自動(dòng)供水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)PLC

/摘要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)牢靠性的要求不斷提高;再加上目前能源緊缺，利用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、限制技術(shù)以及通訊技術(shù)，設(shè)計(jì)高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)不同領(lǐng)域的恒壓供水系統(tǒng)成為必定趨勢。本課題用PLC實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)供水限制系統(tǒng)，介紹了恒壓供水的基本原理以及系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)，說明白可編程限制器（PLC）在恒壓供水系統(tǒng)中所擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧南到y(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案和實(shí)際需求分析起先，緊密的聯(lián)系實(shí)際生活的須要，力求做到使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡便，解決實(shí)際中問題，保證供水平安、快捷、牢靠。關(guān)鍵字：PLC恒壓供水變頻器ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofsocialeconomy,itisdemandedthebetterofwatersupply’squalityandreliabilityofwatersupplysystem.Meanwhileenergyresourcesareseriouslylack.Soitisinevitabletendencytodesignwatersupplysystemwhichhashighfunctionandsavesonenergywell,withhelpofadvancedtechniqueofautomation,controlandcommunication.Atthesametimethissystemcanadaptdifferentwatersupplyfields.ThissubjectrealizetheautomaticwatercontrolsystemthatusedofPLC,itintroducedthebasicprinciplethatconstantvoltagesupplieswaterandfoundationthatthesystemform,havestatedtheroleservedasoftheprogrammablecontroller(PLC)inthewater-supplysystemofconstantvoltage.Sincethewholedesignplanofthesystemandactualdemandareanalysed,theneedofcloselifeofintergratingwithpractice,makeeveryefforttomakesuretomakethesystemrunsteadily,easyandsimpletohandle,solveandhittheproblemactually,guaranteetosupplywaterofthesecurity,swift,reliable.Constantvoltagehassuppliedwaterandguaranteedtosupportthewaterqualityamount,thecontrolsystemtakingPLCashostcomputerhasenrichedthesystematiccontrolfunction,haveimprovedsystematicdependability.Keyword:PLC(programmablecontroller),Constantvoltage,supplieswater,Frequencyconverter書目TOC\o"1-2"\h\z\u第一章緒論 11.1變頻恒壓供水產(chǎn)生的背景和意義 11.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)探討現(xiàn)狀 11.3本文探討的系統(tǒng)組成和工作原理 2其次章PLC概述 32.1PLC介紹 32.2PLC工作原理 42.3PLC的編程語言 62.4PLC的分類 92.5PLC限制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 10第三章系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 133.1恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 153.2系統(tǒng)限制要求 173.3限制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址安排 183.4系統(tǒng)選型 193.5PLC模擬量限制單元的配置以及應(yīng)用 19第四章系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 254.1由“恒壓”要求動(dòng)身的工作泵組數(shù)量限制管理 254.2多泵組泵站泵組管理規(guī)范 254.3程序的結(jié)果以及程序功能的實(shí)現(xiàn) 25總結(jié) 36參考文獻(xiàn) 37致謝 38第一章緒論隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)已漸漸取代原有的水塔供水系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)生活消防供水系統(tǒng)。然而，由于新系統(tǒng)多會(huì)接著運(yùn)用原有系統(tǒng)的部分舊設(shè)備（如水泵），在對(duì)原有供水系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的實(shí)踐中，往往會(huì)出現(xiàn)一些在理論上意想不到的問題。本文介紹的變頻限制恒壓供水系統(tǒng)，是在對(duì)一個(gè)典型的水塔供水系統(tǒng)的技術(shù)改造實(shí)踐中，依據(jù)盡量保留原有設(shè)備的原則設(shè)計(jì)的，該系統(tǒng)很好的解決了舊設(shè)備須要頻繁檢修的問題，既體現(xiàn)了變頻限制恒壓供水的技術(shù)優(yōu)勢，同時(shí)有效的節(jié)約了資金。1.1變頻恒壓供水產(chǎn)生的背景和意義眾所周知，水是生產(chǎn)生活中不行缺少的重要組成部分，在節(jié)水節(jié)能己成為時(shí)代特征的現(xiàn)實(shí)條件下，我們這個(gè)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)始終比較落后，自動(dòng)化程度低。主要表現(xiàn)在用水高峰期，水的供應(yīng)量經(jīng)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，水的供應(yīng)量經(jīng)常高于需求量，出現(xiàn)水壓上升供過于求的狀況，此時(shí)將會(huì)造成能量的奢侈，同時(shí)有可能使水管爆破和用水設(shè)備的損壞。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)造成供水的障礙；另一方面要求保障供水的牢靠性和平安性，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能牢靠供水。針對(duì)這兩方面的要求，新的供水方式和限制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這就是PLC限制的恒壓無塔供水系統(tǒng)。恒壓無塔供水系統(tǒng)包括生活用水的恒壓限制和消防用水的恒壓限制——即雙恒壓系統(tǒng)。恒壓供水保證了供水的質(zhì)量，以PLC為主機(jī)的限制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的限制功能，提高了系統(tǒng)的牢靠性。1.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)探討現(xiàn)狀變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后漸漸發(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限制、升降速限制、正反轉(zhuǎn)限制、起制動(dòng)限制、起制動(dòng)限制、壓頻比限制及各種愛護(hù)功能。應(yīng)用在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了滿意供水量大小需求不同時(shí)，保證管網(wǎng)壓力恒定，需在變頻器外部供應(yīng)壓力限制器和壓力傳感器，對(duì)壓力進(jìn)行閉環(huán)限制。目前國內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采納國外的變頻器限制水泵的轉(zhuǎn)速，水管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)整及多臺(tái)水泵的循環(huán)限制，有的采納可編程限制器(PLC)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)，有的采納單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)。但在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗擾性能以及開放性等多方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來說，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒能達(dá)到全部用戶的要求。