高樓恒壓供水系統(tǒng)控制設(shè)計

1、摘要眾所周知，水是生產(chǎn)生活中不可缺少的重要組成部分，在節(jié)水節(jié)能己成為時代特征的現(xiàn)實(shí)條件下，我們這個水資源和電能短缺的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動化程度低。主要表現(xiàn)在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現(xiàn)水壓降低供不應(yīng)求的現(xiàn)象，而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現(xiàn)水壓升高供過于求的情況，此時將會造成能量的浪費(fèi)，同時有可能導(dǎo)致水管爆破和用水設(shè)備的損壞。該設(shè)計對環(huán)保、節(jié)能、自動補(bǔ)壓型給水設(shè)備坐了介紹。從節(jié)能科技的實(shí)踐出發(fā)，闡述了變頻調(diào)速技術(shù)在高樓給水設(shè)備的應(yīng)用。以plc電路控制方式，介紹了自能水壓控制系統(tǒng)的工作原理及plc控制系統(tǒng)

2、。在分析水壓控制的工作流程的基礎(chǔ)上，給出了plc控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計。智能水壓的基本控制策略是：采用電動機(jī)調(diào)速裝置與可編程控制器（plc）構(gòu)成控制系統(tǒng)，進(jìn)行優(yōu)化控制，完成供水壓力的恒定控制，在管網(wǎng)流量變化時達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定給水壓力值與反饋的總管壓力是機(jī)制進(jìn)行比較，其差值輸入變頻器運(yùn)算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動機(jī)的投運(yùn)臺數(shù)和運(yùn)行變量泵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。關(guān)鍵詞：壓力傳感器、變頻器、plc控制、恒壓供水a(chǎn)bstractit is well known, the water is produc

3、es in the life the essential important constituent, conserves energy oneself in saving water to become the time characteristic under the actual condition, our this water resources and the electrical energy short country, in the municipal administration water supply, the high-rise construction water

4、supply, aspect technologies and so on industrial production periodical feeding continuously quite are since long ago backward, the automaticity is low.mainly displays in the water used peak, the water supply capacity is lower than the demand frequently, appears phenomenon which the hydraulic pressur

5、e reduces falls short of demand, but in the water used trough time, the water supply capacity is higher than the demand frequently, appears the hydraulic pressure ascension supply in excess of demand the situation, this time will be able to create the energy the waste, simultaneously will have the p

6、ossibility to cause the water pipe demolition and the water used equipment damage. this design to the environmental protection, the energy conservation, made up the profiling to sit the introduction automatically to the water equipment.embarked from the energy conservation science and technology pra

7、ctice, elaborated the frequency conversion velocity modulation technology gave the water equipment in the tall building the application.by the plc electric circuit control mode, introduced from has been able the hydraulic pressure control system principle of work and the plc control system.in the an

8、alysis hydraulic pressure control work flow foundation, has given the plc control system hardware and the software design.the intelligent hydraulic pressure basic control strategy is: uses the electric motor speeder and the programmable controller (plc) constitution control system, carries on the op

9、timized control, completes the water supply pressure the constant control, when pipe network current capacity change achieved the stable water supply pressure and saves the electrical energy goal.the system control goal is the pumping station main pipe water leakage pressure, the system hypothesis i

10、s the mechanism carries on the comparison for the hydraulic pressure value and the feedback main pipe pressure, after its interpolation input frequency changer operation processing, sends out the control command, controls the pump electric motor to throw transports the taiwan number and the movement

11、 variable displacement pump electric motor rotational speed, thus achieved stabilizes for the water main pipe pressure in the hypothesis value of pressure.keywords: pressure sensor, inverter, plc control, the constant pressure water supply目錄第一章 緒論5第二章 設(shè)計功能及方案論證62.1 設(shè)計功能62.2 系統(tǒng)設(shè)計方案分析及方案論證62.2.1 系統(tǒng)設(shè)計方

12、案論證62.2.2 plc、變頻器控制系統(tǒng)方案分析72.3 系統(tǒng)控制方框圖9第三章 系統(tǒng)硬件選型103.1 plc可編程控制器部分103.1.1 plc概述103.1.2 plc選型和性能指標(biāo)133.1.3 plc的工作原理153.1.4 plc的基本指令163.2 變頻器的概述及選型173.3 傳感器的介紹及選型203.3.1 傳感器的定義與組成203.3.2 傳感器的選型203.4 fx0n-3a a/d、d/a轉(zhuǎn)化一體化模塊213.4.1 概述213.4.2 性能規(guī)格223.5 觸摸屏顯示器243.5.1 觸摸屏概述243.5.2 觸摸屏的通信243.5.3 觸摸屏與plc的通信253.

13、6 開關(guān)電源253.6.1 開關(guān)電源的概述253.6.2 ac/dc變換263.6.3 開關(guān)電源的選用263.7 電機(jī)的選擇273.7.1 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)273.7.2 三相異步電動機(jī)的工作原理273.7.3 額定轉(zhuǎn)矩（mn）283.7.4 變頻調(diào)速283.8 變壓器的選擇293.8.1 變壓器的概述293.8.2 變壓器的結(jié)構(gòu)及功能293.8.3 變壓器的選擇303.9 電氣裝備附件的選擇303.9.1 電線電纜選擇303.9.2 接觸器的選擇313.9.3 電磁式繼電器的選擇313.9.4 熱繼電器的選擇323.9.5 熔斷器的選擇333.9.6 開關(guān)的選擇34第四章 硬件電路設(shè)計3

