【正文】 SL LEQYV1市網(wǎng)自來(lái)水 儲(chǔ)水池圖 31 生活、消防雙恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)構(gòu)成圖 硬件接線 1. PLC 輸入輸出設(shè)備的外部接線圖 如圖 32 PLC 及擴(kuò)展模塊外圍接線圖。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，并維持消防用水的高恒壓值。為了保證供水的連續(xù)性，水位上下限傳感器高低距離較小。如圖 31 所示，市網(wǎng)自來(lái)水用高低水位控制器 EQ 來(lái)控制注誰(shuí)閥 YV1，自動(dòng)把水注滿儲(chǔ)水水池，只要水位低于高水位，則自動(dòng)往水池注水。啟動(dòng)、停止按鈕是來(lái)控 制系統(tǒng)得 /失電狀態(tài)。變 頻器頻率是通過(guò)模擬量給PLC,PLC 在傳到觸摸屏里的 。 全自動(dòng)變頻恒壓供水觸摸屏實(shí)物圖和控制圖分別如圖 21 213 所示。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來(lái)定位選擇信息輸入。使用人機(jī)界面還可以使機(jī)器的配線標(biāo)準(zhǔn)化，簡(jiǎn)單化，同時(shí)也能減少 PLC控制所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)，降低生產(chǎn)成本同時(shí)由面板控制的小型化及高性能，相對(duì)提高了整套設(shè)備的附加價(jià) 。隨著機(jī)械設(shè)備的飛速發(fā)展，以往的操作界面需要由熟練的操作人員才能操作，而且操作困難，無(wú)法提高工作效率。將來(lái)，觸摸屏還要走入家庭 。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。利用這種技術(shù)，我們用戶只要用手指輕輕地碰計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)操作，從而使人機(jī)交互更為直截了當(dāng)，這種技術(shù)大大方便了那些不懂電腦操作的用戶。變頻器就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 18 圖 211 變頻器的接口組成 我們知道，交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位： n ＝ 60 f(1 － s)/p (1) 式中 n——— 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； f——— 異步電動(dòng)機(jī)的頻率； s——— 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率； p——— 電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。 變頻器的系統(tǒng)組成及接口定義 變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元 、 微處理單元等組成的 。如果采用一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入 /輸出的可編程控制器和一個(gè) PID回路調(diào)節(jié)器，其成本也和帶模擬量輸入 /輸出的可編程控制器差不多。由于帶模擬量輸入 /輸出接口的可編程控制器價(jià)格很高，這無(wú)形中就增加了供水設(shè)備的成本。還有一種辦法是將壓力設(shè)定信號(hào)和壓力反饋信號(hào)送入PID 回路調(diào)節(jié)器，由 PID 回路調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)器內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)算后，輸入給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號(hào)。壓力設(shè)定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶需要的水壓期望值。 該方式 中 變頻器的作 用 是為電機(jī)提供可變頻率的電源，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化。 目前國(guó)內(nèi)各廠家生產(chǎn)的供水設(shè)備電控柜，除采用落后繼電接觸器控制方式外，大致有以下四類：邏輯電子電路控制方式 、 單片微機(jī) 電路控制方式 、 帶 PID回路調(diào)節(jié)器 或可編程序控制器（ PLC）的控制方式 和 新型變頻調(diào)速供水設(shè)備 。而水泵設(shè)計(jì)是按工頻運(yùn)行時(shí)設(shè)計(jì)的，但供水時(shí)除高峰外，大部分時(shí)間流量較小，由于命名用了變頻技術(shù)及微機(jī)技術(shù)有微機(jī)控制，因此可以使水泵運(yùn)行的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，最終達(dá)到節(jié)能的目的。 變頻控制恒壓供水控制方式 眾所 周知，水泵消耗功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。有規(guī)律的控制逆變器中主開(kāi)關(guān)的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出。為了電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的需要，中間電路中有時(shí)還包括制動(dòng)電阻及一些輔助電路?？刂齐娐肥亲冾l器的核心部分 ，其 性 能的優(yōu)劣決定了變頻器的性能。 （ 4）控制電路 變頻器的控制電路包括主控制電路、信號(hào)檢測(cè)電路、門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路、外部接口電路及保護(hù)電路等幾個(gè)部分。逆變器的主要作用是在控制電路的控制下將直流平滑輸出電路的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率及電壓都可以任意調(diào)節(jié)的交流電源。所以又常稱直流中間環(huán)節(jié)為中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無(wú)功功率的 交換。由于逆變器的負(fù)載多為異控制對(duì)象 檢測(cè) 對(duì)象 A/D轉(zhuǎn)換 數(shù)字 系統(tǒng) D/A轉(zhuǎn)換 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 16 步電動(dòng)機(jī)，屬于感性負(fù)載。市售通用變頻器多是交直 交變頻器，其基本結(jié)構(gòu)圖 如圖 210所示 . 圖 210 變頻器基本結(jié)構(gòu) 由主回路，包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器和控制回路組成，現(xiàn)將各部分的功能分述如下： （ 1）整流器 電網(wǎng)側(cè)的變流器是整流器，它的作用是把三相 (也可以是單相 )交流整流成直流。