原深圳華為(現(xiàn)己更名為艾默生)電氣公司和成都希望集團(tuán)(森蘭變頻器)也推出了恒壓供水專用變頻器(5.5kw～22kw),無需外接PLC和PID調(diào)整器，可完成最多4臺(tái)水泵的循環(huán)切換、定時(shí)起、停和定時(shí)循環(huán)。該變頻器將壓力閉環(huán)調(diào)整和循環(huán)邏輯限制功能集成在變頻器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負(fù)載容量，同時(shí)操作不便利且不具有數(shù)據(jù)通信功能，因此只適用于小容量，限制要求不高的供水場所【1】。可以看出，目前在國內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水限制系統(tǒng)的探討設(shè)計(jì)中，對(duì)于能適應(yīng)不同的用水場合，結(jié)合現(xiàn)代限制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時(shí)兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性(EMC)的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)限制探討得不夠。因此，有待于進(jìn)一步探討改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐。1.3本文探討的工作原理和基本要求以一個(gè)三泵生活/消防雙恒壓無塔供水系統(tǒng)為例來說明其工藝過程，市網(wǎng)來水用凹凸水位限制器EQ來限制注水閥YV1，它們自動(dòng)把水注滿儲(chǔ)水池，只要水位低于高水位，則自動(dòng)往水箱中注水。水池的高/低水位信號(hào)也干脆送給PLC，作為底水位報(bào)警用。為了保障供水的持續(xù)性，水位上下限傳感器凹凸距離不是相差很大。生活用水和消防用水共用三臺(tái)泵，平常電磁閥YV2處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，三臺(tái)泵依據(jù)生活用水的多少，按確定的限制邏輯運(yùn)行，使生活用水的恒壓狀態(tài)（生活用水底恒壓值）下進(jìn)行；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)泵共消防用水運(yùn)用，并依據(jù)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(jìn)行。火災(zāi)結(jié)束后三臺(tái)泵再改為生活供運(yùn)用。對(duì)三泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是：（1）生活供水時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)低于恒壓值運(yùn)行，消防供水時(shí)系統(tǒng)應(yīng)高恒壓值運(yùn)行。（2）三臺(tái)泵依據(jù)恒壓的須要，采納“先開先?！钡脑瓌t介入和退出。（3）在用水量小的狀況下，假如一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間超過3H，則要切換到下一臺(tái)泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避開某一臺(tái)泵工作時(shí)間過長。（4）三臺(tái)泵在啟動(dòng)時(shí)要又軟啟動(dòng)功能。其次章PLC概述2.1PLC介紹2.1.1PLC的定義最初，可編程邏輯限制器（ProgrammableLogicController）簡稱PLC。只能進(jìn)行計(jì)數(shù)、定時(shí)及開關(guān)量的邏輯限制。1987年2月，國際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)可編程限制器的定義是：可編程限制器是一種數(shù)學(xué)運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采納一類可編程序的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、依次限制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面對(duì)用戶的指令，并通過數(shù)字式和模塊式輸入/輸出，限制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程?？删幊绦蛳拗破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于和工業(yè)限制系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)【2】。2.1.2PLC的特點(diǎn)（1）牢靠性高。在I/O環(huán)節(jié)，PLC采納了光電隔離、濾波等多種措施。系統(tǒng)程序和大部分的用戶程序都采納EPROM存儲(chǔ)，一般PLC的平均無故障工作時(shí)間可達(dá)幾萬小時(shí)以上。（2）限制功能強(qiáng)。PLC采納的CPU一般是具有較強(qiáng)位處理功能的為處理機(jī)，為了增加其困難的限制功能和連網(wǎng)通訊等管理功能，可以采納雙CPU的運(yùn)行方式，使其功能得到極大的增加。（3）編程便利易學(xué)。第一編程語言（梯形圖）是一種圖形編程語言，和多年來工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)用的電器限制圖特別相像，理解方式也相同，特別適合現(xiàn)場人員學(xué)習(xí)。（4）運(yùn)用于惡劣的工作環(huán)境。采納封裝的方式，適合于各種振動(dòng)、腐蝕、有毒氣體等的應(yīng)用場合。（5）和外部設(shè)備連接便利。采納統(tǒng)一接線方式的可坼裝的活動(dòng)端子排，供應(yīng)不同的端子功能適合于多種電器規(guī)格。（6）體積小、重量輕、功耗底。（7）性價(jià)比高。（8）模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展實(shí)力強(qiáng)。依據(jù)現(xiàn)場的須要進(jìn)行不同功能的擴(kuò)展和組裝，一種型號(hào)的PLC可用于限制從幾個(gè)I/O點(diǎn)到幾百個(gè)I/O點(diǎn)的限制系統(tǒng)。（9）修理便利，功能更敏捷。程序的修改就以意味著功能的修改，因此功能的變更特別敏捷。2.2PLC工作原理2.2.1循環(huán)掃描CPU連續(xù)執(zhí)行用戶程序、任務(wù)的循環(huán)序列稱為掃描。CPU的掃描周期包括讀輸入、執(zhí)行程序、處理通訊懇求、執(zhí)行CPU自診斷測試及寫輸出等等內(nèi)容。PLC可被看成是在系統(tǒng)軟件支持下的一種掃描設(shè)備。他意識(shí)周而復(fù)始的循環(huán)掃描并執(zhí)行由系統(tǒng)軟件規(guī)定好的任務(wù)。用戶程序只是掃描周期的一個(gè)組成部分，用戶程序不運(yùn)行時(shí)，PLC也在掃描，只不過在一個(gè)周期中去除了用戶程序和讀輸入、寫輸出這幾部分的內(nèi)容。典型的PLC在一個(gè)周期中可以完成以下5個(gè)掃描過程。（1）自診斷測試掃描過程。為保證設(shè)備的牢靠行，剛好放映所出現(xiàn)的故障，PLC都具有自監(jiān)視功能。（2）和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊的掃描過程。一般小型系統(tǒng)沒有這一掃描過程，配有網(wǎng)絡(luò)的PLC系統(tǒng)才有通訊掃描過程，這一過程用于PLC之間及PLC和上位計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備之間的通信。（3）用戶程序掃描過程。機(jī)器處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，每一個(gè)掃描周期內(nèi)都包含該掃描過程。該過程在機(jī)器運(yùn)行中是否執(zhí)行是可控的，即用戶可以通過軟件進(jìn)行設(shè)定。用戶程序的長短會(huì)影響過程所用的時(shí)間。（4）讀輸入、寫輸出掃描過程。機(jī)器在正常運(yùn)行狀態(tài)下，每一個(gè)掃描周期都包含這個(gè)掃描過程。該過程在機(jī)器運(yùn)行中是否被執(zhí)行是可控的。CPU在處理用戶程序時(shí)，運(yùn)用的輸入值不是干脆從輸入點(diǎn)讀取的，運(yùn)算的結(jié)果也不干脆送到實(shí)際輸出點(diǎn)，而是在內(nèi)存中設(shè)置了兩個(gè)映象寄存器：一個(gè)為輸入映象寄存器，另一個(gè)為輸出映象寄存器。用戶程序所用的輸入值是輸入映象寄存器的值，運(yùn)算結(jié)果也放在輸出映像寄存器。在輸入掃描過程中，CPU把實(shí)際輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入到輸入映像寄存器：在輸出掃描過程中CPU把輸出映像寄存器的值的輸出點(diǎn)。循環(huán)掃描有如下特點(diǎn)：（1）掃描周期周而復(fù)始地進(jìn)行，讀輸入、輸出和用戶程序是否執(zhí)行是可控的。（2）輸入映像寄存器的內(nèi)容是由設(shè)備驅(qū)動(dòng)的，在程序執(zhí)行過程中的一個(gè)周期內(nèi)輸入映像寄存器的值保持不變，CPU采納集中輸入的限制思想，只能運(yùn)用輸入映像寄存器的值來限制程序的執(zhí)行。（3）對(duì)同一個(gè)輸出單元的多次運(yùn)用、修改次序會(huì)造成不同的執(zhí)行結(jié)果。（4）各個(gè)電路和不同的掃描階段會(huì)造成輸入和輸出的延遲，這是PLC的主要缺點(diǎn)。在讀輸入階段，CPU對(duì)各個(gè)輸入端子進(jìn)行掃描，通過輸入電路將各輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入映象寄存器中。緊接著轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行階段，CPU依據(jù)先左后右、先上后下的依次對(duì)每條指令進(jìn)行掃描，依據(jù)輸入映象寄存器和輸出映象寄存器的狀態(tài)執(zhí)行用戶程序，同時(shí)將執(zhí)行結(jié)果寫入輸出映象寄存器。