恒壓無塔供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

學(xué)號(hào):110911101020132014學(xué)年第2學(xué)期隆岑皮《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：恒壓無塔供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專業(yè)：電氣工程學(xué)院班級(jí)：11自動(dòng)化（1）班姓名： 龔志強(qiáng)指導(dǎo)教師：臧大進(jìn)宋鴻儒成績(jī)： 電氣工程學(xué)院2014年4月20日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生班級(jí)：11自動(dòng)化（1）班學(xué)生姓名: 龔志強(qiáng)學(xué)號(hào):1109111010設(shè)計(jì)名稱： 恒壓無塔供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 起止日期：2014.4.28——2014.5.2 指導(dǎo)教師：臧大進(jìn)宋鴻儒設(shè)計(jì)要求：a）原理圖設(shè)計(jì)。.原理圖設(shè)計(jì)要符合項(xiàng)目的工作原理，連線要正確，端了要不得有標(biāo)號(hào)。.圖中所使用的元器件要合理選用，電阻，電容等器件的參數(shù)要正確標(biāo)明。.原理圖要完整，CPU,外圍器件，擴(kuò)器接口，輸入/輸出裝置要一應(yīng)俱全。b）程序設(shè)計(jì).根據(jù)要求，將總體項(xiàng)能分解成若干個(gè)子功能模塊，每個(gè)功能模塊完成一個(gè)特定的功能。.根據(jù)總體要求及分解的功能模塊，確定各功能模塊之間的關(guān)系，設(shè)直出完整的程序流程圖。c）設(shè)計(jì)說明書.原理圖設(shè)計(jì)說明簡(jiǎn)要說明設(shè)計(jì)目的，原理圖中所使用的元器件功能及在圖中的作用，各器件的工作過程及順序。.程序設(shè)計(jì)說明對(duì)程序設(shè)計(jì)總體功能及結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，對(duì)各子模塊的功能以及各子模塊之間的關(guān)系作較詳細(xì)的描述。在以PLC控制為核心，變頻調(diào)速技術(shù)為基礎(chǔ)的恒壓供水系統(tǒng)中,PLC將壓力設(shè)定值與測(cè)量值的偏差經(jīng)PID運(yùn)算后得到的信號(hào)控制變頻器，從而通過變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)管網(wǎng)的壓力，實(shí)現(xiàn)恒壓供水的目的.介紹了基于S7-200恒壓供水系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn).關(guān)鍵詞：PLC變頻調(diào)速PID恒壓供水AbstractInaPLCcontrolasthecoretechnology-basedfrequencycontrolconstantpressurewatersupplysystems,PLCandmeasuringthepressuresettingvalueofthedeviationbythePIDcontrolalgorithmstothesignalconverter,roducedtheS7-200basedonconstantpressurewatersupplysystemPIDregulatorimplementation.Keywords:PLCfrequencycontrolPIDconstantpressurewatersupplyTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章緒論 7課題背景 7\o"CurrentDocument"恒壓供水發(fā)展概況 7\o"CurrentDocument"變頻恒壓供水的現(xiàn)狀 7國(guó)內(nèi)外變頻供水系統(tǒng)現(xiàn)狀 7變頻供水系統(tǒng)應(yīng)用范圍 8\o"CurrentDocument"第2章可編程控制器概述 8\o"CurrentDocument"可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) 8CPU模塊 8I/O模塊 9電源 9編程器 9輸入/輸出擴(kuò)展單元 9外部設(shè)備接口 9\o"CurrentDocument"可編程控制器的工作原理 10\o"CurrentDocument"可編程控制器的內(nèi)存區(qū)域的分布及I/O配置 10\o"CurrentDocument"可編程控制器基本指令簡(jiǎn)介 11\o"CurrentDocument"STEP7-Micro/WIN軟件的使用方法 12系統(tǒng)需求 12軟件的使用 12編程規(guī)則 13\o"CurrentDocument"第3章PLC控制的恒壓供水系統(tǒng) 14\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)基本思路 14\o"CurrentDocument"恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 