【正文】 型 PLC 一樣，因此，它一經(jīng)退出，即受到了廣泛的關(guān)注。由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面（ HMI）可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易的組成 PLC 網(wǎng)絡(luò)。模擬量擴(kuò)展單元可將外部模擬量轉(zhuǎn)化為 PLC 可處理的數(shù)字量及將 PLC 內(nèi)部運(yùn)算結(jié)果數(shù)字量轉(zhuǎn)換為機(jī)外可以使用的模擬量。 EM235 模擬量工作單元性能指標(biāo) 為能適用各種規(guī)格的輸入、輸出兩，模擬量處理模塊都設(shè)計成可編程，而轉(zhuǎn)換生成的數(shù)字量一般具有固定的長度及格式。上表中，輸入、輸出信號范圍欄給出了 EM235 的輸出、輸入信號規(guī)格，以供選用。校準(zhǔn)可以簡單的理解為儀器儀表使用前的調(diào)零以及調(diào)滿度。必要時進(jìn)行校準(zhǔn)工作。注意輸入、輸出信號的類型不同，采用不同的接入方式。接線還應(yīng)注意傳感器的線路盡可能短，且應(yīng)使用屏蔽雙絞線，要保證 24VDC 傳感器電源無噪聲、穩(wěn)定可靠。 S7200擴(kuò)展單元安裝時在主機(jī)的右邊依次排列，并從模塊 0 開始編號。 4. 為了在主機(jī)中進(jìn)行輸入模擬量轉(zhuǎn)換后數(shù)字處理及為了輸出需要在模擬量單元中轉(zhuǎn)換為模擬量的數(shù)字量，要在主機(jī)中安排一定的存儲單元。而在主機(jī)的變量存儲區(qū) V 區(qū)存放處理產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)。在該子程序中完成采樣次數(shù)餓預(yù)置頂及采樣和單元清零的工作，為開始工作做好準(zhǔn)備。該子程序檢查模塊的連接的正確性以及模塊工作的正確性。 4. 工程所需的有關(guān)該模擬量的處理程序。一個完整的系統(tǒng)組成如圖 23 所示。它包括 CUP、存儲器、基本輸入 /輸出點和電源等，是 PLC 的主要部分。 （ 2）擴(kuò)展單元 主機(jī) I/O 點數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可以根據(jù)需要擴(kuò)展各種 I/O 模塊，所能連接的擴(kuò)展單元的數(shù)量和實際所能使用的 I/O點數(shù)時由多種因素共同決定的。它們是完成某些特殊控制任務(wù)的一些設(shè)置。 （ 5）工業(yè)軟件 工業(yè)軟件是為了更好地管理和使用這些設(shè)備而開發(fā)的與之相配套的程序，它主要由標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運(yùn)行軟件和人機(jī)借口軟件等幾大類構(gòu)成。 在傳統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)中，變頻器的啟動 /停止由 PLC 通過開關(guān)量輸出控制，變頻器頻率是由 PLC 通過模擬量輸出端口輸出 0～ 5（ 10） V 或 4～ 20mA 信號控制的，這需要購買 PLC 比較昂貴的模擬量輸出端口模塊。 因此在本系統(tǒng)中 PLC 對變頻器的控制是通過串行通訊的方式實現(xiàn)的，西門子變頻器 MicroMaster430 是全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器中的風(fēng)機(jī)和泵類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載專家。它按照專用要求設(shè)計，并使用內(nèi)部功能互聯(lián)（ Bicol）技術(shù)，具有高度可靠性和靈活性。 PLC 通過自 由通訊口方式與變頻器通訊，控制變頻器的運(yùn)行，讀取變頻器自身的電壓、電流、功率、累計運(yùn)行時間和過壓、過流、過負(fù)荷等全部報警信息等參數(shù)。三個熱繼電器 FR1～ FR3 分別對三臺電動機(jī)進(jìn)行保護(hù)，避免電動機(jī)在過載時可能產(chǎn)生的過熱損壞。 SAC 為轉(zhuǎn)換開關(guān)，實現(xiàn)手動、自動控制切換。 圖 25 恒壓供水系統(tǒng)的控制電路 KA1 為缺水保護(hù)電路的中間繼電器觸點，當(dāng)水池缺水或水位不足時，配合缺水保護(hù)裝置斷開控制電路，切斷主電路，實現(xiàn)缺水保護(hù)作用。本系統(tǒng)設(shè)置了缺水自動保護(hù)電路。利用液位繼電器等裝置時刻檢測水池里的水位，經(jīng)電路轉(zhuǎn)換及處理后對控制回路電源進(jìn)行控制。水池缺水或水位不足時，液位繼電器 第 16頁 (共 39頁 ) K1 釋放，系統(tǒng)報警、指示燈亮并通過 KA1 切斷系統(tǒng)控制電路和主電路，水泵停止，水位正常后，液位繼電器 K1 吸合，重新啟動系統(tǒng)。反之，缺相或反向時， KP 的 12 觸點斷開，會切斷 PLC 控制電路，系統(tǒng)停止工作，缺相相序保護(hù)指示燈亮。其輸入通道數(shù)字分辨率為 8 位， A/D 的轉(zhuǎn)換時間為 100us，在模擬量與數(shù)字信號之間采用光電隔離，適用于 S7200CUP22*系列 PLC。圖中的 ~ 及 ~ 為 PLC 輸出繼電器觸點，它們旁邊的 8 等數(shù)字為接線編號，可結(jié)合 PLC 外圍接線圖一起讀圖。 PLC 是通過 I/O 單元完成此工作的。輸入單元接受現(xiàn)場設(shè)備向 PLC 提供信號，包括人為的控制信號和能描述現(xiàn)場狀態(tài)的開關(guān)量信號，例如由按鈕、限位開關(guān)、繼電器觸點、接近開關(guān)、撥碼器等提供的開關(guān)量。 第 19頁 (共 39頁 ) 根據(jù)以上控制要求統(tǒng)計控制系統(tǒng)的輸入輸出信號的名稱、代 碼及地址編號如表 21 及 22 所示。 