【正文】 dswSyXTyamp。 八、參考文獻 [1]廖常初 .PLC 編程及應用 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2021. [2]吳忠智，吳加林。 目前在國內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設計中，對于能適應不同的用水場合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡和通訊技術(shù)同時兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性 (EMC)的變頻但壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制的研究還是不夠的。 因?qū)崿F(xiàn)了恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，節(jié)省了人 力，提高了供水質(zhì)量，減輕了勞動強度，可實現(xiàn)無人值班，節(jié)約管理費用。該系統(tǒng)采用 PCL控制變頻器進行 PID調(diào)節(jié)，按實際需要隨意設定壓力給定值，根據(jù)壓差調(diào)整水泵的工作情況，實現(xiàn)恒壓供水，使給水泵始終在高效率下運行，在啟動時壓力波動小，可控制在給定值的 5%范圍內(nèi)。 設備屬性的設置 圖 6. 11 進入設置設備內(nèi)部屬性窗口 圖 6. 12 設置所需要的通道 圖 6. 13 設置通道對應的對象 七、結(jié)束語 本論文研究的是變頻恒壓供水系統(tǒng) 。 [9]在設備窗口中雙擊設備 1[三菱 FX232],出現(xiàn)設備屬性對話框，如圖 511所示。 [7]按上面前三步后，雙擊“ PLC 設備”，雙擊“三菱”再雙擊“ FX232”在 下方出現(xiàn)三菱 FX232，選中點擊增加，確認。 [6] 雙擊串口通訊父設備圖標，即可將“串口通訊父設備”添加到右測選定設備列表中。 [3] 單擊“設備工具箱”中的“設備管理”按鈕，彈出如圖 6. 9 所示窗口： 圖 6. 9 設備管理窗口 [4] 在可選設備列表中，雙擊“通用設備”。 [1] 在“設備窗口”中雙擊“設備窗口”圖標進入。通信參數(shù)必須設置成與 PLC的設置一樣。 添加 PLC 設備 FX232設備必須掛接在串口父設備下，串口父設備在通用設備構(gòu)件中。 此次 MCGS通過監(jiān)控計算機的 RS232串行口讀取 PLC存儲區(qū)的數(shù)據(jù)，與 PLC建立連接。 圖 監(jiān)控界面 MCGS 與 PLC 之間的連接 MCGS通過上位機中的串行口設備和 PLC上的通訊單元（編程口）建立串行通訊連接，從而達到操作 PLC設備的目的。 圖 參數(shù)的設置 編輯界面 編輯畫面 選中“變頻恒壓供水系統(tǒng)”窗口圖標，單擊“動畫組態(tài)”，進入動畫組態(tài)窗口，開始編輯畫面。 [4]將對象名稱改為：水泵 1；對象類型選擇：開關型；在對象內(nèi) 容注釋輸入框內(nèi)輸入：“控制水泵啟動、停止的變量”，單擊“確認”。下面以數(shù)據(jù)對象“水泵”為例，介紹一下定義數(shù)據(jù)對象的步驟： [1]單擊工作臺中的“實時數(shù)據(jù)庫”窗口標簽，進入實時數(shù)據(jù)庫窗口頁。數(shù)據(jù)對象是構(gòu)成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實時數(shù)據(jù)庫的過程也就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。一共有四個界面，分別是變頻恒壓供水系統(tǒng)、變頻恒壓供水系統(tǒng)實時曲線、變頻恒壓供水系統(tǒng)歷史曲線和退出提示。 [4]在“用戶窗口”中，選中“變頻恒壓供水系統(tǒng)”，點擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設置為啟動窗口”選項，將該窗口設置為運行時自動加載的窗口。 [2]選中“窗口 0”，單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置”。包括編寫控制程序（ if?then 腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集 、處理、輸出控制、動畫連接及設備驅(qū)動的對象。 用戶窗口： 本窗口主要用于設置工程中人機交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。 設備窗口：是連接和驅(qū)動外部設備的工作環(huán)境。在主控窗口中可以放置一個設備窗口和多個用戶窗口，負責調(diào)度和管理這些窗口的打開或關閉。