1、恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目：恒壓供水學(xué)期：15-16-1班級(jí)：電氣1331姓名：錢基恒學(xué)號(hào)：189指導(dǎo)老師：葉曉燕摘要本系統(tǒng)通過PLC、變頻器包含水泵電機(jī)，它們組成變頻循環(huán)運(yùn)行方式。采用變頻器實(shí)現(xiàn)對三相水泵電機(jī)的變頻調(diào)速。壓力傳感器檢測當(dāng)前水壓信號(hào)，送入PLC與設(shè)定值比較后進(jìn)行PID運(yùn)算，從而控制變頻器的輸出電壓和頻率，進(jìn)而改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速來改變供水量，最終保持管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在設(shè)定值附近。通過工控機(jī)與PLC的連接，采用組態(tài)軟件完成系統(tǒng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)顯示及數(shù)據(jù)、報(bào)警的查詢。關(guān)鍵詞： PLC 變頻調(diào)速 恒壓供水 工、變頻轉(zhuǎn)換目錄第一章 我們所選擇的恒壓供水系統(tǒng)11.1 恒壓供水系統(tǒng)的基本介紹1

2、1.2 恒壓供水系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢2第二章 恒壓供水系統(tǒng)42.1 恒壓供水的意義42.2 變頻恒壓供水系統(tǒng)52.3 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理圖6第三章 恒壓供水控制系統(tǒng)元件選型及使用73.1 恒壓供水系統(tǒng)的元件明細(xì)表73.2 恒壓供水系統(tǒng)的元件選型及使用83.2.1 水泵電機(jī)的參數(shù)83.2.2 交流接觸器83.2.3 變頻器93.2.4 觸摸屏103.2.6 壓力變送器113.2.7 中間繼電器113.2.8 空氣開關(guān)113.3 變頻器的使用123.3.1 變頻器的復(fù)位123.3.2 變頻器的參數(shù)設(shè)置123.3.3 變頻器的端子說明133.3.4 BOP操作面板的使用說明153.4 PLC的選型與設(shè)

3、置163.4.1 PLC各部分簡介173.4.2 PID控制原理183.4.3 PID調(diào)節(jié)原理193.4.4 PID控制器調(diào)試方法203.4.5 S7-300 CPU模塊操作213.4.6 S7-300的開關(guān)量輸入模塊233.5.7 S7-300的I/O地址分配243.5.8 模擬量尋址25第四章PLC與觸摸屏組態(tài)264.1 PLC程序的硬件組態(tài)264.2 觸摸屏的組態(tài)34附錄40致謝45參考文獻(xiàn)46第一章 我們所選擇的恒壓供水系統(tǒng)1.1 恒壓供水系統(tǒng)的基本介紹本次主要討論一臺(tái)電機(jī)控制液位的實(shí)現(xiàn)，會(huì)用到的元器件有PLC，變頻器，傳感器。供水系統(tǒng)是國民生產(chǎn)生活中不可缺少的重要一環(huán)。主要是將管網(wǎng)的

4、實(shí)際壓力經(jīng)反饋后與給定壓力進(jìn)行比較，當(dāng)管網(wǎng)壓力不足時(shí)，變頻器增大輸出頻率，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量增加，迫使管網(wǎng)壓力上升。反之水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量減小，管網(wǎng)壓力下降，保持恒壓供水。主要內(nèi)容是綜合運(yùn)用所學(xué)的學(xué)課程的知識(shí)，通過對PLC、變頻器的來熟悉掌握，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，從而進(jìn)一步鞏固，加深和開闊所學(xué)知識(shí)。同時(shí)通過設(shè)計(jì)計(jì)算，繪圖及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，PLC設(shè)計(jì)手冊，變頻器的相關(guān)參數(shù)等有關(guān)資料，熟練掌握公式編輯器，AutoCAD繪圖，MCGS編程，全面掌握恒壓供水系統(tǒng)。變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理是通過安裝在系統(tǒng)中的壓力傳感器將系統(tǒng)壓力信號(hào)與設(shè)定壓力值作比較，在通過控制器調(diào)節(jié)變頻器的輸出，無極無極調(diào)

