【正文】 OM中，其主要功能為：進(jìn)行PLC自身的管理和監(jiān)督(如開(kāi)機(jī)自檢，運(yùn)行中監(jiān)督CPU、電池電壓是否正常)；循環(huán)解釋運(yùn)行用戶程序；集中進(jìn)行輸入信號(hào)的掃描和輸出控制的更新編程器軟件用來(lái)支持用戶程序的輸入，也可以用來(lái)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行過(guò)程。考慮到PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，系統(tǒng)軟件應(yīng)有專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般用戶不允許直接設(shè)計(jì)系統(tǒng)的內(nèi)部操作。目前，在PLC中普遍使用梯形圖編程方法。與硬接線的梯形圖不同，PLC梯形圖邏輯是由軟件實(shí)現(xiàn)的，因此既形象直觀便于編寫(xiě)，又易于擴(kuò)展和修改功能。2)非線形：用戶管網(wǎng)中因?yàn)橛泄茏?、水錘等因素的影響，同時(shí)又由于水泵的一些固有特性，使水泵轉(zhuǎn)速的變化與管網(wǎng)壓力的變化不成正比，因此變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)是一個(gè)非線性系統(tǒng)。4)時(shí)變性：在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，由于有定量泵的加入控制，而定量泵的控制(包括定量泵的停止和運(yùn)行)是時(shí)時(shí)發(fā)生的，同時(shí)定量泵的運(yùn)行狀態(tài)直接影響供水系統(tǒng)的模型參數(shù)，使其不確定性地發(fā)生變化，因此可以認(rèn)為：變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制對(duì)象是時(shí)變的。在故障發(fā)生時(shí)，執(zhí)行專門的故障程序，保證在緊急情況下的仍能進(jìn)行供水。7)節(jié)能性：系統(tǒng)用變頻器進(jìn)行調(diào)速，用調(diào)節(jié)泵和固定泵的組合進(jìn)行恒壓供水，節(jié)能效果顯著，對(duì)每臺(tái)水泵進(jìn)行軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流可從0到電機(jī)額定電流，減少了啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊的同時(shí)減少了啟動(dòng)慣性對(duì)設(shè)備的大慣量的轉(zhuǎn)速?zèng)_擊，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。具體內(nèi)容如下：1）在對(duì)課題進(jìn)行分析和研究的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和思路，確定論文主要的研究?jī)?nèi)容和研究方法。3)論文就變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的分析和研究。4)通過(guò)計(jì)算機(jī)和PLC的通信，實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控是本論文的一個(gè)特色之處。三、系統(tǒng)的理論分析及方案的確定 變頻恒壓供水系統(tǒng)理論分析變頻恒壓控制系統(tǒng)以供水出口管網(wǎng)水壓為控制目標(biāo)，在控制上實(shí)現(xiàn)出口總管網(wǎng)的實(shí)際供水壓力跟隨設(shè)定的供水壓力。所以，在某個(gè)特定時(shí)段內(nèi)，恒壓控制的目標(biāo)就是使出口總管網(wǎng)的實(shí)際供水壓力維持在設(shè)定的供水壓力上。該頻率使水泵 變頻恒壓控制原理圖機(jī)組轉(zhuǎn)速增大，從而使實(shí)際供水壓力提高，在運(yùn)行過(guò)程將被重復(fù)直到實(shí)際供水壓力和設(shè)定壓力相等為止。同樣，最后調(diào)節(jié)的結(jié)果是實(shí)際供水壓力和設(shè)定壓力相等。系統(tǒng)主要的設(shè)計(jì)任務(wù)是利用恒壓控制單元使變頻器控制一臺(tái)水泵或循環(huán)控制多臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機(jī)的軟起動(dòng)以及變頻水泵與工頻水泵的切換，同時(shí)還要能對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。具有良好的通信接口，可以方便地與其他的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通用性強(qiáng)；由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同控制系統(tǒng)。同時(shí)由于PLC的抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，因此系統(tǒng)的可靠性大大提高。多泵變頻循環(huán)工作方式的可靠切換，是實(shí)現(xiàn)多泵分級(jí)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵，可選用編程靈活、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小的PLC通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)水壓的變化，由變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，系統(tǒng)中還配置了計(jì)算機(jī)和通信模塊。