14、64.1 主電路控制電路圖364.2 設(shè)計功能內(nèi)容364.2.1主要設(shè)計內(nèi)容364.2.2 i/o端口分配374.3 控制電路及附屬電路設(shè)計384.3.1主電路分析384.3.2控制電路分析404.4 恒壓供水系統(tǒng)的梯形圖414.5 恒壓供水系統(tǒng)的指令表41第五章 軟件設(shè)計425.1 軟件設(shè)計分析425.2 壓力控制部分435.3 機(jī)械故障處理部分44第六章 結(jié)束語45致謝47參考文獻(xiàn)48第一章 緒論目前，在城市供水系統(tǒng)中，還有很多高樓、生活小區(qū)、變郊企業(yè)等采用高位水塔或直接水泵加壓供水方式，在用水量大時電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行，而在用水量小時則會停機(jī)或切換到空運(yùn)行狀態(tài)。這種情況下，一方面要消耗大量的電

15、能，造成能源的浪費(fèi)；另一方面由于用水量有很大隨機(jī)性，傳統(tǒng)方式在用水波動時難以保持其實(shí)時性。針對這一情況，設(shè)計了一套變頻恒壓供水系統(tǒng)，將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)的控制過程中，采用了plc控制系統(tǒng)及交流變頻調(diào)速技術(shù)，并在控制算法的實(shí)現(xiàn)上提出了一種利用plc梯形圖編程語言視線模糊控制的新方法，徹底取代了高位水塔或直接水泵加壓供水方式，為城市供水系統(tǒng)的建設(shè)提出了一條極具推廣應(yīng)用的新途徑。當(dāng)前國內(nèi)多數(shù)企業(yè)中仍使用傳統(tǒng)的恒速泵組切換加壓的供水方式，其水壓不穩(wěn)且浪費(fèi)電能。有文獻(xiàn)介紹，我國每年水泵消耗的電能約占電能總耗的20%以上，而電耗又占水費(fèi)成本的60%以上，針對高樓供水的工況設(shè)計出可編程控制器、和變頻調(diào)速

16、為核心的恒壓供水控制系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)簡易緊湊水壓波動小、運(yùn)行平穩(wěn)可靠，運(yùn)行一年節(jié)約的電費(fèi)投資設(shè)備50%。隨著變頻技術(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)以其環(huán)保、節(jié)能和高品質(zhì)的供水質(zhì)量等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)及高層建筑的生活、消防供水中。變頻恒壓供水的調(diào)速系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用專用變頻器內(nèi)置的各種功能，對合理設(shè)計變頻恒壓供水設(shè)備、降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義。變頻恒壓供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方

17、式相比，不論是設(shè)備的投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動化程度等方面都具有無法比擬的優(yōu)勢，而且具有顯著的節(jié)能效果。目前變頻恒壓供水系統(tǒng)正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制、多品種系列化的方向發(fā)展。追求高度智能化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，是未來供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)中成片開發(fā)、智能樓宇、網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢。我們都知道水流量q與水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，而壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比。變頻器的升降速率隨時間是線性變化的，對以水壓為參變量的閉環(huán)控制供水系統(tǒng)，若變頻器速度隨時間的曲線變化，則水壓變化與升降速時間是線性關(guān)系，這樣有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。根據(jù)供水系統(tǒng)情況，把變頻器的工作頻率上限設(shè)定為水泵

18、基頻，即頻率變化范圍控制在050hz.在此范圍內(nèi)水泵運(yùn)行頻率和定子相電壓成正比，即與變頻器輸人頻率成正比。恒壓供水就是利用變頻器的pid實(shí)現(xiàn)的工業(yè)過程的閉環(huán)控制。將管網(wǎng)壓力信號(420ma)直接輸入到變頻器中，由變頻器與用戶設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，并通過變頻器內(nèi)置pid運(yùn)算，將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號，調(diào)整水泵電機(jī)的電源頗率，從而實(shí)現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速。當(dāng)用水量超過一臺泵的供水量時，通過plc控制切換器進(jìn)行加泵，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。第二章 設(shè)計功能及方案論證2.1 設(shè)計功能本控制系統(tǒng)具有供水機(jī)組的啟動、變頻運(yùn)行、工頻運(yùn)行和過熱保護(hù)手動/自動轉(zhuǎn)換、在線監(jiān)控及在現(xiàn)場調(diào)試、電機(jī)過熱保護(hù)、故障報警等功能。其具體控制要

19、求如下：（1） 本系統(tǒng)提供手動/自動兩種工作模式，具有狀態(tài)顯示以及故障報警等功能。（2） 模擬量壓力輸入徑pid運(yùn)算，輸出模擬量控制變頻器。（3） 在自動方式下，當(dāng)系統(tǒng)水壓低于設(shè)定壓力下限時，三組電機(jī)將根據(jù)系統(tǒng)水壓與設(shè)定水壓的比較投入工作運(yùn)行，分為工頻運(yùn)行、變頻運(yùn)行、停止三種工作狀態(tài)。（4） 根據(jù)壓力限制來確定系統(tǒng)的故障現(xiàn)象，并能夠?qū)崟r報警。（5） 根據(jù)壓力的變化能確定用水量是否超過供水負(fù)荷，并能夠及時的預(yù)警和報警。（6） 系統(tǒng)可以在線調(diào)試及現(xiàn)場在線監(jiān)控。2.2 系統(tǒng)設(shè)計方案分析及方案論證2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計方案論證目前國內(nèi)多數(shù)供水企業(yè)水泵類機(jī)械的典型電氣傳動仍是用鼠籠式異步電機(jī)驅(qū)動，因為它具

