能； 5. 要有完 整的報警功能； 6. 對泵的操作要有手動控制功能，手動只在應(yīng)急或檢修時臨時使用。為了保障供水的持續(xù)性，水位上下限傳感器高 低 距離不是相差很大。 下面以一個三泵生活 /消防雙恒壓無塔供水系統(tǒng)為例來說明其工藝過程，如圖 32 所示，市網(wǎng)來水用高低水位控制器 EQ 來控制注水閥 TV1，它們自動把水注滿 儲水池，只要水位低于高水位，則自動往水箱中注水。 調(diào)節(jié)器的輸出信號一般式模擬信號， 4~~20mA 變化的電流信號或 0~~10V 間 變化的電壓信號。為了實現(xiàn)調(diào)節(jié)的快速性與系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)工作中還有個調(diào)節(jié)規(guī)律的問 題，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律多是比例 積分 微分調(diào)節(jié)，俗稱 PID 調(diào)節(jié)。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 如果給定值大于實測值，說明系統(tǒng)水壓低于理想水壓，要加大水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速， 如果水壓高于理想水壓，要降低水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 3. 根據(jù)給定值和實測值的綜合，依一定的調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出系統(tǒng)調(diào)節(jié)信號。 2. 接受傳感器送來的管網(wǎng)水壓的實測值。供水距離越遠(yuǎn)， 用水地點 越高，系統(tǒng)所需供水壓力越大。水壓傳感器將水壓的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰螂妷旱淖兓徒o調(diào)節(jié)器 [8] 。如圖 31 所 示，圖中壓力傳感器用于檢測管網(wǎng) 中的水壓，常裝設(shè)在泵站的出水口。另一種方案是數(shù)臺電機(jī)陪一臺變頻器，變頻器 與電機(jī)見可以切換，供水運(yùn)行時，一臺水泵變頻運(yùn)行，其余水泵共頻運(yùn)行，以滿 足不同用水兩的需求。恒壓供水的主要目標(biāo)是保持管壓網(wǎng)水呀的恒定，水泵電機(jī)的轉(zhuǎn) 速套跟隨用水量的變化而變化，這就要用變頻器為水泵供電。 配單臺電機(jī)和水泵時，它們的功率必須足夠的大，在用水量少十開一臺大電機(jī)肯 定是浪費(fèi)，電機(jī)選小了用水量大時供水不足。這就是恒壓供水的基本 思路，這在電動機(jī)速度調(diào)節(jié)技術(shù)不發(fā)達(dá)的年代是不可以想象的，但是在今天辦到 這一切已經(jīng)邊的很容易了 [7] 。那么可不可以不借助 水塔來實現(xiàn)恒壓供水？答案是肯定的，但是要解決水壓隨用水量的大小變化 的問 題。交流變頻器是改變交流電源頻率的電子設(shè)備，輸入三 相工頻交流電后，可以輸出頻率平滑變化的三相交流電。這就是恒壓供水的基本思路。不用水塔，而要解 決水壓隨用水量大小變化的問題。水塔中的水位變化相對水塔的高度來說很小，也就是說水塔能夠 維持供水管路中水呀的基本恒定。 產(chǎn)生水壓的設(shè)備是水泵，水泵轉(zhuǎn)動的越快，產(chǎn)生的水壓就越高。調(diào)試時一定要先將主電路 斷電，只對控制電路進(jìn)行聯(lián)調(diào)即可。 聯(lián)機(jī)調(diào)試時，可以把編制好的程序下載到現(xiàn)場的 PLC 中。如果有 錯誤則修改后反復(fù)調(diào)試。調(diào)試時。 軟件部分的模擬調(diào)試可借助于模擬開關(guān)和 PLC 輸出 端的輸出指示燈進(jìn)行。對軟件設(shè)計來說， I/O 地址分配以后才可以進(jìn)行編程；對控制柜和 PLC 的外圍 接線來說，只有 I/O 地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員 根據(jù)線路圖和安裝圖安裝控制柜。在使用 PLC 較多的情況下，這樣的 差價必須是 需要考慮的。這就要求用戶對市場上流行的 PLC 品種有一個詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。 對于第二個問題，則有以下幾個方面要考慮： 1. 功能方面 所有 PLC 一般都具有常規(guī)的功能，但是對 于某些特殊要求，就 要知道所選用的 PLC 是否有能力完成控制任務(wù)?？刂葡到y(tǒng)輸出點的類型非常關(guān)鍵，如 果它們之中既有交流 220V 的接觸器、電磁閥，又有直流 24V 的指示燈，則最后 選用的 PLC 的輸出點有可能大于實際點數(shù)。 對第一個問題，首先要對控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的 I/O 點找出來， 包括開關(guān)量 I/O 模擬量 I/O 以及這些 I/O 點的性質(zhì)。選擇 PLC 就成為最重要的事情。一般來說， 能夠反映生產(chǎn)過程的運(yùn)行情況，能用傳感器直接測量的參數(shù)，控制邏輯復(fù)雜的部 分都由 PLC 控制來完成。其實現(xiàn) 在的可編程不僅處理開關(guān)量，而且對模擬量 的處理能力也很強(qiáng)。 隨著 PLC 功能的不斷完善和提高， PLC 幾乎可以完成工業(yè)領(lǐng)域的所以控制任 務(wù)。 2. 用戶程序存儲器用來存儲根據(jù)控制要求