基于PLC的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于plc的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于plc的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要1第一章 緒論21.1全自動(dòng)變頻恒壓供水系統(tǒng)可行性分析21.2全自動(dòng)變頻恒壓供水系統(tǒng)控制原理21.3全自動(dòng)變頻恒壓供水系統(tǒng)特點(diǎn)及適用范圍4第二章 變頻恒壓供水系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備52.1可編程控制器52.1.1可編程控制器的介紹52.1.2 可編程控制器的特點(diǎn)52.1.3 可編程控制器pid控制原理與特點(diǎn)62.1.4 plc的基本結(jié)構(gòu)和工作原理82.2 4a/d及4d/a擴(kuò)展模塊112.2.1模擬量輸入模塊fx2n-4ad112.2.2模擬量輸出模塊fx2n-4da132.3變頻器142.3.1變頻器的工作

2、原理及其組成結(jié)構(gòu)142.3.2 變頻控制恒壓供水控制方式162.3.3變頻器的系統(tǒng)組成及接口定義182.4觸摸屏182.4.1觸摸屏的概述182.4.2觸摸屏的工作原理21第三章 硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)213.1 硬件電路設(shè)計(jì)213.1.1工藝過(guò)程213.1.2 硬件接線243.1.3 控制電路253.2 plc系統(tǒng)選型263.3系統(tǒng)控制要求及梯形圖程序27第四章 程序的調(diào)試354.1變頻恒壓供水系統(tǒng)的調(diào)試內(nèi)容35參考文獻(xiàn)37致謝38摘要本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)城市居民生活用水/消防用水而設(shè)計(jì)的，全自動(dòng)恒壓變頻供水設(shè)備。由plc、變頻器、壓力傳感器、低壓電氣控制臺(tái)和水泵等組成。通過(guò)plc、變頻器、繼電

3、器、接觸器控制水泵機(jī)組運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓變流量供水要求。本文共分為五章。第一章主要介紹本系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn)。第二章介紹了本系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備。第三章講了本系統(tǒng)的硬件電路及軟件程序的設(shè)計(jì)。第四章為整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試部分。該系統(tǒng)能夠?qū)┧到y(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，有效地降低了能耗，保持系統(tǒng)維持在最佳運(yùn)行狀態(tài)，保證按需供水?！娟P(guān)鍵詞】: 恒壓供水，變頻器，plc，4a/d轉(zhuǎn)換器, 4d/a轉(zhuǎn)換器，觸摸屏，壓力傳感器第一章 緒論1.1全自動(dòng)變頻恒壓供水系統(tǒng)可行性分析傳統(tǒng)的供水方式普遍不同程度的存在浪費(fèi)水力、電力資源；效率低；可靠性差；自動(dòng)化程度低等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響了居民用水和工業(yè)用水。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和人

4、們對(duì)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(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)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)之一。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(duì)合理設(shè)計(jì)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(guò)去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，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(dòng)化程度等方面都具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，而且具有顯著

5、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(lái)供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)中成片開(kāi)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(shì)。但國(guó)內(nèi)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制系統(tǒng)的研究還是不夠的，因此，有待于進(jìn)一步研究改善，使其能夠被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐中。1.2全自動(dòng)變頻恒壓供水系統(tǒng)控制原理設(shè)備投入運(yùn)行前，首先應(yīng)設(shè)定設(shè)備的工作壓力等相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)，由壓力傳感器連續(xù)采集供水管網(wǎng)中的水壓及水壓變化率信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送至變頻控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將反饋回來(lái)的信號(hào)與設(shè)定壓力進(jìn)行比較和運(yùn)算，如果實(shí)際壓力比設(shè)

6、定壓力低，則發(fā)出指令控制水泵加速運(yùn)行，如果實(shí)際壓力比設(shè)定壓力高，則控制水泵減速運(yùn)行，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，水泵就維持在該運(yùn)行頻率上。當(dāng)用水量不是很大時(shí)，一臺(tái)泵在變頻器的控制下穩(wěn)定運(yùn)行；當(dāng)用水量大到變頻器全速運(yùn)行也不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定時(shí)，控制器的壓力下限信號(hào)與變頻器的高速信號(hào)同時(shí)被plc檢測(cè)到，變頻器自動(dòng)將原工作在變頻狀態(tài)下的泵，投入到工頻運(yùn)行，以加大管網(wǎng)的供水量，保證壓力穩(wěn)定。若兩臺(tái)泵運(yùn)行仍不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定，則依次將變頻工作狀態(tài)下的泵投入到工頻運(yùn)行，而將下一臺(tái)泵投入變頻運(yùn)行。當(dāng)用水量減少時(shí)，首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號(hào)有效，這時(shí)壓力上限信號(hào)如仍出現(xiàn)；plc首先將工頻運(yùn)行的泵停掉，以減