20、有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維修方便、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)。但其本身調(diào)速較難，故常為恒速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)需要調(diào)節(jié)流量時，則采用調(diào)節(jié)閥門的方法，這至少浪費(fèi)20%的能源。統(tǒng)計表明，我國每年水泵消耗的電能總耗的20%以上，而電耗又占水費(fèi)成本的60%以上。隨著變頻調(diào)速控制技術(shù)日益完善，采用變頻調(diào)速控制方式來調(diào)節(jié)流量，在節(jié)電方面是有效的方法，因為流量與轉(zhuǎn)速成正比，而電動機(jī)的消耗功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。因此，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低使泵出口流量減少時，消耗功率會大幅度下降，從而達(dá)到節(jié)電目的。例如轉(zhuǎn)速降低20%50%，可節(jié)電50%80%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。由于居民區(qū)用水量變化大，電氣傳動方案宜采用多抬拖動水泵的電機(jī)并聯(lián)傳動取代拖動1臺大水

21、泵的電機(jī)傳動，這樣可以根據(jù)不同用水情況合理地增加或切掉水泵，從而提高水泵工作效率，增加靈活性。根據(jù)供水量和揚(yáng)程量確定水泵的容量和數(shù)量，通常是13臺泵和1臺輔助小泵。如果只采用一臺變頻調(diào)速（vvvf）順序拖動個臺泵的電機(jī)，那么可減少投資，因為變頻調(diào)速裝置的成本一般要占整個調(diào)速系統(tǒng)成本的四分之三。由plc控制四臺拖動水泵的電機(jī)啟動和停止，及在工頻電網(wǎng)與變頻器輸出之間進(jìn)行切換運(yùn)行，并可通過程序控制自動實(shí)現(xiàn)（任意一臺泵連續(xù)運(yùn)行超過規(guī)定時間）停機(jī)輪休，防止燒壞變頻器，以延長泵組的使用壽命。以上系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)有以下方案可供選擇：（1）單片機(jī)控制，利用壓力變送器和水位限壓器、及a/d轉(zhuǎn)換和d/a轉(zhuǎn)換電路，8

22、9c51、變頻器及一些附屬電路和相關(guān)參數(shù)的繼電器，也可以實(shí)現(xiàn)上述功能，利用單片機(jī)控制具有控制單元小、占地面積小、成本低，控制電路電耗小等優(yōu)點(diǎn)，但是，單片機(jī)及相關(guān)的附屬電路工作在大電流、高沖擊的電磁環(huán)境，具有比較差的穩(wěn)定性，另外，由于長期的連續(xù)運(yùn)行，元器件老化比較快，因此，利用單片機(jī)控制具有故障率高，壽命短的缺點(diǎn)。（2）恒壓供水控制器控制，利用恒壓供水控制器、變頻器及附屬電路及相關(guān)參數(shù)的繼電器也可以實(shí)現(xiàn)恒壓供水功能但是恒壓供水控制器具有不可編程性，因此在現(xiàn)場調(diào)試和現(xiàn)場監(jiān)控性能差，不易實(shí)現(xiàn)pid運(yùn)算，控制的精度不夠高，相關(guān)的報警、故障診斷電路比較復(fù)雜。（3）plc控制，利用plc、變頻器及相關(guān)的繼

23、電器控制，可以完全實(shí)現(xiàn)上述的控制功能，具有控制精度高，高度節(jié)能、具有良好大的人機(jī)界面、現(xiàn)場監(jiān)控和現(xiàn)場調(diào)試方便、能夠適應(yīng)復(fù)雜的電磁環(huán)境、具有壽命長、故障率低一系列的優(yōu)勢。因此，經(jīng)過慎重的論證，本設(shè)計采用plc控制作為的控制單元。2.2.2 plc、變頻器控制系統(tǒng)方案分析（1）變頻調(diào)速的特點(diǎn)及分析 用戶用水的多少是經(jīng)常變動的，因此供水不足或供水過剩的情況時有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上，即用水多而供水少，則壓力低；用水少而供水多，則壓力大。保持供水壓力的恒定，可使供水和用水之間保持平衡，即用水多時供水也多，用水少時供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量。 恒壓供水系統(tǒng)對于某些工業(yè)或

24、特殊用戶是非常重要的。例如在某些生產(chǎn)過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時斷水，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時使產(chǎn)品報廢和設(shè)備損壞。又如發(fā)生火災(zāi)時，若供水壓力不足或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以，某些用水區(qū)采用恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會意義。 隨著電力技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)的日臻完善，以變頻調(diào)速為核心的智能供水控制系統(tǒng)取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設(shè)備，起動平穩(wěn)，起動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊；由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長泵和閥門等東西的使用壽命；可以消除起動和停機(jī)時的水錘效應(yīng)。其穩(wěn)定安全的運(yùn)行性能、簡單方便的操作方式、以及

25、齊全周到的功能，將使供水實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力，最終達(dá)到高效率的運(yùn)行目的。 （2）恒壓供水的變頻應(yīng)用方式 通常在同一路供水系統(tǒng)中，設(shè)置多臺常用泵，供水量大時多臺泵全開，供水量小時開一臺或兩臺。在采用變頻調(diào)速進(jìn)行恒壓供水時，就用兩種方式，其一是所有水泵配用一臺變頻器；其二是每臺水泵配用一臺變頻器。后種方法根據(jù)壓力反饋信號，通過pid運(yùn)算自動調(diào)整變頻器輸出頻率，改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到管網(wǎng)恒壓的目的，就一個閉環(huán)回路，較簡單，但成本高。前種方法成本低，性能不比后種差，但控制程序較復(fù)雜，是未來的發(fā)展方向. （3）pid控制原理 根據(jù)反饋原理：要想維持一個物理量不變或基本不變，就應(yīng)該引這個物理量與恒值