在程序執(zhí)行期間，即使輸入端子狀態(tài)發(fā)生變更，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)變更——輸入端子狀態(tài)變更只能在下一個(gè)周期的輸入階段才被集中讀入。圖2-1PLC信號(hào)的傳遞過程2.2.2I/O響應(yīng)時(shí)間由于PLC采納循環(huán)掃描的工作方式，而且對(duì)輸入和輸出信號(hào)只在每個(gè)掃描周期的固定時(shí)間集中輸入/輸出，所以必定會(huì)產(chǎn)生輸出信號(hào)相對(duì)輸入信號(hào)滯后的現(xiàn)象。掃描周期越長，滯后現(xiàn)象越嚴(yán)峻。響應(yīng)時(shí)間有輸入延遲、輸出延遲和程序執(zhí)行時(shí)間部分確定。（1）PLC輸入電路設(shè)置了濾波器，濾波器的常數(shù)越大，對(duì)輸入信號(hào)的延遲作用越強(qiáng)。輸入延遲是由硬件確定的，有的PLC濾波器時(shí)間常數(shù)可調(diào)。（2）從輸出鎖存器到輸出端子所經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間稱為輸出延遲，對(duì)于不同的輸出形式，其值大小不同。它也是由硬件確定的，對(duì)于不同信號(hào)的PLC可以通過查表得到。（3）程序執(zhí)行時(shí)間主要由程序長短來確定，對(duì)于一個(gè)實(shí)際的限制程序，編程人員須對(duì)此進(jìn)行現(xiàn)場測算，使PLC的響應(yīng)時(shí)間限制在系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)。在最有利的狀況下，輸入狀態(tài)經(jīng)過一個(gè)掃描周期在輸出得到響應(yīng)的時(shí)間，稱為最小I/O響應(yīng)時(shí)間。在最不利的狀況下，輸入點(diǎn)的狀態(tài)恰好錯(cuò)過了輸入的鎖入時(shí)刻，造成在下一個(gè)輸出鎖定才能被響應(yīng)，這就須要兩個(gè)掃描周期時(shí)間，稱為最大I/O響應(yīng)時(shí)間。它們是由PLC的掃描執(zhí)行方式確定的，和編程方法無關(guān)【3】。2.2.3PLC中的存儲(chǔ)器PLC中的存儲(chǔ)器按用途分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器以及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。（1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中存放的是廠家依據(jù)其選用的PLC的指令的系統(tǒng)編寫的系統(tǒng)程序，它確定了PLC的功能，用戶不能更改其內(nèi)容。（2）用戶程序存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)依據(jù)限制要求而編制的用戶應(yīng)用程序。（3）用來存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)的區(qū)域稱為工作數(shù)據(jù)區(qū)。2.3PLC的編程語言PLC的硬件系統(tǒng)中，和PLC的編程應(yīng)用關(guān)系最干脆的要算數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)運(yùn)行處理的是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)區(qū)中，找到待處理的數(shù)據(jù)確定要知道數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地址。PLC和其他的計(jì)算機(jī)一樣，為了運(yùn)用便利，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都作了分區(qū)，為了每個(gè)存儲(chǔ)單元編排了地址，并且經(jīng)機(jī)內(nèi)系統(tǒng)程序?yàn)槊總€(gè)存儲(chǔ)單元賜予了不同的功能，形成了專用的存儲(chǔ)元件。這就是前面提到過的編程的“軟”元件。為了理解便利，PLC的編程元件用“繼電器”命名，認(rèn)為它們象繼電器一樣具有線圈以及觸點(diǎn)，并且線圈得電，觸點(diǎn)動(dòng)作。當(dāng)然這個(gè)線圈和觸點(diǎn)只是假象，所謂線圈得電不過是存儲(chǔ)單元置1，線圈失電，不過就是存儲(chǔ)單元置0，也正因?yàn)槿绱?，我們稱之為“軟”元件。但是這種“軟”繼電器也有個(gè)突出的好處，可以認(rèn)為它們具有多數(shù)多對(duì)動(dòng)合動(dòng)斷觸點(diǎn)，因此每取用一次它的觸點(diǎn)，不過是讀一次它的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)而已。2.3.1PLC的編程結(jié)構(gòu)功能圖任何語言都有編程的對(duì)象和基礎(chǔ)，重要介紹梯形圖語言和語句表語言，而功能圖是理解這兩種語言的基礎(chǔ)。如圖2-2所示為PLC內(nèi)部的結(jié)構(gòu)功能示意圖。輸入繼電器是由外部輸入驅(qū)動(dòng)的，梯形圖中只能運(yùn)用其介入點(diǎn)狀態(tài)值，用戶不能變更輸入繼電器的狀態(tài)。協(xié)助繼電器的種類和多少確定了PLC限制功能的強(qiáng)弱，相當(dāng)于工作寄存器的多少和功能的強(qiáng)弱。實(shí)際的PLC中并沒有圖中的物理繼電器，用繼電器來表示PLC的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)是為了使習(xí)慣于繼電器限制的工程技術(shù)人員更好的理解PLC的功能，更好的運(yùn)用PLC，就像他在設(shè)計(jì)繼電器限制電路一樣。梯形圖語言是一種圖形化的語言，是一種面對(duì)限制過程的“自然語言”。梯形圖編程語言形象、直觀、精確的描述了邏輯限制關(guān)系，簡潔被廣闊的工程技術(shù)人員所駕馭。PLC和被控對(duì)象所連接的只是I/O條件，而I/O之間的組合限制關(guān)系須要用軟件的方法來描述清晰，梯形圖是一種描述方法，當(dāng)然還有語句等表示其他的語言。語言的支持取決于廠家開發(fā)的系統(tǒng)程序只要將其輸入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中，PLC就能夠干脆說明并實(shí)現(xiàn)I/O間的限制關(guān)系【4】。圖2-2PLC內(nèi)部的結(jié)構(gòu)功能示意圖2.3.2梯形圖編程語言PLC是通過程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行限制的，作為一種專用計(jì)算機(jī)，為了適應(yīng)其應(yīng)用領(lǐng)域，確定有其專用的語言。PLC的編程語言有多種，如梯形圖、語句表、功能圖、邏輯方程等。梯形圖編程語言是一種圖形語言，具有繼電器限制電路形象、直觀的優(yōu)點(diǎn)；語句表編程語言類似計(jì)算機(jī)的匯編語言，用助記符來表示各種指令的功能，是PLC用戶程序的基礎(chǔ)元素。一般而言，梯形圖程序讓PLC仿真來自電源的電流通過一系列的輸入邏輯條件，依據(jù)結(jié)果確定邏輯輸出的允許條件。邏輯通常被分解成小的簡潔理解的片，這些片通常被稱為“梯級(jí)”或網(wǎng)絡(luò)。程序一次掃描執(zhí)行一次網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)從做到右、從上到下的依次進(jìn)行。一旦CPU執(zhí)行到程序的結(jié)尾，就又從上到下執(zhí)行程序。在每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，指令以列為基礎(chǔ)被執(zhí)行，從上而下、從左到右依次執(zhí)行，直到本網(wǎng)絡(luò)的最終一個(gè)線圈列。因此為了充分利用存儲(chǔ)器容量，使掃描時(shí)間盡可能短，利用梯形圖編程時(shí)應(yīng)限制觸點(diǎn)之間的距離，并使網(wǎng)絡(luò)左上邊這部分空白最少。其中，串聯(lián)觸點(diǎn)較多的支路要寫在上面，并聯(lián)支路應(yīng)寫在左邊，線圈放于觸點(diǎn)的右邊。如圖2-3所示是用PLC限制的梯形圖程序，可完成和繼電器限制的電動(dòng)機(jī)干脆起、停（起、保、停）繼電器限制電路圖相同的功能。梯形圖和繼電器限制電路圖很相像，這是可以用PLC限制取代繼電器限制的基礎(chǔ)，可以把經(jīng)過實(shí)踐證明設(shè)計(jì)是勝利的繼電器電路圖進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而設(shè)計(jì)出具有相同功能的PLC限制程序，充分發(fā)揮PLC的功能完善、牢靠性高、限制敏捷的特點(diǎn)。當(dāng)然，它們還是存在著本質(zhì)上的區(qū)分，主要表現(xiàn)如下所述。圖2-3梯形圖（1）繼電器限制電路中運(yùn)用的繼電器是物理的元器件，繼電器和其他限制電器之間的連接必需通過硬件連接線來完成。PLC中的繼電器是內(nèi)部的寄存器位，稱為“軟繼電器”，它具有物理繼電器相像的功能。當(dāng)它的“線圈”通電時(shí)，其所屬的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開；當(dāng)它的線圈斷電時(shí)，其所屬的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)均復(fù)原常態(tài)。PLC梯形圖中的接線稱為“軟接線”，這種“軟接線”是通過編程來實(shí)現(xiàn)的，具有更改簡潔、調(diào)試便利等特點(diǎn)。而繼電器限制電路圖是點(diǎn)線連接圖，相對(duì)來素施工困難、更改費(fèi)勁。（2）PLC中的每一個(gè)繼電器都對(duì)應(yīng)著一個(gè)內(nèi)部的寄存器，由于可以隨時(shí)不受限地讀取其內(nèi)容，所以，可以認(rèn)為PLC的繼電器有多數(shù)個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)供用戶運(yùn)用。PLC梯形圖中的觸點(diǎn)代表的是“邏輯”輸入條件、外部的實(shí)際開關(guān)、按鈕或內(nèi)部的繼電器觸點(diǎn)條件等。而物理繼電器的觸點(diǎn)個(gè)數(shù)是有限的。