恒压供水系统方案设计书 .docx

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1、精品名师归纳总结目 录第一章绪论 11.1 引言 11.2 楼宇供水系统的掌握要求 11.3 楼宇供水系统的工作原理 21.4 楼宇供水系统的工作原理31.5 系统主要特点 5其次章恒压供水掌握硬件系统的设计72.1 PLC的特点 72.2 PLC的硬件系统 82.3 恒压供水掌握系统 PLC的挑选和功能 82.4 恒压供水掌握系统设计要点 92.5 PLC掌握系统设计与调试的一般步骤92.6 变频调速恒压供水系统功能说明122.7 变频调速恒压供水系统电路图 13第三章变频调速恒压供水系统软件设计193.1 PLC应用系统的软件设计内容 193.2 PLC应用系统的软件设计步骤 193.3

2、编程的基本原就 193.4 系统软件流程图 203.5 供水系统主程序设计 213.6 供水系统的子程序设计 243.7 供水系统的中断程序设计 243.8 储存器功能表与整体程序分析 25结论与体会 26主要参考材料： 27附录 1：系统的主程序指令 28可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结附录 2：系统的子程序指令 30附录 3：系统的中断程序指令 31可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第一章 绪论1.1 引言由于生活用水过程中存在不同时间段用水量不均现象。假如不对供水量进行调剂 ,管网压力的波动也会很大 ,简洁显现管网失压或爆管事故,同时也铺张了大量能源。为了节

3、约电能 ,又能保证正常用水 ,供水部门也实行了不少措施。近几年最为常用的变频恒压供水系统能依据压力变化情形准时调整电机转速,将供水压力掌握在肯定范畴之内，既满意了变化的用水需求，也起到了节能降耗的目的。恒压供水技术以其节能、安全、供水高品质等优点，在供水行业得到了广泛应用。恒压供水调速系统实现水泵电动机无级调速，依据用水量的变化自动调剂系统的运行参数，恒压供水对水泵、电机也起到了很好的爱护作用和有效的节约了电能的消耗。结合使用可编程掌握器，可实现循环变频，电机软启 动，具有短路爱护、过流爱护功能，工作稳固牢靠，延长了设备的使用寿命。但是，变频恒压供水系统存在如下不足：（1）由于供水系统出口压力

4、与实际用水需求存在较大的滞后性，供水系统存在较大的周期性压力波动。（2）变频范畴只有在离心泵的特性曲线正确工作范畴内，也就是下调频率10%30% 才能显示出其最大的节能效益，如再往下调频率，就会显现水泵运转而不出水的工况，即超出了离心泵的极限工作范畴。（3）在深夜用水量很小的时候，水泵在变频器掌握下较长时间内低频 速 运转对水泵机械工况不利，同时耗能增加，约为额定功率的 25%。针对上述问题，以 PLC为核心，采纳模糊掌握技术和压力补偿策略实现的变频恒压供水掌握系统较好的解决了上述问题。1.2 楼宇供水系统的掌握要求变频调速恒压供水系统具有节能、安全、高品质的供水质量等优点。采纳PLC 作为掌

5、握器，硬件结构简洁，成本低，系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调剂系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满意用水要求。设计可编程掌握器程序实现对恒压供水系统的掌握有两个基本要本要求。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.2.1 水泵的启停依据主管道给出的压力信号打算水泵的启停，当压力低于正常压力时启动一个水泵， 10S 后仍低，就启动下一台。当压力高于正常压力时，切断一台水泵， 10S后高压信号仍存在，切断下一台。每台泵在启动时要有软启动功能。1.2.2 水泵启停切换原就恒压供水系统主要是由几个水泵完成对主管道供水压力的维护，考虑到电机的爱护，要求几台水泵的

