變頻器與PLC技術在恒壓供水系統(tǒng)中的應用

1、 畢業(yè)設計（論文）任務書系 部：電氣工程系專 業(yè)：自動化技術姓 名: 學 號: 題 目：變頻器與PLC技術在恒壓供水系統(tǒng)中的應用起迄日期: 設計(論文) 地點: 指 導 教 師: 專 業(yè) 負 責 人： 發(fā)任務書日期: 年 10月 10日畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書1本畢業(yè)設計（論文）課題應達到的目的： 市網來水用高低水位控制器來控制注水閥它們自動把水注滿儲水水池，只要水位低于高水位，則自動往水箱中注水。為了保證供水的連續(xù)性，水位上下限傳感器高低距離不是相差很大。日常用水和消防用水共用三臺泵，平時電磁閥處于失電狀態(tài)，關閉消防管網，三臺泵根據生活用水的多少，按一定的控制邏輯運行，使生活供水在

2、恒壓狀態(tài)（生活用水低恒壓值）下進行；當有水災發(fā)生時，電磁閥得電，關閉生活用水管網，三臺泵供消防用水使用，并根據用水量的大小，使消防供水也在恒壓狀態(tài)（消防用水高恒壓值）下進行。火災結束后，三臺泵再改為生活供水使用。2本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容和要求（包括原始數(shù)據、技術要求、工作要求等）：內容： 水泵電機是輸出環(huán)節(jié)，轉速由變頻器控制實現(xiàn)邊流量恒壓控制。變頻器接受控制器的信號對水泵進行速度控制，控制器綜合給定信號與反饋信號后，向變頻器輸出運轉頻率指令。壓力傳感檢測管網出水壓力，并將其轉為控制器可接受的模擬信號進行調節(jié)。要求： （1）生活供水時，系統(tǒng)應低恒壓值運行，消防供水時系統(tǒng)應高恒壓值運行；

3、 （2）三臺泵根據恒壓的需要，采取“先開先?！钡脑瓌t接入和退出； （3）在用水量小的情況下，如果一臺泵連續(xù)運行時間超過3h,則要切換到下一臺泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺泵工作時間過長； （4）三臺泵在啟動時要有軟啟動功能； （5）要有完善的報警功能； （6）對泵的操作要有手動控制功能，手動只在應急或檢修時臨時使用。畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書3對本畢業(yè)設計（論文）課題成果的要求包括圖表、實物等硬件要求：用變頻技術及PLC技術來實現(xiàn)恒壓供水。圖表清晰易懂、事物連接端口可以從圖表上看清。硬件需要實現(xiàn)兼容。4主要參考文獻：1、工廠電器控制技術 李振安 華中科技大學出版社 1999年4

4、月2、三菱變頻器用戶指南 趙明 重慶大學出版社 2004年6月3、可編程控制器實用技術 張萬忠 北京航空航天大學出版社 1992年4月4、PLC在供求系統(tǒng)中的應用 李俊秀 西安電子科技大學出版社 2004年9月畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書5本畢業(yè)設計（論文）課題工作進度計劃：起 迄 日 期工 作 內 容 查閱資料、理論設計、設計結構框架軟硬件設計程序調試、完善設計報告撰寫、修改、成文畢業(yè)答辯所在專業(yè)教研室審查意見：負責人： 年 月 日系部意見：系部領導： 年 月 日摘 要該畢業(yè)設計對環(huán)保、節(jié)能、自動補壓型給水設備作了介紹。以PLC電路控制方式，介紹了智能水壓控制系統(tǒng)的工作原理及PLC控制

5、系統(tǒng)。在分析水壓控制的工作流程的基礎上，給出了PLC控制系統(tǒng)的硬件和軟件設計。智能水壓控制系統(tǒng)的基本控制策略是：采用電動機調速裝置與可編程控制器（PLC）構成控制系統(tǒng)，進行優(yōu)化控制,完成供水壓力的恒定控制，在管網流量變化時達到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設定的給水壓力值與反饋的總管壓力實際值進行比較，其差值輸入變頻器運算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動機的投運臺數(shù)和運行變量泵電動機的轉速，從而達到給水總管壓力穩(wěn)定在設定的壓力值上。關鍵詞: PLC、壓力傳感器、變頻器PID運算、PLC控制、恒壓供水、軟啟動。AbstractBe graduation p