（3）PLC的輸入繼電器是由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)的，在梯形圖中只能用其觸點(diǎn)，這在物理繼電器中是不行能的。線圈通常代表“邏輯”輸出結(jié)果，如燈、電機(jī)啟動(dòng)器、中間繼電器、內(nèi)部輸出條件等。（4）繼電器限制系統(tǒng)中是依據(jù)觸點(diǎn)的動(dòng)作依次和是延遲逐個(gè)動(dòng)作的，動(dòng)作依次和電路圖的編寫依次無關(guān)。PLC依據(jù)掃描方式工作，首先實(shí)行輸入信號(hào)，然后對(duì)全部梯形圖進(jìn)行計(jì)算，造成了宏觀和動(dòng)作依次的無關(guān)，但是微觀上在一個(gè)時(shí)間段上的是實(shí)際執(zhí)行依次和梯形圖的編寫依次一樣而不是無關(guān)的。（5）PLC梯形圖中的兩根母線以失去原有的意義，它只表示一個(gè)梯形的起始和終了，并無實(shí)際電流通過，假象的概念電流只能從左向右流。為了充分發(fā)揮CPU的邏輯運(yùn)算功能，設(shè)置了大量的稱為盒的附加吩咐，如定時(shí)器、計(jì)算器、格式轉(zhuǎn)換、模擬量I/O、PID調(diào)整或數(shù)學(xué)運(yùn)算指令等，充分的發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算功能，他們和內(nèi)部繼電器一起完成PLC的各種困難限制功能【5】。2.4PLC的分類PLC發(fā)展到今日，已經(jīng)有了多種形式，而且功能也不盡相同，分類時(shí)，一般按以下原則來考慮。2.4.1按I/O點(diǎn)數(shù)容量分類一般而言，處理I/O點(diǎn)數(shù)越多，則限制關(guān)系就比較困難，用戶要求的程序存儲(chǔ)器容量比較大，要求PLC指令及其他功能比較多，指令執(zhí)行的過程也比較快。按PLC的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的多少可將PLC分為以下三類。（1）小型機(jī)小型機(jī)PLC的功能一般以開關(guān)量限制為主，小型PLC輸入、輸出點(diǎn)數(shù)一般在256點(diǎn)以下，用戶程序存儲(chǔ)器容量在4K左右?，F(xiàn)在的高性能小型PLC還具有確定的通訊實(shí)力和少量的模擬量處理實(shí)力。這類的PLC的特點(diǎn)是價(jià)格低廉，體積小巧，適合于限制單臺(tái)設(shè)備和開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品。典型的小型機(jī)有SIEMENS公司的S7-200系列、OMRON公司的CPM2A系列、MITUBISH公司的FX系列和AB公司的SLC500系列等整體式PLC產(chǎn)品。（2）中型機(jī)中型PLC的輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)在256~~2048點(diǎn)之間，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到8K字左右。中型PLC不僅具有開關(guān)量和模擬量的限制功能，還具有更強(qiáng)的數(shù)字計(jì)算實(shí)力，它的通信功能和模擬量處理功能更強(qiáng)大，中型機(jī)比小型機(jī)更豐富，中型機(jī)適用于更困難的邏輯限制系統(tǒng)以及連續(xù)生產(chǎn)線的過程限制系統(tǒng)場合。典型的中型機(jī)有SIEMENS公司的S7-300系列、OMRON公司的C200H系列、AB公司的SLC500系列等模塊式PLC產(chǎn)品。（3）大型機(jī)大型PLC的輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，用戶程序儲(chǔ)存器容量達(dá)到16K以上。大型PLC的性能已經(jīng)和工業(yè)限制計(jì)算機(jī)相當(dāng)，它具有計(jì)算、限制和調(diào)整的實(shí)力，還具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信聯(lián)網(wǎng)實(shí)力，有些PLC還具有冗余實(shí)力。它的監(jiān)視系統(tǒng)采納CRT顯示，能夠表示過程的動(dòng)態(tài)流程，記錄各種曲線，PID調(diào)整參數(shù)等；它配備多種智能板，構(gòu)成一臺(tái)多功能系統(tǒng)。這種系統(tǒng)還可以和其他型號(hào)的限制器互聯(lián)，和上位機(jī)相聯(lián)，組成一個(gè)集中分散的生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量限制系統(tǒng)。大型機(jī)適用于設(shè)備自動(dòng)化限制、過程自動(dòng)化限制和過程監(jiān)控系統(tǒng)。典型的大型PLC有SIEMENS公司的S7-400、OMRON公司的CVM1和CS1系列、AB公司的SLC5/05等系列【6】。2.4.2按結(jié)構(gòu)形式分依據(jù)PLC結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC主要可分為整體式和模塊式兩類。（1）整體式結(jié)構(gòu)整體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是將PLC的基本部件，如CPU板、輸入板、輸出板、電源板等緊湊的安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)殼內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)整體，組成PLC的一個(gè)基本單元（主機(jī)）或擴(kuò)展單元?；締卧显O(shè)有擴(kuò)展端口，通過擴(kuò)展電纜和擴(kuò)展單元相連，配有很多專用的特殊功能的模塊，如模擬量輸入/輸出模塊、熱電偶、熱電阻模塊、通信模塊等，以構(gòu)成PLC不同的配置。整體式結(jié)構(gòu)的PLC體積小，成本底，安裝便利。微型和小型PLC一般為整體式結(jié)構(gòu)。如西門子的S7-200系列。（2）模塊式結(jié)構(gòu)模塊式結(jié)構(gòu)的PLC是由一些模塊單元構(gòu)成，這些標(biāo)準(zhǔn)模塊如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和各種功能模塊等，將這些模塊插在框架上和基板上即可。各個(gè)模塊功能是獨(dú)立的，外型尺寸是統(tǒng)一的，可依據(jù)須要敏捷配置。目前大、中型PLC都采納這種方式。如西門子的S7-300和S7-400系列。整體式PLC每一個(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，在小型限制系統(tǒng)中一般采納整體式結(jié)構(gòu)。但是模塊式PLC的硬件組態(tài)便利敏捷，I/O點(diǎn)數(shù)的多少、輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的運(yùn)用等方面的選擇余地都比整體式PLC大的多，修理時(shí)更換模塊、推斷故障范圍也很便利，因此較困難的、要求較高的系統(tǒng)一般選用模塊式PLC。2.5PLC限制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)運(yùn)用PLC可以構(gòu)成多種形式的限制結(jié)構(gòu)，下面介紹幾種常用的PLC限制系統(tǒng)。2.5.1單機(jī)限制系統(tǒng)單機(jī)限制系統(tǒng)是較一般的一種PLC限制系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)用一臺(tái)PLC限制一個(gè)對(duì)象，限制系統(tǒng)要求的I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量都比較小，沒有PLC的通訊問題，采樣條件和執(zhí)行結(jié)構(gòu)都比較集中，限制系統(tǒng)的構(gòu)成簡潔明白。如圖2-4所示是一個(gè)簡潔的單機(jī)限制系統(tǒng)，圖中PLC可以選用任何一種類型。在單機(jī)限制系統(tǒng)中由于限制對(duì)象比較確定，因此系統(tǒng)要完成的功能一般較明確，I/O點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)器容量等參數(shù)的余量適中即可等參數(shù)的余量適中即可。PLCPLC控控制對(duì)象圖2-4簡潔的單機(jī)限制系統(tǒng)2.5.2集中限制系統(tǒng)集中限制系統(tǒng)用儀態(tài)功能強(qiáng)大的PLC監(jiān)視、限制多個(gè)設(shè)備，形成中心集中式的限制系統(tǒng)。其中，各個(gè)設(shè)備之間的聯(lián)絡(luò)，連鎖關(guān)系、運(yùn)行依次等統(tǒng)一由中心PLC來完成，如圖2-5示【7】。明顯，集中限制系統(tǒng)比單機(jī)限制系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的多。但是當(dāng)其中一個(gè)限制對(duì)象的限制程序須要變更時(shí)，必需停止運(yùn)行中心PLC，其他的限制對(duì)象也必需停止運(yùn)行。當(dāng)各個(gè)限制對(duì)象的地理位置距集中限制系統(tǒng)比較遠(yuǎn)時(shí)，須要大量的電纜線，造成系統(tǒng)成本的增加。為了適應(yīng)限制系統(tǒng)的變更，采納集中限制系統(tǒng)時(shí)，必需留意選擇I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量時(shí)要留有足夠的余量，以便滿意增加限制對(duì)象的要求。PLC限制對(duì)象A限制對(duì)象B限制對(duì)象CPLC限制對(duì)象A限制對(duì)象B限制對(duì)象C2.5.3分散限制系統(tǒng)分散限制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖2-6所示，每一個(gè)限制對(duì)象設(shè)置一臺(tái)PLC，各臺(tái)PLC可以通過信號(hào)傳遞進(jìn)行內(nèi)部連鎖、響應(yīng)或發(fā)令等，或者由上位機(jī)通過數(shù)據(jù)通信總線進(jìn)行通訊。