6、运行时间和频率尽可能一样。也就是说，需要接通时，第一启动停止时间最长的那台，而需要切断时就先停止运转时间最长的那台。对泵的操作要有手动掌握功能，手动只在应急或检修时暂时使用。依据实际需要，仍可以确定恒压供水系统主要掌握要求如下：系统掌握生活和消防水管网供水。生活用水泵组也可做消防供水的备用，消防泵组也可参加生活泵组的交替使用。系统能依据设定压力自动调剂水泵转速和水泵运行台数，使设备运行在高效节能的正确状态。系统应采纳闭环掌握能自动调剂设定压力和管网实际水压的差值，使管网供水压力始终保持恒定。系统具有短路、过流、过压、过热、过载等多种爱护。水泵运行如有故障，就自动停止工作并报警输出，然后进行故障

7、判定并自动启动备用泵等。采纳各种措施尽可能使系统在安全运行的情形下达到节能的目的。1.3 楼宇供水系统的工作原理1.3.1 楼宇供水系统的构成本文的供水系统可适用于生活水、工业用水以及消防等多种场合的供水。以两台水泵组成的供水系统为例，变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、掌握系统、变频器、人机界面、上位连接以及报警装置等部分组成。其工作过程：第一检测给水池液位爱护开关是否动作，否就直接由变频器启动第一台水泵。同时由远传压力表测出出水口管路水压，将模拟量送到掌握器，与给定水压值（设定上下限）比较后，掌握变频器输出频率，调剂水泵转速。当变频器频率到达最大或最小时，由掌握增加水泵或削减水泵来实

8、现恒压供水，这样就构成了以设定压力为基准的压力闭环系统。通常，在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵全开， 供水量少时少开一台或两台。在采纳变频器进行恒压供水时，就存在着全部的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结水泵配用一台变频器仍是每台水泵配用一台变频器的问题。这两种方案哪一种更好 了？本文提出了用一台变频器掌握多台电机的方案，既节约了投资，又达到了恒压供水的目的。供水系统由主供水回路、泵房组成，其中泵房装有2台泵。另外，仍有多个电动闸阀或掌握设备。系统需要供水量比较少时就开一台水泵向管网充压，供水量大时开 2台泵机同时向管网充压。要想维护供水网的压力不变，依据反馈

9、定理在管网系统的管道上安装了压力变送器作为反馈元件。采纳以PLC掌握的方式来实现对两台泵切换及工频变频的切换掌握。用变频器实现电动机的调速运行。恒压供水系统主要由上位机、 PLC、一台变频器、压力变送器、电机M1和M2、水泵组和气压罐组成，其中上位机、PLC和变频器组成系统的核心，自动掌握给水泵的投入台数和电机的转数，实现闭环自动调剂恒压供水。两台变频器均具有内置 PID，可排除掌握参量的静态误差、突变、滞后等现象，缩短系统稳固的时间。楼宇供水系统的构成原理图如图1.1 所示。操作信号压力信号PID变频器PLC限值信号切换装置1 号泵2 号泵图 1.1楼宇供水系统的构成原理图1.4 楼宇供水系

10、统的工作原理考虑整个供水系统由 2台水泵组成，分成生活泵组和消防泵组，生活泵组主可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结要用于生活管网供水，消防泵组用于消防状态下的消防用水补给 同时生活泵组的恒速泵也作为消防泵组的恒速泵的备用 ，生活泵组和消防泵组定时倒换，并相互备用。因此消防和生活供水便成为既独立又相互联系的两个系统 每套系统由一台变速泵和一台恒速泵组成，同时生活泵组的恒速泵可作为消防泵的备用 ，被控量为消防和生活供水管网的压力信号。一般情形下由上位 PC机给定生活管网压力，然后与压力传感器所测管网实际压力进行比较，将差值送入变频器内置PID进行运算，用结果掌握变频器的频率输出，当管

11、网压力低于给定值时， PID正向积分掌握变频器输出，频率增加， 水泵加速，管网压力将不断增大直到趋于设定值。反之，当管网压力高于给定值时， PID反向积分，变频器输出频率降低，水泵减速，管网压力将不断减小。当管网压力等于设定值时，变频器频率保持恒定，管网水压也基本恒定。当用 水量过大时，调速全速运行也不能满意管网压力恒定，压力的下限信号和变频 器的工频信号同时被系统检测到时， PLC将自动投入一台恒速泵，增加一供水固定值，仍由调速泵调至恒压。变频器的输出频率在 0 50Hz之间变化，频率越高，水泵的出口压力越大。调剂变频器的输出频率，就可以转变水泵的输出才能。我们采纳的是差动式压 力传感器，安

