基于PLC的恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

基于PLC的恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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摘要

本論文以實(shí)際項(xiàng)目居民小區(qū)的恒壓供水為背景，設(shè)計(jì)了一套基于PLC的恒壓供水系統(tǒng)，該系統(tǒng)由可編程控制器PLC、變頻器、水泵機(jī)組、接觸器組和壓力變送器等構(gòu)成。

在本次設(shè)計(jì)中，采用閉環(huán)控制來控制出水口的水壓值。本系統(tǒng)有三臺(tái)水泵機(jī)組，通過一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)水泵變頻運(yùn)轉(zhuǎn)，水泵可以在變頻運(yùn)轉(zhuǎn)和工頻運(yùn)轉(zhuǎn)之間切換，以“先啟先?！睘樵瓌t實(shí)現(xiàn)變頻循環(huán)運(yùn)行方式。壓力變送器將壓力值送入PLC,并與給定比較后進(jìn)行PID運(yùn)算，將模擬量輸出給變頻器，從而控制變頻器所帶水泵的轉(zhuǎn)速。該系統(tǒng)有白天和夜間兩種運(yùn)行模式，水泵機(jī)組也可以在手動(dòng)和自動(dòng)方式運(yùn)行，在系統(tǒng)中有各種工作狀態(tài)的指示燈以及故障報(bào)警和故障處理功能。

關(guān)鍵詞：PLC；恒壓供水；變頻調(diào)速

Abstract

Thisthesiswiththeactualprojectofconstantpressurewatersupplyinresidentialareaasthebackground,designasetofconstantpressurewatersupplysystembasedonPLC,thesystemconsistsofPLCprogrammablecontroller,inverter,pump,thecontactorgroupandpressuretransmitter,etc.

Inthisdesign,theuseofclosedloopcontroltocontroltheoutletwaterpressurevalue.Thissystemhasthreepumpunit,andbyafrequencyconvertercontrolapumprunning.Waterpumpcanswitchbetweenthevariablefrequencyoperationandpowerfrequencyisrunning,with"inceptiontostop"fortheprincipletorealizefrequencyconversioncycleoperationmode.PressuretransmitterwillpressurevalueintothePLC,andaftercomparedwiththegivenPIDarithmetic,theanalogoutputtoinverter,tocontrolthespeedoftheinverterwiththepump.Thesystemhastwokindsofdayandnightoperationmode,thepumpunitcanalsoberuninmanualandautomaticway,inthesystemhaveavarietyoflightontheworkingstateandfaultalarmandfaulthandlingfunction.

KeyWords：PLC；constantpressurewatersupply；frequencycontrolofmotorspeed

目錄

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第1章緒論

第1章緒論

本次設(shè)計(jì)論文題目“基于PLC的恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，即以PLC為基礎(chǔ)，通過控制變頻器來控制水泵的轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到恒壓供水的目的。本篇論文將從課題背景開始介紹，涉及目的和意義，重點(diǎn)介紹系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，在論文的最后將作出總結(jié)。

1.1變頻恒壓供水的目的和意義

在小區(qū)供水和工廠供水中，通過水泵直接對供水，由于用戶端用水量在不同時(shí)間段會(huì)有所改變，導(dǎo)致供水過量或不夠，造成了很大的水資源浪費(fèi)和電能浪費(fèi)，并且水泵的壽命維護(hù)以及產(chǎn)生的各類噪音、污染都很難達(dá)到最優(yōu)化[1]。因此，如何解決供水與用水的不平衡，尋找提高供水效率的整體解決方案，是我們關(guān)注的焦點(diǎn)問題。

在供水系統(tǒng)中，其根本的控制對象是水的流量。常見的方法有閥門控制法及轉(zhuǎn)速控制法兩種。供水系統(tǒng)中對水壓流量的控制，傳統(tǒng)的采用閥門調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)[2]。閥門控制閥是通過關(guān)小或開大閥門來調(diào)節(jié)流量，而轉(zhuǎn)速保持不變，實(shí)質(zhì)是水泵本身的供水能力不變，而改變水路中的阻力大小強(qiáng)行改變流量，以適應(yīng)用戶對水量的要求；恒壓控制法是通過改變水泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，而閥門開度保持不變，實(shí)質(zhì)是通過改變水泵的供水能力來適應(yīng)用戶對流量的要求。

隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，變頻器調(diào)速技術(shù)已經(jīng)在各大行業(yè)成熟運(yùn)用，特別是風(fēng)機(jī)、水泵、制冷壓縮機(jī)、空氣壓縮機(jī)等高耗能設(shè)備上，而且運(yùn)用變頻器調(diào)速在恒壓供水中可以起到節(jié)能高品質(zhì)的供水，所以這次設(shè)計(jì)運(yùn)用到了變頻器控制[3]。變頻恒壓供水系統(tǒng)集電氣傳動(dòng)技術(shù)、變頻技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。

采用變頻器調(diào)節(jié)以后系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流從零逐漸增至額定電流，啟動(dòng)時(shí)間相應(yīng)延長，而且對電網(wǎng)沒有較大的沖擊，減輕起動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)矩對于電機(jī)的機(jī)械損傷，從而有效的延長了電機(jī)的使用壽命[4]。這樣的調(diào)節(jié)方式以穩(wěn)定水壓為目的，以母管進(jìn)口壓力保持恒定為條件。

恒壓供水的基本控制策略是：采取運(yùn)用可編程控制器（PLC）與變頻調(diào)速裝置構(gòu)成控制系統(tǒng)，通過優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運(yùn)行，并自動(dòng)調(diào)整泵組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，達(dá)到供水壓力的閉環(huán)控制，也就是根據(jù)實(shí)際設(shè)定水壓自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速和水泵的數(shù)量，自動(dòng)補(bǔ)償用水量的變化，從而保證供水管網(wǎng)的壓力保持在設(shè)定值，既滿足生產(chǎn)供水要求，同時(shí)可節(jié)約電能，使得系統(tǒng)處于可靠工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來的。在早期，由于國外生產(chǎn)的變頻器的功能主要限定在頻率控制、升降速控制、正反轉(zhuǎn)控制、起制動(dòng)控制、變壓變頻比控制及各種保護(hù)功能。從查閱的資料的情況來看，國外的恒壓供水工程在設(shè)計(jì)時(shí)都采用一臺(tái)變頻器只帶一臺(tái)水泵機(jī)組的方式，幾乎沒有用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)水泵機(jī)組運(yùn)行的情況，因而投資成本高。

目前國內(nèi)有許多公司在做變頻恒壓供水系統(tǒng)的工程，大多數(shù)采用國外品牌的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的循環(huán)控制，部分采用PLC及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)；部分采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)。不過在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗干擾等多方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來說，還遠(yuǎn)不及所有用戶的要求，所以恒壓供水控制系統(tǒng)還需要一個(gè)成熟的技術(shù)[5]。

1.3恒壓供水的基本原理

圖1.1供水流程簡圖

此次設(shè)計(jì)研究的對象是一棟居民樓的供水系統(tǒng)。這棟樓有16層，由于高層樓對水壓的要求高，在水壓低時(shí)，高層用戶將無法正常用水甚至出現(xiàn)無水的情況，水壓高時(shí)將造成能源的浪費(fèi)。如圖1.1所示，是這棟小樓的供水流程。自來水廠送來的水先儲(chǔ)存的水池中再通過水泵加壓送給用戶。通過水泵加壓后，必須恒壓供給每一個(gè)用戶。

1.4本文設(shè)計(jì)內(nèi)容及目標(biāo)

基于PLC的恒壓供水系統(tǒng)主要有可編程控制器（PLC）、變頻器、水泵機(jī)組、壓力變送器組成的一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的控制流程圖如下圖1.2所示：

圖1.2控制流程圖

如圖所示，在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，電機(jī)M由三臺(tái)水泵機(jī)組組成，用一臺(tái)變頻器分布式控制三臺(tái)水泵，再由一臺(tái)PLC和一個(gè)壓力變送器組成。三臺(tái)水泵都可以在手動(dòng)和自動(dòng)環(huán)境下運(yùn)行，手動(dòng)主要在故障及維護(hù)時(shí)采用，本系統(tǒng)的核心是PLC和變頻器，通過PID控制改變電機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速以及相應(yīng)的輔助功能。