6、ractice's turn to have filled up pressure type water supply equipment work to environmental protection , energy conservation , automation introduce that. Introduced the intelligent hydraulic pressure control system principle of work and the PLC control system. In in the analysis hydraulic pressu

7、re control work flow foundation, has produced the PLC control system hardware and the software design. The intelligent hydraulic pressure control system basic control strategy is: Uses the electric motor speeder and the programmable controller (PLC) constitutes the control system, carries on the opt

8、imized 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 the goal. The system control goal is the pumping station main pipe water leakage pressure, the system hypothesi

9、s carries on the comparison for the hydraulic pressure value and the feedback main pipe pressure actual value, after its interpolation inputs CPU operation processing, sends out the control command, the control pumps the electric motor to throw transports the Taiwan number and the movement variable

10、displacement pump electric motor rotational speed, thus achieved stabilizes for thewater main pipe pressure in hypothesis Pressure.Keyword:PLC、Pressure sensor 、Frequency transformer PID arithmetic、PLC controlled 、The constant voltage supplies water、Softstart目錄1 引言 42 可編程控制器（PLC）2.1 可編程控制器的基礎知識 52.2

11、選用PLC系統(tǒng)的依據 72.3 本系統(tǒng)PLC的選型 82.4 節(jié)省PLC輸入輸出點數(shù)的方法 92.5可編程控制器的調試步驟 123 系統(tǒng)總方案設計3.1雙恒壓供水系統(tǒng)的主體結構 133.2 系統(tǒng)工作原理 133.3 系統(tǒng)硬件設計及控制系統(tǒng)軟件設計方法 133.4系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能及其控制要求 144 系統(tǒng)設計4.1 分析評估 164.2 電氣控制系統(tǒng)原理圖165 雙恒壓供水系統(tǒng)PLC控制5.1 控制系統(tǒng)的IO點及地址分配 205.2 系統(tǒng)調試 215.3系統(tǒng)程序設計 21結束語 27致謝 28參考文獻書目 291 引言隨著人民生活水平的日趨提高，新技術和先進設備的應用 ，使給供水設計得到了發(fā)展的

12、機遇，當前住宅建筑的小區(qū)規(guī)劃趨向于更具人性化的多層次住宅組合，不再僅僅追求立面和平面的美觀和合理，而是追求空間上布局的流暢和設計中貫徹以人為本的理念，特別是在市場經濟的浪潮中，力求土地使用效率的最大化。于是選擇一種符合各方面規(guī)范、衛(wèi)生安全而又經濟合理的供水方式，對我們給供水設計帶來了新的挑戰(zhàn) 。 雙恒壓供水系統(tǒng)在供水管網中用水量發(fā)生變化時，出口壓力保持不變的供水方式。供水網網系出口壓力值是根據用戶需求確定的。傳統(tǒng)的恒壓供水方式是采用水塔、高位水池、氣壓罐等設施來實現(xiàn)。隨著變頻調速技術的日益成熟和廣泛應用，利用變頻器、PID調節(jié)器、傳感器、PLC等器件的有機結合，構成控制系統(tǒng)，調節(jié)水泵的輸出流量

13、，實現(xiàn)恒壓供水。該技術已在供水行業(yè)普及。我們的設計采用一臺變頻器和PLC來控制兩臺水泵的“單雙、雙單”切換運行，實現(xiàn)雙恒壓供水的穩(wěn)定 。2 可編程控制器（PLC）可編程邏輯控制器（Programmable Logical Controller）,簡稱PLC。它是20世紀70年代以來以微機處理器為核心，綜合計算機技術、自動控制技術和通訊技術發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置。由于它具有功能強、可靠性高、配制靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點，被廣泛應用于自動化控制的各個領域。21可編程控制器的基礎知識1.PLC的起源 PLC是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。自1836年繼電器問世，人們