12、装在水泵的出水管道上，用于水压的闭环掌握。同时启动必需为变频启动，以保证较小的启动电流和较大的启动转矩。压力信号通过PID调剂器驱动变频器，然后通过报警表的限值输出掌握PLC切换泵的运行状态。加上启动信号后，第一 1#号泵变频启动，延时 10S后（延时目的使压力稳固下来），如压力信号为正常值就保持变频运行。如压力信号为下限就1#号切换工频，同时延时 1S后（延时目的使开关熄弧，防止短路）把2号投入变频运行。 假如运行一段时间水压较低（正常值的低值），就把2号也切换为工频运行，以保证供水压力。如达到较高压力（正常值的高值）就把其中一台切换为变频运行，另一台工频运行。如达到上限值就切除工频，保持变

13、频运行。如仍为上限值就1、2号泵停机。如复原到正常值就按流程图的正常值条件运行。依据上面的对于供水系统的分析，第一由上位机给定压力值，然后系统按掌握过程通过变频器和 PLC的掌握快速使消防管网压力到达设定值邻近。基于PLC和变频器的恒压供水掌握系统工作原理图如图1.2 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 1.2恒压供水掌握系统工作原理图1.5 系统主要特点为了防止启动时的冲击电流，电机采纳变频启动方式，从变频器的输出得到逐步上升的频率和电压。启动前变频器要复位。依据供水管网流量、压力变化自动掌握变频器输出频率，从而调剂电动机和水泵的转速，实现恒压供水。如设备的输出电压和频

14、率上升到工频仍不能满意供水要求时， PLC 发出指令 1号泵自动切换到工频电源运行，待1 号泵完全退出变频运行，对变频器复位后， 2 号水泵投入变频运行。依据恒压的需要，实行无主次切换，即“先开先停”的原就接入和退出。在PLC 的程序中，通过设置工频水泵的台数，由给定频率是否达到上限频率或下限频率来判定增加水泵或削减水泵。为了防止一台水泵长期工作，任一水泵最好不要连续变频运行超过3 小时。这个系统仍能对水位下限，变频器、 PLC 故障等报警。当 PLC 发生故障时，系统从自动转入手动方式。系统正常运行时，用户用水管网上的压力传感器对用户的用水水压进行数据采样，传输至 PLC，与用户设定的压力值

15、进行比较，将结果转换为频率调剂信号和水泵启动台数信号分别送至变频器和可编程掌握器。变频器调剂水泵电机 的电源频率，进而调整水泵的转速， PLC掌握水泵的运转。通过对水泵的启动和停止台数及其中变频泵转速的调剂，将用户管网中的水压恒定于用户预先设计 的压力值，达到变频恒压供水的目的。该恒压供水系统的各部分主要特点与功能：（1） ）操作台：实现系统操作掌握及参数的设定与显示。（ 2）可编程序掌握器：操作掌握信号的输入，以及PLC的掌握输出，实现对可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结两台变频器的切换及调速掌握。（3） 变频器：有手动、自动调速功能。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归

16、纳总结其次章恒压供水掌握硬件系统的设计2.1 PLC 的特点恒压供水保证了供水的质量，以PLC 为主机的掌握系统丰富了系统的掌握功能，提高了系统的牢靠性。 PLC有以下特点：（1） ）牢靠性高，抗干扰才能强现代 PLC 采纳了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其牢靠程度是使用机械触点的接触器继电器系统所无法比 拟的。为了保证 PLC 在恶劣的工业环境下牢靠工作，在其设计和制造过程中实行了一系列硬件和软件方面的抗干扰措施来提高它的牢靠性。（2） ）编程简洁易学PLC 采纳与接触器继电器掌握线路图特别接近的梯形图作为编程语言， 它既有继电器电路清晰直观的特点，又充分

