【正文】 接觸器 KM KM KM6 分別控制 M M M3 的變頻運(yùn)行； FRl、FR FR3 分別為三臺水泵電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器： QS QS QS QS4別為變頻器和三合泵電機(jī)主電路的隔離開關(guān)； FU1 為主電路的熔斷器；CIMRP5A45P5 是 日。三臺電機(jī)分別為 M M M3。 圖 PLC系統(tǒng)的組成 電氣控制系統(tǒng)原理圖 電氣控制原理圖包括主電路圖、控制電路圖。這樣的配置是最經(jīng) 濟(jì)的。 PLC 系統(tǒng)選型 從上面分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn) 6 個、開關(guān)量輸出點(diǎn) 12 個；模擬量輸入點(diǎn) 1 個、模擬量輸出點(diǎn) 1 個。 (5)要有完善的報警功。 (3)在用水量小的情況下，如果一臺泵連續(xù)運(yùn)行時間超過 3h，則要切換下即系統(tǒng)具有 “倒泵功能 ”，避免某一臺泵工作時間過長。水位上下限信號分別為 X X2 它們在水淹沒時為 0，時為 1 表 輸入輸出點(diǎn)代碼及地址編號 名 稱 代碼 地址編號 輸入信號 手動和自動消防信號 SA1 X0 水池水位下限信號 SLL X1 水池水位上限信號 SLH X2 變頻器報警信號 SU X3 消鈴按鈕 SB9 X4 試燈按鈕 SB10 X5 遠(yuǎn)程壓力表模擬量電壓值 Up 模擬量輸入模塊電流通道 輸出信號 1泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM1,HL1 Y0 1泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM2,HL2 Y1 2泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM3,HL3 Y2 2泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM4,HL4 Y3 3泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM5,HL5 Y4 3泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM6,HL6 Y5 生活消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥 YV2 Y10 水池水位下限報警指示燈 HL7 Y11 變頻器故障報警指示燈 HL8 Y12 火警報 警指示燈 HL9 Y13 報警電鈴 HA Y14 變頻器頻率復(fù)位控制 KA Y15 控制變頻器頻率用電壓信號 U f 模擬量輸入模塊電流通道 系統(tǒng) 基本 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)低恒壓值遠(yuǎn)行，消防供水時高桓壓值遠(yuǎn)行。如果不想要微分回路，可以把微分時間設(shè)為 0，如果不想要比例回路，但需要積分或微分回路，分項(xiàng)和微分項(xiàng)時，把增益當(dāng)作 1 看待。 如果不想要積分回路，可以把積分時間設(shè)為無窮大。例如只需要比例回路或者比例積分回路。對于增益為正的積分或微分控制來說，如果指定積分時間、微分時間為正，就是正作用回路；指定為負(fù)，則 為反作用回路。 正作用或反作用回路 如果增益為正，那么該回路為正作用回路。只有選用了最適合被控對象的控制器并使其適應(yīng)過程的響應(yīng)時間，才能得到較高的控制質(zhì)量。準(zhǔn)確地了解控制過程的類型和特性數(shù)據(jù)是非常必要的。對要控制的過程類型沒有限制，遲延系統(tǒng)（溫度、液位等）和快速系統(tǒng)（流量、電機(jī)轉(zhuǎn)速等）都可以作為被控對象。對于任意給定的 CPU，控制器的數(shù)量和每個控制器被調(diào)用的頻率是相互矛盾的。如果有兩個參數(shù)可以調(diào)整，在可在衰減比之外，再添加一個指標(biāo)。 在控制品質(zhì)方面，穩(wěn)定性的要求是前提。即使如此，在引入 I作用后， CK 應(yīng)比單純 P作用時減小 10%左右。 5～ 1) 0T ， ( 0T 是振蕩周期 )。必須盡量發(fā)揮它能消除余差的利，盡量縮小它不利于穩(wěn)定的弊。 以上兩條途徑表面上看來截然相反，但它們都是以承認(rèn) P作用為主體作為前提的。由這一點(diǎn)出發(fā)，可從兩條途徑之一進(jìn)行現(xiàn)場湊試： (1)先用單純的 P作用，選出合適的值 CK ，作為基礎(chǔ)，然后適當(dāng)引入 iT 和 dT ， Ti和 Td值進(jìn)行挑選。因此，如有 T的估計值， iT 和 dT 值就不難定出了。經(jīng)驗(yàn)上常取 iT 為 2左右，dT 為 0。 2， 在動態(tài)參數(shù)方面，可取 0/T??? 作為特征值越 0/T??? 大，系統(tǒng)越不易穩(wěn)定，因此 CK 應(yīng)該小一些。下面簡單列舉一些的準(zhǔn)則： 如果廣義對象的傳遞函數(shù)是 )1/( 00 0 ?? sTeK s? ，調(diào)節(jié)器的比例增益是 Kc 整個系統(tǒng)總的開環(huán)增益是 0KKC 。