14、就開始用導線將它同開關器件巧妙地連接，構成用途各異的邏輯控制或順序控制。上世紀60年代末，它不斷吸收微計算機技術使之功能不斷增強，逐漸適合復雜的控制任務 。隨著微電子技術、計算機技術和數(shù)據通信技術的飛速發(fā)展、微處理器的出現(xiàn)，以及流程加工行業(yè)（如汽車制造業(yè)）對生產流程迅速、頻繁變更的需求，PLC技術出現(xiàn)并快速發(fā)展。 目前，PLC在小型化、大型化、大容量、強功能等方面有了質的飛躍，使早期的PLC從最初的邏輯控制、順序控制，發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術運算、數(shù)據處理、聯(lián)網通信及PID回路調節(jié)等功能的現(xiàn)代PLC。但是，仍然沿用著順序掃描、程序控制等基本模式及CPU+通信+I/O的基本結

15、構。 PLC之所以有生命力，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求：高可靠性、強抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡便、低價格長壽命。它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場設備，不需添加太多的中間部件或需要更多的接口，這樣節(jié)省了用戶時間和成本。PLC的下端(輸入端)為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計算機。人們在應用它時，可以不必進行計算機方面的專門培訓，就能對可編程控制器進行操作及編程。2     特點可編程控制器之所以能夠得到迅速發(fā)展和廣泛應用，主要是由于它具有以下特點：（1） 可靠性高、抗干擾能力強（2） 編程簡單、易于掌握（3） 功能完善、

16、靈活方便（4） 體積小、質量輕、功耗低 3       分類通常，PLC產品可按結構形式、控制規(guī)模等進行分類。（1） 按結構形式分類 按結構形式不同，可以分為整體式和模塊式兩類.整體式的PLC是將電源、CPU、存儲器、輸入/輸出單元等各個功能部件集成在一個機殼里，從而具有結構緊湊、體積小、價格低等優(yōu)點，許多小型PLC多采用這種結構。（2） 按控制規(guī)模分類 按控制規(guī)模大小，可以分為小型、中型和大型PLC三種類型。1）  小型PLC。小型PLC的I/O點數(shù)在256點以下，存儲容量在2k步以內，其中輸入輸出點數(shù)小于64點的PLC又

17、稱超小型，具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位及自診斷、監(jiān)控等基本功能。2）  中型PLC。中型PLC的開關量I/O點數(shù)通常在2562048點之間，用戶程序存儲器的容量為28k步，除具有小型機的功能外，還具有較強的模擬量I/O、數(shù)字計算、過程參數(shù)調節(jié)等功能。3） 大型PLC。又稱高檔PLC，I/O點數(shù)在2048點以上，用戶程序存儲器的容量為8k步以上，其中I/O點數(shù)大于8192點的又稱為超大型PLC，除具有中型機的功能外，和具有較強的數(shù)據處理、模擬調節(jié)、特殊功能函數(shù)運算、監(jiān)視、紀錄、打印等功能。4. PLC的功能 1) 數(shù)據采集與輸出。 2) 控制功能。包括順序控制、邏輯控制、定時、計數(shù)等

18、。3) 數(shù)據處理功能。包括基本數(shù)學運算、比較、對字節(jié)的運算、PID運算、濾波等。4) 輸入/輸出接口調理功能。具有A/D、D/A轉換功能，通過I/O模塊完成對模擬量的控制和調節(jié)，具有溫度、運動等測量接口。 5) 通信、聯(lián)網功能?，F(xiàn)代PLC大多數(shù)都采用了通信、網絡技術，有RS232或RS485接口，可進行遠程I/O控制，多臺 PLC可彼此間聯(lián)網、通信，外部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間，實現(xiàn)程序和數(shù)據交換，如程序轉移、數(shù)據文檔轉移、監(jiān)視和診斷。在系統(tǒng)構成時，可由一臺計算機與多臺PLC構成"集中管理、分散控制"的分布式控制網絡，以便完成較大規(guī)模的復雜控制。通常所

19、說的SCADA系統(tǒng)，現(xiàn)場端和遠程端也可以采用PLC作現(xiàn)場機。 6) 支持人機界面功能。提供操作者以監(jiān)視機器/過程工作必需的信息。允許操作者和PC系統(tǒng)與其應用程序相互作用，以便作決策和調整，實現(xiàn)工業(yè)計算機的分散和集中操作與監(jiān)視系統(tǒng)。 7) 編程、調試等，并且大部分支持在線編程。5        組成PLC是以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其硬件結構與微型計算機控制系統(tǒng)相似，也有硬件和軟件兩大部分組成，在此不作詳細說明。22選用PLC控制系統(tǒng)的依據隨著PLC技術的不斷發(fā)展，PLC的應用范圍日益廣泛，使得當今的電器工程技術