7、少供水量。當(dāng)上述兩個(gè)信號(hào)仍存在時(shí)，plc再停下一臺(tái)工頻運(yùn)行的泵，直到最后一臺(tái)泵用主變頻器恒壓供水。如果一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過(guò)3小時(shí)，則切換下一臺(tái)泵，避免了某一臺(tái)泵工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，確保了泵的可靠壽命，進(jìn)一步提高了工作效率，節(jié)約了能源。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由變頻器、泵組電機(jī)、供水管網(wǎng)、儲(chǔ)水箱、(智能pid調(diào)節(jié)器)、壓力變送器、plc控制單元等部分組成，控制系統(tǒng)原理圖如圖1-1所示。其中變頻器的作用是為電機(jī)提供可變頻率的電源，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化，同時(shí)變頻器還可作為電機(jī)軟啟動(dòng)裝置，限制電機(jī)的啟動(dòng)電流。壓力變送器的作用是檢測(cè)管網(wǎng)水壓。智能pid調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的plc調(diào)節(jié)。plc

8、控制單元?jiǎng)t是泵組管理的執(zhí)行設(shè)備，同時(shí)還是變頻器的驅(qū)動(dòng)控制，根據(jù)用水量的實(shí)際變化，自動(dòng)調(diào)整其它工頻泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。變頻器和plc的應(yīng)用為水泵轉(zhuǎn)速的平滑性連續(xù)調(diào)節(jié)提供了方便。水泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻軟啟動(dòng),消除了對(duì)電網(wǎng)、電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備的沖擊，延長(zhǎng)機(jī)電設(shè)備的使用壽命。按鈕變頻器信號(hào)水位信號(hào)等plc設(shè)定壓力智能pid調(diào)節(jié)器變頻器電機(jī)一水泵水壓壓力變送器圖1-1恒壓供水系統(tǒng)控制原理框圖一智能pid調(diào)節(jié)器屬于plc擴(kuò)展模塊，可以與adda模塊一起使用，得到過(guò)程控制模塊的效果。同時(shí)它的功能可以被變頻器的某些功能代替，達(dá)到同樣的控制效果。其控制原理圖如圖1-2所示。圖1-2恒壓供水系統(tǒng)控制原理框圖二1.3全自動(dòng)變頻

9、恒壓供水系統(tǒng)特點(diǎn)及適用范圍1、系統(tǒng)特點(diǎn):(1)高效節(jié)能。按需要設(shè)定供水壓力，根據(jù)管網(wǎng)用水量來(lái)變頻調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，使水泵始終在高效率工況下運(yùn)行，同普通的無(wú)塔供水設(shè)備相比，節(jié)能效果達(dá)到20。(2)對(duì)電網(wǎng)沖擊小，保護(hù)功能完善。消除了水泵電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊和干擾，并且設(shè)備控制系統(tǒng)具有短路、過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載、欠壓、 過(guò)熱等多種保護(hù)功能，大大提高了工作效率，延長(zhǎng)了水泵的使用壽命。 (3)人機(jī)界面觸摸面板操作，設(shè)計(jì)參數(shù)靈活方便?？伸`活設(shè)定頻率下限，加速時(shí)間、減速時(shí)間、換泵時(shí)間等各種工作參數(shù)，能夠顯示系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，查閱各種故障原因。(4)定時(shí)喚醒功能。由于系統(tǒng)是根據(jù)管網(wǎng)用水量的多少來(lái)決定投入運(yùn)行水泵的臺(tái)

10、數(shù)，所以當(dāng)用水量長(zhǎng)期在某一小范圍內(nèi)變化時(shí)就會(huì)使得某臺(tái)水泵長(zhǎng)期運(yùn)行而磨損嚴(yán)重，而其他水泵長(zhǎng)期不使用造成生銹，設(shè)定本功能后則可方便的解決該問(wèn)題。對(duì)于同流量的多臺(tái)水泵，為使各泵平均工作時(shí)間相同，須設(shè)置定時(shí)換泵功能。在設(shè)定了定時(shí)換泵功能后，當(dāng)一臺(tái)變量泵連續(xù)工作時(shí)間超過(guò)設(shè)定值后，且有變量泵處于“休息”狀態(tài)，則變頻器自動(dòng)切換啟動(dòng)“休息”時(shí)間最長(zhǎng)的變量泵，并停止原變量泵，以保證各臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)間均等，延長(zhǎng)水泵使用壽命。換泵時(shí)間可任意設(shè)定。(5)當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)換至工頻運(yùn)行，確保供水不間斷。突然停電后再來(lái)電，設(shè)備能夠自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行。 2、適用范圍: 廣泛應(yīng)用于居民區(qū)、賓館及其它公共建筑的生活用水、鍋

11、爐補(bǔ)給水，加壓泵站、各類工礦企業(yè)的生產(chǎn)用水、消防用水、鍋爐恒壓補(bǔ)水、輸油管道增壓、注水系統(tǒng)、農(nóng)田灌溉等。 第二章 變頻恒壓供水系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備2.1可編程控制器2.1.1可編程控制器的介紹最初，可編程邏輯控制器（programmable logic controller）簡(jiǎn)稱plc,主要用于順序控制，雖然采用了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，但是實(shí)際上只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，plc的功能不斷擴(kuò)展和完善，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制和順序控制的范圍，具備了模擬量的控制、過(guò)程控制以及遠(yuǎn)程通信等強(qiáng)大的功能。國(guó)際電工委員會(huì)（iec）于1987年對(duì)plc定義為：plc是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)