這種控制方式用于從產(chǎn)生偏差到出現(xiàn)響應(yīng)需要一定時間的負(fù)載系統(tǒng) (即實(shí)時性要求不高，工業(yè)上的過程控制系統(tǒng)一般都是此類系統(tǒng)，本系統(tǒng)也比較適合 PID調(diào)節(jié) )效果比較好。 利用 I動作消除偏差作用和用 D動作抑制振蕩作用，在結(jié)合 P動作就構(gòu)成了 PID控制，本系統(tǒng)就是采用了這種方式。在該場合，為使 P動作的振蕩衰減和系統(tǒng)穩(wěn)定，可用 PD控制。偏差小時， P動作的作用減小。對有積分元件的負(fù)載系統(tǒng)可以單獨(dú)使用 P動作控制。用 PI控制時，能消除由改變目標(biāo)值和經(jīng)常的外來擾動等引起的偏差。 僅用 P動作控制，不能完全消除偏差。只包含第一、三項(xiàng)的是 PD作用 。 PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)是： )](11[1)( sTnsGc d??? ? （ ） 當(dāng)上述控制算法公式只包含第一項(xiàng)時，稱為比例 (P)作用，只包含第二項(xiàng)時，稱為積分 (I)作用 。 積分環(huán)節(jié) ：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度，積分 作用的強(qiáng)弱取決于積分時間常數(shù) Ti， Ti越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。 在該系統(tǒng)中我們用硬件型設(shè)計這樣可以減少編程 PID 控制參數(shù)計算 PID控制算法的一般形式 PID控制器根據(jù)日標(biāo)值 (設(shè)定值 )r(t)與反饋值 (測量值 )c(t)構(gòu)成的控制偏差： e(t)=r(t)c(t) （ ） 將偏差的比例 (P)、積分 (I)和微分 (D)通過線性組合構(gòu)成控制量，對受控對象進(jìn)行控制。在恒壓供水中常見的 PID控制器的控制形式主要有兩種：如圖 圖 PID控制原理圖 硬件型，即通用 PID控制器，在使用時只需要進(jìn)行線路的連接和 P， I， D 參數(shù)及目標(biāo)值的設(shè)定。也就是使反饋量與目標(biāo)值相一致的一種通用控制方式。它的原理通過控制對象的傳感器等檢測控制量 (反饋量 )，將其與目標(biāo)值 (溫度、流量、壓力等設(shè)定值 )進(jìn)行比較。多余的指示燈是為現(xiàn)場調(diào)試時需增加設(shè)備情況下的備用燈。 PLC 的 I/O 模塊選好后，要進(jìn)行地址分配，這個地址應(yīng)與 I/O 表及梯形圖程序一一對應(yīng)，才能 將整個系統(tǒng)各部分正確地聯(lián)系在一起。 熟悉電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)和元器件結(jié)構(gòu)、工作原理是設(shè)計硬件電路的基礎(chǔ)，其中的線號、端子、圖號及常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、線圈等表示方法是在設(shè)計前應(yīng)補(bǔ)課的內(nèi)容?？傮w設(shè)計是分配各個控制系統(tǒng)和軟、硬件任務(wù)劃分及聯(lián)系的核心，要在設(shè)計初期給予充分重視。 熟悉工藝過程和控制任務(wù)是建立 I/O 表的基礎(chǔ)，也是關(guān)系到設(shè)計成敗的出發(fā)點(diǎn)。 為了敘述方便，突出重點(diǎn)，我們選擇了一個相對簡單的系統(tǒng)作為示例，其硬件電路和梯形圖軟件都較為簡單明了。 本章小結(jié) 該設(shè)計只是電氣控制系統(tǒng)的一部分，一個完整的電控系統(tǒng)還應(yīng)包括所有元器件的選型、電控柜的布置等內(nèi)容。 (2)BFM17。 模塊共有 32 個緩沖存儲器，但只用了以下兩個： (1)BFM16。 模擬量輸出模塊的偏置、增益及分配 FX N2 2DA 模塊在出廠時，其偏置和增益是經(jīng)過調(diào)整的，數(shù)字值為 0~4000，電壓輸出為 0~10V。 FX N2 2DA 將消耗基本單元或電數(shù)字輸出 +1000 0 4 20 模擬輸入（ mA） （偏置值） （增益值） COM IOUT VOUT COM IOUT VOUT 基本單元 FX N2 2DA 記錄儀器 電流輸出 變頻器等 電壓輸出 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 19 源擴(kuò)展單元的 +5VDC 電源單元的（內(nèi)部電源） 20mA 電流， +24VDC 電源 5mA電流。模擬量輸出可通過雙絞屏蔽電纜與驅(qū)動負(fù)載相連，連接方法如所圖 所示，當(dāng)使 用電壓輸出時，需要 IOUT 和 COM 端短接。 5mV)、 0~5DVC（分辨率 1。它具有 2個模擬量輸出通道。用戶可以方便地利用這一識別碼在傳送數(shù)據(jù)前先確認(rèn)該特殊功能的模塊。其中， b0 為，表示有錯誤；當(dāng) b1 為 ON 時，表示存在偏置及增益錯誤； b2 為 ON 時表示存在電源故障； b3 為 ON 時，表示存在硬件錯誤等。當(dāng) BFM22指定單元中的某些位置 1時，偏置值及增益值會送入相應(yīng)通道的增益和偏置寄存器中。 