表 21 輸入輸出點代碼及地址編號 名稱 代碼 地址編號 輸 入 信 號 手動和自動消防信號 SA1 水池水位下限信號 SLL 水池水位上限信號 SLH 變頻器報警信號 SU 消鈴按鈕 SB9 試燈按鈕 SB10 遠(yuǎn)程壓力表模擬量變壓值 U AIW0 輸 出 信 號 1泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM1， HL1 1泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM2， HL2 2泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM3， HL3 2泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM4， HL4 3泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM5， HL5 3泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM6， HL6 生活 /消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥 YV2 水池水位下限報警指示燈 HL7 變頻器故障報警指示燈 HL8 火災(zāi)報警指示燈 HL9 報警電鈴 HA 變頻器頻率復(fù)位控制 KA 控制變頻器頻率用電電壓 UF AQW0 第 20頁 (共 39頁 ) 表 22 模擬量擴(kuò)展模塊 EM235 輸入 /輸出技術(shù)規(guī)范 輸入技術(shù)規(guī)范 輸出技術(shù)規(guī)范 最大輸出電壓 30VDC 隔離（現(xiàn)場到邏輯） 無 最大輸入電壓 32mA 信號范圍 電壓輸出 電流輸出 177。 10V，177。 177。 500mV177。 100mV, 177。 25mv 0～ 20mA 精度 最差情 0~55℃ 電壓輸出 電流輸出 177。 2%滿量程 輸入分辨率 精度 最差情況 0～ 55℃ 電壓輸出 電流輸出 典型， 25℃ 電壓輸出 電流輸出 177。 2%滿量程 177。 5%滿量程 AD 轉(zhuǎn)換時 間 ＜ 250 η s 模擬輸入階躍響應(yīng) ms 到 95% 共模抑制 4dB,DC 到 60Hz 共模電壓 信號電壓加共加模電壓≤177。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易 懂的優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。 PLC 梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元 (軟繼電器 )，每一軟繼電器與 PLC 存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應(yīng)，該存儲單元如果為“ 1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點接通，常閉觸點斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“ 1”或“ ON”狀態(tài)。 梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線，在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線 (左母線和右母線 )之間有一個左正右負(fù)的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動，右母線可以不畫出。雙恒壓供水系 統(tǒng)的梯形圖程序見大圖，子程序見下圖，對該程序有幾點說明： 1. 因為程序較長，所以讀圖時請按照網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的順序進(jìn)行； 2. 本程序的控制邏輯設(shè)計針對的是較少泵數(shù)的供水系統(tǒng)。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)省掃描時間。 邏輯運(yùn)算及報警處理等放在主程序。生活供水時系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 70%，消防供水時系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 90%。 程序中使用的 PLC 元器件及其功能如表 32 所示。 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， PLC 開始計時，若在一定時間內(nèi)，出水壓力降低到設(shè)定壓力， PLC 放棄計時，繼續(xù)變頻調(diào)速運(yùn)行；若在一定時間內(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)行時間最長的工頻泵，直至出水壓力到達(dá)設(shè)定值。若系統(tǒng)只有一臺水泵變頻運(yùn)行且連續(xù)一段時間頻率低于設(shè)定出水頻率。當(dāng)外來管網(wǎng)壓 力達(dá)到設(shè)定壓力時。 故障處理 變頻故障從冗余設(shè)計原則考慮，在變頻器發(fā)生故障時也要不間斷供水。此時， PLC 切換泵則根據(jù)實際水壓的變化在工頻泵間切換。所有故障解決，恢復(fù)正常后， 自啟動前也要發(fā)出報警信號。在線工作方式時，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。調(diào)試時，輸入各種按鈕輸入信號，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。 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： ，能否正常啟動和停止各臺泵； ，給變頻器持續(xù)欠壓信號，系統(tǒng)能否實現(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，能否實現(xiàn)泵的工頻 /變頻順序切除； ，是否滿足先投先停，先停先投的既定原則； 信號時，系統(tǒng)能否停止運(yùn)行； ，系統(tǒng)能否繼續(xù)運(yùn)行，故障處理是否正確； PLC 輸入變頻器故障信號，檢查 PLC 能否自動轉(zhuǎn)入全自動工頻運(yùn)行方式； ，模擬電壓發(fā)生微調(diào)，系統(tǒng)能否工作在一臺變頻、一臺工頻的基本穩(wěn)定狀態(tài)； 第 30頁 (共 39頁 ) 結(jié) 論 恒壓供水技術(shù)因采用變頻器改變電動機(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。實現(xiàn)恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，降低了人員的勞動強(qiáng)度，節(jié)省了人力。 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。 在實際應(yīng)用中，采用 PLC 控制 恒壓供水，還能容易地隨時修改控制程序，以改變各元件的工作時間和工作狀況，滿足不同情況要求。 第 31頁 (共 39頁 ) 參考文獻(xiàn) [1] 艷萍 .電氣控制與 PLC 技術(shù) .北京：北京師范大學(xué)出版社， [2]田淑珍 .可編程控制器原理及應(yīng)用 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021. 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