5、節(jié)水泵轉(zhuǎn)速。使系統(tǒng)水壓無論流量如何變化始終穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。變頻調(diào)速水泵調(diào)速控制方式有三種：水泵出口恒壓控制、水泵出口變壓控制、給水系統(tǒng)最不利點(diǎn)恒壓控制。1.2 恒壓供水系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢 國內(nèi)外變頻供水系統(tǒng)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。國外的恒壓供水系統(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。這種方式運(yùn)行安全可靠，變壓方式更靈活。此方式的缺點(diǎn)必是電機(jī)數(shù)量和變頻的數(shù)量一樣多，投資成本高。不少公司在從事進(jìn)行變頻恒壓供水的推廣，國產(chǎn)變頻器主要采用進(jìn)口元件組裝或直接進(jìn)口國外變頻器，結(jié)合PLC 或PID調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)恒

6、壓供水，在小容量、控制要求低的變頻供水領(lǐng)域，國產(chǎn)變頻器發(fā)展較快，并以其成本低廉的優(yōu)勢占領(lǐng)了相當(dāng)部分小容量變頻恒壓供水市場。但在大功率大容量變頻器上，國產(chǎn)變頻器有待于進(jìn)一步改進(jìn)和完善。 恒壓供水系統(tǒng)是國民生產(chǎn)生活中不可缺少的重要一環(huán)。傳統(tǒng)供水方式占地面積大，水質(zhì)易污染，基建投資多，而最主要的缺點(diǎn)是水壓不能保持恒定，導(dǎo)致部分設(shè)備不能正常工作。變頻調(diào)速技術(shù)是一種新型成熟的交流電機(jī)無極調(diào)速技術(shù)，它以其獨(dú)特優(yōu)良的控制性能被廣泛應(yīng)用于速度控制領(lǐng)域，特別是供水行業(yè)中。由于安全生產(chǎn)和供水質(zhì)量的特殊需要，對恒壓供水壓力有著嚴(yán)格的要求，因而變頻調(diào)速技術(shù)得到了更加深入的應(yīng)用。恒壓供水方式技術(shù)先進(jìn)、水壓恒定、操作方便

7、、運(yùn)行可靠、節(jié)約電能、自動(dòng)化程度高，在泵站供水中可完成以下功能：（1）維持水壓恒定;（2）控制系統(tǒng)可手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行;（3）調(diào)整PID參數(shù);（4）泵組及線路保護(hù)檢測報(bào)警，信號(hào)顯示等。變頻恒壓供水系統(tǒng)同其它供水方式相比較，除了具有顯著的節(jié)能效果外，還有以下顯而易見的優(yōu)勢:（1）恒壓供水技術(shù)因采用變頻器改變電動(dòng)機(jī)電源頻率，而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速改變水泵出口壓力，比靠調(diào)節(jié)閥門的控制水泵出口壓力的方式，具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能。（2）由于變量泵工作在變頻工況，在其出口流量小于額定流量，泵轉(zhuǎn)速降低，減少了軸承的磨損和發(fā)熱，延長泵和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械使用壽命。（3）水泵電動(dòng)機(jī)采用軟啟動(dòng)方式，按設(shè)定的加速

8、時(shí)間加速，避免電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊，對電網(wǎng)電壓造成波動(dòng)的影響，同時(shí)也避免了電動(dòng)機(jī)突然加速造成泵系統(tǒng)的喘振。徹底消除水錘現(xiàn)象。（4）實(shí)現(xiàn)恒壓自動(dòng)控制，不需要操作人員頻繁操作，降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了人力。第二章 恒壓供水系統(tǒng)2.1 恒壓供水的意義 恒壓供水系統(tǒng)對于用戶是非常重要的。在生產(chǎn)生活供水時(shí)，若自來水供水因故壓力不足或短時(shí)斷水，可能影響生活質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響生存安全，如發(fā)生火災(zāi)時(shí)，若供水壓力不足或或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以，用水區(qū)域采用正藝恒壓供水系統(tǒng)，能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著電力技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)的日臻完善，以變頻調(diào)速為核心的智

9、能供水控制系統(tǒng)取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設(shè)備，起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊；由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長泵和閥門等東西的使用壽命；可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)。其穩(wěn)定安全的運(yùn)行性能、簡單方便的操作方式、以及齊全周到的功能，將使供水實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力，最終達(dá)到高效率的運(yùn)行目的。我國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)一直比較落后，工業(yè)自動(dòng)化程度低。主要表現(xiàn)在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現(xiàn)水壓降低供不應(yīng)求的現(xiàn)象；而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現(xiàn)水壓升高供過于求的情況，此時(shí)會(huì)造成能量的浪費(fèi)，