17、考虑到电气工人和技术人员的读图习惯。对使用者来说，几乎不需要特的的运算机学问，因此，易学易懂，程序转变时也简洁修改。（3） ）功能完善，适应性强目前 PLC 产品已经标准化、系列化和模块化，不仅具有规律运算、计时、计数、次序掌握等功能，仍具有A/D、D/A 转换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。它能依据实际需要，便利敏捷的组装成大小各异、 功能不一的掌握系统：既可掌握一台单机、一条生产线，又可以掌握一个机群、多条生产线。既可以现场掌握，又可以远程掌握。（4） ）使用简洁，调试修理便利PLC 的接线及其便利，只需将产生输入信号的设备（如按钮、开关等）与PLC 的输入端子连接，将

18、接收输出信号的被控设备（如接触器、电磁阀等）与PLC的输出端子连接，仅用螺丝刀即可完成全部接线工作。PLC的用户程序可在试验室模拟调试，输入信号用开关来模拟，输出信号可以用PLC 的发光二极管来模拟。调试后再将 PLC 在现场安装通调。调试工作工作量要比接触器继电器掌握系统少得多。（5） ）体积小、质量小、功耗低可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由于 PLC 采纳半导体大规模集成电路，因此整个产品结构紧凑、体积小、质量小、功耗低，所以， PLC 很简洁装入机械设备内部，是实现机电一体化的抱负的掌握设备。2.2 PLC 的硬件系统PLC 是一种以微处理器为核心和工业通用自动掌握装置

19、，其实质是一种工业掌握用的专用运算机。因此，它的组成与一般的微型运算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。硬件系统和软件系统组成了一个完整的 PLC系统，它们相辅相成，缺一不行。没有软件的PLC系统称为裸机系统， 不起任何作用。反之，假如没有硬件系统，软件系统也失去了基本的外部条件，程序根本无法运行。PLC 的硬件系统由微处理器（CPU）、储备器、输入/输出（ I/O ）部件、电源部件、编程器、其他外部设备、2.3 恒压供水掌握系统 PLC的挑选和功能I/O 扩展单元组成。恒压供水掌握系统中可编程掌握器选用德国SIEMEN公S 司的S7-200系列PLC, S7-200具有丰富的

20、指令系统和基于 WINDOW的S编程工具 , 很便利程序编制和现场 调试。可编程掌握器在此实现以下功能:（1） 自动/ 手动工作方式采纳状态转换开关可挑选自动工作、手动调整两种工作方式，便于调试和检修， 并可在显现故障时切换到手动掌握方式，保证连续供水。（2） 自动检测和调速在PLC通电后 , 系统会自动检测管网实际压力值，依据设定值和测量值的差值，协作变频器对投入水泵台数以及调速泵频率进行自动处理。（3） 监视运行状态PLC各输出有发光二极管显示，可清晰的看出其动作过程，判别系统动作的正确性，同时如系统显现故障时也可作为故障判别的依据。（4） 通讯功能PLC通过 PPI传输电缆实现与上位机的

21、通讯，实现对系统的监控和参数的读取等。（5） 故障检测与报警可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结PLC可以实现变频器故障检测与报警、超压检测与报警等功能。超压报警是指在特别情形下 如压力传感器失灵等 显现，当实测压力大大超过设定水压时， PLC就发出报警信号，通知操作人员处理。（6） ）爱护功能PLC能实现多种爱护功能，如过热和过流、电源欠压和过压、短路、瞬时断电、过载等爱护功能，对启动和运行过程中显现的各种故障均能给出相应的状态指示和报警信号。2.4 恒压供水掌握系统设计要点2.4.1 变频器的容量一般的说，当由一台变频器掌握一台电动机时，只需使变频器的配用电动机容量与实际电动机

22、容量相符即可。当一台变频器同时掌握两台电机时，原就上变频器的配用电动机容量应等于两台电动机的容量之和。但假如在高峰负载时的用水量比两台水泵全速供水的供水量相差许多，可考虑适当减小变频器的容量，但应留意留有足够的余量。2.4.2 电动机的爱护虽然水泵在低速运行时，电动机的工作电流较小。但是，当用户的用水量变化频繁时，电动机将处于频繁的升、降速状态，而升、降速的电流可能略超过电动机的额定电流，导致电动机过热。因此，电动机的热爱护是必要的。对于这种由于频繁的开、升降速而积存起来的温升，变频器内的电子热爱护功能是难以起到爱护作用的，所以应采纳热继电器来进行电动机的热爱护。2.4.2 留意问题最高频率：