第2章恒壓供水系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1電機(jī)的調(diào)速原理

目前市場上的水泵一般為三相異步電機(jī)，我們學(xué)習(xí)的異步電機(jī)用作電動(dòng)機(jī)，來拖動(dòng)各種機(jī)械組合。異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)很明顯，有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格適宜、可靠性高、堅(jiān)固耐磨、適用性強(qiáng)，而缺點(diǎn)是功率因數(shù)較差。大家都知道，異步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須從電網(wǎng)里吸收滯后性的無功功率，所以它的功率因素總是小于1，不過電網(wǎng)的功率因數(shù)可以用別的辦法進(jìn)行補(bǔ)償。異步電機(jī)運(yùn)行的時(shí)候，定子繞組接到交流電源上，轉(zhuǎn)子繞組自身短路，又由于電磁感應(yīng)的關(guān)系，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電動(dòng)勢、電流，因此產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，異步電機(jī)又有感應(yīng)電機(jī)一說[6]。

三相異步電機(jī)有啟動(dòng)、運(yùn)行、制動(dòng)等狀態(tài)，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們是控制水泵的轉(zhuǎn)速，所以我們對三相交流電機(jī)的調(diào)速進(jìn)行分析。交流電機(jī)包括同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速靠改變供電電壓的頻率來改變同步轉(zhuǎn)速。在電機(jī)學(xué)中，由同步電動(dòng)機(jī)、變頻器和檢測磁極位置的檢測器組成的電機(jī)系統(tǒng)，普遍稱之自控式同步電機(jī)，改變定子電壓就可以調(diào)節(jié)速度，并具有類似直流電機(jī)的調(diào)速特性。

我們水泵采用的三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為：

(2.1)

f表示電源頻率，p表示電動(dòng)機(jī)極對數(shù)，s表示轉(zhuǎn)差率。三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法很多，主要方法分為以下幾種：

（1）改變電源頻率

（2）改變電機(jī)極對數(shù)

（3）改變轉(zhuǎn)差率。

改變電機(jī)極對數(shù)的調(diào)速方式控制簡單，節(jié)能效果明顯，效率高，不過需要專門的變極電機(jī),而且是有極調(diào)速，由于極差導(dǎo)致的轉(zhuǎn)速變化大，運(yùn)用范圍有限，只能用于特定轉(zhuǎn)速的生產(chǎn)機(jī)器。

改變轉(zhuǎn)差率在鼠籠式電機(jī)中采用降壓在繞線式電機(jī)中采用回路串電阻都可以達(dá)到調(diào)速的目的。為了保證有較大的調(diào)速范圍一般采用的是串極調(diào)速，這種方式可以回收轉(zhuǎn)差功率，節(jié)能效果非常好，不過這種調(diào)速方法線路過于復(fù)雜，中間環(huán)節(jié)的電能損耗成本太高會(huì)影響它的推廣價(jià)值。

改變電源頻率。改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)電源頻率f可以改變旋轉(zhuǎn)磁通勢達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速得到廣泛運(yùn)用，變頻調(diào)速在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中得到充分運(yùn)用。

2.2PID控制原理

恒壓供水系統(tǒng)采用了閉環(huán)控制的方法，PID控制即為偏差量經(jīng)比例、積分、微分通過現(xiàn)行組合構(gòu)成控制量。完成這個(gè)過程的控制就是PID控制器。PID控制結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中。PID控制是一種負(fù)反饋，將檢測到量與給定值進(jìn)行比較之后的量比例、積分、微分后用來控制被控對象[7]。

圖2.1PID控制原理圖

PID控制算術(shù)表達(dá)式

Kp，Ti，Td分別為控制式的比例、積分、微分系數(shù)

e(t)為偏差，e(t)=r(t)-y(t)r(t)…設(shè)定值，y(t)…實(shí)際值

PID控制器的比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)作用如下：

比例環(huán)節(jié)，成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(0)，誤差產(chǎn)生時(shí)立即減小誤差。

積分環(huán)節(jié)，即為滯后校正，可以利用滯后校正的這一低通濾波所造成的高頻衰減特性，降低系統(tǒng)的截止頻率，提高系統(tǒng)的相位裕度，改善系統(tǒng)的暫態(tài)性能。

微分環(huán)節(jié)，即為超前校正，超前校正的基本原理就是利用超前相角補(bǔ)償系統(tǒng)的滯后相角，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，增加相位裕度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.3恒壓供水系統(tǒng)的技術(shù)方案

本設(shè)計(jì)主要通過研究PLC來控制變頻器達(dá)到恒壓供水，通過學(xué)習(xí)并熟悉了PLC的工作原理，編程原理以及編程方法。進(jìn)行硬件選型，軟件編程，控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)，本次系統(tǒng)的控制設(shè)備選用S7-200系列的PLC，變頻器選用西門子泵類專用的變頻器型號(hào)MM440。在控制過程中，電控系統(tǒng)由S7-200完成，PID控制由變頻器和PLC完成。

本設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)解決的主要問題有以下幾個(gè)：

第一，壓力的監(jiān)測與處理。需用到壓力變送器，首先是出水口管網(wǎng)的壓力監(jiān)測，經(jīng)閉環(huán)控制電路和A/D轉(zhuǎn)換后，得到PLC或變頻器能夠識(shí)別的信號(hào)[13]。

第二，系統(tǒng)主電路的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用三泵循環(huán)變頻運(yùn)行方式，即只有1臺(tái)水泵在變頻器控制下作變速運(yùn)行，變頻和工頻良好轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)、過載保護(hù)。本系統(tǒng)采用軟啟動(dòng)器。

第三，控制電路的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)恒壓供水的主體控制設(shè)備是PLC，控制電路的合理性，程序的可靠性直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行性能，系統(tǒng)要有完善的報(bào)警功能并能顯示運(yùn)行狀況。

第四，PLC的I/O端口分配及外圍接線。本設(shè)計(jì)采用白天供水和夜間供水兩種模式，具有“倒泵功能”，啟動(dòng)要有軟啟動(dòng)。壓力變送器將測得的管網(wǎng)壓力輸出PLC擴(kuò)展模塊EM235的模擬量輸入端口作為模擬量輸入[14]。

第五，PLC的梯形圖編程。PLC主程序主要由系統(tǒng)初始化程序、水泵電機(jī)啟動(dòng)程序、水泵電機(jī)變頻/工頻切換程序、模擬量比較計(jì)算程序和報(bào)警程序[15]。

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案如圖2.2所示。

圖2.2變頻恒壓供水系統(tǒng)框圖

從上圖2.1可以看出，系統(tǒng)可以分為：控制機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、和信號(hào)檢測機(jī)構(gòu)大哥部分組成。

控制機(jī)構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)由可編程控制器、變頻器和電控設(shè)備組成?？删幊炭刂破鳎≒LC）是該系統(tǒng)的核心，對系統(tǒng)中的壓力、液位、故障等信號(hào)進(jìn)行采集、對檢測到的信號(hào)進(jìn)行分析和計(jì)算，并得到相應(yīng)的輸出結(jié)果。而變頻器是在PLC的控制下再對水泵機(jī)組進(jìn)行直接控制，由于水泵機(jī)組在變頻和工頻運(yùn)轉(zhuǎn)之間轉(zhuǎn)換，而變頻器則控制的是水泵在變頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速。

本次設(shè)計(jì)有三臺(tái)水泵機(jī)組，只有一臺(tái)變頻器。變頻器控制有兩種工作方式即變頻循環(huán)式和變頻固定式。變頻固定式就是有一臺(tái)水泵始終在一臺(tái)變頻器控制下運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)該水泵運(yùn)行在50Hz時(shí)還不能滿足供水要求時(shí)直接啟動(dòng)另一臺(tái)水泵工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，變頻器不需要切換。變頻循環(huán)式就是一臺(tái)變頻器分布式控制三臺(tái)水泵，首先一臺(tái)水泵在變頻器控制下變頻運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)該水泵運(yùn)行在50Hz時(shí)，其供水量仍然不能滿足供水要求時(shí)，系統(tǒng)先將變頻器從該水泵電機(jī)上脫去，將該變頻器切換為工頻運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)用變頻器去拖動(dòng)另外一臺(tái)水泵。為了保證壽命均勻，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用變頻循環(huán)式控制。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是本次設(shè)計(jì)中的水泵，水泵負(fù)責(zé)將水供入用戶管網(wǎng)，其中有一臺(tái)變頻泵和兩臺(tái)工頻泵組成。變頻泵是在變頻器控制下可以變頻調(diào)速的水泵，工頻泵只運(yùn)行在啟、停兩種工作狀態(tài)。當(dāng)然，變頻泵號(hào)處于變動(dòng)狀態(tài)。

