【正文】 D and Schneider Electric, provides a powerful highend controller family, regardless of PLC or industrial PC, and at the same time promoting the field of PLC and industrial PC development. The recent announcement by Siemens S7400 PLC series of significant performance increase, the CPU performance of the previous 3 times the munications capacity is 2 times the previous. Siemens is still the most highend of the S7400 series, an increase of another innovation: munications processor with integrated 4port Ether switch. The need for external switch, the Ether can be used for smallscale model of the economy. However, the munications processor real difference is that from now on it is a higher stage of development to middleclass, at a higher stage, Siemens will use highend PLC and integrated Profaned V3 switch external devices, can provide realtime control. Schneider Electric has developed a substantial highend CPU39。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué) 和 朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠摯謝意！ 最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者 。您治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。 xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 謝 辭 三年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 在實(shí)際應(yīng)用中，采用 PLC 控制恒壓供水，還能容易地隨時(shí)修改控制程序，以改變各元件的工作時(shí)間和工作狀況，滿足 不同情況要求。 由于變量泵工作在變頻工作狀態(tài)，在其運(yùn)行過程中其轉(zhuǎn)速是由外供水量決定的，故系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可節(jié)約可觀的電能，其經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。實(shí)現(xiàn)恒壓自動(dòng)控制，不需要操作 人員頻繁操作，降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了人力。 系統(tǒng)總體調(diào)試 功能測試完成后并檢查完線路后就可以開始系統(tǒng)總體調(diào)試了，內(nèi)容包括： 1. 手動(dòng)方式下，能否正常啟動(dòng)和停止各臺(tái)泵； 2. 自動(dòng)方式下，給變頻器持續(xù)欠壓信號(hào)，系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn) 1 、 2 、 3的變頻和工頻投入，最后全部工作在工頻方式；給變頻器持續(xù)超壓信號(hào)，能否實(shí)現(xiàn)泵的工頻 /變頻順序切除； 3. 系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，是否滿足先投先停，先停先投的既定原則； 4. 給外部故障信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)能否停止運(yùn)行； 5. 模擬器中一臺(tái)水泵發(fā)生 故障，系統(tǒng)能否繼續(xù)運(yùn)行，故障處理是否正確； 6. 給 PLC 輸入變頻器故障信號(hào)，檢查 PLC 能否自動(dòng)轉(zhuǎn)入全自動(dòng)工頻運(yùn)行方式； 7. 自動(dòng)方式下，模擬電壓發(fā)生微調(diào)，系統(tǒng)能否工作在一臺(tái)變頻、一臺(tái)工頻的基本穩(wěn)定狀態(tài)； xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 結(jié) 論 恒壓供水技術(shù)因采用變頻器改變電動(dòng)機(jī)電源頻率，而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速改變水泵出口壓力，比靠調(diào)節(jié)閥門的控制水泵出口壓力的方式，具有降低管道阻力 、 減少截流損失的效能。調(diào)試時(shí)，輸入各種按鈕輸入信號(hào)，檢查 PLC 的輸出是否和預(yù)期的輸出相符， PLC 的輸出端子并不需要真正的連接執(zhí)行單元，我們只 需要根據(jù) PLC 上面的 I/O 指示燈來判斷正確與否。在線工作方式時(shí)，可以在線編輯軟件，方便了調(diào)試程序和監(jiān)控 PLC 的運(yùn)行狀況。所有故障解決，恢 復(fù)正常后，自啟動(dòng)前也要發(fā)出報(bào)警信號(hào)。此時(shí)， PLC 切換泵則根據(jù)實(shí)際水壓的變化在工頻泵間切換。 故障處理 變頻故障從冗余設(shè)計(jì)原則考慮，在變頻器發(fā)生故障時(shí)也要不間斷供水。當(dāng) 外來管網(wǎng)壓力達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)。若系統(tǒng)只有一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行且連續(xù)一段時(shí)間頻率低于設(shè)定出水頻率。 水泵切換程序 如用水量減小，出水壓力超過設(shè)定壓力，則 PLC 控制變頻器降低輸出頻率，減少出水量來穩(wěn)定出水壓力，若變頻器輸出頻率低于某一設(shè)定值 (水泵出水頻率，一般為 25Hz),而出水壓力仍高于設(shè)定壓力值時(shí)， PLC 開始計(jì)時(shí)，若在一定時(shí)間內(nèi)，出水壓力降低到設(shè)定 壓力， PLC 放棄計(jì)時(shí)，繼續(xù)變頻調(diào)速運(yùn)行；若在一定時(shí)間內(nèi)出水壓力仍高于設(shè)定壓力，根據(jù)先投先停的原則， PLC 將停止正在運(yùn)行的水泵中運(yùn)行時(shí)間最長的工頻泵，直至出水壓力到達(dá)設(shè)定值。 程序中使用的 PLC 元器件及其功能如表 32 所示 。生活供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 70%，消防供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 90%。 邏輯運(yùn)算及報(bào)警處理等放在 主 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(shí)間。 xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 31 梯形圖的子程序 梯形圖指令 梯形圖 指令包括基本指令、數(shù)值比較指令、字符串指令、轉(zhuǎn)換指令、計(jì)數(shù)器，定時(shí)器指令、數(shù)字運(yùn)算指令、中斷指 令、邏輯操作指令、數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸指令、程序流控制指令和其他指令 。 