23、应以电动机的额定频率为变频器的最高工作频率，一般为50HZ。升降速时间：在采纳 PID调剂器的情形下，升、降速时间应尽量设定得短一些，以免影响由 PID调剂器打算的动态响应过程。如变频器本身具有PID调剂功能时，只要在预置时设定 PID功能有效，就所设定的升速和降速时间将自动失效。2.5 PLC 掌握系统设计与调试的一般步骤任何一种掌握系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结产品质量。因此，在设计PLC掌握系统时，应遵循一些基本方法和步骤，PLC系统设计的一般方法和步骤如图 2.1 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总

24、结开头分析工艺流程和掌握要求确定输入 /输出设备挑选合适的 PLCI/O 点安排程序设计硬件设计可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结修改程序离线模拟调试硬件现场施工可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结否模拟调试正常是现场调试修改程序硬件改动否否现场调试正常是整理技术文件终止图2.1 PLC 掌握系统设计的基本步骤图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.6 变频调速恒压供水系统功能说明2.6.1 掌握对象对于电机的调速方面，由于大多数水泵采纳沟通异步电动机拖动，其转速可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结为n60 f 1 ps （2.1 ）可编辑资

25、料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结式中， n为转速。 p为电动机的磁极对数。 f 为电源频率。 s为转差率。变级调速，通过转变电机的极对数，即转变定子绕组的接线方法而转变极对数，可转变电动机的转速。变频调速就是将电网中的沟通电通过变频器转换为电压和频率均可变的沟通电之后，供应电动机，使电机的转速可调。传统的供水系统采纳接触器等机械构件来完成通、断电，全部的掌握全部依靠人工来进行操作，对于管网的压力和水位的变化很难做出准时和适当的反 应，因此采纳 PLC掌握变频器，并对反馈回来的信号进行运算，掌握电动机的转速实现恒压供水。2.6.2 变频调速系统工作过程变频调速系统的主要任务是在不同的水管

26、压力下，对电动机的转速进行掌握，增加或削减水泵的功率，既能保证用户的用水要求，又能削减对资源的铺张。依据对掌握任务的分析，该系统的主要功能为：低速启动，以削减对电网的冲击。变频运行，对于不同的供水需要做出不同的运行指令。工频运行，满意大量用水的需求，其简洁工作过程如图 2.2 所示。管压小于设定值启动电动机变频运行电动机工频运行管压大于设定值图2.2变频调速恒压供水系统简洁工作过程启动电动机后，逐步上升频率，同时不断检测供水管内的压力值，当压力值小于设定值时，连续升频，直到达到工频，然后切换掉变频器使电动机运行可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在工频阶段。如检测到管内的压力值大于

27、预设值，就再次启动变频器，使之对电动机进行变频掌握，这样就完成了一次变频与工频的切换过程。假如采纳多台电动机掌握的话，其过程类似，如一台电动机在工频状态下仍无法满意管内压力，就启动其次台电动机在变频下工作。如管内压力减小后小于设定值，就先停止第一台工频运行电动机，然后连续对其次台电动机变频运行，直至达到设定的压力值。2.6.3 掌握功能框图依据变频系统掌握要求和图 3-2 所示的工作过程，设计出以下功能框图，如图2.3 所示。掌握按钮变频器电动机PLC反馈信号图2.3 变频调速恒压供水系统功能框图依据图 2.3 所示的功能框图，启动 PLC后，先用变频器对电动机软启动， 然后由传感器检测管内的