12、字運(yùn)算操作的電子裝置，是帶有存儲(chǔ)器，可以編制程序的控制器。它能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行命令，進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)等的操作，并通過(guò)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(guò)程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體，易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)。事實(shí)上，plc就是以嵌入式cpu為核心，配以i/o等模塊，可以方便地用于工業(yè)控制領(lǐng)域的裝置。因此，plc實(shí)際上就是：“工業(yè)專用計(jì)算機(jī)”2.1.2 可編程控制器的特點(diǎn)1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有

13、很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的f系列plc平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余cpu的plc的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從plc的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用plc構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2、配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)

14、模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3、易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎plc作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)

15、控制打開(kāi)了方便之門。4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造plc用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。5、體積小，重量輕，能耗低以超小型plc為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。2.1.3 可編程控制器pid控制原理與特點(diǎn)在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱pid控制，又稱pid調(diào)節(jié)。pid

16、控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用pid控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不能完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用pid控制技術(shù)。pid控制，實(shí)際中也有pi和pd控制。pid控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。(1)比例（p）控制比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比

17、例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（steady-stateerror）。(2)積分（i）控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)（systemwithsteady-stateerror）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例 積分（pi）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。(3)微分（d）控

18、制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（delay）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說(shuō)，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例 微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或

19、滯后的被控對(duì)象，比例 微分（pd）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性?，F(xiàn)在很多中小型plc都提供pid控制用的功能指令，如fx2n系列plc的pid指令，它實(shí)際上是用于pid控制的子程序，與adda模塊一起使用，可以得到過(guò)程控制模塊的效果。fx2n的pid功能指令說(shuō)明如圖2-1所示。圖2-1 pid功能指令說(shuō)明2.1.4 plc的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1、plc的基本結(jié)構(gòu)(1).plc的硬件組成可編程控制器主要由微處理器(cpu)、存儲(chǔ)器(ram、rom)、輸入輸出接口(i/o)、電源和編程器等幾個(gè)部分組成。plc硬件結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。圖2-2 plc硬件結(jié)構(gòu)、微處理器（cpu）cpu是pl

20、c的運(yùn)算控制中心，plc在cpu的控制下，協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作，執(zhí)行監(jiān)控程序，進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)的邏輯處理，產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)部控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備的控制。、存儲(chǔ)器可編程控制器配有兩種存儲(chǔ)器：系統(tǒng)存儲(chǔ)器(rom)和用戶存儲(chǔ)器(ram)。系統(tǒng)存儲(chǔ)器：存放系統(tǒng)管理程序。用戶存儲(chǔ)器：存放用戶編制的應(yīng)用程序和工作數(shù)據(jù)。、輸入輸出接口輸入輸出接口是plc和現(xiàn)場(chǎng)輸入與輸出設(shè)備連接的部分。a)輸入接口 輸入接口電路用來(lái)接收和采集現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)，輸入回路中公共點(diǎn)com通過(guò)輸入元件連接到對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)上，再通過(guò)輸入繼電器將輸入元件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成cpu能夠識(shí)別和處理的信號(hào)，并存儲(chǔ)到輸入映像寄存器中。plc輸入回路接線

21、如圖2-3所示。圖2-3 plc輸入回路接線b)輸出接口 輸出接口電路就是plc的負(fù)載驅(qū)動(dòng)回路，通過(guò)輸出接口，將負(fù)載和負(fù)載電源連接成一個(gè)回路，這樣負(fù)載就由plc輸出接口的on/off進(jìn)行控制，輸出接口為on時(shí)，負(fù)載得到驅(qū)動(dòng)。plc輸出回路接線如圖2-4所示。圖2-4 plc輸出回路接線 (2).plc的軟件組成plc的軟件由系統(tǒng)監(jiān)控程序和用戶軟件程序組成。1)系統(tǒng)監(jiān)控程序是每一臺(tái)plc必須包括的部分，是由plc的制造者編制的，用于控制plc本身的運(yùn)行。系統(tǒng)監(jiān)控程序分成管理程序、用戶指令解釋程序、標(biāo)準(zhǔn)程序或系統(tǒng)調(diào)用子程序。2)用戶程序是plc的使用者編制的針對(duì)控制問(wèn)題的程序。它是用梯形圖或某種p