分散限制系統(tǒng)常用于多臺(tái)機(jī)械生產(chǎn)線的限制，各個(gè)生產(chǎn)線之間有數(shù)據(jù)連接。由于各個(gè)限制對(duì)象都由自己的PLC進(jìn)行限制，當(dāng)其中一個(gè)PLC停止運(yùn)行時(shí)不須要停止運(yùn)行其他的PLC。隨著PLC性能的不斷提高，由PLC擔(dān)當(dāng)?shù)蛯酉拗迫蝿?wù)，通過網(wǎng)絡(luò)連接，PLC和過程限制相結(jié)合的分散限制系統(tǒng)將是計(jì)算機(jī)限制的重要發(fā)展方向。和集中限制系統(tǒng)相比，分散限制系統(tǒng)的牢靠性大大加強(qiáng)。具有相同I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，雖然分散限制系統(tǒng)中多用了一臺(tái)或幾臺(tái)PLC，導(dǎo)致價(jià)格偏高，但是從維護(hù)、試運(yùn)轉(zhuǎn)或增設(shè)限制對(duì)象等方面來看，其敏捷性要大得多，總的成本核算是合理的。上機(jī)位上機(jī)位PLCAPLCBPLCC限制對(duì)象A限制對(duì)象B限制對(duì)象C圖2-6分散限制系統(tǒng)第三章系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)PLC的硬件系統(tǒng)、指令系統(tǒng)和編程方法以后，對(duì)于設(shè)計(jì)一個(gè)較大的PLC限制系統(tǒng)時(shí)，要全面考慮多種因素，不管所設(shè)計(jì)的限制系統(tǒng)的大小，一般都要用以下設(shè)計(jì)步驟來進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。隨著PLC功能的不斷完善和提高，PLC幾乎可以完成工業(yè)領(lǐng)域的所以限制任務(wù)。但是PLC還是有最適合它的應(yīng)用場合，所以接到一個(gè)限制任務(wù)以后，要分析被控對(duì)象的限制過程和要求，看看用什么限制設(shè)備來完成該任務(wù)最合適。其實(shí)現(xiàn)在的可編程不僅處理開關(guān)量，而且對(duì)模擬量的處理實(shí)力也很強(qiáng)。所以在很多狀況下也可以取代工業(yè)限制計(jì)算機(jī)（IPC）作為主控器。限制對(duì)象以及限制裝置確定后，還要進(jìn)一步確定PLC的限制范圍。一般來說，能夠反映生產(chǎn)過程的運(yùn)行狀況，能用傳感器干脆測量的參數(shù)，限制邏輯困難的部分都由PLC限制來完成。當(dāng)某一個(gè)限制任務(wù)確定由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以及外設(shè)。對(duì)第一個(gè)問題，首先要對(duì)限制任務(wù)進(jìn)行具體的分析，把全部的I/O點(diǎn)找出來，包括開關(guān)量I/O模擬量I/O以及這些I/O點(diǎn)的性質(zhì)。I/O點(diǎn)是性質(zhì)主要是指他們是直流信號(hào)還是溝通信號(hào)，它們的電源電壓。限制系統(tǒng)輸出點(diǎn)的類型特別關(guān)鍵，假如它們之中既有溝通220V的接觸器、電磁閥，又有直流24V的指示燈，則最終選用的PLC的輸出點(diǎn)有可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。因?yàn)镻LC的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組的輸出只能有一個(gè)電源的種類和等級(jí)。對(duì)于其次個(gè)問題，則有以下幾個(gè)方面要考慮：（1）功能方面。全部PLC一般都具有常規(guī)的功能，但是對(duì)于某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有實(shí)力完成限制任務(wù)。如對(duì)PLC和PLC、PLC和智能儀表以及上位機(jī)之間敏捷便利的通訊要求；或?qū)LC的計(jì)算速度、用戶程序容量有特殊要求的；或?qū)LC的位置限制有特殊要求等。這就要求用戶對(duì)市場上流行的PLC品種有一個(gè)具體的了解，以便做出正確的選擇。（2）價(jià)格方面。不同廠家的PLC產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、I/O點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的價(jià)格能相差40%以上。在運(yùn)用PLC較多的狀況下，這樣的差價(jià)必需是須要考慮的。（3）個(gè)人喜好方面。有些工程技術(shù)人員對(duì)某種品牌的熟識(shí)，所以一般比較喜愛運(yùn)用這種產(chǎn)品。分析評(píng)估分析評(píng)估限制任務(wù)PLC機(jī)選型，I/O設(shè)備選擇I/O地址安排程序設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)安裝調(diào)試程序設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)接線圖和限制柜檢查修改程序檢查硬件接線聯(lián)機(jī)調(diào)試交付運(yùn)用現(xiàn)場安裝調(diào)試編制技術(shù)文件滿意要求滿意要求NNYNY圖3-1PLC限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟輸入/輸出信號(hào)在PLC接線端子上的地址安排是進(jìn)行PLC限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)軟件設(shè)計(jì)來說，I/O地址安排以后才可以進(jìn)行編程；對(duì)限制柜和PLC的外圍接線來說，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員依據(jù)線路圖和安裝圖安裝限制柜。系統(tǒng)調(diào)試分模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。硬件部分的模擬調(diào)試可在斷開主電路的狀況下，主要試一試手動(dòng)限制部分是否正確。軟件部分的模擬調(diào)試可借助于模擬開關(guān)和PLC輸出端的輸出指示燈進(jìn)行。須要模擬量信號(hào)I/O時(shí)，可用電位器和萬用表協(xié)作進(jìn)行。調(diào)試時(shí)?？衫蒙显V外圍設(shè)備模擬各種現(xiàn)場開關(guān)和傳感器狀態(tài)，然后視察PLC的輸出邏輯是否正確。假如有錯(cuò)誤則修改后反復(fù)調(diào)試?，F(xiàn)在PLC的主流產(chǎn)品都可以在PLC機(jī)上編程，并可以在電腦上干脆進(jìn)行模擬調(diào)試。聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，可以把編制好的程序下載到現(xiàn)場的PLC中。有時(shí)PLC或許只有這一臺(tái)，這時(shí)就要把PLC安裝到限制柜相應(yīng)的位置上。調(diào)試時(shí)確定要先將主電路斷電，只對(duì)限制電路進(jìn)行聯(lián)調(diào)即可。通過現(xiàn)場聯(lián)調(diào)信號(hào)的接入經(jīng)常還會(huì)發(fā)覺軟件以及硬件中的一些問題，有時(shí)廠家還須要對(duì)某些限制功能進(jìn)行改進(jìn)，這種狀況下，都要經(jīng)過反復(fù)測試系統(tǒng)后，才能最終交付運(yùn)用。產(chǎn)生水壓的設(shè)備是水泵，水泵轉(zhuǎn)動(dòng)的越快，產(chǎn)生的水壓就越高。傳統(tǒng)的維持水壓的方法就是建立水塔，水泵開者時(shí)將水打到水塔中，水泵休息時(shí)借助水塔的水位接著供水。水塔中的水位變更相對(duì)水塔的高度來說很小，也就是說水塔能夠維持供水管路中水壓的基本恒定【8】。但是建立水塔需花費(fèi)財(cái)力，水塔還會(huì)造成水的二次污染。不用水塔，而要解決水壓隨用水量大小變更的問題。通常的方法是：用水量大時(shí)，增加水泵的數(shù)量或提高水泵的轉(zhuǎn)動(dòng)速度以保證管網(wǎng)中的水壓不變，用水量小時(shí)又需作出相反的調(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)整技術(shù)不發(fā)達(dá)的年頭是不行設(shè)想的，但是今日辦到這一點(diǎn)已經(jīng)變的很簡潔了，溝通變頻的誕生為水泵轉(zhuǎn)速的平滑連續(xù)調(diào)整供應(yīng)了便利。溝通變頻器是變更溝通電源頻率的電子設(shè)備，輸入三相工頻溝通電后，可以輸出頻率平滑變更的三相溝通電。建立水塔須要花費(fèi)財(cái)力，水塔還會(huì)造成水的二次污染。那么可不行以不借助水塔來實(shí)現(xiàn)恒壓供水？答案是確定的，但是要解決水壓隨用水量的大小變更的問題。通常的方法是：用水量大時(shí)，增加水泵的數(shù)量或提高水泵的轉(zhuǎn)動(dòng)速度以保持管網(wǎng)中水壓的不變，用水量小時(shí)又須要做出相反的調(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)整技術(shù)不發(fā)達(dá)的年頭是不行以想象的，但是在今日辦到這一切已經(jīng)邊的很簡潔了。3.1恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成恒壓供水泵站一般需設(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)能而牢靠。配單臺(tái)電機(jī)和水泵時(shí)，它們的功率必需足夠的大，在用水量少十開一臺(tái)大電機(jī)確定是奢侈，電機(jī)選小了用水量大時(shí)供水不足。而且水泵和電機(jī)都有修理的時(shí)候，備用泵是必要的。恒壓供水的主要目標(biāo)是保持管壓網(wǎng)水壓的恒定，水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速套跟隨用水量的變更而變更，這就要用變頻器為水泵供電。這也有兩種配置方式，一是為每臺(tái)水泵電機(jī)配一臺(tái)變頻器，這當(dāng)然便利，電機(jī)和變頻器間不須要切換，但是購買變頻器的費(fèi)用較高。