14\o"CurrentDocument"變頻器及其控制 15變頻器的基本結(jié)構(gòu) 15變頻器的分類及工作原理 16PLC在恒壓供水泵站中的主要任務(wù) 16PLC在恒壓供水泵站中的主要任務(wù) 17PLC模擬量擴(kuò)展單元的配置及應(yīng)用 17第6章總結(jié) 18參考文獻(xiàn) 19第1章緒論課題背景隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，城市高層建筑的供水問題日益突出：一方面要求提高供水質(zhì)量，不要因?yàn)閴毫Φ牟▌?dòng)造成供水障礙：另一方面要求保證供水的可靠性和安全性，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能夠可靠供水。衡量供水質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一是供水壓力是否恒定，因?yàn)樗畨汉愣ㄓ谀承┕I(yè)或特殊用戶是非常重要的，如當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，若供水壓力不足或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，會(huì)造成更大的經(jīng)濟(jì)損失或人員傷亡，但是用戶用水量是經(jīng)常變動(dòng)的，因此用水和供水之間的不平衡的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，并且集中反映在供水的壓力上。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，住房制度改革的不斷深入，人們生活水平的不斷提高，城市建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時(shí)也對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)提出了更高的要求。城市供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個(gè)重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性直接影響到用戶的正常工作和生活，也直接體現(xiàn)了供水管理水平的高低。傳統(tǒng)供水廠，特別是中小供水廠所普遍采用的恒速泵加壓供水方式存在效率較低、可靠性不高。自動(dòng)化程度等缺點(diǎn)，難以滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)生活的需要。隨著人們對(duì)供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性要求的不斷提高，需要利用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)以及通訊技術(shù)，要求設(shè)計(jì)出高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)供水廠復(fù)雜環(huán)境的恒壓供水系統(tǒng)成為必然趨勢(shì)。恒壓供水發(fā)展概況水是生命之源，人類生存和發(fā)展都離不開水。在通常的城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水中，基本上都是靠供水站的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)離心水泵，產(chǎn)生壓力使管網(wǎng)中的自來水流動(dòng)，把供水管網(wǎng)中的自來水送給用戶。但供水機(jī)泵供水的同時(shí)，也消耗大量的能量，如果能在提高供水機(jī)泵的效率、確保供水機(jī)泵的可靠穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，降低能耗將具有重要經(jīng)濟(jì)意義。我國(guó)供水機(jī)泵的特點(diǎn)是數(shù)量大、范圍大、類型多，在工程規(guī)模上也有一定水平，但在技術(shù)水平、工程標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)等方面與國(guó)外先進(jìn)水平相比，還有一定差距。對(duì)大多數(shù)供水企業(yè)來說，傳統(tǒng)供水機(jī)泵存在日常運(yùn)行費(fèi)用太高，供水成本居高不下，單位供水的能耗偏大的問題，尋求與能耗之間的最佳性價(jià)比，是困擾企業(yè)的一個(gè)長(zhǎng)期問題。變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的節(jié)能效果和穩(wěn)定可靠的控制方式，在風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、制冷壓縮機(jī)等高能耗設(shè)備上廣泛應(yīng)用。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水品質(zhì)的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)已逐漸取代原有的水塔供水系統(tǒng)。