22、lc指令助記符編制而成的，可以是梯形圖、指令表、高級(jí)語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言等，其助記符形式plc型號(hào)的不同而略有不同。用戶程序是線性地存儲(chǔ)在系統(tǒng)監(jiān)控程序指令的存儲(chǔ)空間內(nèi)的，它的最大容量也是由監(jiān)控程序限制的。2、plc的工作原理(1)plc控制邏輯的實(shí)現(xiàn)plc是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理之上的，是通過(guò)執(zhí)行反應(yīng)控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。由于計(jì)算機(jī)在每一瞬間只能做一件事，其cpu是以分時(shí)操作方式來(lái)處理各項(xiàng)任務(wù)的，所以程序的執(zhí)行時(shí)按順序依次完成相應(yīng)的動(dòng)作，這便形成時(shí)間上的串行，即串行工作方式。(2)plc的工作方式采用循環(huán)掃描方式。在plc處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、

23、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。注意：由于plc是掃描工作過(guò)程，在程序執(zhí)行階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)變化，要等到下一周期的輸入處理階段才能改變。plc循環(huán)掃描過(guò)程如圖2-5所示。內(nèi)部處理通信操作輸入處理程序執(zhí)行輸出處理停止 圖2-5 plc循環(huán)掃描過(guò)程 (3)plc的工作過(guò)程plc的工作過(guò)程主要分為內(nèi)部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個(gè)階段。1）內(nèi)部處理階段在此階段，plc檢查cpu模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器，以及完成一些其它內(nèi)部工作。2）通信服務(wù)階段在此階段，plc與一些智能模塊通信、響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容

24、等，當(dāng)plc處于停狀態(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)容處理和通信操作等內(nèi)容。3）輸入處理輸入處理也叫輸入采樣。在此階段順序讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新，接著進(jìn)入程序的執(zhí)行階段。4）程序執(zhí)行根據(jù)plc梯形圖程序掃描原則，按先左后右，先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來(lái)決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。若用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)，plc從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對(duì)應(yīng)映象寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入有關(guān)器件寄存器中。5）輸出處理程序執(zhí)行完畢

25、后，將輸出映象寄存器，即元件映象寄存器中的y寄存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過(guò)隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。2.2 4a/d及4d/a擴(kuò)展模塊2.2.1模擬量輸入模塊fx2n-4ad1、fx2n4ad的功能fx2n4ad是fx系列plc的模擬量輸入模塊，有四個(gè)輸入通道，每個(gè)通道都可進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。即將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送給plc,以實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程參數(shù)的控制。2、fx2n4ad的外部接線fx2n-4ad外部接線如圖2-6所示。圖中模擬量信號(hào)采用雙絞屏蔽電纜輸入fx2n4ad中，電纜應(yīng)遠(yuǎn)離電源線或其他可能產(chǎn)生電氣干擾的導(dǎo)線。如果輸入電壓有

26、波動(dòng)，或在外部接線中有電氣干擾，可以接一個(gè)0.10.47uf的平滑電容。fx2n-4ad的4個(gè)輸入通道（ch1ch4）通過(guò)輸入端子接線，可以選擇為電壓輸入或電流輸入。如果是電流輸入，應(yīng)將端子v+和i+連接。fx2n-4ad接地端應(yīng)與plc主單位接地端連接，如果存在過(guò)多的電氣干擾，還應(yīng)將外殼地端fg和fx2n-4ad接地端連接。其外部接線如圖2-6所示。圖2-6 fx2n-4ad外部接線在a/d轉(zhuǎn)換過(guò)程中，輸入的是時(shí)間上、幅值上都是連續(xù)的模擬量，而輸出的則是時(shí)間上，幅值上均離散的數(shù)字量，因此，要把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字時(shí)需經(jīng)采樣、保持、量化、編碼四個(gè)步驟。a/d轉(zhuǎn)換原理框圖如圖2-7所示。數(shù)字量編碼量

27、化保持采樣模擬量圖2-7 a/d轉(zhuǎn)換原理框圖2.2.2模擬量輸出模塊fx2n-4da1、fx2n4da的功能fx2n4da是fx系列plc的模擬量輸出模塊，有四個(gè)輸入通道，每個(gè)通道都可進(jìn)行d/a轉(zhuǎn)換，即將plc處理后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量信號(hào)輸出，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程參數(shù)的控制。2、fx2n-4da的外部接線fx2n4da的外部接線如圖2-8所示。圖中模擬量輸出信號(hào)采用雙絞屏蔽電纜傳輸，電纜應(yīng)遠(yuǎn)離電源線或其他可能產(chǎn)生電氣干擾的導(dǎo)線。如果輸出電壓波動(dòng)或在外部接線中有電氣干擾，可以接一個(gè)0.10.47uf的平滑電容。fx2n4da的4個(gè)輸出通道（ch1ch4）通道輸出端子接線，可以獨(dú)立的選擇為電壓輸出

