【正文】 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。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 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 加配模擬量擴展單元。特別是 S7200CUP22*系列 PLC。 4．機型的選擇 目前，國內(nèi)眾多的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了多種系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品，使用戶眼花繚 亂、無所適從，通過對輸入 /輸出點的選擇、對存儲容量的選擇、對 I/O 響應(yīng)時間的選擇以及輸出負(fù)載的特點選型的分析，決定使用西門子公司生產(chǎn)的 S7 – 200 系列的 CUP222 型號的可編程控制器作為變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制器。通過軟件對 PLC 內(nèi)部的性能和功能進行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對 PLC 的 CPU 與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。 ⑶ . 診斷功能 PLC 的診斷功能硬件和軟件的診斷。 五種標(biāo)準(zhǔn)編程語言：順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、功能模塊圖（ FBD）三種圖形化語言和語句表（ IL）、結(jié)構(gòu)文本（ ST）兩種文本語言 。在線編程方式： CPU 和編程器各有自己的 CPU，主機 CPU 負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。完成 編程后，編程器切換到運行模式， CPU 對現(xiàn)場設(shè)備進行控制，不能進行編程。 ⑴ . 控制功能 PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高 PLC 的處理速度和節(jié)省存儲器容量。 3．控制功能的選擇 該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點數(shù)的 10～ 15 倍，加上模擬 I/O 點數(shù)的 100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（ 16 位為一個字），另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進行圓整。因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和 范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 PLC 的選型 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 程設(shè)計選型。 像 PLC 這樣，集豐富功能于一身，是別的電控器所沒有的，更是傳統(tǒng)的繼電器控制電路所無法比擬的。 PLC 有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的 I/O 接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本功的功能： 1. 邏輯處理功能； 2. 數(shù)據(jù)運算功能； 3. 準(zhǔn)確定時功能； 4. 高速計數(shù)功能； 5. 中斷處理（可以實現(xiàn)各種內(nèi)外中斷）功能； 6. 程序與數(shù)據(jù)存儲功能； 7. 聯(lián)網(wǎng)通信功能； 8. 自檢測，自診斷功能。而 PLC 可以通過它的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。 PLC 基于電子計算機，但并不等同 于普通計算機。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計算機?；馂?zāi)結(jié)束后三臺泵再改為生活供水使用 水池高低水位控制器EQ市網(wǎng)來水注水閥TV1消防用水生活用水123電磁閥YV2上水位下水位 圖 22 生活消防雙恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 可編程控制器（ PLC）的選型 PLC 概述 可編程控制器，英文稱 Programmable Controller,簡稱 PLC，本課題中用 PLC 作為它的簡稱。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 22 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)。如果給定值大于實測值，說明系統(tǒng)水壓低于理想水壓，要加大水泵電機的轉(zhuǎn)速，如果水壓高于理想水壓，要降低水泵電機的轉(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。 恒壓供水泵站的示意圖 ， 如圖 21 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。這也有兩種配置方式，一是為每臺水泵電機配一臺變頻器，這當(dāng)然方便，電機與變頻器間不需要切換，但是購買變頻器的費用較高。而且水泵和電機都有維修 的時候，備用泵是必要的。 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 恒壓供水泵站一般需設(shè)多臺水泵及電機，這比設(shè)單臺水泵及電機節(jié)能而可靠。 輸入 /輸出信號在 PLC 接線端子上的地址分配是進行 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。 2. 價格方面 不同廠家的 PLC 產(chǎn)品價格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、 I/O 點數(shù)相當(dāng)?shù)?PLC 的價格能相差 40%以上。如對 PLC 與 PLC、PLC 與智能儀表以及上位機之間靈活方便的通訊要求；或?qū)?PLC 的計算速度、用戶程序容量有特殊要求的；或?qū)?PLC 的位置控制有特殊要求等。因為 PLC 的輸出點一般是幾個一組共用一個公共端，這一組的輸出只能有一個電源的種類和等級。 I/O 點是性質(zhì)主要是指他們是直流信號還是交流信號，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)某一個控制任務(wù)決定由 PLC 來完成后。 控制對象以及控制裝置確定后，還要進一步確定 PLC 的控制范圍。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。 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)。此外，系統(tǒng)還設(shè)有多種保護功能，尤其是硬件 /軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的及時維修和系統(tǒng)的正常供水。根據(jù)用水量的大小量的大小由 PLC控制工作泵 數(shù)量的增減及變頻器對水泵的調(diào)速，實現(xiàn)恒壓供水。供水系統(tǒng)共有 3 臺泵組電機，在根據(jù)水 壓決定投入泵組臺數(shù)后，只有最初投入的電機進行變頻調(diào)速，其它后投入的電機則在工頻下全速運行，泵組電機的切換過程由邏輯控制單元 PLC 實現(xiàn)。 