目前不論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都在利用PLC過程控制功能，結(jié)合變頻調(diào)速和觸摸屏技術(shù)對(duì)原有的老舊系統(tǒng)進(jìn)行改造，隨著科技的發(fā)展，供水系統(tǒng)向著更智能化方向發(fā)展。變頻恒壓供水的現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外變頻供水系統(tǒng)現(xiàn)狀變頻恒壓供水時(shí)在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來的。目前國(guó)內(nèi)外的恒壓供水系統(tǒng)變頻器成熟可靠，恒壓控制技術(shù)先進(jìn)。國(guó)外變頻供水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)主要采用一臺(tái)變頻器只帶一臺(tái)水泵機(jī)組的方式。這種方式安全可靠，變壓方式更靈活。此方式的缺點(diǎn)必是電機(jī)數(shù)量和變頻器的數(shù)量一樣多，因而投資成本很高。國(guó)外生產(chǎn)的變頻器，特別是供水廠用變頻器，相對(duì)國(guó)產(chǎn)變頻器而言，價(jià)格明顯偏高，維護(hù)成本也高于國(guó)內(nèi)產(chǎn)品。目前，國(guó)內(nèi)有不少公司在從事進(jìn)行變頻恒壓供水的研制推廣，國(guó)產(chǎn)變頻器主要采用進(jìn)口元件組裝或直接進(jìn)口國(guó)外變頻器，結(jié)合PLC或PID調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)恒壓供水，在小容量、控制要求的變頻供水領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)并且發(fā)展較快，并以其成本低廉的優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)了相當(dāng)部分小容量變頻器恒壓供水市場(chǎng)。但在大功率容量變頻器上，國(guó)產(chǎn)變頻器有待于進(jìn)一步改進(jìn)和完善。變頻供水系統(tǒng)應(yīng)用范圍變頻恒壓供水系統(tǒng)在供水行業(yè)中的應(yīng)用，按所使用的范圍大致分為三類：（1）小區(qū)變頻供水系統(tǒng)主要用于包括工廠、小區(qū)供水、高層建筑供水、鄉(xiāng)村加壓站，特點(diǎn)是變頻控制的電機(jī)功率小，一般在135kw一下，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單。由于這一范圍的用戶群十分龐大，所以是目前國(guó)內(nèi)研究和推廣最多的方式。（2）國(guó)內(nèi)中小型供水廠變頻恒壓供水系統(tǒng)這類變頻供水系統(tǒng)主要用于中小型供水廠或大中型的輔助供水廠。這類變頻器電機(jī)功率在135km和320km之間，電網(wǎng)電壓通常為220V或380V。受中小型水廠規(guī)模和經(jīng)濟(jì)條件限制，目前主要是采用工廠通用的變頻恒壓供水變頻器。（3）大型供水廠的變頻恒壓供水系統(tǒng)這類變頻供水系統(tǒng)用于大中城市的主力供水廠，特點(diǎn)是功率大、機(jī)組多、多數(shù)采用高壓變頻系統(tǒng)。這類系統(tǒng)一般變頻器和控制器要求較高，多數(shù)采用了國(guó)外的進(jìn)口變頻器和控制系統(tǒng)。第2章可編程控制器概述可編程序控制器，英文稱ProgrammableLogicalController，簡(jiǎn)稱PLC。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(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)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的復(fù)雜接線、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購(gòu)到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐?？删幊炭刂破鞯幕窘Y(jié)構(gòu)可編程控制器主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成（如下圖所示）。

按鈕選擇開關(guān)限位開關(guān)電源CPU模塊可編程序控制器接觸器電磁閥指示燈電源編程裝置CPU模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微處理器（CPU）和存儲(chǔ)器組成。它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器、電腦、打印機(jī)等）的請(qǐng)求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。PLC的內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。可編程序控制器接觸器電磁閥指示燈電源編程裝置I/O模塊I/O模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號(hào)。