28、或電流輸出。電壓輸出端子為v+和vi-；電流輸出端子i+和vi-。fx2n4da接地端應(yīng)與plc主單元接地端連接；雙絞屏蔽電纜應(yīng)在負(fù)載端使用單點(diǎn)接地。其外部接線如圖2-8所示。圖2-8 fx2n4da的外部接線在d/a轉(zhuǎn)換過(guò)程中，輸入的是幅值上均離散的數(shù)字量，輸出的是時(shí)間上、幅值上都是連續(xù)的模擬量，因此，要把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量時(shí)需經(jīng)控制對(duì)象、檢測(cè)對(duì)象、a/d轉(zhuǎn)換、數(shù)字系統(tǒng)、d/a轉(zhuǎn)換、執(zhí)行機(jī)構(gòu)六個(gè)步驟。d/a轉(zhuǎn)換原理框圖如圖2-9所示。執(zhí)行機(jī)構(gòu)d/a轉(zhuǎn)換數(shù)字系統(tǒng)a/d轉(zhuǎn)換檢測(cè)對(duì)象控制對(duì)象 圖2-9 d/a轉(zhuǎn)換原理框圖2.3變頻器2.3.1變頻器的工作原理及其組成結(jié)構(gòu)從頻率變換的形式來(lái)說(shuō)，變頻器

29、分為交-交和交-直-交兩種形式。交-交變頻器可將工頻交流電直接變換成頻率、電壓均可控制的交流電，稱為直接式變頻器。而交-直-交變頻器則是先把工頻交流電通過(guò)整流變成直流電。然后再把直流電變換成頻率、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-直-交變頻器，其基本結(jié)構(gòu)圖如圖2-10所示.控制指令中間直流環(huán)節(jié)ac控制指令控制指令網(wǎng)側(cè)變流器整流器逆變器acm運(yùn)行指令圖 2-10 變頻器基本結(jié)構(gòu)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：（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)交流整流成直流。（2）直流中間電路 直流中

30、間電路的作用是對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑，以保證逆變電路及控制電源得到質(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(wú)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(wú)功功率的交換。這種無(wú)功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件(電容器或電抗器)來(lái)緩沖。所以又常稱直流中間環(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

31、、外部接口電路及保護(hù)電路等幾個(gè)部分。其主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)控制，對(duì)整流器的電壓控制及完成各種保護(hù)功能?？刂齐娐肥亲冾l器的核心部分，其性能的優(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)能元件在整流電路是電壓源時(shí)是大容量的電解電容，在整流電路是電流源時(shí)是大容量的電感。為了電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的需要，中間電路中有時(shí)還包括制動(dòng)電阻及一些輔助電路。逆變電路最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式是利用6個(gè)半導(dǎo)體主開(kāi)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(kāi)關(guān)的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出?，F(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

32、保障。2.3.2 變頻控制恒壓供水控制方式眾所周知，水泵消耗功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。即n=kn3 n：為水泵消耗功率；n：為水泵運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速；k為比例系數(shù)。而水泵設(shè)計(jì)是按工頻運(yùn)行時(shí)設(shè)計(jì)的，但供水時(shí)除高峰外，大部分時(shí)間流量較小，由于命名用了變頻技術(shù)及微機(jī)技術(shù)有微機(jī)控制，因此可以使水泵運(yùn)行的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，最終達(dá)到節(jié)能的目的。實(shí)踐證明，使用變頻設(shè)備可使水泵運(yùn)行平均轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低20%，從而大大降低能耗，節(jié)能率可達(dá)20%-40%。目前國(guó)內(nèi)各廠家生產(chǎn)的供水設(shè)備電控柜，除采用落后繼電接觸器控制方式外，大致有以下四類：邏輯電子電路控制方式、單片微機(jī)電路控制方式、帶pid回路調(diào)節(jié)器或可編程序控

33、制器（plc）的控制方式和新型變頻調(diào)速供水設(shè)備。變頻控制恒壓供水的控制方式是帶有pid回路調(diào)節(jié)器和可編程序控制器（plc）的控制方式。該方式中變頻器的作用是為電機(jī)提供可變頻率的電源，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化。傳感器的任務(wù)是檢測(cè)管網(wǎng)水壓。壓力設(shè)定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶需要的水壓期望值。壓力設(shè)定信號(hào)和壓力反饋信號(hào)在輸入可編程控制器后，經(jīng)可編程控制器內(nèi)部pid控制程序的計(jì)算，輸出給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)。還有一種辦法是將壓力設(shè)定信號(hào)和壓力反饋信號(hào)送入pid回路調(diào)節(jié)器，由pid回路調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)器內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)算后，輸入給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號(hào)。由于變頻器的轉(zhuǎn)速控制信號(hào)是由可編程控制器或p

34、id回路調(diào)節(jié)器給出的，所以對(duì)可編程控制器來(lái)計(jì)時(shí)，既要有模擬量輸入接口，又要有模擬量輸出接口。由于帶模擬量輸入/輸出接口的可編程控制器價(jià)格很高，這無(wú)形中就增加了供水設(shè)備的成本。若采用帶有模擬量輸入/數(shù)字量輸出的可編程控制器，則要在可編程控制器的數(shù)字量輸出口另接一塊pwm調(diào)制板，將可編程控制器輸出的數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂破鞯某杀緵](méi)有降低，還增加了連線和附加設(shè)備，降低了整套設(shè)備的可靠性。如果采用一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入/輸出的可編程控制器和一個(gè)pid回路調(diào)節(jié)器，其成本也和帶模擬量輸入/輸出的可編程控制器差不多。所以，在變頻調(diào)速恒壓給水控制設(shè)備中，pid控制信號(hào)的產(chǎn)生和輸出就成為降低給水設(shè)備成本的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2