用戶在 MCGS 組態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、設備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，生成擴展名為 .mcg 的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與 MCGS 運行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。 MCGS 組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu) MCGS 組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS）由“ MCGS 組態(tài)環(huán)境 ”和“ MCGS 運行環(huán)境 ”兩個系統(tǒng)組成。用戶可避開復雜的計算機軟硬件問題，集中精力解決工程本身的問題，組態(tài)配置出高性能、高可靠性、高度專業(yè)化的上位機監(jiān)控系統(tǒng)。 六、 MCGS組態(tài)軟件 MCGS 組態(tài)軟件 MCGS(Monitor And Control Generated System,通用監(jiān)控系統(tǒng) )是一套全中文工控組態(tài)軟件 ,用于快速構(gòu)造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件 ,它能夠在基于Microsoft 的各種 32 位 Windows 平臺上運行 ,可以以 Microsoft 的 Windows 95,98,Me,Nt 或 windows 2021 為操作系統(tǒng) .通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理 ,以動畫顯示 ,報警處理 ,流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案 ,在自動有著廣泛的應化領域用 .它功能齊全，便于方案設計。 電機只能在一種頻率下運行，當電機工頻 /變頻同時打開時將發(fā)出警報且電機停止運行。 按下 SB5,斷開 KM5，在 10 個計數(shù)脈沖后起動 M3 在工頻電源下運行。 按下 SB1,斷開 KM1，在 10 個計數(shù)脈沖后起動 M1 在工頻電源下運行。 按下 SB4,斷開 KM2，在 10 個計數(shù)脈沖后起動 M2 在變頻電源下運行。 (2)手動運行部分 按下手動起動按鈕 SB10，手動起動變頻器。 起動 1， 2泵： 輸出的下限信號使 PLC 關閉 KM KM2，開啟 KM3， 2水泵變頻起動。 起動 1， 2， 3泵： 再次接收到變頻器上限信號，則 KM3 斷開 KM2 吸合，第 2水泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻運行， 3水泵變頻起動。變頻起動 1水泵。 起動 1泵 按下起動按鈕，系統(tǒng)檢測采用那種運行模式。（如 1 電機，如果控制它工作的 SB1,SB2 按鈕被同時按下則發(fā)出警報且電機無法起動。當用戶 按下SBn（ n=1， 3， 5） 三臺電機分別處于工頻運行，當用戶按下 SBn（ n=2， 4， 6）三臺電機分別處于變頻運行。順序功能圖如圖 所示。 手動模式順序功能圖 當按下 SB9 按鈕，系統(tǒng)進入手動運行模式。 為了防止出現(xiàn)某臺電動機既接工頻電又接變頻電設計了電氣互鎖。 如果變頻器頻率偏低，即壓力過高，輸出的下限信號使 PLC 關閉 KM KM2，開啟 KM3， 2水泵變頻起動。 當變頻器的運行頻率超出一個上限信號后， PLC 通過這個上限信號后將 1水泵有變頻運行轉(zhuǎn)為工頻運行， KM1 斷開 KM0 吸合，同時 KM3 吸合變頻起動第 2水泵。 編程及介紹 總程序的順序功能圖 系統(tǒng)分為自動運行和手動運行兩部分 圖 5. 2 總程序的順序功能圖 自動運行順序功能圖 按下 SB8 按鈕，系統(tǒng)進入自動運行模式，順序功能圖如 所示。同時，使第二臺水泵 M2投入變頻器并變速運行，系統(tǒng)恢復對水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，直到水壓達到設定值為止?？筛鶕?jù)需要，停按不同電機對應的啟停按鈕，可以依次實現(xiàn)手動啟動和手動停止三臺水泵 .該方式僅供自動故障時使用 . 自動運行 由 PLC分別控制某臺電機工頻 和變頻繼電器，在條件成立時，進行增泵升壓和減泵降壓控制 . 升壓控制：系統(tǒng)工作時，每臺水泵處于三種狀態(tài)之一，即工頻電網(wǎng)拖動狀態(tài)、變頻器拖動調(diào)速狀態(tài)和停止狀態(tài) .系統(tǒng)開始工作時，供水管道內(nèi)水壓力為零，在控制系統(tǒng)作用下，變頻器開始運行，第一臺水泵 M1，啟動且轉(zhuǎn)速逐漸升高，當輸出壓力達到設定值，其供水量與用水量相平衡時，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定到某一定值，這期間 M1處在調(diào)速運行狀態(tài) .