另一種方案是數(shù)臺(tái)電機(jī)陪一臺(tái)變頻器，變頻器和電機(jī)見可以切換，供水運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，其余水泵共頻運(yùn)行，以滿意不同用水兩的需求。下圖為恒壓供水泵站的示意圖。如圖3-2所示，圖中壓力傳感器用于檢測管網(wǎng)中的水壓，常裝設(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)，水壓上升。水壓傳感器將水壓的變更轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰螂妷旱淖兏徒o調(diào)整器【9】。圖3-2變頻恒壓供水站的基本組成調(diào)整器是一種電子裝備,在系統(tǒng)中完成以下幾種功能:(1)設(shè)定水管壓力的給定值，恒壓供水水壓的凹凸依須要設(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)可能有多種供水目的，如將生活用水和消防用水共用一個(gè)泵站，水壓的設(shè)定值可能不只一個(gè)，一般消防用水的水壓要高一些，調(diào)整器具有給定值設(shè)定功能，可以以數(shù)字量進(jìn)行設(shè)定，也有的調(diào)整器以模擬量方式設(shè)定。（2）接受傳感器送來的管網(wǎng)水壓的實(shí)測值。管網(wǎng)實(shí)測水壓回送到泵站限制裝置稱為反饋，調(diào)整器實(shí)反饋的接受點(diǎn)。（3）依據(jù)給定值和實(shí)測值的綜合，依確定的調(diào)整規(guī)律發(fā)出系統(tǒng)調(diào)整信號(hào)。調(diào)整器接受了實(shí)測水壓的反饋信號(hào)后，將它和給定值比較，得到給定值和實(shí)測值之差。假如給定值大于實(shí)測值，說明系統(tǒng)水壓低于志向水壓，要加大水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，假如水壓高于志向水壓，要降低水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這些都是由調(diào)整器的輸出信號(hào)限制。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)整的快速性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調(diào)整工作中還有個(gè)調(diào)整規(guī)律的問題，傳統(tǒng)調(diào)整器的調(diào)整規(guī)律多是比例-積分-微分調(diào)整，俗稱PID調(diào)整。調(diào)整器的調(diào)整參數(shù)，如PID參數(shù)均是可以由運(yùn)用者設(shè)定的，PID調(diào)整過程視調(diào)整器的的內(nèi)部構(gòu)成由數(shù)字式調(diào)整及模擬量調(diào)整兩類，以微型計(jì)算機(jī)調(diào)整器多為數(shù)字調(diào)整器。調(diào)整器的輸出信號(hào)一般式模擬信號(hào)，4~20mA變更的電流信號(hào)或0~10V間變更的電壓信號(hào)。信號(hào)的量值和前面提到的差值成正比，用于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行設(shè)備工作。下面以一個(gè)三泵生活/消防雙恒壓無塔供水系統(tǒng)為例來說明其工藝過程，如圖3-3所示，市網(wǎng)來水用凹凸水位限制器EQ來限制注水閥YV1，它們自動(dòng)把水注滿儲(chǔ)水池，只要水位低于高水位，則自動(dòng)往水箱中注水。水池的高/低水位信號(hào)也干脆送給PLC，作為低水位報(bào)警用。為了保障供水的持續(xù)性，水位上下限傳感器凹凸距離不是相差很大。生活用水和消防用水共用三臺(tái)泵，平常電磁閥YV2處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，三臺(tái)泵依據(jù)生活用水的多少，按確定的限制邏輯運(yùn)行，使生活用水的恒壓狀態(tài)（生活用水底恒壓值）下進(jìn)行；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)泵共消防用水運(yùn)用，并依據(jù)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(jìn)行。火災(zāi)結(jié)束后三臺(tái)泵再改為生活供水運(yùn)用【10】。圖3-3生活消防雙恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成圖3.2系統(tǒng)限制要求對(duì)三泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是：（1）生活供水時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)低于恒壓值運(yùn)行，消防供水時(shí)系統(tǒng)應(yīng)高恒壓值運(yùn)行。（2）三臺(tái)泵依據(jù)恒壓的須要，采納“先開先?！钡脑瓌t介入和退出。（3）在用水量小的狀況下，假如一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間超過3H，則要切換到下一臺(tái)泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避開某一臺(tái)泵工作時(shí)間過長。（4）三臺(tái)泵在啟動(dòng)時(shí)要又軟啟動(dòng)功能。（5）要有完整的報(bào)警功能。（6）對(duì)泵的操作要有手動(dòng)限制功能，手動(dòng)只在應(yīng)急或檢修時(shí)臨時(shí)運(yùn)用。3.3限制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址安排PLC要能夠識(shí)別和接受描述現(xiàn)場設(shè)備的開關(guān)量，同時(shí)要能夠發(fā)出限制信號(hào)限制一些執(zhí)行設(shè)備，以便對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行限制。PLC是通過I/O單元完成此工作的。I/O單元是PLC和外部設(shè)備相互聯(lián)系的通道，能輸入/輸出多種形式和驅(qū)動(dòng)實(shí)力的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)被控設(shè)備和PLC的I/O接口之間的電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串/并轉(zhuǎn)換、A/D和D/A轉(zhuǎn)換等功能。輸入單元接受現(xiàn)場設(shè)備向PLC供應(yīng)信號(hào)，包括人為的限制信號(hào)和能描述現(xiàn)場狀態(tài)的開關(guān)量信號(hào)，例如由按鈕、限位開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、撥碼器等供應(yīng)的開關(guān)量。這些信號(hào)經(jīng)過輸入電路進(jìn)行濾波、光電隔離、電平轉(zhuǎn)換等處理后，變成CPU能夠接受和處理的信號(hào)。輸出單元將經(jīng)過CPU處理的弱電信號(hào)通過光電隔離、功率放大等處理，轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所須要的強(qiáng)電信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行元器件，如接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)整閥、調(diào)速裝置等。依據(jù)圖3-3及以上限制要求統(tǒng)計(jì)限制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào)如下表所示。水位上下限信號(hào)分別位I0.1、I0.2，它們在水沉沒時(shí)為0，露出時(shí)為1。表3.1輸入輸出點(diǎn)代碼及地址編號(hào)名稱代碼地址編號(hào)輸入信號(hào)手動(dòng)和自動(dòng)消防信號(hào)SA1I0.0水池水位下限信號(hào)SLLI0.1水池水位上限信號(hào)SLHI0.2變頻器報(bào)警信號(hào)SUI0.3消鈴按鈕SB9I0.4試燈按鈕SB10I0.5遠(yuǎn)程壓力表模擬量變壓值UAIW0輸出信號(hào)1#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM1，HL1Q0.01#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM2，HL2Q0.12#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM3，HL3Q0.22#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM4，HL4Q0.33#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM5，HL5Q0.43#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM6，HL6Q0.5生活/消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥YV2Q1.03.4系統(tǒng)選型從上面分析可知，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn)6個(gè)、開關(guān)量輸出點(diǎn)12個(gè)；模擬量輸出點(diǎn)1個(gè)模擬量輸出點(diǎn)1個(gè)。假如選用CPU224PLC，也須要擴(kuò)展單元；假如選用CPU226PLC則價(jià)格較高，奢侈較大。參照S7–200的產(chǎn)品目以及市場實(shí)際價(jià)格，選用主機(jī)為CPU222（8輸入/6輸出繼電器）一臺(tái)，加上一臺(tái)擴(kuò)展模塊EM222（8繼電器輸出），再擴(kuò)展一臺(tái)模擬量模塊EM235（4AI/1AO）。這樣的配置是最經(jīng)濟(jì)的。