輸入信號(hào)有兩類：一類是從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號(hào)；另一類是由電位器、熱電偶、測(cè)速發(fā)電機(jī)、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬輸入信號(hào)?？删幊绦蚩刂破魍ㄟ^輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，可編程序控制器控制的另一類外部負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等。電源可編程序控制器一般使用220V交流電源。可編程序控制器內(nèi)部的直流穩(wěn)壓電源為各模塊內(nèi)的元件提供直流電壓。編程器編程器是PLC的外部編程設(shè)備，用戶可通過編程器輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示PLC的工作情況。也可以通過專用的編程電纜線將PLC與電腦聯(lián)接起來，并利用編程軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。輸入/輸出擴(kuò)展單元I/O擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī)）連接在一起。外部設(shè)備接口此接口可將編程器、打印機(jī)、條碼掃描儀，變頻器等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián)，以完成相應(yīng)的操作。本實(shí)驗(yàn)裝置選用的主機(jī)型號(hào)為S7-200系列的主機(jī)?？删幊炭刂破鞯墓ぷ髟砜删幊炭刂破饔袃煞N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(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，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)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，可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(gè)階段。在內(nèi)部處理階段，可編程序控制器檢查CPU，模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，可編程序控制器與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。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)讀入輸入映像寄存器。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的狀態(tài)也不會(huì)隨之而變，輸入信號(hào)變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段被讀入。在輸出處理階段，CPU將輸出映像寄存器的通/斷狀態(tài)傳送到輸出鎖存器?？删幊炭刂破鞯膬?nèi)存區(qū)域的分布及I/O配置S7-200CPU224部分編程元件的編號(hào)范圍與功能說明如下表所示元件名稱編號(hào)編號(hào)范圍功能說明輸入寄存器II0.0?I1.5共14點(diǎn)接受外部輸入設(shè)備的信號(hào)輸出寄存器QQ0.0?Q1.1共10點(diǎn)輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備位存儲(chǔ)器MM0.0?M31.7在程序內(nèi)部使用，不能提供外部輸出定時(shí)器TT0,T64保持型通電延時(shí)1msT1?T4,T65?T68保持型通電延時(shí)10msT5?T31,T69?T95保持型通電延時(shí)100msT32,T96ON/OFF延時(shí)，1msT33?T36,T97?T100ON/OFF延時(shí)，10msT37?T63,T101?T255ON/OFF延時(shí)，100ms計(jì)數(shù)器CC0?C255加法計(jì)數(shù)器，觸點(diǎn)在程序內(nèi)部使用高速計(jì)數(shù)器HCHC0?HC5用來累計(jì)比CPU掃描速率更快的10

事件順序控制繼電器SS0.0?S31.7提供控制程序的邏輯分段變量存儲(chǔ)器VVB0.0?VB5119.7數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲(chǔ)兀件局部存儲(chǔ)器LLB0.0?LB63.7使用臨時(shí)的寄存器，作為暫時(shí)存儲(chǔ)器特殊存儲(chǔ)器SMSM0.0?SM549.7CPU與用戶之間交換信息特殊存儲(chǔ)器（只讀）SMSM0.0?SM29.7CPU執(zhí)行時(shí)標(biāo)志位的狀態(tài)累加寄存器ACAC0?AC3用來存放計(jì)算的中間值可編程控制器基本指令簡(jiǎn)介S7-200的SIMATIC基本指令簡(jiǎn)表:LDLDNNN裝載（開始的常開觸點(diǎn)）取反后裝載（開始的常閉觸點(diǎn)）AN與（串聯(lián)的常開觸