26、比較，形成閉環(huán)系統(tǒng)。我們要想保持水壓的恒定，因此就必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。但被控制的系統(tǒng)特點(diǎn)是非線性、大慣性的系統(tǒng)，現(xiàn)在控制和pid相結(jié)合的方法，在壓力波動較大時使用模糊控制，以加快響應(yīng)速度；在壓力范圍較小時采用pid來保持靜態(tài)精度。這通過plc加智能儀表可時現(xiàn)該算法，同時對plc的編程來時現(xiàn)泵的工頻與變頻之間的切換。實(shí)踐證明，使用這種方法是可行的，而且造價也不高。 要想維持供水網(wǎng)的壓力不變，根據(jù)反饋定理在管網(wǎng)系統(tǒng)的管理上安裝了壓力變送器作為反饋元件，由于供水系統(tǒng)管道長、管徑大，管網(wǎng)的充壓都較慢，故系統(tǒng)是一個大滯后系統(tǒng)，不易直接采用pid調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，而采用plc參

27、與控制的方式來實(shí)現(xiàn)對控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用。（4）變頻控制原理 用變頻調(diào)速來實(shí)現(xiàn)恒壓供水，與用調(diào)節(jié)閥門等來實(shí)現(xiàn)恒壓供水相比，節(jié)能效果十分顯著（可根據(jù)具體情況計算出來）。其優(yōu)點(diǎn)是：1、 起動平衡，起動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊；2、 由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長泵和閥門等的使用壽命；3、 可以消除起動和停機(jī)時的水錘效應(yīng)； 一般地說，當(dāng)由一臺變頻器控制一臺電動機(jī)時，只需使變頻器的配用電動機(jī)容量與實(shí)際電動機(jī)容量相符即可。當(dāng)一臺變頻器同時控制兩臺電動機(jī)時，原則上變頻器的配用電動機(jī)容量應(yīng)等于兩臺電動機(jī)的容量之和。但如在高峰負(fù)載時的用水量比兩臺水泵全速供水量相差很多時，可考慮適

28、當(dāng)減小變頻器的容量，但應(yīng)注意留有足夠的容量。 雖然水泵在低速運(yùn)行時，電動機(jī)的工作電流較小。但是，當(dāng)用戶的用水量變化頻繁時，電動機(jī)將處于頻繁的升、降速狀態(tài)，而升、降速的電流可略超過電動機(jī)的額定電流，導(dǎo)致電動機(jī)過熱。因此，電動機(jī)的熱保護(hù)是必需的。對于這種由于頻繁地升、降速而積累起來的溫升，變頻器內(nèi)的電子熱保護(hù)功能是難以起到保護(hù)作用的，所以應(yīng)采用熱繼電器來進(jìn)行電動機(jī)的熱保護(hù)。 在主要功能預(yù)置方面，最高頻率應(yīng)以電動機(jī)的額定頻率為變頻器的最高工作頻率。升、降速時間在采用pid調(diào)節(jié)器的情況下，升、降速時間應(yīng)盡量設(shè)定得短一些，以免影響由pid調(diào)節(jié)器決定的動態(tài)響應(yīng)過程。如變頻器本身具有pid調(diào)節(jié)功能時，只要在

29、預(yù)置時設(shè)定pid功能有效，則所設(shè)定的升速和降速時間將自動失效。（5）恒壓供水系統(tǒng)特點(diǎn)1、 節(jié)電：優(yōu)化的節(jié)能控制軟件，使水泵實(shí)現(xiàn)最大限度地節(jié)能運(yùn)行；2、 節(jié)水：根據(jù)實(shí)際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力，自動控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現(xiàn)象；3、 運(yùn)行可靠：由變頻器實(shí)現(xiàn)泵的軟起動，使水泵實(shí)現(xiàn)由工頻到變頻的無沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂。4、 聯(lián)網(wǎng)功能：采用全中文工控組態(tài)軟件，實(shí)時監(jiān)控各個站點(diǎn)，如電機(jī)的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個站點(diǎn)的用電量，累積每臺泵的出水量，同時提供各種形式的打印報表，以便分析統(tǒng)計。5、 控制靈活：自動/手動選擇自由選擇電機(jī)的控制工作方

30、式。6、 自我保護(hù)功能完善：如某臺泵出現(xiàn)故障，主動向上位機(jī)發(fā)出報警信息，同時啟動備用泵，以維持供水平衡。萬一自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，用戶可以直接操作手動系統(tǒng)，以保護(hù)供水。2.3 系統(tǒng)控制方框圖 本控制系統(tǒng)有可編程控制器plc（fx2n-64mr）、fx0n-3a a/d、d/a轉(zhuǎn)化一體化模塊（a/d轉(zhuǎn)換模塊、d/a轉(zhuǎn)換模塊）、變頻器（fr-a540）、觸摸屏（f940got）、傳感器部分、監(jiān)控對象和電控回路組成。其硬件功能框圖如圖2-3-1所示。水 壓壓力傳感器plcd/a轉(zhuǎn)換觸摸屏顯示控制回路 本控制系統(tǒng)有可編程控制去（plc）、a/d轉(zhuǎn)換模塊、d/a轉(zhuǎn)換模塊、變頻器、傳感器部分、監(jiān)控對象和電控回