10、同時(shí)還有可能造成水管爆裂和用水設(shè)備的損壞。傳統(tǒng)調(diào)節(jié)供水壓力的方式，多采用頻繁啟停電機(jī)的控制和水塔二次供水調(diào)節(jié)的方式，前者產(chǎn)生大量能耗的，而且對電網(wǎng)中其他負(fù)荷造成影響，設(shè)備不斷啟停會(huì)影響設(shè)備壽命；后者則需要大量的占地與投資。且由于是二次供水，不能保證供水質(zhì)的安全與可靠性。而變頻調(diào)速式的運(yùn)行十分穩(wěn)定可靠，沒有頻繁的啟動(dòng)現(xiàn)象，啟動(dòng)方式為軟啟動(dòng)，設(shè)備運(yùn)行十分平穩(wěn)，避免了電氣、機(jī)械沖擊，也沒有水塔供水所帶來的二次污染的危險(xiǎn)。由此可見，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)具有供水安全、節(jié)約能源、節(jié)省鋼材、節(jié)省占地、節(jié)省投資、調(diào)節(jié)能力大、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)。2.2 變頻恒壓供水系統(tǒng)

11、采用電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置與可編程控制器（PLC）構(gòu)成控制系統(tǒng)，進(jìn)行優(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)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時(shí)達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實(shí)際值進(jìn)行比較，其差值輸入CPU運(yùn)算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動(dòng)機(jī)的投運(yùn)臺(tái)數(shù)和運(yùn)行變量泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。恒壓供水就是利用變頻器的PID或PI功能實(shí)現(xiàn)的工業(yè)過程的閉環(huán)控制。即將壓力控制點(diǎn)測的壓力信號(hào)直接輸入到變頻器中，由變頻器將其與用戶設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，并通過變頻器內(nèi)置PID運(yùn)算將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)

12、節(jié)信號(hào)調(diào)整水泵電機(jī)的電源頻率，從而實(shí)現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速。供水系統(tǒng)選用原則水泵揚(yáng)程應(yīng)大于實(shí)際供水高度。水泵流量總和應(yīng)大于實(shí)際最大供水量。2.3 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理圖圖2.3 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理圖注：ACM為模擬信號(hào)公共端；IRF為模擬電流輸入端子。第三章 恒壓供水控制系統(tǒng)元件選型及使用3.1 恒壓供水系統(tǒng)的元件明細(xì)表元器件名稱型號(hào)數(shù)量斷路器（三級(jí)）斷路器（二級(jí)）DZ47LE-63 3P40CDZ47LE-63 2P16C4接觸器CJT1-102三肯變頻器SAMCO-VMOS1中間繼電器RXM2LB1BD 24VDC 5A/VAC2指示燈AD56-22DS3電壓表CBT7676-983轉(zhuǎn)換開關(guān)LA

13、Y50(LA3839)3PLC(電源 CPU)S7-3001水泵SKB-2CDL651壓力變送器LWGY-152導(dǎo)線RV多股軟導(dǎo)線若干端子排TC-20若干觸摸屏TPC1062KS1開關(guān)電源S-25-241電纜BF若干3.2 恒壓供水系統(tǒng)的元件選型及使用3.2.1 水泵電機(jī)的參數(shù)水泵電機(jī)的型號(hào)：DW2-20/037，額定功率：0.37Kw， 額電壓：220V/380V ，額定電流：0.95A ，額定轉(zhuǎn)速：2800r/min ， 額定頻率：50Hz 極數(shù)：2極選擇時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)電動(dòng)機(jī)功率選得過小，就會(huì)造成電動(dòng)機(jī)長期過載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞，甚至電動(dòng)機(jī)被燒毀；(2)電動(dòng)機(jī)功率選得過大，其

14、輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對用戶和電網(wǎng)不利，而且還會(huì)造成電能浪費(fèi)。3.2.2 交流接觸器 功能：交流接觸器主要由四部分組成:(1) 電磁系統(tǒng),包括吸引線圈、動(dòng)鐵芯和靜鐵芯；(2)觸頭系統(tǒng),包括三組主觸頭和一至兩組常開、常閉輔助觸頭,它和動(dòng)鐵芯是連在一起互相聯(lián)動(dòng)的；(3)滅弧裝置,一般容量較大的交流接觸器都設(shè)有滅弧裝置,以便迅速切斷電弧,免于燒壞主觸頭；(4)絕緣外殼及附件,各種彈簧、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、短路環(huán)、接線柱等。工作原理：當(dāng)線圈通電時(shí),靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力,將動(dòng)鐵芯吸合,由于觸頭系統(tǒng)是與動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)的,因此動(dòng)鐵芯帶動(dòng)三條動(dòng)觸片同時(shí)動(dòng)作,主觸點(diǎn)閉合,和主觸點(diǎn)機(jī)械相連的輔助