而交 直 交變頻器則是先把工頻交流電通過(guò)整流變成直流電。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 15 控制指令 中間直流環(huán)節(jié) AC 控制指令 控制指令 網(wǎng)側(cè)變流器 整流器 逆變器 AC M 運(yùn)行指令 圖 29 D/A 轉(zhuǎn)換原理框圖 變頻器 變頻器的工作原理及其組成結(jié)構(gòu) 從頻率變換的形式來(lái)說(shuō)， 變頻器分為交 交和交 直 交兩種形式。 24 +24 V+VI V+VI I+I+變頻器等記錄儀等+1 5VAG1 5V模擬量輸出模塊FX 2N 4DAPL CDC 24 V, 20 0m A外接電源DC /D C轉(zhuǎn)換器CH 1電壓 輸出CH 2電流 輸出 圖 28 FX2N－ 4DA 的外部接線 在 D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程中， 輸入的是幅值上均離散的數(shù)字量，輸出 的是時(shí)間上、幅值上都是連續(xù)的模擬量，因此，要把 數(shù)字 量轉(zhuǎn)換成 模擬量 時(shí)需經(jīng) 控制對(duì)象、檢測(cè)對(duì)象、 A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)字系統(tǒng)、 D/A 轉(zhuǎn)換、執(zhí)行機(jī)構(gòu)六個(gè)步驟。 FX2N－ 4DA 接地端應(yīng)與 PLC 主單元接地端連接；雙絞屏蔽電纜應(yīng)在負(fù)載端使用單點(diǎn)接地。 FX2N－ 4DA 的 4個(gè)輸出通道（ CH1～ CH4） 通道輸出端子接線，可以獨(dú)立的選擇為電壓輸出或電流輸出。圖中模擬量輸出信號(hào)采用雙絞屏蔽電纜傳輸，電纜應(yīng)遠(yuǎn)離電源線或其他可能產(chǎn)生電氣干擾的導(dǎo)線。 圖 27 A/D 轉(zhuǎn)換原理框圖 模擬量輸出模塊 FX2N4DA 模 擬 量 采樣 保持 量化 編碼 數(shù)字量 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 14 FX2N－ 4DA 的功能 FX2N－ 4DA 是 FX 系列 PLC 的模擬量輸出模塊，有四個(gè)輸入通道，每個(gè)通道都可進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換，即將 PLC 處理后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量信號(hào)輸出，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程參數(shù)的控制。10 55mA接地電阻小于100 ?擴(kuò)展電纜250 ?100K ?100K ?CH4AG250 ?100K ?100K ?CH4DC/DC轉(zhuǎn)換器AG+15V15V模擬量輸入模塊FX2N4AD 圖 26 FX2N4AD 外部接線 在 A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程中，輸入的是時(shí)間上、幅值上都是連續(xù)的模擬量，而輸出的則是時(shí)間上，幅值上均離散的數(shù)字量，因此，要把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字時(shí)需經(jīng)采樣、保持、量化、編碼四個(gè)步驟 。 其外部接線如圖 26所示。如果是電流輸入，應(yīng)將端子 V+和 I+連接。如果輸入電壓有波動(dòng)，或在外部接線中有電氣干擾，可以接一個(gè) ～ 的平滑電容。 FX2N－ 4AD 的外部接線 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 13 FX2N4AD 外部接線如圖 26 所示。 4A/D 及 4D/A 擴(kuò)展模塊 模擬量輸入模塊 FX2N4AD FX2N－ 4AD 的功能 FX2N－ 4AD 是 FX 系列 PLC 的模擬量輸入模塊，有四個(gè)輸入通道，每個(gè)通道都可進(jìn) 行 A/D 轉(zhuǎn)換。根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入有關(guān)器件寄存器中。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來(lái)決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。在此輸入映象寄存器被刷新，接著進(jìn)入程序的執(zhí)行階段。 3）輸入處理 輸入處理也叫輸入采樣。 1）內(nèi)部處理階段 在此階段， PLC 檢查 CPU 模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器，以及完成一些其它內(nèi)部工作。 PLC 循環(huán) 掃描過(guò)程如圖 25 所示。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。由于計(jì)算機(jī)在每一瞬間只能做一件事，其 CPU 是以分時(shí)操作方式來(lái)處理各項(xiàng)任務(wù)的，所以程序的執(zhí)行時(shí)按順序依次完成相應(yīng)的動(dòng)作，這便形成時(shí)間上的串行，即串行工作方式。用戶程序是線性地存儲(chǔ)在系統(tǒng)監(jiān)控程序指令的存儲(chǔ)空間內(nèi)的，它的最大容量也是由監(jiān)控程序限制的。 2)用戶程序是 PLC 的使用者編制的針對(duì)控制問(wèn)題的程序。 1)系統(tǒng)監(jiān)控程序是每一臺(tái) PLC 必須包括的部分，是由 PLC 的制造者編制的，用于控制 PLC 本身的運(yùn)行。 PLC 輸出回路接線如圖 24所示。 PLC 輸入回路接線如圖 23 所示。 ③、輸入輸出接口 輸入輸出接口是 PLC 和現(xiàn)場(chǎng)輸入與輸出設(shè)備連接的部分。系統(tǒng)存儲(chǔ)器：存放系統(tǒng)管理程序。 圖 22 PLC 硬件結(jié)構(gòu) ①、微處理器（ CPU） CPU 是 PLC 的運(yùn)算控制中心， PLC 在 CPU的控制下，協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作， 執(zhí)行監(jiān)控程序，進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)的邏輯處理，產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)部控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備的控制。 X0FNC88PID D0 D1 D100 D150S1 S2 S3 D設(shè)定值SV當(dāng)前值SV參數(shù)表首地址輸出值mV 圖 21 PID功能指令說(shuō)明 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 9 PLC 的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 PLC 的基本結(jié)構(gòu) (1).PLC 的硬件組成 可編程控制器主要