28、压力值，传入到 PLC 中，经过规律运算输出对变频器的掌握信号，使变频器处于工作状态，达到对电动机调速的目的。2.7 变频调速恒压供水系统电路图变频调速是目前最抱负的调速技术，随着电力电子技术的进展，变频调速技术已经逐步成熟起来，且广泛应用在钢铁、冶金、电力和轻工业等各个行业中。随着节约型社会的建立，生产和生活对用水的要求越来越高，变频恒压供水系统的设计被提出，而且技术成熟，系统具有能稳固运行、牢靠性高和自动化程度高等优点。2.7.1 供水系统的主电路图依据系统的掌握要求，对掌握功能做出分析之后，设计出如图2.4 所示的主可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电路图， QS为主电路的

29、隔离开关。 FU为主电路的短路爱护。 FR1和FR2是主电路过载爱护用的热继电器。该主电路有两个电动机 M1和M2。接触器 KM1和KM4掌握电动机直接接到工频电网上， KM2和KM3掌握电动机变频运行。图 2.4变频调速恒压供水系统主电路2.7.2 供水系统的掌握电路图变频调速主电路的掌握电路的设计如图3-5 所示， SB0是系统的停止按钮， 用于掌握电动机的停止。 SB1是电动机的启动按钮，用于掌握电动机的启动。在可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结变频与工频回路之间添加了互锁触电，KM1,KM2,KM和3频与工频同时运行，造成掌握失效。KM4的常闭触点，防止变可编辑资料 -

30、- - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2.5恒压供水系统掌握电路2.7.3 系统设计的硬件连接图依据对系统功能的分析及以上的主电路和掌握电路的描述，设计出如图2.6 所示的硬件连线图。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2.6恒压供水系统硬件连线图依据系统的功能要求和主电路及掌握电路图，对PLC 的 I/O安排如表 2.1所示。表 2.1恒压供水系统 I/O 安排表名称的址编号说明SB0I0.1停止按钮SB1I0.0启动按钮AIW0接收传感器信号KM1Q0.01#工频接触器KM2Q0.11#变频接触器KM3Q0.22#变频接触器KM4Q0.32#工频接触器RSTQ0.4对变频器进

31、行复位掌握AQW0输出模拟信号到变频器表2.1 中I0.0 、I0.1 和AIW0是输入信号， Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4和AQW是0 输出信号。依据图 2.6 所示的硬件框图，以下将具体介绍硬件系统中的各个部分。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结一、主机 PLC该系统的输入、输出点较多，且需要扩展模块，所以采纳西门子S7-200系列的PLC，由于 CPU22型1 不具有扩展功能，所以选用 CPU22型2 。CPU22具2 有以下特性：1） 4KB程序储备器，典型的为 1.3K条指令。2） 1024字数据存储备器。3） 1个可插入的储备器子模块。4） 8个数

32、字量输入，有 4个可用作硬件中断， 6个用于高速功能。5） 6个数字量输出，其中 2个可用作本机集胜利能。6） 1个8位辨论率的模拟电位器。7） 数字量输入 / 输出，最多可以扩展成40个数字量输入， 38个数字量输出。8） 模拟量输入 / 输出，最多可以扩展成 8个模拟量输入与 2个模拟量输出，或者是4个模拟量输出，最多 2个模块。9）256个计数器，计数范畴为 032767。10）256个内部标志位。11） 256个定时器，其中，辨论率为 1ms的有4个，其定时范畴为 1ms30s。 辨论率为10ms 5min 。 辨论率为 100ms的有 236个 ， 其实时范畴 为 100ms 54m

33、in。12） 具有 4个中断输入。13）4个32位的高速计数器，可作为加 / 减计数器用，或将增量编码器的两个相互之间相移为 90度的脉冲序列连接到高速计数输入端，可编程使能和复位输入，在达到设定值时可以中断，计数方向可反向。14）2个高速脉冲输出，可产生中断，脉冲宽度和频率可调。15）1个RS-485通信接口。 RS-485有3个方面的应用，一是作为 PPI接口，用于PG功能、 HMI功能、 TD200 OP S7 200系列CPU/CPU通信，传输率为 9.6kbs 、 19.2kbs 、187.5kbs 。二是作为 MPI从站，用于与主站交换数据S7-300/400CPU OPTD按钮面