20、人員在設計電氣控制系統(tǒng)時，會有更多的機會考慮選用PLC控制。在傳統(tǒng)的計算器接觸器控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)這三種控制方式中究竟選取哪一種更合適，這需要從技術上的適用性、經濟上的合理性進行各方面的比較論證。這里提供以下幾點依據，以供在考慮是否選用PLC控制時參考：1）  輸入、輸出量以開關量為主，也可有少量模擬量。2）  I/O點數(shù)較多，這是一個相對的概念。在20世紀70年代，人們普遍認為I/O點數(shù)在70點以上選用PLC才合算；到了80年代，降為40點左右；現(xiàn)在，隨著PLC性能價格比的不斷提高，當總點數(shù)達10點以上就可以考慮選用PLC了。3）  控制對象

21、工藝流程比較復雜，邏輯設計部分用繼電器控制難度較大。4）  有較大的工藝變化或控制系統(tǒng)擴大的可能性。5）  現(xiàn)場處于工業(yè)環(huán)境，而又要求控制系統(tǒng)具有較高的可靠性。6）  系統(tǒng)的調試比較方便，能在現(xiàn)場進行。7） 現(xiàn)場人員有條件掌握PLC技術。2.3 本系統(tǒng)PLC的選型當某一個控制任務決定由PLC來完成后，選擇PLC就成為最重要的事情。一方面是選擇多大容量的PLC，另一方面是選擇什么公司的PLC及外設。對第一個問題，首先要對控制任務進行詳細的分析，把所有的I0點找出來，包括開關量IO和模擬量IO以及這些IO點的性質。IO點的性質主要指它們是直流信號還是交流信號，它們的電

22、源電壓，以及輸出是用繼電器型還是晶體管或是可控硅型?？刂葡到y(tǒng)輸出點的類型非常關鍵，如果它們之中既有交流220 V的接觸器、電磁閥，又有直流24 V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出點數(shù)有可能大于實際點數(shù)。因為PLC的輸出點一般是幾個一組共用一個公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級。所以一旦它們是交流220 V的負載使用，則直流24 v的負載只能使用其他組的輸出端了。這樣有可能造成輸出點數(shù)的浪費，增加成本。所以要盡可能選擇相同等級和種類的負載，比如使用交流220 V的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的PLC使用最多，但對于要求高速輸出的情況，如運動控制時的高速脈沖輸出，就要使用無觸點的晶體

23、管輸出的PLC了。知道這些以后，就可以定下選用多少點和IO是什么類型的PLC了。對第二個問題，則有以下幾個方面要考慮：功能方面 所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力完成控制任務。如對PLC與PLC、PLC與智能儀表及上位機之間有靈活方便的通信要求；或對PLC的計算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或對PLC的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對市場上流行的PLC品種有一個詳細的了解，以便做出正確的選擇。價格方面不同廠家的PLC產品價格相差很大，有些功能類似、質量相當、IO點數(shù)相當?shù)腜LC的價格能相差40以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價當然是

24、必須考慮的因素。PLC主機選定后，如果控制系統(tǒng)需要，則相應的配套模塊也就選定了。如模擬量單元、顯示設定單元、位置控制單元或熱電偶單元等。從上節(jié)分析可以知道，系統(tǒng)共有開關量輸入點6個、開關量輸出點12個；模擬量輸入點一個、模擬量輸出點1個。如果選用CPJ 224 PLC，也需要擴展單元；如果選用CPU 226 PLC，則價格較高，浪費較大。參照西門子S7200產品目錄及市場實際價格，選用主機為CPU 222(8入6繼電器輸出)一臺，加上一臺擴展模塊EM 222(8繼電器輸出)，再擴展一個模擬量模塊EM 235(4AI1AO)。這樣的配置是最經濟的。整個PLC系統(tǒng)的配置如圖1所示。圖1 PLC系統(tǒng)