信號(hào)檢測機(jī)構(gòu)。在恒壓供水系統(tǒng)中需要檢測的信號(hào)有用戶管網(wǎng)水壓值、水池水位信號(hào)及故障報(bào)警信號(hào)。用戶管網(wǎng)信號(hào)通過壓力變送器來檢測，它是恒壓供水控制的主要反饋信號(hào)。由于水壓是模擬信號(hào)，需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。為了加強(qiáng)可靠性，我在這次設(shè)計(jì)中加入了水位信號(hào)，這個(gè)水位可以檢測進(jìn)水水源是否足夠。故障報(bào)警主要是當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)可以進(jìn)行報(bào)警且能夠及時(shí)轉(zhuǎn)入合適的工作狀態(tài)。

變頻恒壓供水實(shí)際就是控制用戶管網(wǎng)出水口的壓力值，實(shí)現(xiàn)出水可用水達(dá)到平衡。由于用戶用水量的不穩(wěn)定性，我設(shè)置了白天模式和夜晚模式兩種模式。將白天運(yùn)行時(shí)設(shè)置為白天模式，給定水壓值也相應(yīng)大一些，當(dāng)?shù)揭雇頃r(shí)切換到夜晚模式，適當(dāng)降低給定水壓值。

變頻恒壓供水系統(tǒng)通過安裝在用戶管網(wǎng)端的壓力變送器實(shí)時(shí)檢測水壓值，由于水壓值是模擬信號(hào)，需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再與給定值進(jìn)行比較，將偏差值進(jìn)行PID運(yùn)算，將運(yùn)算后的信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換輸出給變頻器，變頻器接收輸入信號(hào)并控制水泵的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制水的流量，最終達(dá)到控制水壓的目的。

2.4恒壓供水的過程

恒壓供水的過程分為以下幾步：

（1）系統(tǒng)通電。當(dāng)系統(tǒng)收到有效的啟動(dòng)信號(hào)后，首先啟動(dòng)變頻器拖動(dòng)水泵M1工作，根據(jù)PID控制變頻器輸出頻率進(jìn)而控制M1的轉(zhuǎn)速，當(dāng)輸出值達(dá)到給定壓力值時(shí)，轉(zhuǎn)速就穩(wěn)定下來。

（2）用水量增加或減少。壓力變送器反饋的水壓信號(hào)減少，計(jì)算后的偏差偏大，PLC輸出信號(hào)變大，變頻器輸出頻率增大，轉(zhuǎn)速隨之增大，供水量增大，于是水泵轉(zhuǎn)速達(dá)到新的穩(wěn)定值。反之，用水量減少時(shí)減小水泵轉(zhuǎn)速從而達(dá)到合適的轉(zhuǎn)速。

（3）用水量持續(xù)增加到一臺(tái)水泵無法滿足。變頻器輸出信號(hào)到達(dá)50Hz時(shí)，此時(shí)用戶管網(wǎng)水壓值還未達(dá)到給定值，在變頻循環(huán)控制模式下，系統(tǒng)在PLC控制下將變頻器切換至M2水泵使得M2處于變頻運(yùn)轉(zhuǎn)，而M1直接從變頻運(yùn)轉(zhuǎn)直接接入工頻電而工作于工頻運(yùn)轉(zhuǎn)。如果用水量繼續(xù)增加，以此類推，開啟M3進(jìn)入變頻運(yùn)轉(zhuǎn)，M1、M2處于工頻運(yùn)轉(zhuǎn)。

（4）用水量下降。變頻器的輸出頻率下降至下限頻率，此時(shí)用戶管網(wǎng)水壓值大于給定水壓值的時(shí)候，系統(tǒng)將工頻運(yùn)轉(zhuǎn)的M1水泵關(guān)掉，回復(fù)水壓的閉環(huán)控制，當(dāng)水壓值仍然過高時(shí)繼續(xù)關(guān)閉工頻運(yùn)轉(zhuǎn)的水泵M2，繼續(xù)閉環(huán)控制。整個(gè)過程中以先啟先停為原則，并且變頻泵不連讀變頻工作3h以上。

水泵的切換條件分析：

前面我們提到了變頻器分布式控制水泵達(dá)到循環(huán)控制水泵的方法來實(shí)現(xiàn)恒壓供水，下面我們具體對水泵的切換進(jìn)行分析。當(dāng)變頻泵和工頻泵都出去工作狀態(tài)且變頻泵已經(jīng)運(yùn)行在下限頻率，此時(shí)管網(wǎng)的壓力值高于給定值，需要進(jìn)行減少工頻泵來減少供水流量，達(dá)到恒壓供水。那么什么時(shí)候進(jìn)行切換才能使得系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，不會(huì)出現(xiàn)減少工頻泵水壓不夠不減少工頻泵水壓過大的情況呢？

由于電網(wǎng)供電頻率為50Hz，我將50Hz設(shè)為變頻器調(diào)節(jié)頻率的上限。另外，變頻器的輸出頻率不能為負(fù)值，最低為0Hz，然而實(shí)際情況是0Hz也不可能達(dá)到。因?yàn)樵谒霉┧^程中，管網(wǎng)的水壓會(huì)反推水泵，給水泵一個(gè)反向的力矩，因此，當(dāng)點(diǎn)擊運(yùn)行頻率下降到一個(gè)值得時(shí)候，水泵已經(jīng)抽不出水來了，所以本次設(shè)計(jì)將20Hz作為電機(jī)運(yùn)行的下限頻率。那么50Hz和20Hz作為水泵機(jī)組切換的上下限頻率。

前面我們提到的一個(gè)情況是由于用水量不穩(wěn)定，出現(xiàn)停止一臺(tái)水泵后水壓值不夠，投入一臺(tái)水泵又出現(xiàn)水壓過大的情況。當(dāng)機(jī)組頻繁處于切換狀態(tài)時(shí)必將增大磨損而影響壽命。另外由于超調(diào)出現(xiàn)或者現(xiàn)場干擾等情況，壓力測量值或者出現(xiàn)短時(shí)間的尖峰，這種情況不需要加泵或者減泵會(huì)因?yàn)楦蓴_出現(xiàn)誤動(dòng)作。所以，在本次設(shè)計(jì)中引入了回滯環(huán)的概念及延時(shí)的方法[8]。

加泵條件：且延時(shí)判別成立(2.2)

減泵條件：且延時(shí)判別成立(2.3)

式中：：上限頻率：下限頻率

：設(shè)定壓力：反饋壓力。

第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

3.1PLC的概述

3.1.1可編程控制器定義及原理

1980年，美國電氣制造協(xié)會(huì)把可編程控制器定義為：可編程控制器是一種數(shù)字式的電子儀器，可以邏輯、定序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和四則運(yùn)算等特殊功能指令，用以控制機(jī)械和生產(chǎn)過程。

1987年2月，國際電工委員會(huì)（IEC）頒發(fā)的可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿中對可編程控制器的定義為：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專門為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)學(xué)等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程[9]。

為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，與一般的控制裝置比較，PLC具有以下特點(diǎn)。

可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。

通用性強(qiáng)，使用方便。

采用模塊化結(jié)構(gòu)，接口種類多，便于現(xiàn)場連接，擴(kuò)充。

編程、程序修改方便，易掌握。

維護(hù)調(diào)試方便。

可編程控制器的應(yīng)用范圍如下。

順序控制。

運(yùn)動(dòng)控制。

過程控制。

數(shù)據(jù)處理。

通信和聯(lián)網(wǎng)。

PLC在組成上與一般的微機(jī)控制系統(tǒng)基本相同，由中央處理器CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、電源、各種接口和其他部件組成。其結(jié)構(gòu)如下。

圖3.1PLC結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.2PLC選型及PLC工作方式

目前比較主流的可編程控制器品牌有西門子、三菱、AB、GE等，西門子S7-200學(xué)習(xí)容易、功能完善、性能穩(wěn)定，是最為常用的PLC型號(hào)之一。在武漢理工大學(xué)本科培養(yǎng)計(jì)劃中，我們學(xué)習(xí)了臺(tái)達(dá)PLC，對常用低壓電器及PLC梯形圖編程有了一定的了解，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中選取s7-200作為核心控制器。

PLC的工作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式，每一次掃描所用的時(shí)間叫做掃描周期或者工作周期。從PLC第一條指令開始，按順序逐條執(zhí)行用戶程序直至結(jié)束，然后返回第一條指令開始第二輪掃描。PLC就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的。

