【正文】 在本系統(tǒng)中，只是用比例（ P）和積分（ I）控制，其回路增益和時(shí)間常數(shù)可以通過(guò)工程計(jì)算初步確定，但還要進(jìn)一步調(diào)整以達(dá)到第 4章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 29 最優(yōu)控制效果。利用定時(shí)器中斷功能實(shí)現(xiàn) PID 控制的定時(shí) 采樣及輸出控制。具體的操作時(shí)，將現(xiàn)行運(yùn)行的變頻泵從變頻器上切除，并接上工頻電源運(yùn)行，將變頻器復(fù)位并用于新運(yùn)行泵的啟動(dòng)。 由于變頻器泵站希望每一次啟動(dòng)電機(jī)都為軟啟動(dòng)，又規(guī)定各臺(tái)水泵必須交替使用，多泵組泵站泵組的投運(yùn)要有一個(gè)管理規(guī)范。這一功能可以同過(guò)比較指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。 圖 37 電控系統(tǒng)控制電路吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 28 第四章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 硬件條件確定后，系統(tǒng)的控制功能主要通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，結(jié)合前述泵站的控制要求，對(duì)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(shuō)過(guò)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(tái)泵不能滿足要求時(shí)，需啟動(dòng)第 2 臺(tái)或第 3 太泵。圖中 SA 為手動(dòng) /自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)， SA 打在 1 的位置為手動(dòng)控制狀態(tài)；打在 2 的狀態(tài)為自動(dòng)控制狀態(tài)。接觸 KM KM KM5 分別控制 M M M3 的工頻運(yùn)行；接觸器 KM KM KM6分別控制 M M M3 的變頻運(yùn)行 ， FR FR FR3 分別為三臺(tái)水泵電機(jī)過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器； QS QS QS QS4 分別為變頻器 和 三臺(tái)水泵電機(jī)主電路的隔離開(kāi)關(guān)； FU1 為主電路的熔斷器， VVVF 為簡(jiǎn)單的一般變頻器。 （ 1）主電路圖 如下圖 36 所示為電控系統(tǒng)主電路圖。而在主機(jī)的變量存儲(chǔ)區(qū) V 區(qū)存放處理產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)。 （ 4）為了在主機(jī)中進(jìn)行輸入模擬量轉(zhuǎn)換數(shù)字后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(chǔ)單元。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(kāi)始編號(hào)。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(wú)噪聲、穩(wěn)定可靠。注意輸入、輸出信號(hào)的類型不同，采用不同的接入方式。必要時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)工作。校準(zhǔn)可以簡(jiǎn)單的理解為儀器儀表使用前的調(diào)零以及調(diào)滿度。上表中，輸入、輸出信號(hào)范圍欄給出了 EM235 的輸出、輸入信號(hào)規(guī)格，以供選用。 12V 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 25 24V 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 032021 為能適用各種規(guī)格的 輸入、輸出量，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(zhǎng)度及格式。 5%滿量程 177。 2%滿量程 177。 2%滿量程 177。 50mV, 177。250Mv 177。 1V ，177。 5V， 177。 10 020 mA 輸入濾波衰減 3dB， 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?jiǎn)螛O性 010V， 05V 01V， 0500mV 電壓 電流 32021 +32021 0 +32021 電壓雙極性 電流 0100Mv,050mV 177。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。 