15、常閉觸點(diǎn)斷開，輔助常開觸點(diǎn)閉合，從而接通電源。當(dāng)線圈斷電時(shí),吸力消失, 動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)部分依靠彈簧的反作用力而分離,使主觸頭斷開,和主觸點(diǎn)機(jī)械相連的輔助長閉觸點(diǎn)閉合，輔助常開觸點(diǎn)斷開，從而切斷電源。 3.2.3 變頻器 變頻器的作用主要是調(diào)整電機(jī)的功率、實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行，以達(dá)到省電的目的。同時(shí)變頻器的作用可以降低電力線路電壓波動(dòng)，因?yàn)殡妷合陆祵?huì)導(dǎo)致同一供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓敏感設(shè)備故障跳閘或工作異常。采用了變頻器后，變頻器的作用能在零頻零壓時(shí)逐步啟動(dòng)，這樣能最大程度的消除電壓下降，發(fā)揮更大的優(yōu)勢。變頻器的作用功能：(1).可以減少對電網(wǎng)的沖擊，就不會(huì)造成峰谷差值過大的問題。(2).可以加速功能可控，

16、從而按照用戶的需要進(jìn)行平滑加速。(3).電機(jī)的和設(shè)備停止方式可控，使整個(gè)設(shè)備和系統(tǒng)更加安全，壽命也會(huì)相應(yīng)增加。(4).控制電機(jī)的啟動(dòng)電流，充分降低啟動(dòng)電流，使電機(jī)的維護(hù)成本降低。(5).可以減少機(jī)械傳動(dòng)部件的磨損，從而降低采購成本,同時(shí)可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。(6).降低了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流，提供更可靠的可變電壓和頻率。(7).有效的減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。(8).優(yōu)化工藝過程，并能根據(jù)工藝過程迅速改變，還能通過遠(yuǎn)控PLC或其他控制器來實(shí)現(xiàn)速度變化。(9).多重保護(hù)使變頻器高度智能化，不僅能保護(hù)自身的安全正常使用，也大大保護(hù)了前后級(jí)設(shè)備的安全運(yùn)行。(10).控制功能齊全，可以很好的配合其

17、他控制設(shè)備和儀器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化組網(wǎng)的集中實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，一體化開發(fā)，為用戶節(jié)省了選型的麻煩系統(tǒng)兼容性的問題節(jié)約了成本。型號(hào):SAMCO-VM05；數(shù)量：1個(gè)；電壓：380-460V ；頻率：50/60Hz； 輸出電流： 5.5A ； 電動(dòng)機(jī)最大功率：2.2Kw ； 過載：120 1min。3.2.4 觸摸屏 型號(hào)：TPC1062KS;輸入：24V DC/300mA max； 環(huán)境：0-45；數(shù)量：1個(gè)。3.2.5 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源的作用：(1)電源穩(wěn)壓設(shè)備：電源穩(wěn)壓設(shè)備的作用是將交流220V的電壓變?yōu)樗璧碾妷褐担缓笸拥碾妷哼€隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載何溫度的變化而變化。(2).濾波電路：

18、濾波電路用于濾去輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成。（3）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載何溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。型號(hào):S-25-24，頻率：50HZ，輸出功率:24W。輸出直流輸出電壓:24V；輸出電壓容差:±1%；額定輸出電流:1A；輸出電流范圍:01A輸出功率:24W；紋波及噪音音:120mvp-p；電壓可調(diào)范圍:±10%。保護(hù)特性:過載保護(hù)；額定輸出功率的105%135%啟動(dòng)過載保護(hù)；保護(hù)方式：折層型電流限制，異常條件移除后可自動(dòng)恢復(fù)； 3.2.6 壓力變送器作用：壓力變送器是恒壓供水系統(tǒng)中非常重要的儀表，它將檢測到的供水管網(wǎng)壓力變送為4