在PLC的掃描過程中，除了包括上電和掉電處理、通信服務(wù)、更新時(shí)鐘和特殊寄存器、自診斷和出錯(cuò)處理、中斷處理等外，主要的循環(huán)掃描過程就是輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段。

PLC在I/O處理方面必須遵守的規(guī)則如下：

（1）輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)，取決于輸入端子板在上一個(gè)刷新時(shí)間的狀態(tài)。

（2）程序如何執(zhí)行，取決于用戶所編的程序和輸入映像寄存器，元件映像寄存器中存放的所需元件的狀態(tài)。

（3）輸出映像寄存器的狀態(tài)，由輸出指令的執(zhí)行結(jié)果決定。

（4）輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一個(gè)刷新時(shí)間輸出映像寄存器的狀態(tài)決定的。

（5）輸出端子上的輸出狀態(tài)，由輸出寄存器中的狀態(tài)決定。

3.2變頻器的概述

3.2.1變頻器的基本原理及構(gòu)成

變頻器即是將固定頻率的交流電變換為頻率連續(xù)可調(diào)的交流電的裝置。通用的變頻器由主電路和控制電路組成。主電路由整流器、中間直流環(huán)節(jié)和逆變器組成?？刂齐娐钒ㄟ\(yùn)算電路、檢測電路、控制信號(hào)的輸入/輸出電路和驅(qū)動(dòng)電路。通常由變頻器主電路（IGBT、BJT、GTO作逆變軟件）給三相異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源[10]?？刂苹芈返目刂浦噶顚Υ穗娫摧敵龅碾妷夯螂娏骷邦l率進(jìn)行控制。

網(wǎng)側(cè)變流器中間直流環(huán)節(jié)負(fù)載側(cè)變流器

整流器

逆變器

控制電路

ACDCAC

控制指令控制指令

圖3.2通用變頻器的基本結(jié)構(gòu)

1.主電路

給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。

（1）電力二極管。電力二極管是指可以承受高電壓大電流且具有較大耗散功率的二極管。電力二極管組成的整流器把工頻電源變換成直流電源?？捎脙山M晶體管交流器構(gòu)成可逆變流器。

（2）平波回路。在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動(dòng)電壓。在變頻器設(shè)計(jì)中，為了抑制電壓波動(dòng)，采用電壓和電感吸收脈動(dòng)電流。裝置容量小的時(shí)候，電源和主電路構(gòu)成的器件有余量，可以省去電感而采用簡單的平波電路。

（3）逆變器。與整流器相反，逆變器的作用是將直流功率變換為所需要頻率的交流功率。

（4）制動(dòng)回路。在變頻調(diào)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的速降和停機(jī)是通過減小變頻器的輸出頻率從而降低電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速的方法來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速時(shí)，在頻率剛減小的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速降低，由于機(jī)械慣性，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速未變，所以同步轉(zhuǎn)速低于電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速，使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。

2.控制電路

為變頻器主電路提供通斷控制信號(hào)的電路稱為變頻器控制電路。

（1）運(yùn)算電路。運(yùn)算電路的主要作用是將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令信號(hào)同檢測電路的電壓、電流信號(hào)相比較，算出變頻器的輸出頻率和電壓。

（2）信號(hào)檢測電路。將變頻器和電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)反饋至微處理器，由處理器處理后為各部分電路提供所需的控制信號(hào)或保護(hù)信號(hào)。

（3）驅(qū)動(dòng)電路。為變頻器中逆變電路的換相器件提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

（4）保護(hù)電路。判斷變頻器本身或系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常。當(dāng)出現(xiàn)故障等情況時(shí)進(jìn)行合適的處理。

變頻器的基本工作原理即為改變異步電動(dòng)機(jī)的供電頻率，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行。異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速必須按照一定的規(guī)律同時(shí)改變其定子電壓和頻率，即必須通過變頻器裝置獲得電壓頻率均可調(diào)節(jié)的供電電源，實(shí)現(xiàn)VVVF調(diào)速控制。變頻器可以滿足這種異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的基本要求。

3.2.2變頻器的選型及特點(diǎn)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)可編程控制器是s7-200，CPU為226的型號(hào)，與之對應(yīng)常用變頻器有MM420、MM440等型號(hào)變頻器，MM440變頻器對工作環(huán)境以及用途方便更有優(yōu)勢，本系統(tǒng)采用MM440變頻器。

變頻恒壓供水系統(tǒng)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

高效節(jié)能：節(jié)電率達(dá)到20%~50%。

壓力精度高。

提高電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的功率因素。

降低啟動(dòng)電流，減少對電網(wǎng)的沖擊。

安全衛(wèi)生。降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的噪音，提高良好工作環(huán)境。降低能源消耗和生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競爭力。降低故障率，減小維修成本。

管理方便。變頻恒壓供水系統(tǒng)具備過流、過壓、欠壓、欠相、短路保護(hù)、瞬時(shí)停電保護(hù)、過載、失速保護(hù)等功能，可以實(shí)現(xiàn)無人值守。

變頻和工頻可任意切換。

3.2.3MM440變頻器的使用

(1)面板功能

變頻器采用操作版面按鍵控制，各鍵功能如下表3.1

表3.1BOP上的顯示屏與按鈕的介紹

顯示/按鈕

功能

功能的說明

起動(dòng)變頻器

按此鍵起動(dòng)變頻器。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

停止電動(dòng)機(jī)

OFF1：按此鍵，變頻器將按選定的斜坡下降速率減速停機(jī)。缺省值運(yùn)行時(shí)此鍵被封鎖，為了允許此鍵操作，應(yīng)設(shè)定P0700=1

OFF2：按此鍵兩次(或一次但時(shí)間較長)，電動(dòng)機(jī)將在慣性作用下而自動(dòng)停機(jī)。

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,電動(dòng)機(jī)的反向用負(fù)號(hào)(—)表示或用閃爍的小數(shù)點(diǎn)表示。缺省值運(yùn)行時(shí)此鍵是被封鎖的，應(yīng)設(shè)定P0700=1

電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)

在變頻器準(zhǔn)備運(yùn)行的狀態(tài)下按下此鍵將使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)并按預(yù)設(shè)定的點(diǎn)動(dòng)頻率運(yùn)行，釋放此鍵時(shí)變頻器停機(jī)。

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變頻器運(yùn)行過程中在顯示任何一個(gè)參數(shù)時(shí)按下此鍵并保持不動(dòng)2秒鐘將顯示以下參數(shù)值

1.直流回路電壓(用d表示，單位V)

2.輸出電流(A)

3.輸出頻率(Hz)

4.輸出電壓(用o表示，單位V)

5.由P0005選定的數(shù)值(如果P0005選擇顯示上述參數(shù)中的任何一個(gè)，這里將不再顯示)

連續(xù)多次按下此鍵將輪流顯示以上參數(shù)

跳轉(zhuǎn)功能

在顯示任何一個(gè)參數(shù)（rXXXX或PXXXX）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)跳轉(zhuǎn)到r0000后按此鍵將返回原來的顯示點(diǎn)

參數(shù)訪問

按此鍵即可訪問參數(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

(2)常規(guī)操作

變頻器沒有主電源開關(guān)，當(dāng)電源接通時(shí)變頻器就已經(jīng)帶電。在按下RUN鍵或者在數(shù)字輸入端5出現(xiàn)ON信號(hào)之前，變頻器一直處于被封鎖的狀態(tài)，處于等待狀態(tài)。

如果裝有BOP或AOP，那么在變頻器減速停機(jī)時(shí)，相應(yīng)的設(shè)定值大約1s顯示一次。

變頻器出廠時(shí)已經(jīng)按照相同額定功率的西門子司機(jī)標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)進(jìn)行編程了，如果要使用其他型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，那么必須重新輸入電動(dòng)機(jī)銘牌上的數(shù)據(jù)。除非P0010=1，否則是不能修改電動(dòng)機(jī)參數(shù)的。

P0010=0，P0700=1，P1000=1。

具體操作是：按下綠色鍵，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)；按下，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，頻率逐漸增加到50Hz；當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到50Hz時(shí)，按下鍵，電動(dòng)機(jī)的速度及其顯示值逐步下降；用改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向；按下停機(jī)。

3.3其他設(shè)備的選型

變頻恒壓供水系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方案確定后，可以確定所需的主要設(shè)備有PLC、模擬量擴(kuò)展模塊、變頻器、水泵機(jī)組、壓力變送器。