(2) 信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)：在系統(tǒng)控制過(guò)程中，需要檢測(cè)的信號(hào)包括管網(wǎng)水壓信號(hào)、水池水位信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。此信號(hào)是模擬信號(hào)，讀入PLC時(shí)，需進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。信號(hào)有效時(shí)，控制系統(tǒng)要對(duì)系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)控制，以防止水泵空抽而損壞電機(jī)和水泵。(3) 控制機(jī)構(gòu)：供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系統(tǒng))、變頻器和電控設(shè)備三個(gè)部分。供水控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的壓力、液位、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集，對(duì)來(lái)自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過(guò)變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即水泵機(jī)組)進(jìn)行控制；變頻器是對(duì)水泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元，其跟蹤供水控制器送來(lái)的控制信號(hào)改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率，完成對(duì)調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制?，F(xiàn)將系統(tǒng)控制流程說(shuō)明如下： (l) 系統(tǒng)通電，按照接收到有效的自控系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)后，首先啟動(dòng)變頻器拖動(dòng)變頻泵M1工作，根據(jù)壓力變送器測(cè)得的用戶管網(wǎng)實(shí)際壓力和設(shè)定壓力的偏差調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，控制Ml的轉(zhuǎn)速，當(dāng)輸出壓力達(dá)到設(shè)定值，其供水量與用水量相平衡時(shí)，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定到某一定值，這期間Ml工作在調(diào)速運(yùn)行狀態(tài)。反之，當(dāng)用水量減少水壓增加時(shí)，通過(guò)壓力閉環(huán)，減小水泵的轉(zhuǎn)速到另一個(gè)新的穩(wěn)定值。如果用水量繼續(xù)增加，滿足增加水泵的條件，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，將另一臺(tái)水泵M3投入運(yùn)行（變速運(yùn)行），M2工頻運(yùn)行。(4) 當(dāng)用水量下降水壓升高，變頻器的輸出頻率降至下限頻率，用戶管網(wǎng)的實(shí)際水壓仍高于設(shè)定壓力值，并且滿足減少水泵的條件時(shí)，系統(tǒng)將工頻泵M2關(guān)掉，恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，使壓力重新達(dá)到設(shè)定值。在上述的系統(tǒng)工作流程中，我們提到當(dāng)變頻泵己運(yùn)行在上限頻率，此時(shí)管網(wǎng)的實(shí)際壓力仍低于設(shè)定壓力，此時(shí)需要增加水泵來(lái)滿足供水要求，達(dá)到恒壓的目的；當(dāng)變頻泵和工頻泵都在運(yùn)行且變頻泵己運(yùn)行在下限頻率，此時(shí)管網(wǎng)的實(shí)際壓力仍高于設(shè)定壓力，此時(shí)需要減少工頻泵來(lái)減少供水流量，達(dá)到恒壓的目的。另外，變頻器的輸出頻率不能夠?yàn)樨?fù)值，最低只能是0HZ。因?yàn)楫?dāng)水泵機(jī)組運(yùn)行，電機(jī)帶動(dòng)水泵向管網(wǎng)供水時(shí)，由于管網(wǎng)中的水壓會(huì)反推水泵，給帶動(dòng)水泵運(yùn)行的電機(jī)一個(gè)反向的力矩，同時(shí)這個(gè)水壓也在一定程度上阻止源水池中的水進(jìn)入管網(wǎng)，因此，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行頻率下降到一個(gè)值時(shí)，水泵就己經(jīng)抽不出水了，實(shí)際的供水壓力也不會(huì)隨著電機(jī)頻率的下降而下降。這個(gè)頻率遠(yuǎn)大于0HZ，具體數(shù)值與水泵特性及系統(tǒng)所使用的場(chǎng)所有關(guān)，一般在20HZ左右。在恒壓供水中，機(jī)組的切換為機(jī)組增加與減少兩種情況，這兩種情況由于變頻器輸出頻率與供水壓力的不同邏輯關(guān)系相對(duì)應(yīng)?；販h(huán)的應(yīng)用提供了這樣一個(gè)保障，即如果切換的判別條件滿足，那就說(shuō)明此時(shí)實(shí)際供水壓力在當(dāng)前機(jī)組的運(yùn)行狀況下滿足不了設(shè)定的要求。這兩種情況有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即它們維持的時(shí)間短，只能夠使機(jī)組切換的判別條件在一個(gè)瞬間滿足。