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(kāi)關(guān)量處理端口，了使 PLC 能完成模擬量的處理 ,常見(jiàn)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。這樣的配置是最經(jīng)濟(jì)的。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。水位上下限信號(hào)分別位 、 ，它們?cè)谒蜎](méi)時(shí)為 0，露出時(shí)為 1。輸出單元將經(jīng)過(guò) CUP 處理的弱電信號(hào)通過(guò)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(hào)，以驅(qū)動(dòng)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。輸入單元接受現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向 PLC 提供信號(hào)，包括人為的控制信號(hào)和能描述現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，例如由按鈕、限位開(kāi)關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開(kāi)關(guān)、撥碼器等提供的開(kāi)關(guān)量。 PLC 是通過(guò) I/O 單元完成此工作的。 圖 33 生活消防雙恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成圖 系統(tǒng)控制要求 對(duì)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(shí)，系統(tǒng)應(yīng)低恒壓值運(yùn)行，消防供水時(shí)系統(tǒng)應(yīng)高恒壓值運(yùn)行； （ 2）三臺(tái)泵根據(jù)恒壓的需要，采用“先開(kāi)先?！钡脑瓌t介入和退出； （ 3）在用水量小的情況下，如果一臺(tái)泵 連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間超過(guò) 3H，則要切換到下一臺(tái)泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)泵工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)； （ 4）三臺(tái)泵在啟動(dòng)時(shí)要軟啟動(dòng)功能； （ 5）要有完整的報(bào)警功能； （ 6）對(duì)泵的操作要有手動(dòng)控制功能，手動(dòng)只在應(yīng)急或檢修時(shí)臨時(shí)使用。生活用水和消防用水共用三臺(tái)泵，平時(shí)電磁閥 YV2 處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，三臺(tái)泵根據(jù)生活用水的多少，按一定的控制邏輯運(yùn)行，使生活用水在恒壓狀態(tài)（生活用水底恒壓值）下進(jìn)行；當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，電磁閥 YV2 得電， 關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，三臺(tái)泵供消防用水使用，并根據(jù)用水量的大小，使消防供水也在恒壓狀態(tài)（消防用水高恒壓值）下進(jìn)行。水池的高 /低水位信號(hào)也直接送給 PLC，作為低水位報(bào)警用。信號(hào)的量值與前面提到的差值成正比，用于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行設(shè)備工作。調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)，如 P、 I、 D 參數(shù)均是可以由使用者設(shè)定的， PID調(diào)節(jié)過(guò)程視調(diào)節(jié)器的的 內(nèi)部構(gòu)成由數(shù)字式調(diào)節(jié)及模擬量調(diào)節(jié)兩類，以微型計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)器多為數(shù)字調(diào)節(jié)器。這些都是由調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)控制。調(diào)節(jié)器接受了實(shí)測(cè)水壓的反饋信號(hào)后，將它與給定值比較，得到給定值與實(shí)測(cè)值之差。管網(wǎng)實(shí)測(cè)水壓回送到泵站控制裝置稱為反饋，調(diào)節(jié)器實(shí)反饋的 接受點(diǎn)。給定值即是系統(tǒng)正常工作時(shí)的恒壓值，另外有些供水系統(tǒng)可能有多種供水目的，如將生活用水與消防用水共用一個(gè)泵站，水壓的設(shè)定值可能不只一個(gè)，一般消防用水的水壓要高一些，調(diào)節(jié)器具有給定值設(shè)定功能，可以以數(shù)字量進(jìn)行設(shè)定，也有的調(diào)節(jié)器以模擬量方式設(shè)定。 