31、路組成。其硬件功能框圖如圖1所示。路電機(jī)保護(hù)水泵電機(jī)變頻器a/d轉(zhuǎn)換圖2-3-1恒壓供水控制系統(tǒng)示意圖第三章 系統(tǒng)硬件選型 3.1 plc可編程控制器部分3.1.1 plc概述 （1） plc概述可編程控制器是60年代末在繼電器系統(tǒng)上發(fā)展起來的，當(dāng)時稱作可編程邏輯控制器(programmable logic controller)，簡稱plc?？删幊炭刂破鞯漠a(chǎn)生和發(fā)展與繼電器控制系統(tǒng)有很大的關(guān)系。繼電器是一種用弱電信號控制強(qiáng)電信號的電磁開關(guān)，但在復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，故障的查找和排除非常困難，不適應(yīng)于工藝要求發(fā)生變化的場合。由此，產(chǎn)生了可編程控制器，它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制

32、技術(shù)和通訊技術(shù)，用面向控制過程、面向用戶的簡單編程語句，適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，是簡單易懂，操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制器，是當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。可編程控制器具有豐富的輸入/輸出接口，并具有較強(qiáng)的驅(qū)動能力，但它的產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，其靈活標(biāo)準(zhǔn)的配置能夠適應(yīng)工業(yè)上的各種控制。在實(shí)際應(yīng)用中，其硬件可根據(jù)實(shí)際需要選用配置，其軟件則需要根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計?？删幊踢壿嬁刂破?，采用的是計算機(jī)的設(shè)計思想，最初主要用于順序控制，只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算。隨著微電子技術(shù)計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，以及工業(yè)自動化控制愈來愈高的需求，plc無論在功能上、速度上、智能化模塊以及聯(lián)網(wǎng)通信上，都有很大的提高。現(xiàn)

33、在的plc已不只是開關(guān)量控制，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制、邏輯控制的范圍，具備了模擬量控制、過程控制以及遠(yuǎn)程通信等強(qiáng)大功能。美國電氣制造商協(xié)會(nema)將其正式命名為可編程控制器(programmable controller)，簡稱pc，但是為了和個人計算機(jī)(persona1 computer)的簡稱pc相區(qū)別，人們常常把可編程控制器仍簡稱為plc。plc是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，是帶有存儲器，可編制程序的控制器。它能夠存儲和執(zhí)行指令，進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過程plc是以微處

34、理器為核心的一種特殊的工業(yè)用計算機(jī)，其結(jié)構(gòu)與一般的計算機(jī)相類似，可編程控制器由硬件和軟件組成。（2） plc 的組成1、plc的硬件組成plc的硬件部分由中央處理器（cpu），存儲器（ram、rom、eprom、eeprom等），輸入、輸出接口，電源，擴(kuò)展接口，通信接口，編程接口，智能i/o接口智能單元等組成。plc硬件的基本結(jié)構(gòu)如圖3-1-1 1）中央處理器（cpu）cpu 單元由微處理器、系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器以及工作數(shù)據(jù)存儲器等組成，它是plc的核心部件，是由大規(guī)?；虺笠?guī)模的集成電路微處理芯片構(gòu)成，主要完成運(yùn)算和控制任務(wù)，可以接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)

35、后，用掃描的方電源中央處理器（cpu）輸出單元輸入單元系統(tǒng)程序存儲器用戶程序存儲區(qū)主機(jī)用戶輸入設(shè)備存儲器外設(shè)接口i/o擴(kuò)展口編程器打印機(jī)plc . . .i/o擴(kuò)展單元特殊功能單元用戶輸出設(shè)備圖3-1-1 plc硬件的基本結(jié)構(gòu)圖式接收輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，從內(nèi)存逐條讀取用戶程序，通過解釋后按指令的規(guī)定產(chǎn)生控制信號。分時、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、比較和變換等處理過程，完成用戶程序所設(shè)計的邏輯或算術(shù)運(yùn)算任務(wù)，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果控制輸出設(shè)備。2）存儲器存儲器單元按照物理性能分為兩類，隨機(jī)存儲器（ram）和只讀存儲器（rom）。隨機(jī)存儲器由一系列寄存器陣組成，每位寄存器可以代表一個二進(jìn)制數(shù)，在剛開始

36、工作時，它的狀態(tài)是隨機(jī)的，只有經(jīng)過置“1”或清“0”的操作后，它的狀態(tài)才確定。如關(guān)斷電源，狀態(tài)丟失。這種存儲器可以進(jìn)行讀、寫操作，主要用來存儲輸入輸出狀態(tài)和計數(shù)器、定時器以及系統(tǒng)組態(tài)的參數(shù)。為防止斷電后數(shù)據(jù)丟失，可采用后備電池進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)，一般可以保存5年，電池電壓降低時，欠電壓指示燈發(fā)光，提醒用戶更換電池。只讀存儲器在兩種，一種是不可擦除rom，這種rom只能寫入一次，不能改寫。另一種是可擦除rom，這種rom 經(jīng)過擦除以后可以重寫。其中eprom只能用紫外線探險內(nèi)部信息，e2prom可以用電擦除內(nèi)部電擦除內(nèi)部信息，這兩種存儲器的信息可以保留10年左右。3）輸入、輸出接口輸入輸出單元由輸入模

37、塊、輸出模塊和功能模塊構(gòu)成，是plc與現(xiàn)場輸入輸出設(shè)備或其他外部設(shè)備之間的連接部件。plc通過輸入模塊把工業(yè)設(shè)備或生產(chǎn)過程的狀態(tài)或信息讀入中央處理單元，通過用戶程序的運(yùn)算與操作，把結(jié)果通過輸出模塊輸出給執(zhí)行單元。輸出模塊用于把用戶程序的邏輯運(yùn)算結(jié)果輸出到plc外部，輸出模塊具有隔離plc內(nèi)部電路和外部執(zhí)行單元的作用，還具有功率放大的作用。輸出模塊有晶體管輸出模塊、晶閘管輸出模塊和繼電器輸出模塊。接口單元包括擴(kuò)展接口、編程器接口、存儲器接口和通信接口。擴(kuò)展接口是用于擴(kuò)展輸入輸出單元。它使plc的控制規(guī)模配置得更加靈活。這種接口為總線形式，可以配置開關(guān)量的i/o單元，也可以配置如模擬量、高速計數(shù)等