當用水量增加水壓減小時，通過壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)水泵按設定速率加速到另一個穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 。當系統(tǒng)壓力不夠需要增加泵時，按下 SBn（ n=1,3,5） 按鈕，此時切斷電機變頻，同時啟動電機工頻運行 ,再起動下一臺電機。 手動運行 當按下 SB7按鈕 ，用手動方式。如果 PLC 接到頻率下限信號，則執(zhí)行減泵程序，減少水泵的工作數(shù)量。如果是自動運行模式，則系統(tǒng)根據(jù)程序及相關的輸入信號執(zhí)行相應的操作。 圖 5. 1 PLC 程序流程圖 系統(tǒng)起動之后，檢測是自動運行模式還是手動運行模式。 表 4. 1 元件表總圖 表 4. 2 水泵的參數(shù) 元件 符號 型號 個數(shù) 可編程控制器 PLC FXos30MRD 1 變頻器 FRA540 系列 型 1 接觸器 KM SCE03C 7 水泵 M1,M2 40160(I)A 2 M3 40160(I) 1 閘刀開關 QS HD11100/18 1 熔斷器 FU1， FU2 RT18 6A 2 FU3 RT18 8A 1 熱繼電器 FR1 FR2 TKE02TC 2 FR3 KE02UC 1 按鈕 SB LAY3— 11 10 水泵 符號 型號 流量(m3/h) 揚程 (m) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 電機功率 (kw) M1,M2 40160(I)A 11 28 2900 M3 40160(I) 32 2900 變頻器 適用電機容量（ KW) 輸出額定容量(KVA) 輸出額定電流 （ A） 過載能力 電源額定輸入 交流電壓 /頻冷卻方式 表 4. 3 變頻器的參數(shù) 率 FRA540系列 （三菱） 12 150%60s ,200% (反時限特性 ) 3 相， 380V 至480V 50Hz/60Hz 強制風冷 五、 PLC 控制及編程 PLC 控制 PLC 在系統(tǒng)中的作用是控制交流接觸器組進行工頻 — 變頻的切換和水泵工作數(shù)量的調(diào)整。 1 2200 5 .8380PIAU? ? ? 2 3000 7 .9380PIAU? ? ? 熱繼電器的選擇：選用最小的熱繼電器作為電機的過載保護熱繼電器 FR，F(xiàn)R1 FR2可選用規(guī)格其型號為 TKE02TC，額定電流 5－ 8A， FR3可選用規(guī)格其型號為 TKE02UC， 額定電流為 6－ 9 A 熔斷器的選擇：在控制回路中熔斷器 FU 選用 RT18 系列。3V（ DC） 。傳感器由敏感芯體和信號調(diào)理電路組成，當壓力作用于傳感器時，敏感芯體內(nèi)硅片上的惠斯登電橋的輸出電壓發(fā)生變化，信號調(diào)理電路將輸出的電壓信號作放大處理，同時進行溫度補償、非線性補償，使傳感器的電性能滿足技術(shù)指標的要求。 圖 4. 5 PID 控制接線圖 壓力傳感器的接線圖 壓力傳感器使用 CYYZ1001 型絕對壓力傳感器。 (2)軟件型：使用離散形式的 PID控制算法在可編程序控制器 (或單片機 )上做 PID控制器 此次使用硬件型控制形式。它比較適用于流量控制、壓力控制、溫度控制等過程量的控制。若有偏差，則通過此功能的控制 動作使偏差為零。采用 PID控制較其它組合控制效果要好，基本上能獲得無偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過程。換言之，該種控制方式適用于過程本身沒有制動作用的負載。控制對象含有積分元件的負載場合，僅 P動作控制，有時由于此積分元件的作用，系統(tǒng)發(fā)生振蕩。 對于 PD控制，發(fā)生偏差時，很快產(chǎn)生比單獨 D動作還要大的操作量，以此來抑制偏差的增加。但是， I動作過強時，對快速變化偏差響應遲緩。為了消除 殘留偏差，一般采用增加 I動作的 PI控制。頻率檢測的上 /下限信號分別通過 OL和 FU輸出至 PLC的 X2與X3輸入端作為 PLC增泵減泵控制信號。 變頻器的選型 根據(jù)設計的要求，本系統(tǒng)選用 FRA540系列變頻器，如下圖所示： 圖 4. 2 FRA540的管腳說明 變頻器的接線 管腳 STF接 PLC的 Y7管腳，控制電機的正轉(zhuǎn)。在同時控制 M1電動機的兩個接觸器 KM KM0線圈中分別串入了對方的常閉觸頭形成電氣互鎖。 X0接起動按鈕， X1接停止按鈕， X2接變頻器的 FU接口， X3接變頻器的 OL接口， X4接 M1的熱繼電器， X5接 M2的熱繼電器， X6接 M3的熱繼電器。本系統(tǒng)選用 FXos30MRD型 PLC。控制起動和停止需要 2個輸入點，變頻器極限頻率的檢測信號占用 PLC2個輸入點，系統(tǒng)自動 /手動起動需 1輸入點，手動控制電機的工頻 /變頻運行需 6個輸入點，控制系統(tǒng)停止運行需 1個輸入點，檢測電機是否過載需 3個輸