25、組成24節(jié)省PLC輸入輸出點數(shù)的方法PLC在實際應用中經常會碰到兩個問題：一是PLC的輸入輸出點數(shù)不夠，需要擴展，然而PLC的每個輸入輸出點平均價格在數(shù)十元以上，增加擴展單元將提高成本；二是選定的PLC可擴展的輸入或輸出點數(shù)有限，無法再增加。因此，在滿足系統(tǒng)控制要求的前提下，合理使用I/O點數(shù)，盡量減少所需的I/O點數(shù)是很有意義的問題。1、 減少輸入點數(shù)的方法從表面上看，PLC的輸入點數(shù)是按系統(tǒng)的輸入設備或輸入信號的數(shù)量來確定。但實際應用中，經常通過以下方法，可達到減少PLC輸入點數(shù)的目的。.分時分組輸入 一般控制系統(tǒng)都存在多種工作方式，但各種工作方式又不可能同時運行。所以可將這幾種工作方式分

26、別使用的輸入信號分成若干組，PLC運行時只會用到其中的一組信號。因此，各組輸入可共用PLC的輸入點，這樣就使所需的PLC輸入點數(shù)減少。如圖 2 所示，系統(tǒng)有“自動”和“手動”兩種工作方式。將這兩種工作方式分別使用的輸入信號分成兩組：“自動輸入信號 Sl 一 S8 ”、“手動”輸入信號 Ql 一 Q8 。兩組輸人信號共用 PLC輸入點 X000一X007 （如 Sl 與 Ql 共用 PLC 輸入點X000）。用“工作方式”選擇開關 SA 來切換“自動”和“手動”信號輸入電路，并通過X000讓PLC 識別是“自動”信號，還是“手動”信號，從而執(zhí)行自動程序或手動程序。圖中的二極管是為了防止出現(xiàn)寄生電

27、路，產生錯誤輸入信號而設置的。假設圖中沒有這些二極管，當系統(tǒng)處于“自動”狀態(tài)，若 Ql 、Q2、 Sl 閉合， S2 斷開，這時電流從 L 端子流出，經 Sl 、 Ql 、Q2形成寄生回路流入 X001端子，使輸入繼電器 X001錯誤地接通。因此，必須串入二極管切斷寄生回路，避免錯誤輸入信號的產生。 輸入觸點的合并 將某些功能相同的開關量輸入設備合并輸入。 圖2分時分組輸入圖 圖3輸入觸點合并如果是常閉觸點則串聯(lián)輸入；如果是常開觸點則并聯(lián)輸入。這樣就只占用 PLC 的一個輸入點。一些保護電路和報警電路就常常采用這種輸入方法。例如某負載可在多處起動和停止，可以將三個起動信號并聯(lián)，將三個停止信號串

28、聯(lián)，分別送給 PLC 的兩個輸入點，如圖 3所示。與每一個起動信號和停止信號占用一個輸入點的方法相比，不僅節(jié)省了輸入點，還簡化了梯形圖電路。 將信號設置在 PLC 之外系統(tǒng)中的某些輸入信號功能簡單、涉及面很窄下如手動操作按鈕、電動機過載保護的熱繼電器觸點等，有時就沒有必要作為 PLC 輸入，將它們放在外部電路中同樣可以滿足要求。如果外部硬件連鎖電路過于復雜，則應考慮仍將有關信號送入PLC 中，用梯形圖實現(xiàn)連鎖。如圖4石所示。2、減少輸出點數(shù)的方法矩陣輸出 圖 5中采用 8 個輸出組成 4*4 矩陣，可接 16 個輸出設備。要使某個負載接通工作，只要控制它所在的行與列對應的輸出繼電器接通即可。要

29、使負載 KM1 得電，必須控制 Y 000和 Y 004輸出接通。因此，在程序中要使某一負載工作均要使其對應的行與列輸出繼電器都要接通。這樣用 8 個輸出點就可控制 16 個不同控制要求的負載。應該特別注意：當只有某一行對應的輸出繼電器接通，各列對應的輸出繼電器才可任意接通；或者當只有某一列對應的輸出繼電器接通，各行對應的輸出繼電器才可任意接通的。否則將會出現(xiàn)錯誤接通負載。因此，采用矩陣輸出時，必須要將同一時間段接通的負載安排在同一行或同一列中，否則無法控制。圖4 輸入信號設在PLC外部 圖5矩陣輸出分組輸出 當兩組負載不會同時工作，可通過外部轉換開關或通過受 PLC 控制的電器觸點進行切換，