38、特殊i/o單元及通信適配器等。編程器接口是連接編程器的，plc本體通常是不帶編程器的。為了能對plc編程及監(jiān)控，plc上專門設(shè)置有編程器接口。通過這個接口為了接各種形式的編程裝置，還可以利用此接口做通信、監(jiān)控工作。存儲器接口是為了擴(kuò)展存儲器而設(shè)置的。用于擴(kuò)展用戶程序存儲區(qū)和用戶數(shù)據(jù)參數(shù)存儲區(qū)，可以根據(jù)使用的需要擴(kuò)展存儲器。其內(nèi)部也是接到總線上的。通信接口是為了在微機(jī)與plc、plc與plc之間建立通信建立通信網(wǎng)而建立的接口。4）電源plc一般使用220v單相交流電源，電源部件將交流電轉(zhuǎn)換成中央處理器、存儲器等電路工作所需的直流電，保證plc的正常工作。對于小型整體式可編程控制器內(nèi)部有一個開關(guān)穩(wěn)

39、壓電源，此電源一方面可以為cpu、i/o單元及擴(kuò)展單元提供直流5v工作電源，另一方面可為外部輸出原件提供直流24v電源。5）擴(kuò)展接口擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)展單元與基本單元相連，使plc得配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需求。6）通信接口為實(shí)現(xiàn)“人機(jī)”或“機(jī)機(jī)”之間的對話，plc配有多種通信接口。plc通過這些接口可以與監(jiān)視器、打印機(jī)及其他的plc或計算機(jī)相連。當(dāng)plc與打印機(jī)相連時，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打??；當(dāng)與監(jiān)視器（crt）相連時，可將控制過程圖像顯示出來；當(dāng)與其他plc相連時，可以組成多機(jī)系統(tǒng)或聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的控制；當(dāng)與計算機(jī)相連時，可以組成多級控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合

40、的綜合控制。7）智能單元各型plc都有一些智能單元，他們一般都有自己的cpu，具有自己的系統(tǒng)軟件，能獨(dú)立完成一項專門的工作。智能單元通過總線與主機(jī)相聯(lián)，通過通信方式接受主機(jī)的管理。常用的智能單元有a/d單元、d/a單元、高速計數(shù)單元、定位單元等。2、plc的軟件組成僅有硬件是不能構(gòu)成plc的，沒有軟件的plc是什么事情也干不成的?？删幊绦蚩刂破鞯能浖糠钟上到y(tǒng)程序和用戶程序兩大部分組成。1）系統(tǒng)程序由plc制造商固化在機(jī)內(nèi)，用以控制可編程序控制器本身的運(yùn)作；用戶程序則是由使用者編制并輸入的，用來控制外部對象的運(yùn)作。系統(tǒng)程序分成系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序、標(biāo)準(zhǔn)程序模塊及系統(tǒng)調(diào)用子程序模塊。2

41、）用戶程序用戶程序是plc的使用者編制的針對控制問題的程序。它是用梯形圖或某種plc指令的助記符編制而成的，可以是梯形圖、指令表、高級語言、匯編語言等，其他助記符形式隨plc型號的不同而略有不同。用戶程序是線性地存儲在監(jiān)控程序指令的存儲區(qū)間內(nèi)的，它是最大容量也是由監(jiān)控程序限制的。3、可編程序控制器的用途plc的應(yīng)用越來越廣泛，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、石化、化工、采礦、電力、機(jī)械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)。plc的應(yīng)用通?？煞譃槲宸N類型：1）順序控制，2）運(yùn)動控制，3）閉環(huán)過程控制，4）數(shù)據(jù)處理，5）通信和聯(lián)網(wǎng)。4、可編程序控制器的特點(diǎn)1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高；2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、通用

42、性強(qiáng)、應(yīng)用靈活；3）編程方便，易于使用；4）功能完善，擴(kuò)展能力強(qiáng)；5）plc控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便；6）維修方便，維修工作量??；7）結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。3.1.2 plc選型和性能指標(biāo)（1）plc的性能指標(biāo)1、硬件指標(biāo)硬件指標(biāo)主要包括環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、抗振、抗沖擊、抗噪聲沖擊、耐壓、接地要求和使用環(huán)境等。由于plc是專門為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的，因此plc一般都能滿足以上硬件指標(biāo)要求。2、軟件指標(biāo)1. 編程語言：不同機(jī)型的plc，具有不同的編程語言。常用的編程語言有梯形圖，指令表，控制系統(tǒng)流程圖3種。2. 用戶存儲器容量和類型：用戶存儲器用來存儲用戶通過編程

43、器輸入的程序。其存儲容量通常以字或步為單位計算，比如fx2的存儲容量為2k步。常用的用戶程序存儲器類型有ram，eeprom，eprom 3種。3. i/o總數(shù)：plc有開關(guān)量和模擬量兩種輸入、輸出。對開關(guān)量i/o總數(shù)，通常用最大i/o點(diǎn)數(shù)表示；對模擬量i/o總數(shù)，通常用最大i/o通道數(shù)表示。4. 指令數(shù)：用來表示plc的功能。一般指令數(shù)越多，其功能越強(qiáng)。5. 軟元件的種類和點(diǎn)數(shù)：指輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、狀態(tài)、數(shù)據(jù)寄存器和各種特殊繼電器等。（2）plc的選型根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域、采集數(shù)據(jù)的類型和大小、i/o點(diǎn)數(shù)、以及設(shè)置數(shù)據(jù)需要得內(nèi)存大小，本文中所選用的plc是三菱公司的產(chǎn)品fx2n系列，