35、.3.3變頻器的系統(tǒng)組成及接口定義變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元、微處理單元等組成的。變頻器的接口組成如圖2-11所示。圖2-11 變頻器的接口組成我們知道，交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位：n 60 f(1 s)/p (1) 式中 n 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； f 異步電動(dòng)機(jī)的頻率； s 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率； p 電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。 由式 (1) 可知，轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率 f 在 0 50hz 的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的

36、高效率、高性能的調(diào)速手段。2.4觸摸屏2.4.1觸摸屏的概述隨著多媒體信息查詢的與日俱增，人們?cè)絹?lái)越多地談到觸摸屏，因?yàn)橛|摸屏不僅適用于中國(guó)多媒體信息查詢的國(guó)情，而且觸摸屏具有堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點(diǎn)。利用這種技術(shù)，我們用戶只要用手指輕輕地碰計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)操作，從而使人機(jī)交互更為直截了當(dāng)，這種技術(shù)大大方便了那些不懂電腦操作的用戶。 觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡(jiǎn)單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。觸摸屏在我國(guó)的應(yīng)用范圍非常廣闊，主要是公共信息的查詢；如電信局、稅務(wù)局、

37、銀行、電力等部門的業(yè)務(wù)查詢；城市街頭的信息查詢；此外應(yīng)用于領(lǐng)導(dǎo)辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點(diǎn)歌點(diǎn)菜、多媒體教學(xué)、房地產(chǎn)預(yù)售等。將來(lái)，觸摸屏還要走入家庭。觸摸屏人機(jī)界面是在操作人員和機(jī)器設(shè)備之間雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字，按鈕，圖形，數(shù)字等來(lái)處理或監(jiān)控管理及應(yīng)付隨時(shí)可能變化信息的多功能顯示屏幕。隨著機(jī)械設(shè)備的飛速發(fā)展，以往的操作界面需要由熟練的操作人員才能操作，而且操作困難，無(wú)法提高工作效率。但是使用人機(jī)界面能夠明確指示并告知操作員機(jī)器設(shè)備目前的狀況，使操作變得簡(jiǎn)單生動(dòng)，并且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個(gè)機(jī)器設(shè)備。使用人機(jī)界面還可以使機(jī)器的配線標(biāo)準(zhǔn)化，

38、簡(jiǎn)單化，同時(shí)也能減少plc控制所需的i/o點(diǎn)數(shù)，降低生產(chǎn)成本同時(shí)由面板控制的小型化及高性能，相對(duì)提高了整套設(shè)備的附加價(jià)。2.4.2觸摸屏的工作原理為了操作上的方便，人們用觸摸屏來(lái)代替鼠標(biāo)或鍵盤。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來(lái)定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測(cè)部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測(cè)用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給cpu，它同時(shí)能接收cpu發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行。全自動(dòng)變頻恒壓供水觸摸屏實(shí)物圖和

39、控制圖分別如圖2-12、2-13所示。圖2-12 全自動(dòng)變頻恒壓供水觸摸屏實(shí)物圖圖2-13 全自動(dòng)變頻恒壓供水觸摸屏控制圖1#泵、2#泵3#泵都有與之對(duì)應(yīng)的工作指示燈;變頻器頻率是通過(guò)模擬量給plc,plc在傳到觸摸屏里的;系統(tǒng)壓力設(shè)定是根據(jù)所需壓力來(lái)定的;啟動(dòng)、停止按鈕是來(lái)控制系統(tǒng)得/失電狀態(tài)。第三章 硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)3.1 硬件電路設(shè)計(jì)3.1.1工藝過(guò)程由三臺(tái)泵組構(gòu)成的生活/消防雙恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)的實(shí)例。如圖3-1所示，市網(wǎng)自來(lái)水用高低水位控制器eq來(lái)控制注誰(shuí)閥yv1，自動(dòng)把水注滿儲(chǔ)水水池，只要水位低于高水位，則自動(dòng)往水池注水。水池的高/低水位信號(hào)也直接送給plc，作為高/低水位報(bào)警

40、。為了保證供水的連續(xù)性，水位上下限傳感器高低距離較小。生活用水和消防用水共用三臺(tái)泵，平時(shí)電磁閥yv2處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，三臺(tái)泵根據(jù)生活用水的多少，按一定的控制邏輯運(yùn)行，維持生活用水低恒壓。當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，電磁閥yv2得電，關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，三臺(tái)泵供消防用水使用，并維持消防用水的高恒壓值。火災(zāi)結(jié)束后，三臺(tái)泵再改為生活用水。圖3-1 生活、消防雙恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)構(gòu)成圖3.1.2 硬件接線1. plc輸入輸出設(shè)備的外部接線圖如圖3-2 plc及擴(kuò)展模塊外圍接線圖?；馂?zāi)時(shí)，火災(zāi)信號(hào)sa1被觸動(dòng)，x000為1。本例忽略了以下因素：(1) 直流電源容量(2) 電源方面的抗干擾措施(3) 輸出方面的