34、板，在 MPI网上不能进行 CPU 22X系列CPU相互之间的通信。三是作为 具有中断功能的自由可编程接口方式用于同其他外部设备进行串行数据交换。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结16）AS接口最大输入 / 输出有 496个，可以扩展 2个模块。二、 模拟量输入、输出扩展模块由于这个系列需要采集传感器传来的模拟信号，输入到 PLC中之后，经过PLC运算后将数据传送到变频器中，所以需要扩展一个模拟输入 / 输出模块。选用的模块是西门子的特别功能模块 EM235，该模块为 4输入/1 输出模块，其转换精度为 12位，可以满意该掌握系统的功能要求。EM235扩展模块具有以下特性：1）

35、实际中， 4路模拟量差分输入， 1路模拟量输出。2） 输入范畴，单极性电压为 0 10V，05V。双极性电压为5V， 2.5V 。 电流为 020mA。3） 输入辨论率，单极性电压，0 10V时为 2.5mA， 0 5V时为 1.25mA。双极性电压，5V时为2.5mA， 2.5V 时为1.25mA。对于电流，辨论率为 5uA。4）输入阻抗不小于 10。5）12位A/D转换器。6）数据字格式，单极性时为 32000 +32000，双极性时为 0+32000。7） 最大输入电压为 30V DC。8） 最大输入电流为 32mA。9） 输出稳固时间，电压为 100us，电流为 2ms。10） 输出驱

36、动才能，电压输出最小为 5000，电流输出最大为 500。11） 输出辨论率，电压为 12位。电流为 11位。12） 功耗为 2W。三、传感器传感器的作用是将压力、温度等非电量的物理信号转换成电量信号，以便后续电路进行处理。在此系统中，传感器将供水管中的压力转换成电量信号后，传送到 PLC的特别功能模块，进行数据处理后传给变频器掌握电动机。四、变频器变频器是这个系统中的核心器件，通过 PLC对变频器的掌握，就可以转变供水管中的压力，实现恒压供水的要求。 PLC将模拟量输入、输出模块经过转换后的数据进行 PID运算，然后将运算值输出到变频器，变频器依据输入的模拟量，可编辑资料 - - - 欢迎下

37、载精品名师归纳总结转变输出的电压及频率，从而实现对电动机转速的调剂，转变管内压力值。第三章变频调速恒压供水系统软件设计3.1 PLC 应用系统的软件设计内容PLC应用软件的设计是一项特别复杂的工作，它要求设计人员既要有PLC， 运算机程序设计的基础，又要有自动掌握的技术，仍要有肯定的现场实践经验。一个有用的 PLC软件工程的设计通常要涉及以下几个方面的内容： 1PLC 软件功能的分析与设计。(2) I/O信号及数据结构分析与设计。(3) 程序结构分析与设计。(4) 软件设计规格说明书编制。(5) 用编程语言 ,PLC 指令进行程序设计。(6) 软件测试。(7) 程序使用说明书编制。3.2 PL

38、C 应用系统的软件设计步骤依据可编程序掌握器系统硬件结构和生产工艺要求，在软件规格说明书的基础上，编制实际应用程序并形成程序说明书的过程就是应用系统的软件设计。在明白了程序结构和编程方法的基础上，就要实际的编写PLC程序了，一般需要经受如下几个过程：(1) 制定设备运行方案。(2) 画掌握流程图。(3) 制定系统的抗干扰措施。(4) 编写程序。(5) 软件测试。(6) 整理技术文件。3.3 编程的基本原就(1) 梯形图中的触点，均可在编写程序时无限次使用，既可动合也可动断。(2) 梯形图依据从上到下，从左到右的次序排列，每个继电器线圈为一个逻可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结辑行

39、。每一规律行起于左母线，最终右母线。(3) 继电器线圈不能直接与左母线相连。(4) 一般情形下，梯形图中某个编号的继电器线圈只能显现一次，否就简洁引起误操作。(5) 在梯形图中，串联触点使用的次数没有限制，并联触点使用的次数也没有限制。(6) 两个或两个以上的继电器线圈可以并联输出。(7) 一段完整的梯形图程序必需以 ED终止。3.4 系统软件流程图依据图 2.3 所示的变频调速恒压供水系统功能框图和变频调速系统的掌握要求，设计出如图 3.1 所示的软件流程图。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结启动1 号泵工频1 号泵变频延时 1s2 号泵变频延时 10s下限值正常值压力 信 号