圖 32 變頻恒壓 供水站的基本組成 壓力傳感器 調(diào)節(jié)器 變頻器 水箱 水泵 用戶 MAC EUR M P PS 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 19 調(diào)節(jié)器是一種電子裝備 ,在系統(tǒng)中完成以下幾種功能 : （ 1）設(shè)定水管壓力的給定值，恒壓供水水壓的高低依需要設(shè)定。當(dāng)用水量大時(shí)，水壓降低；用水量小時(shí)，水壓升高。這也有兩種配置方式，一是為每臺(tái)水泵電機(jī)配一臺(tái)變頻器，下圖為恒壓供水泵站的示意圖。而且水泵 和電機(jī)都有維修的時(shí)候，備用泵是必要的。這就是恒壓供水的基本思路，這在電動(dòng)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。那么可不可以不借助水塔來(lái)實(shí)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吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 18 的問(wèn)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(wèn)題。水塔中的水位變化相對(duì)水塔的高度來(lái)說(shuō)很小，也就是說(shuō)水塔能夠 維持供水管路中水壓的基本恒定。 產(chǎn)生水壓的設(shè)備是水泵，水泵轉(zhuǎn)動(dòng)的越快，產(chǎn)生的水壓就越高。調(diào)試時(shí)一定要先將主電路斷電，只對(duì)控制電路進(jìn)行聯(lián)調(diào)即可。 聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，可以把編制 好的程序下載到現(xiàn)場(chǎng)的 PLC 中。如果有錯(cuò)誤則修改后反復(fù)調(diào)試。調(diào)試時(shí)。 軟件部分的模擬調(diào)試可借助于模擬開(kāi)關(guān)和 PLC 輸出端的輸出指示燈進(jìn)行。對(duì)軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)， I/O 地址分配以后才可以進(jìn)行編程；對(duì)控制柜和 PLC的外圍接線來(lái)說(shuō)，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。 （ 3）個(gè)人喜好方面有些工程技術(shù)人員對(duì)某種品牌的 PLC 熟悉，所以一般比較喜歡使用這種產(chǎn)品。 （ 2）價(jià)格方面 不同廠家的 PLC 產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、 I/O 點(diǎn) 數(shù)相當(dāng)?shù)?PLC 的價(jià)格能相差 40%以上。這就要求用戶對(duì)市場(chǎng)上流行的 PLC 品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。因?yàn)?PLC 的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組的輸出只能有一個(gè)電源的種類和等級(jí)。 I/O 點(diǎn)是性質(zhì)主要是指他們是直流信號(hào)還是交流信號(hào)，它們的電源電壓。一方面是選擇多大容量的 PLC，另一方面是選擇什么公司的 PLC 以及外設(shè)。當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由 PLC 來(lái)完成后。 控制對(duì)象以及控制裝置確定后，還要進(jìn)一步確定 PLC 的控制范圍。但是 PLC 還是有最適合它的應(yīng)用場(chǎng)合，所以接到一個(gè)控制任務(wù)以后，要分析被控對(duì)象的控制過(guò)程和要求，看看用什么控制設(shè)備來(lái)完成該任務(wù)最合適。 ⑩系統(tǒng)在一種現(xiàn)場(chǎng)不需要時(shí)，仍可改在另一種現(xiàn)場(chǎng)上使用等一系列優(yōu)點(diǎn)。 ⑧ 有很強(qiáng)的通訊功能，可與多種支持設(shè)備連接。 吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 14 ⑥可直接將數(shù)據(jù)送入處理器中，可直接連接到現(xiàn)場(chǎng)。 ④編程或修改程序容易，程序可以保存和固化。 ②簡(jiǎn)單，易于使用，不必要求微機(jī)軟硬件方面的知識(shí)，編程不需要高級(jí)語(yǔ)言。所以僅僅是概念上的電流，而且認(rèn)為它只能從左向右流動(dòng)，層次的改變只能是先上后下。 ③梯形圖中，一般情況下某個(gè)編號(hào)的繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器的觸點(diǎn)是可以被無(wú)限制的引用，既可是常開(kāi)觸點(diǎn)也可以是常閉觸點(diǎn)。 ②梯形圖中的繼電器不是繼電器控制電路中的物理繼電器，它實(shí) 質(zhì)上是變量存儲(chǔ)器中的位觸發(fā)器，因此稱為軟繼電器，相應(yīng)的某位觸發(fā)器為真態(tài)，表示該繼電器通電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)打開(kāi)。每一個(gè)繼電器為一個(gè)邏輯行，稱為梯形。 梯形圖有如下特點(diǎn)。梯形圖中沿用了繼電器線路的一些圖形符號(hào)，這些圖形符號(hào)被稱為編程元件，每一個(gè)編程元件對(duì)應(yīng)有一個(gè)編號(hào)。如此不斷的反復(fù)循環(huán)掃描，實(shí)現(xiàn)對(duì)全過(guò)程及設(shè)備的連續(xù)控制，直至接收到停止命令、停電、或出現(xiàn)故障。驅(qū)動(dòng)用戶輸出設(shè)備即 PLC 的實(shí)際輸出。 (5)輸出結(jié)果 將本次的 掃描過(guò)程中解算最新結(jié)果送到輸出模塊取代前一次掃描解算的結(jié)果，也稱為輸出刷新。解算過(guò)程中所用的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器，內(nèi)部繼電器等編程元件為相應(yīng)存儲(chǔ)單元的即時(shí)值，而輸入繼電器，輸出繼電器則用的是內(nèi)存映象值。 (4)解算用戶邏輯 即執(zhí)行用戶程序。 (3)輸入現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài) 完成前兩步工作后 PLC 便掃描各個(gè)輸入點(diǎn)，讀入各點(diǎn)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，如開(kāi)關(guān)的通斷狀態(tài)、形成現(xiàn)場(chǎng)的內(nèi)存映象。在與編程器通信過(guò)程中，編程器把指令和修改參數(shù)發(fā)送給主機(jī)，主機(jī)把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤碼進(jìn) 行相應(yīng)指示，編程器還可以向主機(jī)發(fā)送運(yùn)行、停止、清內(nèi)存等監(jiān)控命令。因此， PLC 工作過(guò)程分為以下五步 : (1)自診斷 自診斷功能可使 PLC 系統(tǒng)防患于未然，而在發(fā)生故障時(shí)能盡快的修復(fù)，為此 PLC 每次掃描用戶程序以前都對(duì) CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出模塊等進(jìn)行故障診斷，若自診斷正常便繼續(xù)進(jìn)行掃描，而一旦發(fā)現(xiàn)故障或異?，F(xiàn)象則轉(zhuǎn)入處理程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，關(guān)閉全部輸出，然后停機(jī)并顯示出錯(cuò)的信息。 可編程控制器的工作 方式 及過(guò)程 、 圖 一個(gè)掃描周期 PLC的工作方式 :采用循環(huán)掃描方式 .在 PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí) ,從內(nèi)部處理 ,通信操作 ,程序輸入 ,程序執(zhí)行 ,程序輸出 ,一直循環(huán)掃描工作 . PLC 的工作過(guò)程基本上是用戶的梯形圖程序的執(zhí)行過(guò)程，是在系統(tǒng)軟件的控制下順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，按用戶程序解算控制邏輯， .然后順序向各個(gè)輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。顯示一般用液晶顯示器，主要的顯示內(nèi)容包括地址、數(shù)據(jù)、工作方式、指令執(zhí)行情況及系統(tǒng)工作狀態(tài)等。因此編程器的監(jiān)控方式對(duì)控制器中新輸入程序的調(diào)試與試運(yùn)行是非常有用和方便的。 編程器工作方式主要有編程和監(jiān)控兩種，編程工作方式是在 PLC 機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)時(shí)可以進(jìn)行編程，它的功能主要是輸入新的程序，或者對(duì) 已有的程序予以編輯和修改。但它的價(jià)格高，適用于中、大型可編程控制器的編程要求。使用圖形編程器可以月多種編程語(yǔ)言編程，梯形圖顯示在屏幕上十分直觀。便于攜帶的特點(diǎn)，一般只能用指令形式編程，通過(guò)按鍵輸入指令，通過(guò)數(shù)碼管或液晶顯示器加以顯示、這種編程器適合小型可編程控制器的編程要求。圖形編程器 。有的編程器還可與打印機(jī)或磁帶機(jī)相連，以將用戶程序和有關(guān)信息打印出來(lái)或存放在磁帶上，磁帶上的信息可以重新裝入 PLC。智能 1/0 接口模塊種類很多，例如高速技術(shù)模塊、 PLCA 控制模塊、數(shù)字位基于 PLC 的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)置譯碼模塊、閥門控制模塊、中斷控制模