點(diǎn)）ANN取反后與（串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)）ON或（并聯(lián)的常開觸點(diǎn)）ONN取反后或（并聯(lián)的常閉觸點(diǎn)）NOT棧頂值取反EU上升沿檢測(cè)ED下降沿檢測(cè)二N賦值SS_BIT,N置位一個(gè)區(qū)域RS_BIT,N復(fù)位一個(gè)區(qū)域SHRBDATA,S_BIT,N移位寄存器SRBOUT,N字節(jié)右移N位SLBOUT,N字節(jié)左移N位RRBOUT,N字節(jié)循環(huán)右移N位RLBOUT,N字節(jié)循環(huán)左移N位TONTxxx,TP通電延時(shí)定時(shí)器TOFTxxx,TP斷電延時(shí)定時(shí)器CTUCxxx,PV加計(jì)數(shù)器CTDCxxx,PV減計(jì)數(shù)器END程序的條件結(jié)束STOP切換到STOP模式WDR看門狗復(fù)位300msJMPN跳到指定的標(biāo)號(hào)CALLN(N1,N2……)調(diào)用子程序，可以優(yōu)16個(gè)可選參數(shù)11

CRET從子程序條件返回FOR/NEXINDX,INIT,FIFor/Next循環(huán)ALD電路塊串聯(lián)OLD電路塊并聯(lián)NETRTABLE,PORT網(wǎng)絡(luò)讀NETWTABLE,PORT網(wǎng)絡(luò)寫SLCRN順控繼電器段的啟動(dòng)SLCTN順控繼電器段的轉(zhuǎn)換SLCE順控繼電器段的結(jié)束STEP7-Micro/WIN軟件的使用方法STEP7-Micro/WIN編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和控制自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境。為了能快捷高效地開發(fā)你的應(yīng)用程序，STEP7-MicroWIN軟件提供了三種程序編輯器。STEP7-Micro/WIN軟件提供了在線幫助系統(tǒng)，以便獲取所需要的信息。本實(shí)驗(yàn)裝置使用的編程軟件是STEP7-Micro/WINV4.0版本，在做實(shí)驗(yàn)前，首先將該軟件根據(jù)軟件安裝的提示安裝到計(jì)算機(jī)上，然后用編程線將計(jì)算機(jī)和實(shí)驗(yàn)裝置連接到一起。系統(tǒng)需求STEP7-MicroWIN既可以在PC機(jī)上運(yùn)行，也可以在Siemens公司的編程器上運(yùn)行。PC機(jī)或編程器的最小配置如下：Windows98、Windows2000、WindowsMe或者WindowsNT4.0以上。軟件的使用中選擇PC/PPI協(xié)議。中選擇PC/PPI協(xié)議。設(shè)置PG/P流口(2)點(diǎn)擊IProperties..12

(2)點(diǎn)擊IProperties..12⑶在通訊菜單里雙擊刷新，STEP7-Micro/WINV4.0開始搜索PPI網(wǎng)絡(luò)中的S7-200CPU。搜索完成后會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中所有PLC的列表，選擇要操作的PLC即可對(duì)所選PLC進(jìn)行操作了。(4)編輯梯形圖。(5)點(diǎn)擊_將程序下載到PLC中，點(diǎn)擊知 可以對(duì)程序運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，點(diǎn)擊卜可以將PLC置于運(yùn)行的狀態(tài)。編程規(guī)則(1)外部輸入/輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等器件的接點(diǎn)可多次重復(fù)使用，無需用復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少接點(diǎn)的使用次數(shù)。(2)梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈接在右邊。接點(diǎn)不能放在線圈的右邊，在繼電器控制的原理圖中，熱繼電器的接點(diǎn)可以加在線圈的右邊，而PLC的梯形圖是不允許的。(3)線圈不能直接與左母線相連。如果需要，可以通過一個(gè)沒有使用的內(nèi)部繼電器的13常閉接點(diǎn)或者特殊內(nèi)部繼電器的常開接點(diǎn)來連接。(4)同一編號(hào)的線圈在一個(gè)程序中使用兩次稱為雙線圈輸出。雙線圈輸出容易引起誤操作，應(yīng)盡量避免線圈重復(fù)使用。(5)梯形圖程序必須符合順序執(zhí)行的原則，即從左到右，從上到下地執(zhí)行，如不符合順序執(zhí)行的電路就不能直接編程。(6)在梯形圖中串聯(lián)接點(diǎn)使用的次數(shù)是沒有限制的，可無限次地使用。(7)兩個(gè)或兩個(gè)以上的線圈可以并聯(lián)輸出。第3章PLC控制的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本思路生產(chǎn)及生活都離不開水。但如果水源離用水場(chǎng)所較遠(yuǎn)，就需要管路的輸送。而將水送到較遠(yuǎn)的地方，管路中是需要有一定水壓的，水壓高了，才能將水輸送到較遠(yuǎn)或較高的樓層。