本次設(shè)計(jì)對象的恒壓供水，就PLC應(yīng)用廣泛程度和可靠性以及簡易原則，我選取了主流PLC,即西門子系列s7-200PLC。

變頻器選取西門子MM440變頻器，水泵機(jī)組選取SFL系列水泵，壓力變送器選取壓力表Y-100。

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)作圖方面我使用了AutoCAD，使用版本為2014簡體中文版[11]。設(shè)備具體如下表3.2所示。

表3.2設(shè)備型號(hào)

主要設(shè)備

型號(hào)及其生產(chǎn)廠家

可編程控制器（PLC）

S7-200CPU226

變頻器

SiemensMM440

水泵機(jī)組

SFL系列水泵3臺(tái)

壓力變送器

壓力表Y-100

3.4系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)

基于PLC的恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)主電路圖如圖3.3所示。

圖3.3系統(tǒng)主電路圖

圖中有三臺(tái)水泵電機(jī)M1、M2、M3，接觸器KM1、KM3、KM5分別控制M1、M2、M3的工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，接觸器KM2、KM4、KM6分別控制M1、M2、M3的變頻運(yùn)轉(zhuǎn)。QS為工頻電開關(guān)，F(xiàn)U1、FU2、FU3、FU4分別為電機(jī)M1、M2、M3、變頻器電路的熔斷器，F(xiàn)R1、FR2、FR3分別為三臺(tái)水泵過載保護(hù)用的熱繼電器[12]。

本系統(tǒng)采用變頻器分布式循環(huán)控制，即一臺(tái)變頻器分別控制三臺(tái)水泵電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。M1、M2、M3可以通過接觸器的開端來控制直接接入工頻電從而工頻運(yùn)轉(zhuǎn)或者接入變頻器從而變頻運(yùn)轉(zhuǎn)。任何一臺(tái)水泵電機(jī)可以處于停止、變頻運(yùn)轉(zhuǎn)、工頻運(yùn)轉(zhuǎn)三種狀態(tài)，但是最多只有一臺(tái)處于變頻運(yùn)轉(zhuǎn)。以M1變頻運(yùn)轉(zhuǎn)為例，接觸器KM2處于關(guān)閉狀態(tài)，其他接觸器打開。若需要M1工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，M2變頻運(yùn)轉(zhuǎn)。則切斷接連接M1和變頻器的接觸器KM2，合上M1工頻運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器KM1，再合上M2變頻運(yùn)轉(zhuǎn)的接觸器KM4，這樣就可以實(shí)現(xiàn)M1工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，M2變頻運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。

為了滿足系統(tǒng)的要求，本次主電路設(shè)計(jì)有以下原則：

（1）先啟先停。為了滿足水泵的使用壽命平均，盡量做到水泵的工作時(shí)間相同，此次設(shè)計(jì)采用先啟先停的原則，即最先開始工作的水泵在供水過量需要停止一臺(tái)水泵的時(shí)候優(yōu)先停止該水泵工作。與先啟先停對應(yīng)的是后啟后停。

（2）變頻泵不連續(xù)工作3h以上。在用水量小的情況下，如果一臺(tái)水泵連續(xù)工作3h以上，則需要切換下一臺(tái)水泵變頻運(yùn)轉(zhuǎn)，從而避免一臺(tái)水泵連續(xù)工作時(shí)間太長。

（3）KM1和KM2、KM3和KM4、KM5和KM6互鎖。由于水泵不可以同時(shí)工作在變頻和工頻運(yùn)轉(zhuǎn)下，若同時(shí)接入會(huì)導(dǎo)致工頻電出現(xiàn)短路的情況，所以在電路設(shè)計(jì)中接觸器要有互鎖的功能，這個(gè)功能將在軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)，并且在手動(dòng)控制部分，我也采用了物理互鎖的方法避免出現(xiàn)錯(cuò)誤。

（4）水泵軟啟動(dòng)。為了減少對電網(wǎng)的沖擊，每臺(tái)變頻器啟動(dòng)時(shí)需要經(jīng)過變頻器控制來軟啟動(dòng)，這個(gè)功能將在軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。在手動(dòng)控制時(shí)，由于沒有變頻器的介入，水泵必須采用自耦變壓器降壓啟動(dòng)或者軟啟動(dòng)的方式降低電流，本系統(tǒng)可以采用軟啟動(dòng)器。

3.5系統(tǒng)的控制電路設(shè)計(jì)

與系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)相對應(yīng)的是控制電路的設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)的要求，水泵可以在變頻和工頻之間切換，也可以在PLC控制下或手動(dòng)控制下運(yùn)轉(zhuǎn)。系統(tǒng)要求有完善的報(bào)警功能并能顯示運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到監(jiān)控的目的。

基于PLC的恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)控制電路圖如圖3.4所示。

圖3.3系統(tǒng)控制電路圖

上圖為硬件設(shè)計(jì)的控制電路部分，水泵可以在手動(dòng)控制或PLC的自動(dòng)控制下工作。SA為萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，切換到手動(dòng)控制時(shí)通過控制按鈕SB1、SB3、SB5以自鎖和互鎖的方式可以控制1#、2#、3#水泵是否工頻運(yùn)轉(zhuǎn),控制按鈕SB2、SB4、SB4來控制1#、2#、3#水泵是否停止工作。當(dāng)切換至PLC控制時(shí)，通過PLC的Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5輸出分別控制1#水泵工頻、1#水泵變頻、2#水泵工頻、2#水泵變頻、3#水泵工頻、3#水泵變頻運(yùn)轉(zhuǎn)。Q1.1控制水池水位上下限指示燈，Q1.2控制變頻器報(bào)警指示燈，Q1.3控制變天模式指示燈，Q1.4控制報(bào)警電鈴，Q1.5控制變頻器復(fù)位。

3.6PLC的I/O端口分配及外圍電路

3.6.1PLC的I/O分配

本次設(shè)計(jì)PLC的I/O端口分配的基本要求如下：

（1）白天夜晚用戶用水量不同，所以本次設(shè)計(jì)追求白天供水和夜晚供水兩種模式，兩種模式設(shè)定的給定水壓值不同，通過按鈕SA1切換。

（2）用水量少的時(shí)候，只有一臺(tái)水泵在變頻運(yùn)轉(zhuǎn)，為了避免一臺(tái)水泵長時(shí)間工作，每天水泵工作不超過3h，到3h后自動(dòng)切換下一臺(tái)水泵。

（3）各水泵切換遵循先啟先停，先停先起。

（4）通過指示燈和電鈴以及壓力表來達(dá)到報(bào)警和監(jiān)測的目的。

（5）水泵啟動(dòng)采用軟啟動(dòng)。

根據(jù)PLC恒壓供水系統(tǒng)要求,PLC的I/O分配如下表3.3所示

表3.3PLC端口分配

I/O

地址

輸入輸出信號(hào)

輸入輸出信號(hào)名稱

輸入信號(hào)

I0.0

SA1

供水模式信號(hào)（1-白天，0-夜晚）

I0.1

SLHL

水池水位上下限信號(hào)

I0.2

SU

變頻器報(bào)警信號(hào)

I0.3

SB7

試燈按鈕

AIW0

Up

壓力變送器輸出模擬量電壓值

輸出信號(hào)

Q0.0

KA1

1#泵工頻運(yùn)行中間繼電器

Q0.1

KA2

1#泵變頻運(yùn)行中間繼電器

Q0.2

KA3

2#泵工頻運(yùn)行中間繼電器

Q0.3

KA4

2#泵變頻運(yùn)行中間繼電器

Q0.4

KA5

3#泵工頻運(yùn)行中間繼電器

QO.5

KA6

3#泵變頻運(yùn)行中間繼電器

輸出信號(hào)

Q1.1

KA7

水池水位上下限報(bào)警指示燈

Q1.2

KA8

變頻器故障報(bào)警指示燈

Q1.3

KA9

白天模式運(yùn)行指示燈

Q1.4

KA10

報(bào)警電鈴

Q1.5

KA

變頻器頻率復(fù)位控制

AQW0

KA11

變頻器輸入電壓信號(hào)

3.6.2PLC及變頻器的外圍接線

基于PLC的恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)外圍電路圖以主電路和控制電路為基礎(chǔ)，外圍接線圖如圖3.4（a）和3.4（b）所示。由于PLC輸出端口較為復(fù)雜，采用中間繼電器的方法，圖3.4（a）為中間繼電器、PLC、變頻器之間的接線，圖3.4（b）為PLC、變頻器、水泵機(jī)組、工頻電源之間的接線。具體如下