44、fx2n系列plc是超小型機(jī)，i/o點(diǎn)數(shù)最大可擴(kuò)展的到256點(diǎn)。它有內(nèi)置8k步的ram，使用存儲卡盒后，最大容量可擴(kuò)展到16k步。編程指令達(dá)327條。plc運(yùn)行時，對一條基本指令的處理時間只要0.08us。它不僅能完成邏輯控制、順序控制、模擬量控制、位置控制、高速計數(shù)等功能，還能做數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運(yùn)算、平方根以及浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、pid運(yùn)算等更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。所以fx2n系列plc具有容量大、運(yùn)行速度快、指令功能完善等特點(diǎn)。在fx2n系列plc基本單元上，可連接擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊以及各種功能的特殊單元、特殊模塊，還可在基本單元左側(cè)接口上，連接一臺功能擴(kuò)展板。完成fx2n系列plc與各種

45、外部設(shè)備的通信，實(shí)現(xiàn)模擬量設(shè)定功能。通過功能擴(kuò)展板還可將fx0n系列適配器與fx2n基本單元連接，增強(qiáng)plc與外部設(shè)備的通信功能。根據(jù)本系統(tǒng)的需求選擇三菱公司的fx2n-64mr，fx2n-64mr的基本單元的型號規(guī)格見表3-1-2-1。plc的性能技術(shù)指標(biāo)見表3-1-2-2。表3-1-2-1 fx2n-64mr的型號規(guī)格類型型號輸入點(diǎn)數(shù)（24v）dc輸出點(diǎn)數(shù)基本單元fx2n-64mr（t）3232表3-1-2-2 fx2n-64mr性能技術(shù)指標(biāo)項目性能指標(biāo)最大i/o點(diǎn)數(shù)256機(jī)型基本單元i/o點(diǎn)數(shù)64擴(kuò)展單元5種擴(kuò)展模塊7種指令基本基本（順序）指令20條，步進(jìn)指令2條應(yīng)用128種298條程序

46、容量8000步ram可裝eeprom、eprom儲存卡盒處理速度0.08us/步輔助繼電器一般用500點(diǎn)m0m499鎖存用2572點(diǎn)m500m3071特殊用256點(diǎn)m8000m8255狀態(tài)繼電器初始化用10點(diǎn)s0s9一般用500點(diǎn)s0s499報警用100點(diǎn)s900s999定時器100ms200點(diǎn)t0t19910ms46點(diǎn)t200t2451ms4點(diǎn)t246t249（積算）100ms（積算）6點(diǎn)t250t255計數(shù)器增計數(shù)一般用100點(diǎn)（16位）c0c99鎖存用100點(diǎn)（16位）c100c199加/減一般用20點(diǎn)（32位）c200c219鎖村用15點(diǎn)（32位）c220c234高速用一相60khz2

47、點(diǎn)，10khz4點(diǎn)，（32位增/減計數(shù)）數(shù)據(jù)寄存器兩相30khz2點(diǎn)，5khz1點(diǎn)，通用數(shù)據(jù)寄存器一般用200點(diǎn)（16位）d0d199鎖村用7800點(diǎn)（16位）d200d999特殊用196點(diǎn)（16位）d8000d8255變址用16點(diǎn)跳步指針跳步轉(zhuǎn)移用128點(diǎn)p0p127中斷用6點(diǎn)i00i50頻率8點(diǎn)n0n7常數(shù)十進(jìn)制k16位：32768+32767/32位：2147483648+2147483647十六進(jìn)制h16位0ffff（h），32位0ffffffff（h）3.1.3 plc的工作原理可編程序控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運(yùn)行（run）狀態(tài)與停止（stop）狀態(tài)。在運(yùn)行狀態(tài)，可編程序控制器

48、通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應(yīng)隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至可編程序控制器停機(jī)或切換到stop工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序之處外，在每次循環(huán)過程中，可如上圖編程序控制器還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個階段?？删幊绦蚩刂破鞯倪@種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計算機(jī)執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入-輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時完成的。在內(nèi)部處理聯(lián)合階段?？删幊绦蚩刂破鳈z查cpu模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。在通信階服務(wù)階段，可編程

49、序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容?？僧?dāng)編程序控制器處于停止（stop）狀態(tài)時，只執(zhí)行以上的操作?？删幊绦蚩刂破魈幱冢╮un）狀態(tài)時，還要完成另外3個階段的操作。在可編程序控制的存儲器中，設(shè)置了一片區(qū)域來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸入印象寄存器和輸出印象寄存器?？删幊绦蚩刂破魈菪螆D中別的編程元件也有對應(yīng)的印象存儲區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件印象寄存器。在輸入處理階段，可編程序控制器把所有外部輸入電路的接通/斷開（on/off）狀態(tài)讀入輸入寄存器。 外接的輸入觸點(diǎn)電路接通時，對應(yīng)的輸入印象寄存器為“1”狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)

50、接通，常閉觸點(diǎn)斷開。外接的輸入觸點(diǎn)電路斷開，對應(yīng)的輸入印象寄存器為“0”狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通。在程序執(zhí)行階段，即使外部外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，在輸入印象寄存器的狀態(tài)也不會隨之而變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的輸入處理階段被讀入?？删幊绦蚩刂破鞯挠脩舫绦蛴扇舾蓷l指令組成，指令在存儲器中按步序號順序排列。在沒有跳轉(zhuǎn)指令時，cpu從第一條指令開始，逐條順序的執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束之處。在執(zhí)行指令時，從輸入印象寄存器或別的元件印象寄存器中將有關(guān)編程元件的0/1狀態(tài)讀出來，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果寫入到對應(yīng)的元件印象寄