整個(gè)PLC系統(tǒng)的配置如圖3-4：主機(jī)單元CUP222AC/DC繼電器主機(jī)單元CUP222AC/DC繼電器模擬量單元EM2354AI/1AO擴(kuò)展單元EM2228點(diǎn)繼電器圖3-4PLC系統(tǒng)組成S7-200PLC是德國西門子公司生產(chǎn)德一種小型PLC，其很多功能達(dá)到大、中型PLC的水平，而價(jià)格卻和小型PLC一樣，因此，它一經(jīng)退出，即受到了廣泛的關(guān)注。特殊是S7-200CPU22*系列PLC。由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面（HMI）可供選擇，所以系統(tǒng)的集成特別便利，并且可以很簡潔的組成PLC網(wǎng)絡(luò)。3.5PLC模擬量限制單元的配置以及應(yīng)用 PLC的一般輸入輸出端口均為開關(guān)量處理端口，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。模擬量擴(kuò)展單元可將外部模擬量轉(zhuǎn)化為PLC可處理的數(shù)字量及將PLC內(nèi)部運(yùn)算結(jié)果數(shù)字量轉(zhuǎn)換為機(jī)外可以運(yùn)用的模擬量。模擬量擴(kuò)展單元有單獨(dú)用于模/數(shù)轉(zhuǎn)換的，單獨(dú)用于數(shù)/轉(zhuǎn)換的，也兼有模/數(shù)和數(shù)/模兩種功能的，以下介紹S7-200系列PLC的模擬量擴(kuò)展模塊EM235，它具有四路模擬量輸入及一路模擬量輸入，可以用于恒壓供水限制中【11】。3.5.1EM235模擬量工作單元性能指標(biāo)表3.2模擬量擴(kuò)展模塊EM235輸入/輸出技術(shù)規(guī)范輸入技術(shù)規(guī)范輸出技術(shù)規(guī)范最大輸出電壓30VDC隔離（現(xiàn)場到邏輯）無最大輸入電壓32mA信號(hào)范圍電壓輸出電流輸出±100~~20mA輸入濾波衰減-3dB，3.1kHz辨別率12位A/D轉(zhuǎn)換器隔離否辨別率，滿量程電壓電流`12位11位輸入類型差分輸入范圍電壓單極性0~10V，0~5V0~1V，0~500mV電壓電流-32000~+320000~+32000電壓雙極性電流0~100Mv,0~50mV±10V，±5V，±2.5V±1V，±500mV，±250Mv±100mV,±50mV,±25mv0~20mA精度最差狀況0~55℃電壓輸出電流輸出±2%滿量程±2%滿量程精度最差狀況0~55℃電壓輸出電流輸出典型，25℃電壓輸出電流輸出±2%滿量程±2%滿量程±5%滿量程±5%滿量程輸入辨別率AD轉(zhuǎn)換時(shí)間＜250s模擬輸入階躍響應(yīng)1.5mS到95%共模抑制4dB,DC到60Hz共莫電壓信號(hào)電壓加共加模電壓≤±12V24VDC電壓范圍20.4~~28.8V設(shè)置時(shí)間電壓輸出電流輸出100s2ms數(shù)據(jù)字格式雙極性，滿量程單極性，滿量程-32000~+320000~32000為能適用各種規(guī)格的輸入、輸出兩，模擬量處理模塊都設(shè)計(jì)成可編程，而轉(zhuǎn)換生成的數(shù)字量一般具有固定的長度及格式。模擬量輸出則希望將確定范圍的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流量或標(biāo)準(zhǔn)電壓量以便利和其他限制接口。上表中，輸入、輸出信號(hào)范圍欄給出了EM235的輸出、輸入信號(hào)規(guī)格，以供選用。3.5.2校準(zhǔn)及配置模擬量模塊在接入電路工作前需完成配置及校準(zhǔn)，配置指依據(jù)實(shí)際需接入的信號(hào)類型對(duì)模塊進(jìn)行一些設(shè)定。校準(zhǔn)可以簡潔的理解為儀器儀表運(yùn)用前的調(diào)零以及調(diào)滿度。3.5.3EM235的安裝運(yùn)用（1）依據(jù)輸入信號(hào)的類型及變更范圍設(shè)置PID開關(guān)，完成模塊的配置工作。必要時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)工作。（2）完成硬件的接線工作。留意輸入、輸出信號(hào)的類型不同，采納不同的接入方式。為防止空置端對(duì)接線端的干擾，空置端應(yīng)短接。接線還應(yīng)留意傳感器的線路盡可能短，且應(yīng)運(yùn)用屏蔽雙絞線，要保證24VDC傳感器電源無噪聲、穩(wěn)定牢靠。（3）確定模塊安裝入系統(tǒng)時(shí)的位置，并由安裝位置確定模塊的編號(hào)。S7-200擴(kuò)展單元安裝時(shí)在主機(jī)的右邊依次排列，并從模塊0起先編號(hào)。模塊安裝完畢后，將模塊自帶的接線排插入主機(jī)上的擴(kuò)展總線插口。（4）為了在主機(jī)中進(jìn)行輸入模擬量轉(zhuǎn)換后數(shù)字處理及為了輸出須要在模擬量單元中轉(zhuǎn)換為模擬量的數(shù)字量，要在主機(jī)中支配確定的存儲(chǔ)單元。一般運(yùn)用模擬量輸入AIW及模擬量輸出AQW單元支配由模擬量模塊送來的數(shù)字量及待入模塊轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量輸出的數(shù)字量。而在主機(jī)的變量存儲(chǔ)區(qū)V區(qū)存放處理產(chǎn)生的的中間數(shù)據(jù)【12】。3.5.4EM235工作程序編制EM235的工作程序編制包括以下的內(nèi)容：（1）設(shè)置初始化主程序。在該子程序中完成采樣次數(shù)和預(yù)置頂及采樣和單元清零的工作，為起先工作做好打算。（2）設(shè)置模塊檢測子程序。該子程序檢查模塊的連接的正確性以及模塊工作的正確性。（3）設(shè)置子程序完成采樣以及相關(guān)的計(jì)算工作。（4）工程所需的有關(guān)該模擬量的處理程序。（5）處理后模擬量的輸出工作。S7-200PLC硬件系統(tǒng)的配置方式采納整體式和積木式，即主機(jī)包含確定數(shù)量的輸入/輸出（I/O）點(diǎn)，同時(shí)還可以擴(kuò)展I/O模塊和各種功能的模塊。一個(gè)完整的系統(tǒng)組成如圖圖3-5S7-200PLC系統(tǒng)組成（1）基本單元?；締卧˙asicUnit）有時(shí)又稱CPU模塊，也有的稱之為主機(jī)或本機(jī)。它包括CPU、存儲(chǔ)器、基本輸入/輸出點(diǎn)和電源等，是PLC的主要部分。事實(shí)上它就是一個(gè)完整的限制系統(tǒng)，可以單獨(dú)完成確定的限制任務(wù)。（2）擴(kuò)展單元。主機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)量不能滿意限制系統(tǒng)的要求時(shí)，用戶可以依據(jù)須要擴(kuò)展各種I/O模塊，所能連接的擴(kuò)展單元的數(shù)量和實(shí)際所能運(yùn)用的I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)由多種因素共同確定的。（3）特殊功能模塊。當(dāng)須要完成某些特殊功能的限制任務(wù)，須要擴(kuò)展功能模塊。它們是完成某些特殊限制任務(wù)的一些設(shè)置。（4）相關(guān)設(shè)備。相關(guān)設(shè)備是為了充分和便利地利用系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開發(fā)和運(yùn)用的一些設(shè)備，主要有編程設(shè)備、人機(jī)操作界面和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。（5）工業(yè)軟件。工業(yè)軟件是為了更好地管理和運(yùn)用這些設(shè)備而開發(fā)的和之相配套的程序，它主要由標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運(yùn)行軟件和人機(jī)借口軟件等幾大類構(gòu)成。EM235安裝運(yùn)用：（1）依據(jù)輸入信號(hào)的類型以及范圍設(shè)置PID開關(guān)，完成模塊的限制工作。（2）完成硬件的接線工作。（3）確定模塊安裝入系統(tǒng)時(shí)的位置，并由安裝位置確定模塊的編號(hào)。（4）為了主機(jī)中進(jìn)行輸入模擬量轉(zhuǎn)換后數(shù)字量以及待送入模塊轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量輸出的數(shù)字量。S7-200PLC的電源電壓有（20.4~~28.8）VDC和（85~~264）VAC兩種，主機(jī)上還集成了24V直流電源，可以干脆用和連接傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它的輸出類型有晶體管（DC）、繼電器（DC/AC）兩種輸出方式。它可以用一般輸入端子撲捉比CPU掃描周期更快的脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)高速記數(shù)。2路最大可達(dá)20kHz的高頻脈沖輸出，可用以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)以便實(shí)現(xiàn)精確定位任務(wù)。可以用模塊上的電位器來變更它對(duì)應(yīng)的特殊積存器的數(shù)值可以實(shí)現(xiàn)更改程序應(yīng)用中的一些參數(shù)，如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過程量的限制參數(shù)等。3.5.5電氣限制系統(tǒng)原理圖電氣系統(tǒng)限制原理圖包括主電路圖、限制電路圖以及PLC外圍接線圖。（1）主電路圖如下圖3-6所示為電控系統(tǒng)主電路圖。三臺(tái)電機(jī)分別為M1、M2、M3。接觸器KM1、KM3、KM5分別限制M1、M2、M3的共頻運(yùn)行；接觸器KM2、KM4、KM6分別限制M1、M2、M3的變頻運(yùn)行，F(xiàn)R1、FR2、FR3分別為三臺(tái)水泵電機(jī)過載愛護(hù)用的熱繼電器；QS1、QS2、QS3、QS4分別為變頻器和三臺(tái)水泵電機(jī)主電路的隔離開關(guān)；FU1為主電路的熔斷器，VVVF為簡潔的一般變頻器【13】。圖3-6電控系統(tǒng)主電路（2）限制電路圖圖3-7所示電控系統(tǒng)限制電路圖。圖中SA為手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，SA打在1的位置為手動(dòng)限制狀態(tài)；打在2的狀態(tài)為自動(dòng)限制狀態(tài)。