圖3.4（a）PLC與變頻器接線圖

圖3.4（b）PLC與變頻器接線圖

PLC左側(cè)為輸入口，分別是供水模式選擇信號(hào)I0.0，水池水位上下限信號(hào)I0.1，變頻器報(bào)警信號(hào)I0.2，試燈按鈕I0.3，AIW0接收壓力變送器模擬量。右側(cè)為輸出口，Q0.0到Q1.5共11個(gè)輸出口接中間繼電器，KA1接1#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈，KA2接1#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈，KA3接2#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈，KA4接2#泵變頻運(yùn)行及指示燈，KA5接3#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈，KA6接3#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈，KA7接水池水位上下限報(bào)警指示燈，KA8接變頻器故障報(bào)警指示燈，KA9接白天運(yùn)行指示燈，KA10接報(bào)警電鈴，KA11接變頻器頻率復(fù)位控制中間繼電器。AQW0輸出壓力的模擬信號(hào)（電壓值）。壓力模擬量的輸入輸出通過擴(kuò)展模塊EM235來實(shí)現(xiàn)。

變頻器端口5和端口8直接相連，使得所控制的電機(jī)處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)，端口7為變頻器復(fù)位信號(hào)輸入端口，通過PLC的輸出端口Q1.5接中間繼電器KA11再接繼電器KA對應(yīng)的KA接觸器來控制輸入。端口3和端口4接收PLC輸入的模擬信號(hào)，來控制電源頻率從而控制工頻泵的轉(zhuǎn)速。

第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

4.1系統(tǒng)程序流程圖設(shè)計(jì)

在硬件設(shè)計(jì)部分，對系統(tǒng)提出了幾個(gè)要求，即先啟先停、變頻泵不連續(xù)工作3h以上、KM1和KM2、KM3和KM4、KM5和KM6互鎖、水泵軟啟動(dòng)，其中部分功能通過物理接線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，還有一些要求需要在軟件設(shè)計(jì)中完成。當(dāng)硬件電路設(shè)計(jì)完成后，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)應(yīng)該符合以下幾個(gè)規(guī)范：

水泵開啟數(shù)量方面。為了恒定水壓，當(dāng)供水壓力不足時(shí)，要升高變頻器的輸出頻率，且當(dāng)一臺(tái)水泵不能滿足恒壓時(shí)，需要開啟第二臺(tái)水泵。啟動(dòng)新的水泵的標(biāo)準(zhǔn)是變頻器輸出頻率達(dá)到上限值，這個(gè)功能使用比較指令來實(shí)現(xiàn)，所以要過濾掉偶然的頻率波動(dòng)引起的頻率達(dá)到上限值情況，這個(gè)功能用時(shí)間濾波來實(shí)現(xiàn)。

水泵軟啟動(dòng)及交替使用?？紤]水泵水泵及電網(wǎng)穩(wěn)定性，電機(jī)啟動(dòng)均為軟啟動(dòng)。在這次設(shè)計(jì)中，控制要求各水泵交替使用，任何一臺(tái)水泵連續(xù)變頻工作不超過3h，每次需要啟動(dòng)新泵時(shí)，新泵作為變頻泵。采用泵號(hào)加1方法循環(huán)控制泵的變頻運(yùn)轉(zhuǎn)。

本程序分為主程序、子程序、中斷程序。系統(tǒng)初始化放在初始化子程序當(dāng)中，節(jié)省了掃描時(shí)間。利用定時(shí)器中斷功能實(shí)現(xiàn)PID控制的定時(shí)采樣及輸出控制。主程序?qū)崿F(xiàn)白天夜晚壓力值給定、泵組工頻或變頻運(yùn)轉(zhuǎn)邏輯控制、報(bào)警處理等。

PLC控制程序由一個(gè)主程序和初始化子程序、中斷子程序組成，在計(jì)算機(jī)上用編程軟件STEP7-MicroWIN編制程序，編譯后將其下載到PLC中，使得PLC完成控制任務(wù)。在用梯形圖編程之前首先要完成程序流程圖，根據(jù)系統(tǒng)的要求，繪制流程圖如下，圖4.1為主程序流程圖，圖4.2為2號(hào)水泵變頻運(yùn)行控制流程圖，圖4.3為2號(hào)泵工頻運(yùn)行控制圖。

程序結(jié)束

程序開始

產(chǎn)生故障結(jié)束脈沖

調(diào)用初始化程序

變頻器號(hào)置1

工頻泵號(hào)置0

設(shè)置不同模式水壓值

設(shè)定變頻泵號(hào)

是否有報(bào)警

變頻器頻率達(dá)上限

YN

變頻器故障報(bào)警

N

定時(shí)300s，濾波

Y

Y

變頻器故障

YN

工頻泵數(shù)加1，生成變頻啟動(dòng)脈沖

水位越限報(bào)警

變頻器頻率達(dá)下限

水池水位越限

NY

YN

定時(shí)300s，濾波

Y

1#、2#、3#泵工頻運(yùn)行控制

工頻泵數(shù)減1，生成變頻啟動(dòng)脈沖

1#、2#、3#泵變頻運(yùn)行控制

是否增泵或減泵

N

Y

產(chǎn)生倒泵信號(hào)

復(fù)位變頻器，變頻泵號(hào)加1

YN

變頻泵單獨(dú)運(yùn)行達(dá)3h

調(diào)整變頻泵號(hào)，逢4變1

Y

生成當(dāng)前泵工頻娙，下臺(tái)泵變頻運(yùn)行啟動(dòng)脈沖

圖4.1系統(tǒng)主程序流程圖

從程序流程圖圖4.1可以看出主程序包含的內(nèi)容。首先調(diào)用初始化子程序，設(shè)置供水模式、變頻泵號(hào)、上下限頻率等信號(hào)，然后進(jìn)入檢測是否需要加泵或者減泵。在程序的中間，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)控制功能，即變頻泵號(hào)不斷增加，逢4變1，并且在變頻泵單獨(dú)運(yùn)行3h時(shí)實(shí)現(xiàn)自行倒泵，接下來進(jìn)入各泵的變頻運(yùn)行控制和工頻運(yùn)行控制，在程序后半部實(shí)現(xiàn)報(bào)警等功能。

開始

是否有變頻啟動(dòng)脈沖信號(hào)

N

變頻泵號(hào)是否為2

Y

YN

系統(tǒng)是否無故障

Y

YN

是否無變頻器脈沖復(fù)位信號(hào)

Y

YN

2#泵是否工頻運(yùn)行

Y

Y

N

2#泵變頻運(yùn)轉(zhuǎn)

結(jié)束

圖4.22#泵變頻運(yùn)行控制流程圖

圖4.2是2號(hào)泵的變頻運(yùn)行控制流程圖，類似的1號(hào)泵與3號(hào)泵的變頻運(yùn)行控制都是這樣的。

結(jié)束

2#泵工頻運(yùn)行

2#泵是否變頻運(yùn)行

工頻泵數(shù)是否大于1

工頻泵數(shù)是否大于0

1#泵變頻運(yùn)行

3#泵變頻運(yùn)行

幾號(hào)泵變頻運(yùn)行

是否有工頻啟動(dòng)脈沖

開始

N

Y

NN

YY

YY

N

圖4.32#泵工頻運(yùn)行控制流程圖

圖4.3是2號(hào)泵的工頻運(yùn)行運(yùn)行控制流程圖，類似的1號(hào)泵和3號(hào)泵的工頻運(yùn)行控制相同。

4.2軟件設(shè)計(jì)PLC內(nèi)部元件分配

程序中使用的PLC原件及其功能如下表4.1所示。

表4.1PLC元件選取及其功能

器件地址

實(shí)現(xiàn)功能

器件地址

實(shí)現(xiàn)功能

M0.0

故障結(jié)束脈沖信號(hào)

T37

工頻泵加泵濾波時(shí)間控制

M0.1

變頻啟動(dòng)脈沖（加泵）

T38

工頻泵減泵濾波時(shí)間控制

M0.2

變頻啟動(dòng)脈沖（減泵）

VD100

過程變量標(biāo)準(zhǔn)化值

M0.3

倒泵變頻啟動(dòng)脈沖

VD104

壓力給定值

M0.4

復(fù)位當(dāng)前變頻泵工作脈沖

VD108

PID計(jì)算值

M0.5

當(dāng)前泵工頻工作啟動(dòng)脈沖

VD112

比例系數(shù)Kc

M0.6

新泵變頻啟動(dòng)脈沖

VD116

采樣時(shí)間Ts

M2.0

泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制

VD120

積分時(shí)間Ti

M2.1

泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制

VD124

微分時(shí)間Td

M2.2

泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制

VD204

變頻運(yùn)行頻率下限值

M3.0

故障信號(hào)匯總

VD208

變頻運(yùn)行頻率上限值

M3.1

水池水位越限邏輯

VD250

PID調(diào)節(jié)結(jié)果存儲(chǔ)單元

T33

工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制

VB300

變頻工作泵的泵號(hào)