BFM23為偏置值與增益值存儲單元，單位為 mV，或 μA。通道的偏置及增益可分別調(diào)整。 BFM22為增益與偏置調(diào)整的指定單元。增益為輸出曲線的斜率，為數(shù)字輸出 +1000時的模擬量輸入值。 （ 7） BFM21。用它可以快速消除不希望的增益和偏置值。 （ 6） BFM20。選擇 A/D轉(zhuǎn)換的速度。 1～ 4通道的采樣當(dāng)前值。 1～ 4通道的采樣平均值。 1～ 4通道的采樣次數(shù) (設(shè)定范圍為 1～ 4096)，默認(rèn)值為 8。 16進(jìn)制數(shù)字 “0～ 3”分別表示 “10～ +10V、 4～ 20mA、20～ +20 mA 、通道關(guān)閉 ”。 4個通道的模擬輸入信號范圍用 4位 16進(jìn)制數(shù)表示。 FX N2 4AD擬量量輸入模塊共有 32個緩沖存儲器，但目前只使用了以下 21個 BFM： （ 1） BFM0。 模擬量輸入模塊緩沖存儲器（ BFM）的分配 為了能適用于多種規(guī)格的輸入、輸出量，模擬量處理模塊都設(shè)成可編程的。占編號）， FX N2 4AD將消耗基本單元或電源擴(kuò)展單元的 +5VDC電源（內(nèi)部電源） 30mA電流 ， +24VDC電源（外部電源） 55mA電流。 圖 FXN2 4AD模塊的連接方法 24+ 地 24 FG VI I+ V+ FG VI I+ V+ 24VDC 電流輸入 4～ 20mA 電壓輸入 10～ +10V 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 FX N2 4AD的寬及高與 FX N2 相同，在安裝時裝在 FX N2 基本單元的右邊，將總線連接器接入左側(cè)單元的 總線插孔中。輸入信號可以是 10～ +10V的電壓信號（分辨率為5Mv），也可以 4～ 20mV（分 辨率為 16μA）或 20～ +20mA（分辨 20μA）的電流信號。以下介紹三菱 FXN2 系列 PLC的模擬量模塊以及，它們分別具有 FXN2 4AD及 FXN2 2DA，它們分別具有 4路模擬量輸入及 2路模擬量輸出，可以用于恒壓供水控制中。模擬量擴(kuò)展單元可將外部模擬量轉(zhuǎn)換為 PLC可處理的數(shù)字量及將 PLC內(nèi)部運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為機(jī)外所需的模擬量。在估算和選用時應(yīng)充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。考慮經(jīng)濟(jì)性時，應(yīng)同時考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。需要復(fù)雜控制功能時，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲器。為防止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。 考慮是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程 I/O機(jī)架等。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。 整體型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型 PLC 提供多種 I/O 卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 四、機(jī)型的選擇 (1)PLC 的類型 PLC 按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按 CPU 字長分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等。目前， PLC 接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時間約 ～ ，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。從實(shí)時性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號持續(xù)時間小于掃描時間，則 PLC 將掃描不到該信號，造成信號數(shù)據(jù)的丟失。的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對操作和 維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（ IEC6113123），同時，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如 C， Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。 離線編程方式： PLC 和編程器公用一個 CPU，編程 器在編程模式時， CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。 PLC 系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式： 1） PC 為主站，多臺同型號 PLC 為從站，組成簡