19、-20mA電流型號(hào)輸入到PLC，與壓力設(shè)定值比較后經(jīng)PID調(diào)節(jié)，講比較后的值輸入到變頻器，然后控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率，從而調(diào)整供水量，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。工作原理：當(dāng)壓力直接作用在測量膜片的表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，測量膜片上的高精度電路，將這微小的形變轉(zhuǎn)換成為與壓力成正比的高度線性與電壓成正比的電壓信號(hào)，然后采用專用芯片將這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（420mA）3.2.7 中間繼電器 用于繼電保護(hù)與自動(dòng)控制系統(tǒng)中，以增加觸點(diǎn)的數(shù)量及容量。它用于在控制電路中傳遞中間信號(hào)。中間繼電器的結(jié)構(gòu)和原理與交流接觸器基本相同，與接觸器的主要區(qū)別在于：接觸器的主觸頭可以通過大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過小電流。

20、所以，它只能用于控制電路中。它一般是沒有主觸點(diǎn)的，因?yàn)檫^載能力比較小。所以它用的全部都是輔助觸頭，數(shù)量比較多。型號(hào)： RXM2LB1BD； 數(shù)量：7個(gè) ；電壓：24VDC ； 5A/250V AC3.2.8 空氣開關(guān)又名空氣斷路器，是斷路器的一種。只要電路中電流超過額定電流就會(huì)自動(dòng)斷開的開關(guān)。空氣開關(guān)是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動(dòng)系統(tǒng)中非常重要的一種電器，它集控制和多種保護(hù)功能于一身。除能完成接觸和分?jǐn)嚯娐吠猓心軐﹄娐坊螂姎庠O(shè)備發(fā)生的短路、嚴(yán)重過載及欠電壓等進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)也可以用于不頻繁地啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。3.3 變頻器的使用3.3.1 變頻器的復(fù)位 啟動(dòng)變頻器，將參數(shù)Cd099，設(shè)置為1，按下確認(rèn)鍵，

21、顯示屏閃爍時(shí)按下向上的鍵，再等待一段時(shí)間后，變頻器會(huì)恢復(fù)出廠設(shè)置。3.3.2 變頻器的參數(shù)設(shè)置恢復(fù)出廠設(shè)置后，需設(shè)置叁數(shù)如下：序號(hào)指令碼編號(hào)Cd功能名稱數(shù)據(jù)內(nèi)容用戶設(shè)定值1000監(jiān)控器顯示選擇1：頻率12001運(yùn)轉(zhuǎn)指令選擇2：外部端子230021速頻率設(shè)定方式的選擇6：外部模擬信號(hào)IRF(4-20mA)64006基準(zhǔn)頻率0.1-600Hz50Hz5007上限頻率20-600Hz50Hz6008下限頻率0.05-200Hz0.05Hz7009啟動(dòng)方式1：由啟動(dòng)頻率啟動(dòng)2：轉(zhuǎn)速跟蹤啟動(dòng)3：直流制動(dòng)后由啟動(dòng)頻率啟動(dòng)18010啟動(dòng)頻率0.05-20Hz19011運(yùn)轉(zhuǎn)開始頻率0-20Hz010050電機(jī)

22、旋轉(zhuǎn)方向2:只可正傳211052電機(jī)種類1：通用型電機(jī)112053電機(jī)的級(jí)數(shù)、電壓、容量X：電機(jī)級(jí)數(shù)Y：額定電壓Z：電機(jī)容量X:2Y:380Z:0.373.3.3 變頻器的端子說明變頻器接線端子排列圖： 圖3.3.3變頻器接線端子排列圖表3.3.3.1主回路端子說明表標(biāo)記名稱說明R、S、T電源輸入端子與電源接線的接線端子U、V、W變頻器輸出端子與三相電動(dòng)機(jī)連接的接線端子P、 P1電抗器接線端子DC電抗器的接線端子，電源阻抗低于1，務(wù)必加入電抗器，在裝設(shè)DC電抗器的時(shí)候，要將兩個(gè)端子間的短路片取下。P、PR放電電阻的接線端子將選配的放電電阻跨接在P、PR量端子之間P、XDC系統(tǒng)電壓連結(jié)端子P為D

