【正文】 技師論文 第 30 頁 共 38 頁 S B R _ _ 0E NM O V _ RE N E N OI N O U TM O V _ RE N E N OI N O U E N 　 E N OI N O U 網(wǎng) 絡(luò) 1 上 電 初 始 化 , 調(diào) 試 初 始 化 子 程 序S M 0 . 1網(wǎng) 絡(luò) 2 消 防 / 生 活 供 水 壓 力 給 定 值 設(shè) 置I 0 . 0N O T0 . 9V D 1 0 4網(wǎng) 絡(luò) 　 上 電 和 故 障 結(jié) 束 時 重 新 激 活 變 頻 信 號 存 儲 器 . . . 網(wǎng)絡(luò) 4 變頻器上限時增泵濾波 VD250 . T37 =D VD212 +50 VD250 =D VD208 網(wǎng)絡(luò) 5 符合泵條件時，工頻泵運行數(shù)。初步確定的增益時間常數(shù)為 增益 采樣時間 積分時間 程序中使用的 PLC 元器件及其功能如下表 表 3 程序中使用的元器件及功能 器件地址 功能 器件地址 功能 VD100 過程變量標準化值 T38 工頻泵減泵濾波時間控制 VD104 壓力給定值 T39 工頻 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 VD108 PI 計算值 故障結(jié)束脈沖信號 VD112 比例系數(shù) 泵變頻啟動脈沖 VD116 積分時間 復位當前變頻運行泵脈沖 VD120 積分時間 復位當前變頻運動泵脈沖 技師論文 第 30 頁 共 38 頁 VD124 微分時間 當前泵 工頻運動啟動脈沖 續(xù)表 3 程序中使用的元器件及功能 功能 器件地址 功能 VD204 變頻起運動頻率下限值 新泵變頻啟動脈沖 VD208 生活供水變頻器運動頻率上限值 泵工頻 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 VD212 消防供水變頻器運動頻率上限值 泵工頻 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 VD250 PI 調(diào)節(jié)結(jié)果存儲單元 泵工頻 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 VD300 變頻工作泵的泵號 故障信號總匯 VD301 工頻運行的泵的總臺數(shù) 水池水位 下限故障邏輯 VD310 倒泵時間存儲器 水池水位下限故障消鈴邏輯 T33 工頻 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 變頻器故障消鈴邏輯 T34 工頻 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 火災消鈴邏輯 T37 工頻泵增泵濾波時間控制 雙恒壓供水系統(tǒng)的梯形圖程序以及程序注釋如下圖。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?？刂埔笾幸?guī)定任意一臺泵連續(xù) 運行時間不得超過 3h，因此每次需要啟動新泵或切換變頻泵時，以新運行泵為變頻泵是合理的。為了判斷變頻器的工作頻率達到上限的確定性，應該濾去偶然的頻率波動引起的頻率達到上限情況，在程序中考慮采取時間濾波。判斷需啟動新泵的標準是變頻器的輸出頻率達到設(shè)定的上限值。圖中的 ~ 及 ~ 為 PLC 輸出繼電器觸點，它們旁邊的 8 等數(shù)字為接線編號，可結(jié)合 PLC 外圍接線圖一起讀圖 。 圖中的 HL10 為自動運行狀態(tài)的電源指示燈。圖中 SA 為手動 /自動轉(zhuǎn)換開關(guān)， 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)。接觸 KMKM KM5 分別控制 M M M3 的工頻運行；接觸器 KM KM KM6 分別控制M M M3 的變頻運行， FR FR FR3 分別為三臺水泵電機過載保護用的熱繼電器； QS QS QS QS4 分別為變頻器喝三臺水泵電機主電路的隔離開關(guān)； FU1 為主電路的熔斷器， VVVF 為簡單的一般變頻器。 （ 1）主電路圖 如下圖 13 所示為電控系統(tǒng)主電路圖。可以用模塊上的電位器來改變它對應的特素積存器的數(shù)值可以實現(xiàn)更改程序應用中的一些參數(shù)，如定時器 /計數(shù)器的設(shè)定值過程量的控制參數(shù)等。它可以用普通輸入端子撲捉比 CUP 掃描周期更快的脈沖信號，實現(xiàn)高速記數(shù)。 S7200 PLC 的電源電壓有（ ~~） VDC 和（ 85~~264） VAC 兩種，主機上還集成了 24V 直流電源，可以直接用與連接傳感器和執(zhí)行機構(gòu)。 （ 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、人機操作界面和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。 （ 3）特殊功能模塊 當需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)，需要擴展功能模塊。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)。 一個完整的系統(tǒng)組成如圖 技師論文 第 30 頁 共 38 頁 編 程 工 具C U P 主 機擴 展 模 塊功 能 模 塊人 機 界 面 通 訊 設(shè) 備 圖 12 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，也有的稱之為主機或本機。 （ 5）處理后模擬量的輸出工作。 （ 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上的擴展總線插口。 （ 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。 技師論文 第 30 頁 共 38 頁 校準及配置 模擬量模塊在接入電路工作前需完成配置及校準，配置指根據(jù)實際需接入的信號類型對模塊進行一些設(shè)定。模擬量輸出則希望將一定范圍的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為標準電流量或標準電壓量以方便與其他控制接口。 