產(chǎn)生水壓的設(shè)備室水泵，水泵轉(zhuǎn)動(dòng)的越快，產(chǎn)生的水壓越高。傳統(tǒng)的維持水壓的方法是建造水塔，水泵開著時(shí)將水打到水塔中，水泵休息時(shí)，借助水塔的水位繼續(xù)供水。水塔中的水位變化相對(duì)水塔的高度變化很小，也就是說水塔能維持供水管路中水壓的基本恒定。但是，建造水塔需花費(fèi)財(cái)力物力，水塔還會(huì)造成二次污染。那么，可不可以不借助水塔來實(shí)現(xiàn)恒壓供水呢？當(dāng)然可以，但是要解決水壓隨用水量的大小變化的問題。通常的做法是：用水量大時(shí)，增加泵數(shù)量或提高水泵的轉(zhuǎn)速以保持官網(wǎng)中的水壓不變，用水量小時(shí)又需做出相反的調(diào)整。這就是恒壓供水的基本思路。這在電動(dòng)機(jī)速度調(diào)節(jié)技術(shù)不發(fā)達(dá)的年代是不可設(shè)想的，但今天辦到這一點(diǎn)已變得很容易了，交流變頻器的誕生為水泵轉(zhuǎn)速的平滑連續(xù)調(diào)節(jié)提供了方便。交流變頻器是改變交流電源頻率的電子電力設(shè)備，輸入三相工頻交流電后，可以輸出頻率平滑變化的三相交流電。恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成恒壓供水泵站一般需要設(shè)多臺(tái)水泵及電機(jī)，這比設(shè)單臺(tái)水泵及電機(jī)節(jié)能而可靠。配單臺(tái)電機(jī)及水泵時(shí)，他們的功率必須足夠的大，在用水量少時(shí)開一臺(tái)大電機(jī)肯定是浪費(fèi)的，電機(jī)選小了用水量大時(shí)供水會(huì)不足。而且水泵與電機(jī)都有維修的時(shí)候，備用泵是必要的。恒壓供水的主要目標(biāo)是保持官網(wǎng)水壓的恒定，水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速要跟隨用水量的變化而變化，這就要用變頻器為水泵電機(jī)供電。這也有兩種配置方案，一是為每臺(tái)水泵電機(jī)配一臺(tái)變頻器，這當(dāng)讓方便，電機(jī)與變頻器不須切換，但購(gòu)變頻器的費(fèi)用較高。另一種方案是數(shù)臺(tái)電機(jī)配一臺(tái)變頻器，變頻器與電機(jī)間可以切換，供水運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，其余水泵工頻運(yùn)行，以滿足不同用水量的需求。圖3-1為恒壓供水泵站的構(gòu)成示意圖。圖中壓力傳感器用于檢測(cè)官網(wǎng)中的水壓，常常設(shè)在泵站的出水口。當(dāng)用水量大時(shí)，水壓降低；用水量小時(shí)，水壓升高。水壓傳感器將水壓的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰螂妷旱淖兓徒o調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器是一種電子裝置，在系統(tǒng)中完成以下幾種功能：14

（1）設(shè)定水管壓力的給定值。恒壓供水水壓的高低需要設(shè)定。供水距離越遠(yuǎn)，用水地點(diǎn)越高，系統(tǒng)所需供水壓力越大。給定值即是系統(tǒng)正常工作時(shí)的恒壓值。另外有些供水系統(tǒng)可能有多種用水目的，如將生活用水與消防用水共用一個(gè)泵站水壓的設(shè)定值可能不止一個(gè)，一般消防用水的水壓要高于生活用水。調(diào)節(jié)器具有給定值設(shè)定功能，可以以數(shù)字量進(jìn)行設(shè)定，也有的調(diào)節(jié)器以模擬量方式設(shè)定。電動(dòng)機(jī)（2）接收傳感器送來的當(dāng)反饋，調(diào)節(jié)器是反饋的接收點(diǎn)壓的實(shí)管網(wǎng)實(shí)測(cè)水壓回送給泵站控制裝置稱為（3）根據(jù)給定值與實(shí)測(cè)值的綜合，依一定的調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出系統(tǒng)調(diào)節(jié)信號(hào)。調(diào)節(jié)器接收了水壓的實(shí)測(cè)反饋信號(hào)后，將它與給定值比1于實(shí)測(cè)值，說明系統(tǒng)水壓低于理想水壓，要加（1）設(shè)定水管壓力的給定值。恒壓供水水壓的高低需要設(shè)定。供水距離越遠(yuǎn)，用水地點(diǎn)越高，系統(tǒng)所需供水壓力越大。給定值即是系統(tǒng)正常工作時(shí)的恒壓值。另外有些供水系統(tǒng)可能有多種用水目的，如將生活用水與消防用水共用一個(gè)泵站水壓的設(shè)定值可能不止一個(gè)，一般消防用水的水壓要高于生活用水。調(diào)節(jié)器具有給定值設(shè)定功能，可以以數(shù)字量進(jìn)行設(shè)定，也有的調(diào)節(jié)器以模擬量方式設(shè)定。電動(dòng)機(jī)（2）接收傳感器送來的當(dāng)反饋，調(diào)節(jié)器是反饋的接收點(diǎn)壓的實(shí)管網(wǎng)實(shí)測(cè)水壓回送給泵站控制裝置稱為（3）根據(jù)給定值與實(shí)測(cè)值的綜合，依一定的調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出系統(tǒng)調(diào)節(jié)信號(hào)。調(diào)節(jié)器接收了水壓的實(shí)測(cè)反饋信號(hào)后，將它與給定值比1于實(shí)測(cè)值，說明系統(tǒng)水壓低于理想水壓，要加要降低水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這些都是由調(diào)節(jié)器的得到給定值與（泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)測(cè)值之差。如給定值大