30、這樣 PLC 的每個輸出點可以控制兩個不同時工作的負載。當兩組負載不會同時工可通過作，外部轉換開關或通過受 PLC 控制的電器觸點進行切換，這樣 PLC 的每個輸出點可以控制兩個不同時工作的負載。如圖 6所示。KM1 、 KM3 、 KMS , KMZ 、 KM4 、 KM6 這兩個組不會同時接通，可用外部轉換開關 SA 進行切換。 并聯(lián)輸出 當兩個通斷狀態(tài)完全相同的負載，可并聯(lián)后共用PLC 的一個輸出點。但要注意 PLC 輸出點同時驅動多個負載時，應考慮 Pl 尤點的驅動能力是否足夠。 負載多功能化 圖 6分組輸出 一個負載實圖多種用途。例如在傳統(tǒng)的繼電器電路中，一個指示燈只指示一種狀態(tài)。而

31、在 PLC 系統(tǒng)中，利用 PLC 編程功能，很容易實現(xiàn)用一個輸出點控制指示燈的常亮和閃爍，這樣一個指示燈就可表示兩種不同的信息，從而節(jié)省了輸出點數(shù)。某些輸出設備可不進 PLC 系統(tǒng)中某些相對獨立、比較簡單的部分可考慮直接用繼電器電路控制。以上只是一些常用的減少 PLC 輸入輸出點數(shù)的方法，可供讀者參考。 25可編程控制器的調試步驟1. 按照PLC的接線原理圖連接好線路，進行線路檢查并作好通電的準備。2. 接通PLC的電源，置于運行狀態(tài)并觀察其是否正常，發(fā)現(xiàn)異常應立即切斷電源。3. PC與PLC實現(xiàn)連接并保障通訊可靠，清除PLC的原有內存，將編制好的梯形圖程序傳入PLC。4.

32、 按照控制工藝要求進行操作，進入PLC的監(jiān)控界面觀察梯形圖的運行情況5. 退出PLC的編程界面，再次進行操作并觀察雙恒壓供水系統(tǒng)的監(jiān)控過程。3 系統(tǒng)總方案設計3.1雙恒壓供水系統(tǒng)的主體結構 變頻控制系統(tǒng)是該系統(tǒng)是核心部分，整個系統(tǒng)結構如圖3.1所示圖7 雙恒壓供水系統(tǒng)結構框圖3.2 系統(tǒng)工作原理如圖3.1所示，圖中水泵電機是輸出環(huán)節(jié)，轉速由變頻器控制實現(xiàn)邊流量恒壓控制。變頻器接受控制器的信號對水泵進行速度控制，控制器綜合給定信號與反饋信號后，向變頻器輸出運轉頻率指令。壓力傳感檢測管網出水壓力，并將其轉為控制器可接受的模擬信號進行調節(jié)。3.3 系統(tǒng)硬件設計及控制系統(tǒng)軟件設計方法 系統(tǒng)設

33、計包括硬件系統(tǒng)設計和軟件系統(tǒng)設計。硬件系統(tǒng)設計主要包括PLC及外圍線路的設計、電氣線路的設計和抗干擾措施的設計等。軟件系統(tǒng)設計主要指編制PLC控制程序。選定PLC及其擴展模塊(如需要的話)和分配完IO地址后，硬件設計的主要內容就是電氣控制系統(tǒng)原理圖的設計，電氣控制元器件的選擇和控制柜的設計。電氣控制系統(tǒng)原理圖包括主電路和控制電路?？刂齐娐分邪≒LC的IO接線和自動部分、手動部分的詳細連接等，有時還要在電氣原理圖中標上器件代號或另外配上安裝圖、端子接線圖等，以方便控制柜的安裝。電氣元器件的選擇主要是根據控制要求選擇按鈕、開關、傳感器、保護電器、接觸器、指示燈和電磁閥等?？刂葡到y(tǒng)軟件設計的難易程