5%滿量程 輸入分辨率 AD 轉(zhuǎn)換時間 ＜ 250 ? s 模擬輸入階躍響應 mS 到 95% 共模抑制 4dB,DC 到 60Hz 共莫電壓 信號電壓加共加模電壓≤177。 2%滿量程 177。 2%滿量程 精度 最差情況0~55℃ 電壓輸出 電流輸出 典型， 25℃ 電壓輸出 電流輸出 177。25mv 0~20mA 精度 最差情況0~55℃ 電壓輸出 電流輸出 177。 100mV, 177。 500mV ，177。 177。 10V，177。 EM235 模擬量工作單元性能 指標 表 2 模擬量擴展模塊 EM235 輸入 /輸出技術(shù)規(guī)范 輸 入 技 術(shù) 規(guī) 范 輸 出 技 術(shù) 規(guī) 范 最大輸出電壓 30VDC 隔離（現(xiàn)場到邏輯） 無 最大輸入電壓 32mA 信號范圍 主機單元 CUP222 AC/DC 繼電器 擴展單元 EM222 8 點繼電器 模擬量單元 EM235 4AI/1AO 技師論文 第 30 頁 共 38 頁 輸入濾波衰減 3dB， 電壓輸出 電流輸出 177。模擬量擴展單元可將外部模擬量轉(zhuǎn)化為 PLC 可處理的數(shù)字量及將 PLC 內(nèi)部運算結(jié)果數(shù)字量轉(zhuǎn)換為機外可以使用的模擬量。由于它具有多種功能模塊和人機界面（ HMI）可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易的組成 PLC 網(wǎng)絡(luò)。整個 PLC 系統(tǒng)的配置如圖 11 圖 11 PLC 系統(tǒng)組成 S7200PLC 是德國西門子公司生產(chǎn)德一種小型 PLC，其許多功能達到大、中型 PLC的水平，而價格卻和小型 PLC 一樣，因此，它一經(jīng)退出，即受到了廣泛的關(guān)注。參照 S7 – 200 的產(chǎn)品目以及市場實際價格，選用主機為 CUP222（ 8 入 /6 繼電器輸出）一臺，加上一臺 擴展模塊 EM222（ 8 繼電器輸出），再擴展一臺模擬量模塊 EM235（ 4AI/1AO）。 表 1 輸入輸出點代碼及地址編號 名 稱 代 碼 地址編號 輸 入 信 號 手動和自動消防信號 SA1 水池水位下限信號 SLL 水池水位上限信號 SLH 變頻器報警信號 SU 消鈴按鈕 SB9 試燈按鈕 SB10 遠程壓力表模擬量變壓值 U AIW0 輸 出 信 號 1泵工 頻運行接觸器及指示燈 KM1， HL1 1泵變頻運行接觸器及指示燈 KM2， HL2 2泵工頻運行接觸器及指示燈 KM3， HL3 2泵變頻運行接觸器及指示燈 KM4， HL4 3泵工頻運行接觸器及指示燈 KM5， HL5 3泵變頻運行接觸器及指示燈 KM6， HL6 生活 /消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥 YV2 續(xù)表 1 輸入輸出點代碼及地址編號 輸 出 信 號 水池水位下限報警指示燈 HL7 變頻器 故障報警指示燈 HL8 火災報警指示燈 HL9 報警電鈴 HA 變頻器頻率復位控制 KA 技師論文 第 30 頁 共 38 頁 控制變頻器頻率用電電壓 UF AQW0 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。 根據(jù)圖 10 及以上控制要求統(tǒng)計控制系統(tǒng)的輸入輸出信號的名稱、代碼及地址編號如下表所示。這些信號經(jīng)過輸入電路進行濾波、光電隔離、電平轉(zhuǎn)換等處理后，變成 CUP能夠接受和處理的信號。 I/O 單元是 PLC 與外部設(shè)備相互聯(lián)系的通道，能輸入 /輸出多種形式和驅(qū)動能力的信號，以實現(xiàn)技師論文 第 30 頁 共 38 頁 被控設(shè)備與 PLC 的 I/O 接口之間的電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串 /并轉(zhuǎn)換、 A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換等功能 。 控制系統(tǒng)的 I/O 點及地址分配 PLC 要能夠識別和接受描述現(xiàn)場設(shè)備的開關(guān)量，同時要能夠發(fā)出控制信號控制一些執(zhí)行設(shè)備，以便對現(xiàn)場設(shè)備進行控制。生活用水和消防用水共用三臺泵，平時電磁閥 YV2 處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，三臺泵根據(jù)生活用水的多少，按一定的控制邏輯運行，使生活用水的恒壓狀態(tài)（生活用水底恒壓值）下進行；當有火災發(fā)生時，電磁閥 YV2 得電，關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，三臺泵共消防用水使用，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）下進行。水池的高 /低水位信號也直接送給 PLC，作為底水位報警用。信號的量值與前面提到的差值成正比，用于驅(qū)動執(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，以微型計算機調(diào)節(jié)器多為數(shù)字調(diào)節(jié)器。這些 都是由調(diào)節(jié)器的輸出信號控制。調(diào)節(jié)器接受了實測水壓的反饋信號后，將它與給定值比較，得到給定值與實測值之差。管網(wǎng)實測水壓回送到泵站控制裝置稱為反饋，調(diào)節(jié)器實反饋的接受點。給定值即是系統(tǒng)正常工作時的恒壓值，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泵站，水壓的設(shè)定值可能不只一個，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)字量進行設(shè)定，也有的調(diào)節(jié)器以模擬量方式設(shè)定 。 水 箱 調(diào) 節(jié) 器 　變 頻 器電 動 機水 泵壓 力 傳 感 器用 戶 圖 9 變頻恒壓供水站的基本組成 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