23、C+電壓連結(jié)點(diǎn)，X為DC-電壓連結(jié)點(diǎn)可作為DC系統(tǒng)的電壓連結(jié)。表3.3.3.2控制回路端子說明表端子標(biāo)記端子名稱內(nèi)容說明共用端子DCM1、DCM2、DCM3數(shù)位信號(hào)共用接地?cái)?shù)位輸入輸出（DI1DI8DO1DO3）信號(hào)及+24V電源共用“-”端端子。ACM類比信號(hào)共用接地類比輸入輸出信號(hào)共用“-”端端子輸出端子DI1、DI2、DI3、DI4、DI5、DI6、DI7、DI8多機(jī)能輸入端子端子機(jī)能以Cd630Cd637設(shè)定。與DCM1DCM3任一個(gè)端子之間短路時(shí)為“ON”開路時(shí)“OFF”與DCM13搭配使用類比信號(hào)共用端子。（+V1、+V2、VRF1、VRF2、IRF、AOUT1、AOUT2、等頻率

24、信號(hào)設(shè)定用。）ACM類比信號(hào)共用接地+V1VRF1頻率設(shè)定用+10V電壓源端子可變電阻（5K 0.3W以上）用的電壓源端子，這兩組電壓僅提供可變電阻用，除此之外絕對不可以作為外部其他元件的電源使用。+V2VRF2頻率設(shè)定用+10V電壓源端子VRF1頻率設(shè)定用電壓信號(hào)輸入DC0 10V輸入用，初期值設(shè)定為電壓信號(hào)與輸出頻率成正比（也可設(shè)定為反比與10V相對應(yīng)的頻率時(shí)增益頻率（Cd055）的設(shè)定值）輸入阻抗約31K當(dāng)輸入信號(hào)為05V時(shí),要適當(dāng)?shù)卦O(shè)定Cd002的參數(shù)對應(yīng)。IRF/VRF2頻率設(shè)定用電流信號(hào)輸入會(huì)根據(jù)各機(jī)能所對應(yīng)的機(jī)能碼自動(dòng)切換成電壓或電流的輸入端子，以Cd002設(shè)定為IRF時(shí)會(huì)自動(dòng)設(shè)

25、定成電流端子，設(shè)定成VRF2時(shí)會(huì)自動(dòng)設(shè)定端子。+24V+24V輸出電源DC+24V最大輸出電流150mA與DCM1搭配使用AOUT1AOUT2類比信號(hào)輸出端子內(nèi)容由Cd126(AOUT1),Cd128（AOUT2）指令參數(shù)設(shè)定，以010V類比信號(hào)方式輸出，與ACM搭配使用。輸出信號(hào)的放大倍率由Cd127(AOUT1) Cd129 (AOUT2)的參數(shù)在020倍之間。DO1DO2DO3多機(jī)能輸出端子端子機(jī)能以Cd638Cd640設(shè)定。開集極輸出，DC24V50Ma.當(dāng)被選定的機(jī)能條件滿足時(shí)，信號(hào)立即呈現(xiàn)ON的狀態(tài)，否則為OFF與DCM13搭配使用。FA、FB、FC異常報(bào)警信號(hào)以接收信號(hào)通知用戶，

26、正常FA-FC開路，F(xiàn)B-FC短路。異常時(shí)：FA-FC短路，F(xiàn)B-FC開路。通信端子TRA、TRBRS485串行通信端子送收信號(hào)RXR終端電阻短路用端子BMDUMD版本更新（Version-up）用端子SANKEN專業(yè)人員專用端子，通常使用時(shí)兩端子間絕對不可以短路。注：ACM為模擬信號(hào)公共端；IRF為模擬電流輸入端子。3.3.4 BOP操作面板的使用說明圖3.4操作面板圖表3.4 BOP操作面板的按鍵說明表序號(hào)分類按鍵功能說明1運(yùn)轉(zhuǎn)鍵開始正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)；運(yùn)轉(zhuǎn)方向可以通過變頻器的參數(shù)Cd130進(jìn)行轉(zhuǎn)換。2停止鍵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。處于報(bào)警狀態(tài)時(shí)可用于解除報(bào)警信號(hào)。3顯示切換/清除鍵在狀態(tài)顯示下切換7段監(jiān)視器的

27、顯示內(nèi)容。在功能碼顯示模式下可以清除已經(jīng)輸入的數(shù)據(jù)。4步進(jìn)鍵可在狀態(tài)顯示模式下進(jìn)行頻率上升的調(diào)節(jié)。可在狀態(tài)顯示模式下進(jìn)行頻率下降的調(diào)節(jié)。5輸入鍵將7段顯示器上的顯示的數(shù)值，輸入主機(jī)內(nèi)用來確定數(shù)值。6數(shù)字鍵可在狀態(tài)顯示模式下直接設(shè)置頻率，也可以相7段顯示器輸入數(shù)據(jù)。7小數(shù)點(diǎn)鍵8程序鍵進(jìn)行狀態(tài)顯示模式和功能碼顯示模式的切換。3.4 PLC的選型與設(shè)置本系統(tǒng)采用本系統(tǒng)采用西門子用S7-300313C-2DP PLC作為控制器（CPU模塊），它自帶16 路開關(guān)量輸入，16路開關(guān)量輸出；遠(yuǎn)程采集模塊配SM331，8路12位模擬量輸入模塊，SM332；4路13位模擬量輸出模塊，PLC電源采用PS307，2