，如水壓高于理想水壓，信號(hào)控制。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的快速性與系統(tǒng)的穩(wěn)定分一微分定的，PI核心的調(diào)個(gè)調(diào)節(jié)規(guī)律問題，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律多是比例一積調(diào)節(jié)，俗稱PID調(diào)節(jié)器。D調(diào)節(jié)過程視調(diào)節(jié)器的|節(jié)器多為數(shù)字式調(diào)節(jié):調(diào)節(jié)器的內(nèi)部構(gòu)成有調(diào)節(jié)參數(shù)，如P、I、D參數(shù)均是可以由使用者設(shè)數(shù)字式調(diào)節(jié)及模擬量調(diào)節(jié)兩類，以微計(jì)算機(jī)為圖3-1供水泵站的構(gòu)成示意圖變頻器及其控制交流變頻器室微計(jì)算機(jī)及現(xiàn)代電子電力技術(shù)高度發(fā)展的結(jié)果。微計(jì)算機(jī)是變頻器的核心，電子電力器件構(gòu)成了變頻器的主電路。我們知道，從發(fā)電廠送出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國(guó)是每秒50周。而交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速錯(cuò)誤！未指定書簽。式中N 同步轉(zhuǎn)速，r/min；f 電子頻率，Hzp——電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。而異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速式中 s——異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率，s=（N1-N）/N1,一般小于3%。均與送入電機(jī)的電流頻率f成正比例。因而，改變頻率可以方便的改變電機(jī)的運(yùn)行速度，也就是說變頻對(duì)于交流電機(jī)的調(diào)速來說是十分合適的。變頻器的基本結(jié)構(gòu)從頻率變換的形式來說，變頻器分為交一交和交一直一交兩種形式。交一交變頻器可將工頻交流電直接換成頻率、電壓均可控制的交流電，稱為直接式變頻器。而交一直一交變頻器則是先把工頻電通過整流變成直流電，然后再把直流電換成頻率、電壓均可控制的交流電，又稱間接式變頻器。市售通用變頻器多是交一直一交變頻器，其基本結(jié)構(gòu)如圖3-215器電囑所示，由主回路、包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、、逆變器和控制回路組成，現(xiàn)將各部分的功能分述如下：圖3-2變頻器的基本結(jié)構(gòu)（1）整流器。電網(wǎng)側(cè)的變流器是整流器，它的作用是把三相（也可以是單相）交流電整流成直流。（2）直流中間電路。直流中間電路的作用是對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑，以保證逆變器及控制電源得到質(zhì)量較高的直流電源。由于逆變器的負(fù)載多為異步電動(dòng)機(jī)，屬于感性負(fù)載。無論是電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)或發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)其功率因數(shù)總不會(huì)為1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無功功率的交換。這種無功能量要靠中間環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件來緩沖。所以又常稱為直流中間環(huán)節(jié)為中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。（3）逆變器。負(fù)載側(cè)的變流器為逆變器。逆變器的主要作用是在控制電路的控制下將直流平滑輸出電路的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率及電壓都可以任意調(diào)節(jié)的交流電源。逆變器電路的輸出就是變頻器的輸出。（4）控制電路。變頻器的控制電路包括主控制電路、信號(hào)檢測(cè)電路、門極驅(qū)動(dòng)電路、外部接口電路及保護(hù)電路等幾個(gè)部分，其主要任務(wù)是完成逆變器的開關(guān)控制，對(duì)整流器的電壓控制及完成各種保護(hù)功能?？