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可用按鈕SB1~SB2限制三臺(tái)泵的啟/停和電磁閥YV2的通/斷；自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在PLC程序限制下運(yùn)行。圖中的HL10為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的電源指示燈。對(duì)變頻器頻率進(jìn)行復(fù)位時(shí)只供應(yīng)一個(gè)干觸點(diǎn)信號(hào)，由于PLC為4個(gè)輸出點(diǎn)為一組共用一個(gè)COM端，而本系統(tǒng)又沒有剩下單獨(dú)的COM端輸出組，所以通過一個(gè)中間繼電器KA的觸點(diǎn)對(duì)變頻器進(jìn)行復(fù)位限制。圖中的Q0.0~Q0.5及Q1.0~Q1.5為PLC輸出繼電器觸點(diǎn)，它們旁邊的4、6、8等數(shù)字為接線編號(hào)，可結(jié)合PLC外圍接線圖一起讀圖。圖3-7電控系統(tǒng)限制電路第四章系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)硬件條件確定后，系統(tǒng)的限制功能主要通過軟件實(shí)現(xiàn)，結(jié)合前述泵站的限制要求，對(duì)泵站軟件設(shè)計(jì)分析如下：4.1由“恒壓”要求動(dòng)身的工作泵組數(shù)量限制管理前面已經(jīng)說過了，為了恒定水壓，在水壓著陸時(shí)要上升變頻器的輸出頻率，且在一臺(tái)泵不能滿意要求時(shí)，需啟動(dòng)第2臺(tái)或第3臺(tái)泵。推斷需啟動(dòng)新泵的標(biāo)準(zhǔn)是變頻器的輸出頻率達(dá)到設(shè)定的上限值。這一功能可以同過比較指令來實(shí)現(xiàn)。為了推斷變頻器的工作頻率達(dá)到上限的確定性，應(yīng)當(dāng)濾去偶然的頻率波動(dòng)引起的頻率達(dá)到上限狀況，在程序中考慮實(shí)行時(shí)間濾波。4.2多泵組泵站泵組管理規(guī)范由于變頻器泵站希望每一次啟動(dòng)電機(jī)都為軟啟動(dòng)，又規(guī)定各臺(tái)水泵必需交替運(yùn)用，多泵組泵站泵組的投運(yùn)要有一個(gè)管理規(guī)范。限制要求中規(guī)定隨意一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不得超過3h，因此每次須要啟動(dòng)新泵或切換變頻泵時(shí)，以新運(yùn)行泵為變頻泵是合理的。具體的操作時(shí)，將現(xiàn)行運(yùn)行的變頻泵從變頻器上切除，并接上工頻電源運(yùn)行，將變頻器復(fù)位并用于新運(yùn)行泵的啟動(dòng)。除此之外，泵組管理還有一個(gè)問題就是泵的工作循環(huán)限制，這里我們運(yùn)用泵號(hào)加1的方法來實(shí)現(xiàn)變頻泵的循環(huán)限制（3加1等于零），用工頻泵的總數(shù)結(jié)合泵號(hào)實(shí)現(xiàn)工頻泵的輪換工作【14】。4.3程序的結(jié)果以及程序功能的實(shí)現(xiàn)由于PLC在恒壓供水系統(tǒng)中的功能比較多，本程序可分為3部分：主程序、子程序和中斷程序。系統(tǒng)的一些初始化的工作放在初始化子程序中完成，這樣可以節(jié)約掃描時(shí)間。主程序的功能最多，如泵切換信號(hào)的生成、泵組接觸器邏輯限制信號(hào)的綜合以及報(bào)警處理都在主程序。邏輯運(yùn)算及報(bào)警處理等放在主程序。利用定時(shí)器中斷功能實(shí)現(xiàn)PID限制的定時(shí)采樣及輸出限制。生活供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的70%，消防供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的90%。在本系統(tǒng)中，只是用比例（P）和積分（I）限制，其回路增益和時(shí)間常數(shù)可以通過工程計(jì)算初步確定，但還要進(jìn)一步調(diào)整以達(dá)到最優(yōu)限制效果。初步確定的增益時(shí)間常數(shù)為增益、采樣時(shí)間、積分時(shí)間。程序中運(yùn)用的PLC元器件及其功能如下表:表4.1程序中運(yùn)用的元器件及功能器件地址功能器件地址功能VD100過程變量標(biāo)準(zhǔn)化值T38工頻泵減泵濾波時(shí)間限制VD104壓力給定值T39工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯限制VD108PI計(jì)算值M0.0故障結(jié)束脈沖信號(hào)VD112比例系數(shù)M0.1泵變頻啟動(dòng)脈沖VD116積分時(shí)間M0.3復(fù)位當(dāng)前變頻運(yùn)行泵脈沖VD120積分時(shí)間M0.4復(fù)位當(dāng)前變頻運(yùn)動(dòng)泵脈沖VD124微分時(shí)間M0.5當(dāng)前泵工頻運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)脈沖雙恒壓供水系統(tǒng)的梯形圖程序以及程序注釋如下圖。對(duì)該程序有幾點(diǎn)說明：（1）因?yàn)槌绦蜉^長，所以讀圖時(shí)請(qǐng)依據(jù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的依次進(jìn)行。（2）本程序的限制邏輯設(shè)計(jì)針對(duì)的是較少的泵數(shù)供水系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)4變頻器上限時(shí)增泵濾波INTONPTI0.0VD250INTONPT>=DVD212+50VD250I0.0>=DVD208網(wǎng)絡(luò)5符合泵條件時(shí)，工頻泵運(yùn)行數(shù)加1T37VB301<=PPINC-BENENOINOUTOUT INC-BENENOINOUTOUTVB301VB301網(wǎng)絡(luò)6頻率下限時(shí)減泵濾波VD250M0.2T38INTONPT<=DINTONPT+1800+100網(wǎng)絡(luò)7符合減泵條件時(shí)，工頻泵運(yùn)行數(shù)減1T38VB301M0.2>BP（）DEC-BENENOINOUT0DEC-BENENOINOUTVB301VB301網(wǎng)絡(luò)8變頻泵增泵或倒泵時(shí)，置位M2.0M0.1M2.0（）M0.3網(wǎng)絡(luò)9復(fù)位變頻器頻率，為軟啟動(dòng)做打算T33INTONPTM2.0INTONPTQ0.5+1（）網(wǎng)絡(luò)10產(chǎn)生關(guān)斷當(dāng)前變頻泵脈沖信號(hào)Ｔ３３Ｍ０.４Ｐ（）網(wǎng)絡(luò)１１工頻泵數(shù)加１Ｍ０.４Ｍ２.１ （Ｓ）１NC-BNC-BENENOINOUTＶＢ３００ＶＢ３００網(wǎng)絡(luò)12T34INTONPTINTONPT+2網(wǎng)絡(luò)13產(chǎn)生當(dāng)前泵工頻啟動(dòng)脈沖信號(hào)T34M0.5P（）M2.1（R）1網(wǎng)絡(luò)14M0.5M2.2（S）網(wǎng)絡(luò)15M2.2T39INTONPTINTONPT+30網(wǎng)絡(luò)16產(chǎn)生下一臺(tái)泵變頻運(yùn)行啟動(dòng)信號(hào)T39M0.6P（）M2.2（R）M2（R）網(wǎng)絡(luò)17變頻工作泵的泵號(hào)轉(zhuǎn)移VB300MOV--BMOV--BENENOINOUT>B31VB300網(wǎng)絡(luò)18一個(gè)變頻泵運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間推斷VB301SM0.4INCINC—DWENENOINOUT==BP0VD301VD310網(wǎng)絡(luò)193H時(shí)間到，則產(chǎn)生下一臺(tái)泵的變頻啟動(dòng)信號(hào)VD301M0.3>=DP（）MOV--BENENOMOV--BENENOINOUT +0VD301網(wǎng)絡(luò)20有工頻泵運(yùn)行時(shí)，復(fù)位VD310MOV—MOV—DWENENOINOUT>B0+0VD310網(wǎng)絡(luò)211號(hào)泵變頻運(yùn)行限制邏輯SM0.1VB300M3==B（）M0.01M0.6Q0.1網(wǎng)絡(luò)222號(hào)泵變頻運(yùn)行邏輯M0.6VB300M3==B（）網(wǎng)絡(luò)233號(hào)泵變頻運(yùn)行限制邏輯M0.6VB300M3==B（）2Q0.5網(wǎng)絡(luò)241號(hào)泵工頻運(yùn)行限制邏輯M0.5VB300VB301Q0.1Q0.0==B>B(）20Q0.0VB300VB301==B>B31網(wǎng)絡(luò)252號(hào)泵工頻運(yùn)行限制邏輯M0.5VB300VB301Q0.3Q0.2==B>B(）30Q0.2VB300VB301==B>B11網(wǎng)絡(luò)263號(hào)泵工頻運(yùn)行限制邏輯M0.5VB300VB301Q0.5Q0.4==B>B(）10Q0.4VB300VB301==B>B21網(wǎng)絡(luò)27火災(zāi)時(shí)，閥YV2打開I0.0Q1.0（）網(wǎng)絡(luò)28水池底水位信號(hào)處理I0.1I0.2M3.1（）M3.1圖4-1雙恒壓供水系統(tǒng)梯形圖主程序網(wǎng)絡(luò)29水池水位下限信號(hào)燈SM0.5M3.1Q1.1（）M3.2 I0.5網(wǎng)絡(luò)30變頻器故障信號(hào)燈SM0.5I0.3Q1.2（）M3.3 I0.5網(wǎng)絡(luò)31火災(zāi)指示燈SM0.5I0.0Q1.3（）M3.2 I0.5網(wǎng)絡(luò)32水位水池下限故障消鈴邏輯I0.4M3（）M3.2 網(wǎng)絡(luò)33變頻器故障消鈴邏輯I0.4M3（）M3.3 網(wǎng)絡(luò)34火災(zāi)消鈴邏輯I0.4I0.0M3.4（）M3.4 圖4-2雙恒壓供水系統(tǒng)梯形圖主程序網(wǎng)絡(luò)35報(bào)警電鈴M3.1M3.2Q1.4（）I0.3M3.3I0.0M3.4I0.5網(wǎng)絡(luò)36故障信號(hào)以及故障結(jié)束處理M0.4