28、A電源供電。PLC硬件布局如下：3.4.1 PLC各部分簡介PS功能： 電源模塊把工業(yè)電轉(zhuǎn)換為DC24V電源供給PLC系統(tǒng)使用。（PS307）電源模塊提供了機(jī)架和CPU內(nèi)部的供電電源.輸出DC24VDC/2A。電源模板6ES7307-1BAOO-OAAOCPU模塊：PLC的核心，存取并執(zhí)行用戶程序，實(shí)現(xiàn)某些類型的通訊，為背部U形總線提供DC5V電源。CPU 313C-2DP：帶有集成的數(shù)字量輸入和輸出，以及PROFIBUS DP主/從接口，并具有與過程相關(guān)的功能，可以完成具有特殊功能的任務(wù)，可以連接標(biāo)準(zhǔn)I/O設(shè)備。CPU313C-2DP既可以用作分布式單元進(jìn)行快速預(yù)處理。也可以用作帶下位現(xiàn)場總

29、線系統(tǒng)的上位控制器。6ES7-313-6CF03-OABO.CPU運(yùn)行時(shí)需要微存儲(chǔ)卡MMC。64K內(nèi)存，16DI/16DOSM模塊：信號(hào)模塊，連接輸入/輸出信號(hào)可分為:開關(guān)量輸入（DI）模塊/開關(guān)量輸出（DO）模塊:數(shù)字IO模塊SM323：DI16/DO16×DC24V/0.5A.C6ES7323-1BL00-OAAO 16點(diǎn)輸出，每組8個(gè)電氣隔離.額定輸入電壓24VDC，額定負(fù)載24VDC.輸入適用于開關(guān)以及2/3/4接近開關(guān)（BERO）輸出能夠驅(qū)動(dòng)電磁閥，DC接觸器和指示燈.模擬量輸入（AI）模塊/模擬量輸出（AO）模塊13位精度。4個(gè)通道中，八個(gè)輸入，在每個(gè)通道組，測量的類型可

30、編程。電壓，電流，電阻。溫度。每個(gè)通道組的精度均可編程（9/12/14位+符號(hào)），各通道組可選擇任意測量范圍可編程序診斷和診斷診斷中斷.可為兩個(gè)通道設(shè)定限值監(jiān)視。越限時(shí)的硬件中可編程序。電氣隔離CPU和負(fù)載電壓C不適用于2線制變送器）測量值精度直接與所選的積分時(shí)間成正比.模擬量輸出模塊（4路）SM332：332-5HD01-OABO;模擬量輸出M332,光電隔離4AO，U/I，診斷；分辨率11/12位.20針，遠(yuǎn)程插件，帶有源被板總線.3.4.2 PID控制原理恒壓供水設(shè)備根據(jù)反饋原理：要想維持一個(gè)物理量不變或基本不變，就應(yīng)該引這個(gè)物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統(tǒng)。我們要想保持水壓的恒定，因此就

31、必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。但被控制的系統(tǒng)特點(diǎn)是非線性、大慣性的系統(tǒng)，控制和PID相結(jié)合的方法，在壓力波動(dòng)較大時(shí)使用模糊控制，以加快響應(yīng)速度；在壓力范圍較小時(shí)采用PID來保持靜態(tài)精度。這通過PLC加智能儀表可時(shí)現(xiàn)該算法，同時(shí)對PLC的編程來時(shí)現(xiàn)泵的工頻與變頻之間的切換。實(shí)踐證明，使用這種方法是可行的，而且造價(jià)也不高。要想維持供水網(wǎng)的壓力不變，根據(jù)反饋定理在管網(wǎng)系統(tǒng)的管理上安裝了壓力變送器作為反饋元件，由于供水系統(tǒng)管道長、管徑大，管網(wǎng)的充壓都較慢，故系統(tǒng)是一個(gè)大滯后系統(tǒng)，不易直接采用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，而采用PLC參與控制的方式來實(shí)現(xiàn)對控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用。3.4.3 PID