T34

工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制

VB301

工頻運(yùn)行泵的總臺(tái)數(shù)

T35

工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制

VD310

變頻運(yùn)行時(shí)間存儲(chǔ)器

4.3PLC梯形圖程序設(shè)計(jì)

（1）初始化子程序

首先初始化變頻運(yùn)行的上下限頻率，水泵切換上下限頻率分別為50HZ和20HZ。假設(shè)所選變頻器的輸出頻率范圍為0~100HZ,則上下限給定值分別為16000和6400。初始化子程序?qū)⒔o出PID控制的各參數(shù)（Kc、Ts、Ti、Td）。具體程序梯形圖如圖4.4所示。

圖4.4初始化子程序梯形圖

（2）PID控制中斷子程序

首先將AIW0輸入的采樣數(shù)據(jù)經(jīng)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，經(jīng)PID運(yùn)算后，再將標(biāo)準(zhǔn)值轉(zhuǎn)化成輸出值，由AQW0輸出模擬信號(hào)。具體程序梯形圖如圖4.5所示。

圖4.5PID控制子程序梯形圖

（3）主程序

主程序由程序流程圖為思路，完成泵切換信號(hào)的生成，泵接觸器邏輯控制信號(hào)綜合和報(bào)警處理等工作。由于主程序比較長，完整子程序放在附錄部分，現(xiàn)在將1號(hào)泵、2號(hào)泵、3號(hào)泵的變頻和工頻運(yùn)行控制梯形圖展示如下圖4.6所示。

圖4.6水泵機(jī)組運(yùn)行控制梯形圖

4.4力控組態(tài)模擬供水過程

4.4.1力控組態(tài)概述

“組態(tài)”的概念是隨著集散型控制系統(tǒng)DCS的出現(xiàn)而產(chǎn)生的。由于每一套DCS都是通用的控制系統(tǒng)，可以應(yīng)用到很多領(lǐng)域。每個(gè)DCS系統(tǒng)中都預(yù)裝了系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，應(yīng)用軟件就是組態(tài)軟件。組態(tài)軟件是指一些用來完成數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它以計(jì)算機(jī)為基本工具，為數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、生產(chǎn)控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境。

在組態(tài)軟件中，通過組態(tài)生成的一個(gè)目標(biāo)應(yīng)用項(xiàng)目在計(jì)算機(jī)硬盤中并占據(jù)唯一的物理空間，用唯一的一個(gè)名稱來標(biāo)識(shí)，稱為一個(gè)應(yīng)用程序。組態(tài)軟件功能強(qiáng)大，每個(gè)功能相對來說又具有一定的獨(dú)立性，因此其組成形式是一個(gè)集成的軟件平臺(tái)。組態(tài)軟件必備的典型組件包括如下六個(gè)部分。

（1）應(yīng)用程序管理器。在自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)用組態(tài)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，經(jīng)常要進(jìn)行數(shù)據(jù)備份以及引用以往的部分組態(tài)成果，有了程序管理器，這些將變得很方便。

（2）圖形界面開發(fā)程序。

（3）圖形界面運(yùn)行程序。

（4）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序。目前比較先進(jìn)的組態(tài)軟件都有獨(dú)立的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組態(tài)，可以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和處理能力。

（5）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行程序。

（6）I/O驅(qū)動(dòng)程序。

4.4.2模擬供水過程

（1）創(chuàng)建應(yīng)用程序

①啟動(dòng)力控工程管理器。雙擊Windows桌面上的力控圖標(biāo)，進(jìn)入力控“工程管理器”，如圖4.7所示：

圖4.7工程管理器

②單擊“新建”按鈕，創(chuàng)建一個(gè)新的應(yīng)用程序按鈕目錄。

（2）創(chuàng)建工程畫面

現(xiàn)在，在屏幕上有了一個(gè)窗口，還應(yīng)看見Draw的工具箱。如果想要顯示網(wǎng)格，激活Draw菜單命令“查看/網(wǎng)格”如下圖4.8所示：

圖4.8圖庫

（3）創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫

點(diǎn)是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)保存和處理信息的基本單位。點(diǎn)存放在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的點(diǎn)名字典中。

點(diǎn)組態(tài)操作有，新建點(diǎn)、修改點(diǎn)、刪除點(diǎn)、復(fù)制和查找等。窗口如下圖4.8所示：

圖4.9創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫

（4）動(dòng)作設(shè)置

當(dāng)作圖完成并且數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建完畢。接下來需要定義圖形動(dòng)作的條件以及動(dòng)作過程。為了使界面更加通熟易懂，本次設(shè)計(jì)主要改變圖形的顏色。在壓力部分采用數(shù)值改變。設(shè)置界面如下圖4.10所示：

圖4.10動(dòng)畫連接

（5）供水模擬。

前面的工作完成后點(diǎn)擊運(yùn)行實(shí)現(xiàn)模擬供水過程。由于恒壓供水有白天和夜晚兩種模式，設(shè)置的壓力值也不相同，所以運(yùn)行后的結(jié)果有如下圖4.11（a）和4.11（b）：

圖4.11（a）白天運(yùn)行模式

圖4.11（b）夜間運(yùn)行模式

第5章總結(jié)與展望

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是基于PLC的恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)，課題產(chǎn)生背景來源于生活實(shí)際和實(shí)際項(xiàng)目。整個(gè)系統(tǒng)都是以PLC為中心進(jìn)行外圍電路設(shè)計(jì)和主控電路設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)歷時(shí)三個(gè)月，完成此畢業(yè)設(shè)計(jì)需要自學(xué)許多知識(shí)，包含的知識(shí)體系有可編程控制器PLC、變頻器原理及其應(yīng)用、組態(tài)的使用、AutoCAD圖形繪制以及報(bào)警故障處理等。本論文共有五章，包含緒論、恒壓供水的理論分析、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了變頻恒壓供水，包含白天和夜間兩種供水模式、引入倒泵功能和自動(dòng)手動(dòng)轉(zhuǎn)換，在論文的結(jié)尾進(jìn)行了組態(tài)模擬供水過程，由于時(shí)間的倉促對組態(tài)只是進(jìn)行了簡單的應(yīng)用。

作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免出現(xiàn)許多疑問和常見的問題。在設(shè)計(jì)初期，由于常用低壓電器的不了解，在主電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對于水泵的切換以及工頻/變頻切換出現(xiàn)了困難，通過復(fù)習(xí)可編程控制器解決該問題。后畢業(yè)設(shè)計(jì)中期，由于對變頻器不了解和I/O端口不了解，經(jīng)羅老師幫助解讀變頻器說明書后解決了。在軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，通過觀看和學(xué)習(xí)西門子s7-200教學(xué)視頻完成了梯形圖編程。在設(shè)計(jì)后期，時(shí)間倉促，組態(tài)的應(yīng)用還不夠完善，最后進(jìn)行了簡單的供水模擬。

完成該畢業(yè)設(shè)計(jì)后，我受益匪淺。武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院在培養(yǎng)計(jì)劃中對單片機(jī)更加注重，然而在工業(yè)控制中PLC應(yīng)用得更為普遍，在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)后達(dá)到一個(gè)平衡，這樣綜合型人才得到更好的詮釋。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，PLC往往不是一個(gè)單獨(dú)的個(gè)體，還要涉及變頻器、上位機(jī)、組態(tài)等人機(jī)界面、數(shù)據(jù)庫和通信以及機(jī)械設(shè)計(jì)工程管理等等知識(shí)，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我對工程項(xiàng)目有了更加清晰的認(rèn)識(shí)，這將對以后的工作崗位有莫大的幫助。同時(shí)也感謝羅老師和學(xué)長的指導(dǎo)使我順利完成本畢業(yè)設(shè)計(jì)。

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[15]JiangLinJie,ChenYan,FanGaoQi.TheDesignofConstantPressureWaterSupplySystemBasedonABBInverter[J].ProcediaEngineering,2011,Vol.15,pp.436-442.