plc 的程序設(shè)計包括手動控制和自動控制的程序設(shè)計，手動部分是通過按鈕控制水泵在工頻下運行和停止，主要考慮系統(tǒng)調(diào)試或檢修時用。 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 系統(tǒng) 的軟件設(shè)計包括 plc 的程序設(shè)計和變頻器的功能參數(shù)設(shè)定。 恒 壓供水系統(tǒng)的選型 該系統(tǒng) 是由儲 水系統(tǒng)、動力 系統(tǒng)、回水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)（手動控制、自動控制）組成，對象系統(tǒng)由三 臺不同功率的水泵機組組成，都為常規(guī)變頻循環(huán)泵，用于模擬正常模式下的生活供水動力系統(tǒng)，回水系統(tǒng)采用有機玻璃材料結(jié)構(gòu)，以使實驗系統(tǒng)具有可觀察性。 因此，進行變頻恒壓供水系統(tǒng)的 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計，可以推動變頻恒 壓 供 水系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展，擴大 PLC 在自動控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究的價值。 PLC 是集自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，已躍居工業(yè)自動化三大支柱（ PLC、 ROBOT、 CAD/CAM）的首位。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第 1 章 緒論 本課題設(shè)計的背景 隨著變壓器調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們對生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)已逐漸取代原有的水塔供水系統(tǒng)，廣 泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)生活消防供水系統(tǒng)，然而，由于新系統(tǒng)多會繼續(xù)使用原有系統(tǒng)的部分舊設(shè)備（水泵），在對原有供水系統(tǒng)進行變頻改造的實踐中，往往會出現(xiàn)一些理論上意想不到的問題。 應(yīng)用 PLC 技術(shù)是為了實現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動，減少手動操作或撫慰操作，同時替代部分繼電器減少機械觸點的故障，增強可靠性。然而，由于新系統(tǒng)多會繼續(xù)使用原有系統(tǒng)的部分舊設(shè)備（如水泵），在對原有供水 系統(tǒng)進行變頻改造的實踐中，往往會出現(xiàn)一些在理論上意想不到的問題。其中，采用變頻調(diào)速的主要目的是通過調(diào)速來恒定用水管道的壓力以達(dá)到節(jié)能的目的，恒壓供水則是為了滿足用戶對流量的要求。人們對提高供水質(zhì)量的要求越來越高，另外人們的節(jié)能意識及對運行的可靠性的要求越來越 強。依據(jù)供水要求，設(shè)計了一套由 PLC、變頻器、遠(yuǎn)傳壓力表、多臺水泵機組等主要設(shè)備構(gòu)成的全自動變頻恒壓供水，具有全自動變頻恒壓運行、自動工頻運行和現(xiàn)場手動控制等功能。 論文分析了采取變頻調(diào)速方式實現(xiàn)恒壓供水相對于傳統(tǒng)的閥門控制恒壓供水方式的節(jié)能機理。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） I 基于 PLC 變頻調(diào)速 恒壓供水 系統(tǒng)的設(shè)計 摘 要 隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們對供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高。再加上目前能源緊缺，利用先進的自動化技術(shù)、控制技術(shù)以及通訊技術(shù)，設(shè)計高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)不同領(lǐng)域的恒壓供水系統(tǒng)成為必然趨勢。通過對變頻器內(nèi)置 PID 模塊參數(shù)的預(yù)置，利用遠(yuǎn)傳壓力表的水壓反饋量，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)用水量的變化 采取 PID 調(diào)節(jié)方式，在全流量范圍內(nèi)利用變頻泵的連續(xù)調(diào)節(jié)和工頻泵的分級調(diào)節(jié)相結(jié)合，實現(xiàn)恒 壓供水且有效節(jié)能。 關(guān)鍵詞 ：可編程序控制器 , 變壓變頻調(diào)速 , 恒壓供水 , PLC 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） II PLCBASED INVERTER CONTRL CONSTANT PRESSURE WATER SUPPLY SYSTEM DESIGN ABSTRACT With the rapid socioeconomic development of water quality and water supply systems to improve reliability requirements. In addition, the current energy shortage, the use of advanced automation technology, control technology and munication technology, the design of high performance, high energy, able to adapt to different areas of constant pressure water supply system has bee an inevitable trend. Paper analyzes the way VVVF speed control constant pressure water supply pared with the traditional way of constant pressure water supply valve to control the energysaving mechanism. Converter built by the preset parameters of PID module, using the hydraulic pressure gauge feedback Fareast one volume, constitute a closedloop system, in accordance with changes in water consumption. In this paper, based on water requirements, the design of a set by the PLC, frequency converter, Far Easton pressure, multipump unit consisting of major equipment such as automatic frequency conversion constant pressure water supply, with automatic constant frequency operation, automatic frequency r