40、检测水压信号检测上限值上限值1 号泵变频运行1 号泵切除2 号泵变频推迟 10s正常值水压信 号检测正常值上限上限值水 压 信 号 检测正常值下 限1 号泵停机2 号泵停机1 号泵变频2 号泵变频1 号泵变频2 号泵工频图 3.1变频调速恒压供水系统软件流程图3.5 供水系统主程序设计依据图 3.1 流程图所示，可以设计出梯形图程序。本程序分为三部分：主程序、子程序和中断程序。规律运算等放在主程序。系统初始化的一些工作放在子程序中完成，这样可以节约扫描时间。利用定时器中断功能实现PID掌握的定可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结时器采样及输出掌握。开头设计一段程序使1号电动机变频运

41、行，如图3.2 所示。图3.2 1 号电动机变频运行梯形图开头上电初始化脉冲，然后调用初始化子程序SBR_0，启动按钮 I0.0 接通，当推迟定时器 T37到10s时，线圈 M0.0得电， M0.0动作闭合，线圈 Q0.1得电，触点Q0.1接通，输出线圈 Q0.1得电， 1#变频器接触器接通，触点Q0.1动作闭合， 保证1#电机处于变频启动状态，假如 Q0.1闭合， VD108的值小于 VD102且VD102的值等于 VD100，启动推迟定时器 T37，定时到， M0.0被触发， Q0.0触点动作闭合，线圈 Q0.0得电， 1#工频接触器接通， 1#电机工频运行。然后设计一段程序使 2号电动机

42、工频运行，如图 3.3 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图3.3 2 号电动机工频运行梯形图当定时器定时到， M0.0被触发，线圈 Q0.2得电，触电 Q0.2动作闭合，使 2# 电动机能处于变频运行状态，触点 Q0.2闭合，假如 VD108的值小于 VD104且VD102 的值等于 VD100的值，启动推迟定时器，定时10s，定时到， M0.1启动，线圈Q0.3得电，触点 Q0.3动作闭合，使 2#电动机处于工频运行状态。最终设计一段程序使变频器能够复位，如图3.4 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图3.4变频器复位梯形图当触点 Q0.0 和触点

43、Q0.2 同时接通或者触点 Q0.0 和 Q0.3 同时接通， VD108 的值大于 VD106的值，推迟定时器 T39 就启动，定时时间为 5s，定时到， M0.2 触点动作， M0.0、M0.1、M0.2 中任何一个被触发，都使Q0.4 触点得电动作， 对变频器复位。变频调速掌握系统的完整的主程序指令如附录1所示。3.6 供水系统的子程序设计变频调速掌握系统的子程序完成系统的初始化。先将50Hz对应的电压标准值装入VD100，然后将管内压力下限值（ 50%）装入 VD102，后来再将管内压力上限值（ 80%）装入 VD104，再进行回路增益，采样时间为0.1s ，积分时间为30min，然后

44、关闭微分环路， 100ms中断一次，连接中断，最终开全局中断。变频调速掌握系统完整的子程序指令如附录2所示。3.7 供水系统的中断程序设计变频调速掌握系统的中断子程序完成 PID运算，对变频器输出掌握值。先将整数转化为双整数，然后将数值装入 VD108中，再将双整数转化为实数，再将实数转化为标准值，再将数值写入 PID回路表中，再进行 PID运算，将运算结果VD208的值装入累加器中，将标准值转化成双整数，仍要进行取整，再将输出结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结果存放在 VD102中，将双整数转化成整数，最终输出到I/O 口。变频调速掌握系统完整的中断子程序指令如附录 3所示。3.8 储存器功能表与整体程序分析在程序中使用到的储备器及其功能如表3.1 所示。功能管内压力上限对应的电压标准值传感器反馈回的电压值管内压力下限对应的电压经 PID 运算后输出的电VD104VD102标准值压值表 3.1储备器及其功能表的址功