41、保護(hù)措施(4) 系統(tǒng)保護(hù)措施(5)圖3-2 恒壓供水控制系統(tǒng)plc及擴(kuò)展模塊外圍接線2、控制系統(tǒng)主電路圖3-3 控制系統(tǒng)主電路如圖3-3,接觸器km1、km3及km5用于電動(dòng)機(jī)的工頻控制；接觸器km2、km4及km6用于電動(dòng)機(jī)的變頻控制。fr1,fr2,fr3分別為三臺(tái)水泵的電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器。3.1.3 控制電路 如圖3-4為電控系統(tǒng)控制電路圖。途中sa為手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，sa打在1的位置為手動(dòng)控制狀態(tài)；打在2的位置為制動(dòng)控制。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可用按鈕sb1-sb6控制三臺(tái)泵的啟動(dòng)/停止和電磁閥yv2的通/斷；自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在plc程序下運(yùn)行。圖3-4 系統(tǒng)控制電路3.2 plc系統(tǒng)

42、選型全自動(dòng)變頻恒壓供水電氣控制系統(tǒng)共有開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)6個(gè)、開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)12個(gè)；模擬量輸入點(diǎn)1個(gè)、模擬量輸出點(diǎn)1個(gè)。選用三菱fx2n-32mr一臺(tái)、加上一臺(tái)模擬量輸入擴(kuò)展模塊fx2n-4ad、一臺(tái)模擬量輸出擴(kuò)展模塊fx2n-4da構(gòu)成系統(tǒng)。整個(gè)plc系統(tǒng)的配置如圖3-5所示。主機(jī)單元-32mr模擬量輸出模塊-4da模擬量輸入模塊-4ad圖3-5 plc系統(tǒng)組成3.3系統(tǒng)控制要求及梯形圖程序1、泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是：(1)生活用水時(shí)，系統(tǒng)低恒壓值運(yùn)行，消防供水時(shí)高恒壓值運(yùn)行。(2)三臺(tái)泵根據(jù)恒壓的需要，采取“先開(kāi)先?！钡脑瓌t接入和退出。(3)在用水量小的情況下，如果一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)

43、間超過(guò)3h，則要切換下一臺(tái)泵。即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。(4)三臺(tái)泵在啟動(dòng)時(shí)都需要有軟啟動(dòng)功能。(5)要有完善的報(bào)警系統(tǒng)。(6)操作要有手動(dòng)控制功能，手動(dòng)只在應(yīng)急或檢修時(shí)臨時(shí)使用。2、信號(hào)分配如表3-1所示。表3-1 i/o信號(hào)分配表輸入（i）元件功能信號(hào)地址開(kāi)關(guān)sa1手動(dòng)/自動(dòng)消防信號(hào)x0低水位傳感器sll水池水位下限信號(hào)x1高水位傳感器slh水池水位上限信號(hào)x2變頻器報(bào)警su變頻器報(bào)警信號(hào)x3按鈕sb9消鈴x4按鈕sb10試燈x5壓力傳感器up測(cè)取水壓模擬量輸入模塊通道1輸出（o）接觸器km1指示燈hl11號(hào)泵工頻運(yùn)行接觸器及指示y0接觸器km2指示燈hl21號(hào)泵變頻

44、運(yùn)行接觸器及指示y1接觸器km3指示燈hl32號(hào)泵工頻運(yùn)行接觸器及指示y2接觸器km4指示燈hl42號(hào)泵變頻運(yùn)行接觸器及指示y3接觸器km5指示燈hl53號(hào)泵工頻運(yùn)行接觸器及指示y4接觸器km6指示燈hl63號(hào)泵變頻運(yùn)行接觸器及指示y5電磁閥yv2生活/消防供水轉(zhuǎn)換y10指示燈hl7水池水位下限報(bào)警y11指示燈hl8變頻器故障報(bào)警y12指示燈hl9火災(zāi)報(bào)警y13電鈴ha報(bào)警y14繼電器ka變頻器頻率復(fù)位控制y15模擬量模塊電壓輸出控制變頻器頻率用電壓信號(hào)模擬量輸出模塊電壓通道 3、梯形圖程序向蓄水池注水上電初始化調(diào)初始化子程序消防/生活供水壓力給定值設(shè)定上電和故障結(jié)束時(shí)重新激活變頻泵號(hào)存儲(chǔ)器變