致謝

經(jīng)過三個(gè)月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入尾聲，由于知識(shí)體系的不完善以及經(jīng)驗(yàn)的匱乏，出現(xiàn)了許多考慮不周全的地方，如果沒有指導(dǎo)老師的指導(dǎo)，以及同組同學(xué)的共同奮斗，想要完成本設(shè)計(jì)是很困難的。在論文完成過程中，我閱讀了許多書籍文獻(xiàn)，請教了老師學(xué)長還有正在工作中的相關(guān)技術(shù)人員，在這里，我要感謝幫助我完成論文的所有人。

附錄A系統(tǒng)電路圖

恒壓供水系統(tǒng)的主電路圖如圖a.1所示,系統(tǒng)控制電路圖如圖a.2所示，系統(tǒng)外圍電路圖如圖a.3所示。

圖a.1系統(tǒng)主電路圖

圖a.2系統(tǒng)控制電路圖

圖a.3系統(tǒng)外圍接線圖

附錄B主程序梯形圖

基于PLC的恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)主程序梯形圖如圖b.1所示。

圖b.1主程序梯形圖

附錄資料：不需要的可以自行刪除

C語言編程規(guī)范(僅供參考)

1.基本要求

1.1程序結(jié)構(gòu)清析，簡單易懂，單個(gè)函數(shù)的程序行數(shù)不得超過100行。

1.2打算干什么，要簡單，直接了當(dāng)，代碼精簡，避免垃圾程序。

1.3盡量使用標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)和公共函數(shù)。

1.4不要隨意定義全局變量，盡量使用局部變量。

1.5使用括號(hào)以避免二義性。

2.可讀性要求

2.1可讀性第一，效率第二。

2.2保持注釋與代碼完全一致。

2.3每個(gè)源程序文件，都有文件頭說明，說明規(guī)格見規(guī)范。

2.4每個(gè)函數(shù)，都有函數(shù)頭說明，說明規(guī)格見規(guī)范。

2.5主要變量（結(jié)構(gòu)、聯(lián)合、類或?qū)ο螅┒x或引用時(shí)，注釋能反映其含義。

2.7常量定義（DEFINE）有相應(yīng)說明。

2.8處理過程的每個(gè)階段都有相關(guān)注釋說明。

2.9在典型算法前都有注釋。

2.10利用縮進(jìn)來顯示程序的邏輯結(jié)構(gòu)，縮進(jìn)量一致并以Tab鍵為單位，定義Tab為6個(gè)

字節(jié)。

2.11循環(huán)、分支層次不要超過五層。

2.12注釋可以與語句在同一行，也可以在上行。

2.13空行和空白字符也是一種特殊注釋。

2.14一目了然的語句不加注釋。

2.15注釋的作用范圍可以為：定義、引用、條件分支以及一段代碼。

2.16注釋行數(shù)（不包括程序頭和函數(shù)頭說明部份）應(yīng)占總行數(shù)的1/5到1/3。

3.結(jié)構(gòu)化要求

3.1禁止出現(xiàn)兩條等價(jià)的支路。

3.2禁止GOTO語句。

3.3用IF語句來強(qiáng)調(diào)只執(zhí)行兩組語句中的一組。禁止ELSEGOTO和ELSERETURN。

3.4用CASE實(shí)現(xiàn)多路分支。

3.5避免從循環(huán)引出多個(gè)出口。

3.6函數(shù)只有一個(gè)出口。

3.7不使用條件賦值語句。

3.8避免不必要的分支。

3.9不要輕易用條件分支去替換邏輯表達(dá)式。

4.正確性與容錯(cuò)性要求

4.1程序首先是正確，其次是優(yōu)美

4.2無法證明你的程序沒有錯(cuò)誤，因此在編寫完一段程序后，應(yīng)先回頭檢查。

4.3改一個(gè)錯(cuò)誤時(shí)可能產(chǎn)生新的錯(cuò)誤，因此在修改前首先考慮對其它程序的影響。

4.4所有變量在調(diào)用前必須被初始化。

4.5對所有的用戶輸入，必須進(jìn)行合法性檢查。

4.6不要比較浮點(diǎn)數(shù)的相等，

如：10.0*0.1==1.0，不可靠

4.7程序與環(huán)境或狀態(tài)發(fā)生關(guān)系時(shí)，必須主動(dòng)去處理發(fā)生的意外事件，如文件能否

邏輯鎖定、打印機(jī)是否聯(lián)機(jī)等。

4.8單元測試也是編程的一部份，提交聯(lián)調(diào)測試的程序必須通過單元測試。

5.可重用性要求

5.1重復(fù)使用的完成相對獨(dú)立功能的算法或代碼應(yīng)抽象為公共控件或類。

5.2公共控件或類應(yīng)考慮OO思想，減少外界聯(lián)系，考慮獨(dú)立性或封裝性。

5.3公共控件或類應(yīng)建立使用模板。

附：C＋＋編程規(guī)范,delphi作相應(yīng)的參考

1適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)適用于利用VisulC++,BorlandC++進(jìn)行軟件程序開發(fā)的人員.。

.2變量命名

命名必須具有一定的實(shí)際意義,形式為xAbcFgh,x由變量類型確定,Abc、Fgh表示連續(xù)意

義字符串,如果連續(xù)意義字符串僅兩個(gè),可都大寫.如OK.

具體例程:

BOOL類型bEnable;

ch*charchText

c*類對象cMain（對象實(shí)例）

h*Handle（句柄）hWnd

i*int

n*無符號(hào)整型

p*指針

sz,str*字符串

wWORD

x,y坐標(biāo)

Char或者TCHAR類型與WindowsAPI有直接聯(lián)系的用szAppName[10]形式否則用

FileName[10]形式,單個(gè)字符也可用小寫字母表示;

Int類型nCmdShow;

LONG類型lParam;

UINT類型uNotify;

DWORD類型dwStart;

PSTR類型pszTip;

LPSTR類型lpCmdLine

LPTSTR類型lpszClassName;

LPVOID類型lpReserved

WPARAM類型wParam,

LPARAM類型lParam

HWND類型hDlg;

HDC類型hDC;

HINSTANCE類型hInstance

HANDLE類型hInstance,

HICON類型hIcon;

intiTmp

floatfTmp

DWORDdw*

String,AnsiStringstr*

m_類成員變量m_nVal,m_bFlag

g_全局變量g_nMsg,g_bFlag

局部變量中可采用如下幾個(gè)通用變量：nTemp，nResult，I，J（一般用于循環(huán)變量）。

其他資源句柄同上

.3常量命名和宏定義

常量和宏定義必須具有一定的實(shí)際意義;

常量和宏定義在#include和函數(shù)定義之間;

常量和宏定義必須全部以大寫字母來撰寫,中間可根據(jù)意義的連續(xù)性用下劃線連接,每一

條定義的右側(cè)必須有一簡單的注釋,說明其作用;

資源名字定義格式:

菜單:IDM_XX或者CM_XX

位圖:IDB_XX

對話框:IDD_XX

字符串:IDS_XX

DLGINIT:DIALOG_XX

ICON:IDR_XX

.4函數(shù)命名

函數(shù)原型說明包括引用外來函數(shù)及內(nèi)部函數(shù)，外部引用必須在右側(cè)注明函數(shù)來源：模

塊名及文件名,如是內(nèi)部函數(shù)，只要注釋其定義文件名;

第一個(gè)字母必須使用大寫字母,要求用大小寫字母組合規(guī)范函數(shù)命名,必要時(shí)可用下劃線

間隔,示例如下：

voidUpdateDB_Tfgd(TRACK_NAME);file://ModuleName:r01/sdw.c

voidPrintTrackData(TRACK_NAME);file://ModuleName:r04/tern.c

voidImportantPoint(void);file://ModuleName:r01/sdw.c

voidShowChar(int,int,chtype);file://LocalModule

voidScrollUp_V(int,int);file://LocalModule

.5結(jié)構(gòu)體命名

結(jié)構(gòu)體類型命名必須全部用大寫字母,原則上前面以下劃線開始;結(jié)構(gòu)體變量命名必須用

大小寫字母組合，第一個(gè)字母必須使用大寫字母,必要時(shí)可用下劃線間隔。對于私有數(shù)

據(jù)區(qū)，必須注明其所屬的進(jìn)程。全局?jǐn)?shù)據(jù)定義只需注意其用途。

示例如下：

typedefstruct

{

charszProductName[20];

charszAuthor[20];

charszReleaseDate[16];

charszVersion[10];

unsignedlongMaxTables;

unsignedlongUsedTables;

}DBS_