梯形圖繪制 根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對(duì)應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算，梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進(jìn)行的。如果該存儲(chǔ)單元為“ 0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“ 0”或“ OFF”狀態(tài)，使用中也常將 這些“軟繼電器”稱為編程元件。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。12V 24VDC 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 0～ 32021 xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第 3 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PLC 梯形圖設(shè)計(jì) 梯形圖是使用的最多的圖形編程語言，被稱為 PLC 的第一編程語言。5% 滿量程 177。2% 滿量程 177。2% 滿量程 177。50mV, 177。250Mv 177。1V177。5V ， 177。10 0～ 20 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 電壓單極性 0～ 10V， 0～ 5V 0～ 1V， 0～ 500mV 電壓 電流 32021～ +32021 0～ +32021 電壓雙極性 電流 0～ 100Mv,0～ 50mV 177。水位上下限信號(hào)分別位 、 ，它們在水淹沒時(shí)為 0，露出時(shí)為 1。這些信號(hào)經(jīng)過輸入電路進(jìn)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(hào)。 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(dòng)能力的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)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。 xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 26 PLC 接線圖 xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 27 變頻器接線圖 控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)及地址分配 PLC 要能夠識(shí)別和接受描述現(xiàn)場設(shè)備的開關(guān)量，同時(shí)要能夠發(fā)出控制信號(hào)控制一些執(zhí)行設(shè)備，以便對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。 由于 PLC 為 6 個(gè)輸出點(diǎn)為一組共用一個(gè) COM 端，而本系統(tǒng)又沒有剩下單獨(dú)的 COM 端輸出組，所以通過一個(gè)中間繼電器 KA 的觸點(diǎn)對(duì)變頻器進(jìn)行復(fù)位控制。 硬件接線圖 系統(tǒng)的硬件連接圖即 PLC 和系統(tǒng)中各個(gè)硬件的連線。 2．缺相相序保護(hù) 水泵工作在三相交流電下，電源發(fā)生缺相時(shí)，電動(dòng)機(jī)中某一相無電流，而另外兩相電流會(huì)增大，容易燒壞電動(dòng)機(jī)；另外，為了避免電源相序相反，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)水泵抽空的現(xiàn)象，設(shè)置了缺相相序保護(hù)電路 ,采用缺相相序保護(hù)電路繼電器 KP 接在主電路電源進(jìn)線空氣開關(guān)之后，三相正常時(shí)， KP 得電吸合，控制電路中 KP 的 12 觸點(diǎn)吸合，接通 PLC 控制電路。水池水位正常時(shí)，控制回路電源接通，系統(tǒng)正常工作。如圖 25 所示。 1． 缺水保護(hù) 當(dāng)水池缺水或水位不足時(shí)，若不及時(shí)切斷電源就會(huì)損壞水泵，甚至發(fā)生事故。當(dāng) SAC 切換在手動(dòng)位時(shí)，通過 1SB2～ 3SB2 按鈕 分別起動(dòng) 三 臺(tái)水泵工頻運(yùn)行；當(dāng) SAC 在自動(dòng)位時(shí)，由 PLC 控制水泵進(jìn)行變頻或工頻狀態(tài)的起動(dòng)、切換、 停止運(yùn)行。 圖 24 恒壓供水的主電路 供水系統(tǒng)控制電路 如圖 22 所示， ～ 為 PLC 輸出軟電器觸點(diǎn)，其中 、 、xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 控制變頻運(yùn)行電路； 、 、控制工頻運(yùn)行電路。 PLC 及變頻器控制電路 供水系統(tǒng) 電氣 主電路 該系統(tǒng)有三臺(tái)水泵，如圖 31 所示，合上空氣開關(guān) QS 后，當(dāng)交流接觸器 KM KM KM5 主觸點(diǎn)閉合時(shí)，水泵為工頻運(yùn)行；當(dāng) KM KMKM6 主觸點(diǎn)閉合時(shí)，水泵為變頻運(yùn)行?？刂栖浖梢詫?shí)現(xiàn)xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 專用功能：多泵切換、手動(dòng) /自動(dòng)切換、旁路功能、斷帶及缺水檢測、節(jié)能運(yùn)行方式等。功率范圍 至 250kW。對(duì)變頻器故障的檢測是只是由 PLC 讀取變頻器的故障報(bào)警觸點(diǎn)，只是知道變頻器出現(xiàn)故障，但具體什么故障并不清楚，需操作人員查詢變頻器報(bào)警信息后再閱讀變頻器說明書才知道，這對(duì)于一般值班人員來說太難了。 供水 系統(tǒng) 主要器件選型 根據(jù)我們設(shè)計(jì)的需要，并結(jié)合它所具有的特點(diǎn)，我們選用滬龍公司的ISG 型立式離心泵，它供輸送清水及物理化學(xué)性質(zhì)類似于清水的其他液體之用，適用于工業(yè)和城市給排水、高層建筑增壓送水、園林噴灌、消防增壓、遠(yuǎn)距離輸送、暖通制冷循環(huán)、浴室等冷暖水循環(huán)增壓及設(shè)備配套，使用溫度 T：≤ 80℃。 （ 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(shí)際上它就是一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，可以單獨(dú)完成一定的 控制任務(wù)。 圖 23 S7200 PLC 系統(tǒng)組成 （ 1）基本單元 基本單元（ Basic Unit）有時(shí)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(diǎn)，同時(shí)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(jì)算工作。 2. 設(shè)置模塊檢測子程序。 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(shí)的位置，并由安裝位置確定模塊的編號(hào)。為防止空置端對(duì)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(hào)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(shí)際需接入的信號(hào)類型對(duì)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(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。 xx 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 PLC 模擬量控制 單元的配置以及應(yīng)用