51、存器中，因此，各編程元件的印象寄存器（輸入印象寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。在輸出處理階段，cpu將輸出印象寄存器的0/1狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。梯形圖某一輸出繼電器的線圈通電時，對應(yīng)的輸出印象寄存器為“1”狀態(tài)。信號經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點(diǎn)閉合，使外部負(fù)載通電工作。若梯形圖中輸出繼電器線圈斷電對應(yīng)的輸出印象寄存器為“0”狀態(tài)，在輸出處理階段后，繼電器輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點(diǎn)斷開，外部負(fù)載斷電，停止工作。某一編程元件對應(yīng)的印象寄存器為“1”狀態(tài)時，稱該編程元件為on，印象寄存器為“0”狀態(tài)時，稱該編程元

52、件為off。 掃描周期可編程程序控制器在run工作狀態(tài)時，執(zhí)行一次下圖所示的掃描操作所需的時間稱為掃描周期，其典型值為1100ms。指令執(zhí)行所需的時間與用戶程序的長短、指令的種類和cpu執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。當(dāng)用戶程序較長時，指令執(zhí)行時間再掃描周期中占相當(dāng)大的比例。不過嚴(yán)格地來說掃描周期還包括自診斷、通信等。3.1.4 plc的基本指令plc的simatic指令有梯形圖lad（ladderprogramming）、語句表stl （statement list）和功能圖fbd （function block diagram）3種編程語言。（1）基本指令包括基本邏輯指令，算數(shù)、邏輯運(yùn)算指令，

53、數(shù)據(jù)處理指令，程序控制指令等。（2）梯形圖直觀易懂，與繼電器控制電路圖在結(jié)構(gòu)形式、元件符號及邏輯功能等方面是相類似的，但他們又有很多不同之處。梯形圖具有自己的特點(diǎn)及涉及規(guī)則。梯形圖的特點(diǎn)：梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列；一般情況下，在梯形圖中某個編號繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器觸點(diǎn)（常開或常閉）可無限次引用；在每一邏輯行中，串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在上方；在每一邏輯行中，并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在左邊；梯形圖中，不允許在一個觸點(diǎn)上有雙向“電流”通過；梯形圖中，當(dāng)多個邏輯行都具有相同條件時，為了節(jié)省語句數(shù)量，常將這 些邏輯行合并；如果電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用anb、orb等指令難以處理時，可以重復(fù)使用

54、一些觸點(diǎn)改成等效電路，在進(jìn)行編程；設(shè)計梯形圖時，輸入繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)全部按相應(yīng)的輸入設(shè)備為常開進(jìn)行設(shè)計更為合適，不易出錯。（3）功能圖是一種用于描述順序控制系統(tǒng)控制過程的一種圖形。它具有簡單、直觀等特點(diǎn)，是設(shè)計plc順序控制程序的一種有力工具。它由步、轉(zhuǎn)換條件及有向連線組成。3.2 變頻器的概述及選型 （1）變頻器的概述由于交流電動機(jī)具有一些固定的優(yōu)點(diǎn)：1. 容量、電壓、電流和轉(zhuǎn)速上限不像直流電動機(jī)那樣受限制；2. 結(jié)構(gòu)簡單、造價低；3. 堅固耐用，事故率低，易維護(hù)。在交流異步電動機(jī)的諸多調(diào)速方法中，變頻調(diào)速的性能最好，調(diào)速范圍大，靜態(tài)穩(wěn)定性好，運(yùn)行效率高。采用通用變頻器對籠型異步電機(jī)進(jìn)行調(diào)速

55、控制，由于使用方便、可靠性高，并且經(jīng)濟(jì)效益顯著，得到了大量的推廣。根據(jù)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式可知，只要平滑地調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的供電頻率f1，就可以平滑調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速no，從而實(shí)現(xiàn)異步電動機(jī)的無級調(diào)速，從機(jī)械特性分析，其調(diào)速性能比調(diào)磁極對數(shù)和轉(zhuǎn)差率好得多，近似直流電動機(jī)調(diào)壓的機(jī)械特性。（2）變頻器的選用：變頻器的選用應(yīng)滿足以下規(guī)則，變頻器的容量應(yīng)大于負(fù)載所需的輸出；變頻器的容量不低于電機(jī)的容量；變頻器的電流大于電機(jī)的電流。選取fr-a540變頻器來恒壓供水的調(diào)壓。1、主電路接線電源必須接r、s、t，絕對不能接u、v、w，否則回?fù)p壞變頻器。在接線時不必考慮電源的相序。使用單相電源時必須接r、

56、s端。電動機(jī)接到u、v、w端子上。當(dāng)加入正傳開關(guān)（信號）時，電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向從軸向看時為逆時針方向。2、主電路接線端子1） 交流電源輸入端子r、s、t：連接工頻電源，當(dāng)使用高功率因數(shù)轉(zhuǎn)換器選件時，確保這些端子不連接高功率因數(shù)轉(zhuǎn)換器。2） 變頻器輸出端子u、v、w：接三相籠型異步電動機(jī)。3） 控制電路電源輸入端子r1、s1：與交流電源端子r、s連接。在保持異常顯示和異常輸出時，或當(dāng)使用高功率因素轉(zhuǎn)換器時，必須拆下r-r1和s-s1之間的短路片，并提供外部電源到此端子。4） 連接制動電阻器端子p/+、pr：拆開端子pr-px之間的短路片，在p/+與pr之間連接選件制動電阻器。5） 連接制動單元端子p/+、n/-：連