34、度因控制任務而異，也因人而異。對經驗豐富的工程技術人員來說，在長時間的專業(yè)工作中，受到過各種各樣的磨練，積累了許多經驗，除了一般的編程方法外，更有自己的編程技巧和方法。但不管怎么說，平時多注意積累和總結是很重要的。在程序設計時，除IO地址列表外，有時還要把在程序中用到的中間繼電器(M)、定時器(T)、計數(shù)器(C)和存儲單元(V)以及它們的作用或功能列寫出來，以便編寫程序和閱讀程序。在編程語言的選擇上，用梯形圖編程還是用語句表編程或使用功能圖編程，這主要取決于以下幾點：(1)有些PLC使用梯形圖編程不是很方便(例如書寫不便)，則可用語句表編程，但梯形圖總比語句表直觀。(2)經驗豐富的人員可用語句

35、表直接編程，就像使用匯編語言一樣。(3)如果是清晰的單順序、選擇順序或并發(fā)順序的控制任務，則最好是用功能圖來設計程序。軟件設計和硬件安裝可同時進行，這樣做可以縮短工期。3.4系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能及其控制要求1. 系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能市網來水用高低水位控制器EQ來控制注水閥YVI，它們自動把水注滿儲水水池，只要水位低于高水位，則自動往水箱中注水。水池的高低水位信號也直接送給PLC，作為低水位報警用。為了保證供水的連續(xù)性，水位上下限傳感器高低距離不是相差很大。生活用水和消防用水共用三臺泵，平時電磁閥YV2處于失電狀態(tài)，關閉消防管網，三臺泵根據生活用水的多少，按一定的控制邏輯運行，使生活供水在恒壓狀態(tài)(生活

36、用水低恒壓值)下進行；當有火災發(fā)生時，電磁閥YV2得電，關閉生活用水管網，三臺泵供消防用水使用，并根據用水量的大小，使消防供水也在恒壓狀態(tài)(消防用水高恒壓值)下進行?；馂慕Y束后，三臺泵再改為生活供水使用。如圖3.4所示圖8生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)工藝流程圖所有水泵電機從停止到啟動及從啟動到停止都由變頻器來控制，實現(xiàn)帶載軟啟動，避免了啟動大電流給水泵電機帶來沖擊，相對延長了電機的使用壽命。既保證供水系統(tǒng)有備用泵，又保證系統(tǒng)泵有相同的運行時間，有效地防止因為備用泵長期不用發(fā)生銹死現(xiàn)象，提高了設備的綜合利用率，降低了維護費用。2.系統(tǒng)控制要求對三泵生活消防雙雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是：(1)生活供水

37、時，系統(tǒng)應低恒壓值運行，消防供水時系統(tǒng)應高恒壓值運行；(2)三臺泵根據恒壓的需要，采取“先開先?！钡脑瓌t接入和退出；(3)在用水量小的情況下，如果一臺泵連續(xù)運行時間超過3 h，則要切換到下一臺泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺泵工作時間過長；(4)三臺泵在啟動時要有軟啟動功能；(5)要有完善的報警功能；(6)對泵的操作要有手動控制功能，手動只在應急或檢修時臨時使用。4 系統(tǒng)設計4.1 分析評估 隨著PLC功能的不斷提高和完善，PLC幾乎可以完成工業(yè)控制領域的所有任務。但PLC還是有它最適合的應用場合，所以在接到一個控制任務后，要分析被控對象的控制過程和要求，看看用什么控制裝備(PLC、單片

38、機、DCS或IPC)來完成該任務最合適。比如儀器及儀表裝置、家電的控制器就要用單片機來做；大型的過程控制系統(tǒng)大部分要用DCS來完成。而PLC最適合的控制對象是：工業(yè)環(huán)境較差，而對安全性、可靠性要求較高，系統(tǒng)工藝復雜，輸入輸出以開關量為主的工業(yè)自控系統(tǒng)或裝置。其實，現(xiàn)在的可編程序控制器不僅處理開關量，而且對模擬量的處理能力也很強。所以在很多情況下，也可取代工業(yè)控制計算機(IPC)作為主控制器，來完成復雜的工業(yè)自動控制任務。 控制對象及控制裝置(選定為PLC)確定后，還要進一步確定PLC的控制范圍。一般來說，能夠反映生產過程的運行情況，能用傳感器進行直接測量的參數(shù)，控制邏輯復雜的部分都由PLC完成