45、頻器故障上限時(shí)增泵濾波符合增泵條件時(shí)，工頻泵運(yùn)行數(shù)加1頻率下限時(shí)，減泵濾波符合減泵條件時(shí)工頻泵運(yùn)行數(shù)減1變頻增泵或減泵時(shí)置位m20復(fù)位變頻器頻率，為軟啟動(dòng)作準(zhǔn)備產(chǎn)生關(guān)斷當(dāng)前變頻泵脈沖信號(hào)變頻泵號(hào)加1產(chǎn)生當(dāng)前泵工頻啟動(dòng)脈沖信號(hào)復(fù)位變頻置位工頻產(chǎn)生下一臺(tái)泵變頻運(yùn)行啟動(dòng)信號(hào)變頻工作泵的泵號(hào)轉(zhuǎn)移變頻泵號(hào)加1產(chǎn)生當(dāng)前泵工頻啟動(dòng)脈沖信號(hào)產(chǎn)生下一臺(tái)泵變頻運(yùn)行啟動(dòng)信號(hào)變頻工作泵的泵號(hào)轉(zhuǎn)移一臺(tái)變頻泵運(yùn)行持續(xù)3h時(shí)間到，則產(chǎn)生下一臺(tái)泵的變頻啟動(dòng)信號(hào)有工頻泵運(yùn)行時(shí)，復(fù)位d1901號(hào)泵變頻運(yùn)行控制邏輯2號(hào)泵變頻運(yùn)行控制邏輯1號(hào)泵工頻運(yùn)行控制邏輯2號(hào)泵工頻運(yùn)行控制邏輯3號(hào)泵工頻運(yùn)行控制邏輯水災(zāi)時(shí)，閥yv2打開(kāi)水池低水位

46、信號(hào)處理變頻器故障信號(hào)燈火災(zāi)指示燈3號(hào)泵變頻運(yùn)行控制邏輯1號(hào)泵工頻運(yùn)行控制邏輯2號(hào)泵工頻運(yùn)行控制邏輯3號(hào)泵工頻運(yùn)行控制邏輯火災(zāi)時(shí)，閥yv2打開(kāi)水池低水位信號(hào)處理水池水位下限信號(hào)燈變頻器故障信號(hào)燈水災(zāi)指示燈水池水位下限信號(hào)報(bào)警變頻器故障消鈴邏輯水災(zāi)消鈴邏輯報(bào)警電鈴故障信號(hào)及故障處理結(jié)束主程序結(jié)束初始化子程序中斷程序4、程序中使用的plc元件及其功能見(jiàn)表3-2。表 3-2 程序中使用的plc元件及其功能器件地址功能器件地址功能d100目標(biāo)值t37工頻泵增泵濾波時(shí)間控制d102檢測(cè)值t38工頻泵減泵濾波時(shí)間控制d110采樣時(shí)間t39工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制d111動(dòng)作時(shí)間m10故障結(jié)束脈沖信號(hào)d112

47、輸入濾波常數(shù)m11泵變頻啟動(dòng)脈沖d113比例增益m12減泵脈沖d114積分時(shí)間m13換泵變頻啟動(dòng)脈沖d115微分增益m14復(fù)位當(dāng)前變頻泵運(yùn)行脈沖d116微分時(shí)間m15當(dāng)前泵工頻運(yùn)行啟動(dòng)脈沖d150變頻運(yùn)行頻率下限值m16下一臺(tái)泵變頻啟動(dòng)脈沖d160生活供水變頻運(yùn)行頻率上限值m20泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制d162消防供水變頻運(yùn)行頻率上限值m21泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制d180pi調(diào)節(jié)結(jié)果存儲(chǔ)單元m22泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制d182變頻工作泵的泵號(hào)m30故障信號(hào)匯總d184工頻運(yùn)行泵的總臺(tái)數(shù)m31水池水位下限故障邏輯d190換泵時(shí)間存儲(chǔ)器m32水池水位下限故障消鈴邏輯t33工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制

48、m33變頻器故障消鈴邏輯t34工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制m34火災(zāi)消鈴邏輯第四章 程序的調(diào)試4.1變頻恒壓供水系統(tǒng)的調(diào)試內(nèi)容調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及相應(yīng)的解決方案1、計(jì)算機(jī)傳入plc或在程序運(yùn)行時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤，或無(wú)法傳入。程序在編寫或輸入時(shí)有誤、編程電纜選用錯(cuò)誤等，通過(guò)plc診斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤所在，根據(jù)提示進(jìn)行相應(yīng)的修改。2、在程序輸入后系統(tǒng)運(yùn)行，交流接觸器不吸合通過(guò)程序監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，y0得電但接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)不吸合，說(shuō)明了接觸器線圈沒(méi)得電，需將交流24v電源接入接觸器線圈。3、變頻器沒(méi)有頻率顯示接線時(shí)沒(méi)有給變頻器一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，此次試驗(yàn)給變頻器的輸入信號(hào)是電壓信號(hào)，接變頻器的5、10兩個(gè)端子，將stf或str與公共端子com連接作為啟動(dòng)信號(hào)。4、變頻器的啟動(dòng)頻率值設(shè)定過(guò)小，系統(tǒng)