所謂延時(shí)判別，是指系統(tǒng)僅滿足頻率和壓力的判別條件是不夠的，如果真的要進(jìn)行機(jī)組切換，切換所要求的頻率和壓力的判別條件必須成立并且能夠維持一段時(shí)間，比如一、兩分鐘，如果在這段延時(shí)的時(shí)間內(nèi)切換條件仍然成立，則進(jìn)行實(shí)際的機(jī)組切換操作；如果切換條件不能夠維持延時(shí)時(shí)間的要求，說(shuō)明判別條件的滿足只是暫時(shí)的，如果進(jìn)行機(jī)組切換將可能引起一系列多余的切換操作。 PLC及其擴(kuò)展模塊的選型1）本設(shè)計(jì)中選用西門子MM4402）計(jì)算機(jī)與變頻器連接圖3）MM440 BOP（基本操作面板）及功能描述MM440 BOP上的按鈕功能表顯示/按鈕功能功能的說(shuō)明缺省值運(yùn)行時(shí)此鍵是被封鎖的。OFF2：按此鍵兩次（或一次，但時(shí)間較長(zhǎng)）電動(dòng)機(jī)將在慣性作用下自由停車此功能總是“使能”的。改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向按此鍵可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。缺省值運(yùn)行時(shí)此鍵是被封鎖的，為了使此鍵的操作有效，應(yīng)設(shè)定P0700=1。電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)在變頻器無(wú)輸出的情況下按此鍵，將使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，并按預(yù)設(shè)定的點(diǎn)動(dòng)頻率運(yùn)行。如果變頻器/電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行，按此鍵將不起作用。功能此鍵用于瀏覽輔助信息。 中所選的值(如果已配置了P0005，那么，顯示上面數(shù)據(jù)的1~4項(xiàng)，然后相應(yīng)的值不再顯示)。跳轉(zhuǎn)功能在顯示任何一個(gè)參數(shù)（rXXXX 或PXXXX）時(shí)短時(shí)間按下此鍵，將立即跳轉(zhuǎn)到r0000, 如果需要的話，您可以接著修改其它的參數(shù)。增加數(shù)值按此鍵即可增加面板上顯示的參數(shù)數(shù)值。減少數(shù)值按此鍵即可減少面板上顯示的參數(shù)數(shù)值. 1. 使用BOP對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行工廠復(fù)位 P0010=30 P0970=12. 使用BOP對(duì)變頻器進(jìn)行快速參數(shù)化 （提示：嚴(yán)格按照電機(jī)的名牌進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。注：在安裝和拆除S7200之前，要確保電源被斷開(kāi)，以免造成人身?yè)p害和設(shè)備事故。在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)壓力傳感器和壓力變送器出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)有可能開(kāi)啟所有的水泵，而此時(shí)的用水量又達(dá)不到，這就使水管中的水壓上升，為了防止爆管和超高水壓損壞家中的用水設(shè)備(熱水器、抽水馬桶等)，本文中的供水系統(tǒng)使用電極點(diǎn)壓力表的壓力上限輸出，作為PLC的一個(gè)數(shù)字量輸入，當(dāng)壓力超出上限時(shí)，關(guān)閉所有水泵并進(jìn)行報(bào)警輸出。壓力表測(cè)量范圍01MP，；數(shù)顯儀輸出一路420mA，“電流信號(hào)，送給變頻器作為PID調(diào)節(jié)的反饋電信號(hào)，可設(shè)定壓力上、下限，通過(guò)兩路繼電器控制輸出壓力超限信號(hào)。 供電系統(tǒng)的設(shè)定直接影響到控制系統(tǒng)的可靠性，因此在設(shè)定供電系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列因素：1)輸入電源電壓在一定的允許范圍內(nèi)變化；2)當(dāng)輸入交流電斷電時(shí)，應(yīng)不破壞控制器程序和數(shù)據(jù)；3)當(dāng)控制系統(tǒng)不允許斷電的場(chǎng)合，要考慮供電電源的冗余；4)當(dāng)外部設(shè)備電源斷電時(shí)，應(yīng)不影響控制器的供電；5)要考慮電源系統(tǒng)的抗干擾措施。盡量不要用主電路電源ON／OFF的方法控制變頻器的停止和運(yùn)行，應(yīng)該用控制電路端子FWD、REV或者鍵盤面板上REV、FWD和STOP鍵控制變頻器的停止和運(yùn)行。：變頻調(diào)速系統(tǒng)控制方式三臺(tái)大容量的主水泵(1，2，3)根據(jù)供水狀態(tài)的不同，具有變頻、工頻兩種運(yùn)行方式，因此每臺(tái)主水泵均要求通過(guò)兩個(gè)接觸器分別與工頻電源和變頻電源輸出相聯(lián)；輔助泵只運(yùn)行在工頻狀態(tài)，通過(guò)一個(gè)接觸器接入工頻。變頻器的主電路輸出端子(U，V，W)經(jīng)接觸器接至三相電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向與工頻時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)向不一致時(shí)，需要調(diào)換輸出端子(U，V，W)的相序，否則無(wú)法工作。在變頻器起動(dòng)、運(yùn)行和停止操作中，必須用觸摸面板的運(yùn)行和停止鍵或者是外控端子FWD(