39、。另外，如緊急停車等環(huán)節(jié)，對主要控制對象還要加上手動控制功能，這就需要在設計電氣系統(tǒng)原理圖與編程時統(tǒng)一考慮。4.2 電氣控制系統(tǒng)原理圖 電氣控制系統(tǒng)原理圖包括主電路圖、控制電路圖及PLC外圍接線圖。1主電路圖如圖9所示為電控系統(tǒng)主電路。三臺電機分別為M1、M2、M3。接觸器KMl、KM3、KM5分別控制M1、M2、M3的工頻運行；接觸器KM2、KM4、KM6分別控制M1、M2、M3的變頻運行，F(xiàn)Rl、FR2、FR3分別為三臺水泵電機過載保護用的熱繼電器；QFl、QR2、QF3、QF4分別為變頻器和三臺水泵電機主電路的隔離開關；FU1為主電路的熔斷器，VVVF、為簡單的一般變頻器。圖9電控系統(tǒng)住

40、電路2控制電路圖如圖10所示為電控系統(tǒng)控制電路圖。圖中SA為手動自動轉換開關，SA打在1的位置為手動控制狀態(tài)；打在2的狀態(tài)為自動控制狀態(tài)。手動運行時，可用按鈕SBlSB8控制三臺泵的啟停和電磁閥YV2的通斷；自動運行時，系統(tǒng)在PLC程序控制下運行。由于電磁閥YV2沒有觸點，所以要使用一個中間斷電器KAl間接控制YV2，來實現(xiàn)YV2的手動自鎖功能。圖中的HL10為自動運行狀態(tài)電源指示燈。對變頻器頻率進行復位時只提供一個干觸點信號，由于PLC為4個輸出點為一組共用一個COM端，而本系統(tǒng)又沒有剩下單獨的COM端輸出組，所以通過一個中間繼電器KA的觸點對變頻器進行復頻控制。圖中的Q0.0Q0.5及Q1

41、.0Q1.5為PLC的輸出繼電器觸點，它們旁邊的4、6、8等數(shù)字為接線編號，可結合圖4.2.3一起讀圖。圖10 電控系統(tǒng)控制電路3PLC外圍接線圖如圖11所示為PLC及擴展模塊外圍接線圖?；馂臅r，火災信號SAl被觸動，I0.0為1。實際使用時還必須考慮許多其他因素，這些因素主要包括： (1)直流電源的容量； (2)電源方面的抗干擾措施； (3)輸出方面的保護措施； (4)系統(tǒng)保護措施。圖11 恒壓供水控制系統(tǒng)PLC及擴展模塊外圍接線5 雙恒壓供水系統(tǒng)PLC控制5.1 控制系統(tǒng)的IO點及地址分配輸入輸出信號在PLC接線端子上的地址分配是進行PLC控制系統(tǒng)設計的基礎。對軟件設計來說，IO地址分配以

42、后才可進行編程；對控制柜及PLC的外圍接線來說，只有IO地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據線路圖和安裝圖安裝控制柜。分配輸出點地址時，要注意一些負載類型的問題。本控制系統(tǒng)的輸入輸出信號的名稱、代碼及地址編號如表5.1所列。水位上下限信號；分別為I0.1、I0.2，它們在水淹沒時為0，露出時為1。表5.1 程序中使用的元器件及功能5.2 系統(tǒng)調試系統(tǒng)調試分模擬調試和聯(lián)機調試。硬件部分的模擬調試可在斷開主電路的情況下，主要試一試手動控制部分是否正確。 軟件部分的模擬調試可借助于模擬開關和PLC輸出端的輸出指示燈進行。需要模擬量信號IO時，可用電位器和萬用表配合進行。調試時，可利用上述外圍設備模擬各種現(xiàn)場開關和傳感器狀態(tài)，然后觀察PLC的輸出邏輯是否正確。如果有錯誤則修改后反復調試?，F(xiàn)在PLC的主流產品都可在PC機上編程，并可在電腦上直接進行模擬調試。 聯(lián)機調試時，可把編制好的程序下載到現(xiàn)場的PLC中。有時PLC也許只有這一臺，這時就要把PL