刂齐娐窌r(shí)變頻器的核心部分，性能的優(yōu)劣決定了變頻器的性能。一般三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成，直流中間電路的儲(chǔ)能元件在整電路是電壓源時(shí)是大容量的電解電容，在整流電路時(shí)電源時(shí)是大容量的電感。為了電動(dòng)機(jī)制動(dòng)電阻及輔助電路。逆變電路最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用6個(gè)半導(dǎo)體主開關(guān)器件組成的三橋式逆變電路。有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出。現(xiàn)代變頻器控制電路的核心器件是微型計(jì)算機(jī)，全數(shù)字化控制為變頻器的優(yōu)良性能提供了硬件保障。變頻器的分類及工作原理變頻器較詳細(xì)的工作原理還是與變頻器的工作方式，通常變頻器按工作方式分類如下：（1）U/f控制。U/f控制即電壓與頻率成比例變化控制。由于通用變頻器的負(fù)載主要是電動(dòng)機(jī)，出于電機(jī)磁場(chǎng)恒定的考慮，在變頻的同時(shí)都要伴隨著電壓的調(diào)節(jié)，U/f控制由于忽略了電機(jī)漏阻抗的作用，在低頻段的工作特性不理想。因而實(shí)際變頻器中常用E/f控制。采用U/f控制方式的變頻器通常被稱為普通功能變頻器。（2）轉(zhuǎn)差頻率控制。轉(zhuǎn)差頻率控制是在E/f控制基礎(chǔ)上增加轉(zhuǎn)差控制的一種控制方法。從電機(jī)的轉(zhuǎn)速角度看，這是一種以電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度加上該速度下電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率確定變頻器的輸出頻率的控制方式。更重要的是，在E/f二常數(shù)的條件下，通常對(duì)轉(zhuǎn)差頻率的控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制。采用轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻器通常屬于多功能型變頻器。（3）矢量控制。矢量控制是受調(diào)速性能優(yōu)良的直流電機(jī)磁場(chǎng)電流和轉(zhuǎn)矩電流克分別控制的啟發(fā)而設(shè)計(jì)的一種控制方式。矢量控制將交流電機(jī)的定子電流采用矢量分解的方16法，計(jì)算出定子電流的磁場(chǎng)分量和轉(zhuǎn)矩分量，并分別控制，從而大大的提高了變頻器對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和力矩控制的精度及性能。采用矢量控制的變頻器通常稱為高功能變頻器。通常變頻器按工作方式分類的主要工程意義在于各類變頻器對(duì)負(fù)載的適應(yīng)性。普通功能性變頻器適用于泵類負(fù)載及要求不高的反抗性負(fù)載，而高功能變頻器可適用于位能性負(fù)載。PLC在恒壓供水泵站中的主要任務(wù)PLC在恒壓供水泵站中的主要任務(wù)（1）代替調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)水壓給定值與反饋值的綜合與調(diào)節(jié)工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)字式PID調(diào)節(jié)。一只傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器往往只能實(shí)現(xiàn)一路PID設(shè)置，用PLC作調(diào)節(jié)器可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多路PID設(shè)置，在多功能供水泵站中各類工況中參數(shù)可能不一樣，使用PLC作數(shù)字式調(diào)節(jié)器就十分方便。（2）控制水泵的運(yùn)行與切換。在多泵組恒壓供水泵站中，為了使設(shè)備均勻地磨損，水泵及電機(jī)是輪換工作的。在設(shè)單一變頻器的多泵組泵站中，如規(guī)定和變頻器相連接的泵為主泵，主泵也是輪流擔(dān)任的。主泵在運(yùn)行時(shí)達(dá)到最高頻率時(shí)，增加一臺(tái)工頻泵投入運(yùn)行。PLC則是泵組管理的執(zhí)行設(shè)備。（3）變頻器的驅(qū)動(dòng)控制。恒壓供水系統(tǒng)中變頻器常常采用模擬量控制方式，這需采用PLC的模擬量控制模塊，該模塊的模擬量輸入端接受傳感器送來的模擬信號(hào)，輸出端送出經(jīng)給定值與反饋值比較并經(jīng)PID處理后得出的模擬量控制信號(hào)，并依此信號(hào)的變化改變變頻器的輸出頻率。（4）泵站的其他邏輯控制。除了泵組的運(yùn)行管理工作外，泵站還有許多邏輯控制工作，如手動(dòng)、自動(dòng)操作轉(zhuǎn)換，泵站的工作狀態(tài)指示，泵站工作異常的報(bào)警，系統(tǒng)的自檢等，這些都可以在PLC的控制程序中安排。PLC模擬量擴(kuò)展單元的配置及應(yīng)用PLC的普通輸入端口均為開關(guān)量處理端口，為了使PLC能完成模擬量的處理，常見的方法是為整體式PLC加配模擬量擴(kuò)展單元。