32、調(diào)節(jié)原理PID是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的一種控制方式，PID調(diào)節(jié)儀表也是工業(yè)控制中最常用的儀表之一，PID 適用于需要進(jìn)行高精度測量控制的系統(tǒng)，可根據(jù)被控對象自動(dòng)演算出最佳PID控制參數(shù)。PID參數(shù)自整定控制儀可選擇外給定（或閥位）控制功能。可取代伺服放大器直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如閥門等）。PID外給定（或閥位）控制儀可自動(dòng)跟隨外部給定值（或閥位反饋值）進(jìn)行控制輸出（模擬量控制輸出或繼電器正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制輸出）。可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)/手動(dòng)無擾動(dòng)切換。手動(dòng)切換至自動(dòng)時(shí)，采用逼近法計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)的平穩(wěn)切換。PID外給定（或閥位）控制儀可同時(shí)顯示測量信號(hào)及閥位反饋信號(hào)。PID光柱顯示控制儀集數(shù)字儀表與模擬儀表于一

33、體，可對測量值及控制目標(biāo)值進(jìn)行數(shù)字量顯示（雙LED數(shù)碼顯示），并同時(shí)對測量值及控制目標(biāo)值進(jìn)行相對模擬量顯示（ 雙光柱顯示），顯示方式為雙LED數(shù)碼顯示+雙光柱模擬量顯示，使測量值的顯示更為清晰直觀。PID參數(shù)自整定控制儀可隨意改變儀表的輸入信號(hào)類型。采用最新無跳線技術(shù)，只需設(shè)定儀表內(nèi)部參數(shù)，即可將儀表從一種輸入信號(hào)改為另一種輸入信號(hào)。PID參數(shù)自整定控制儀可選擇帶有一路模擬量控制輸出（或開關(guān)量控制輸出、繼電器和可控硅正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制）及一路模擬量變送輸出，可適用于各種測量控制場合。PID參數(shù)自整定控制儀支持多機(jī)通訊，具有多種標(biāo)準(zhǔn)串行雙向通訊功能，可選擇多種通訊方式，如RS-232、RS-485、

34、RS-422等，通訊波特率3009600bps 儀表內(nèi)部參數(shù)自由設(shè)定。可與各種帶串行輸入輸出的設(shè)備（如電腦、可編程控制器、PLC 等）進(jìn)行通訊，構(gòu)成管理系統(tǒng)。3.4.4 PID控制器調(diào)試方法（1）.比例系數(shù)的調(diào)節(jié)比例系數(shù)P的調(diào)節(jié)范圍一般是：0.1-100. 如果增益值取 0.1，PID 調(diào)節(jié)器輸出變化為十分之一的偏差值。如果增益值取 100， PID 調(diào)節(jié)器輸出變化為一百倍的偏差值。 可見該值越大，比例產(chǎn)生的增益作用越大。初調(diào)時(shí)，選小一些，然后慢慢調(diào)大，直到系統(tǒng)波動(dòng)足夠小時(shí)，再該調(diào)節(jié)積分或微分系數(shù)。過大的P值會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，持續(xù)振蕩；過小的P值又會(huì)使系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍。合適的值應(yīng)該使系統(tǒng)由足夠的靈

35、敏度但又不會(huì)反應(yīng)過于靈敏，一定時(shí)間的遲緩要靠積分時(shí)間來調(diào)節(jié)。 （2）.積分系數(shù)的調(diào)節(jié)積分時(shí)間常數(shù)的定義是，偏差引起輸出增長的時(shí)間。積分時(shí)間設(shè)為 1秒，則輸出變化 100%所需時(shí)間為 1 秒。初調(diào)時(shí)要把積分時(shí)間設(shè)置長些，然后慢慢調(diào)小直到系統(tǒng)穩(wěn)定為止。 （3）.微分系數(shù)的調(diào)節(jié)微分值是偏差值的變化率。例如，如果輸入偏差值線性變化，則在調(diào)節(jié)器輸出側(cè)疊加一個(gè)恒定的調(diào)節(jié)量。大部分控制系統(tǒng)不需要調(diào)節(jié)微分時(shí)間。因?yàn)橹挥袝r(shí)間滯后的系統(tǒng)才需要附加這個(gè)參數(shù)。如果畫蛇添足加上這個(gè)參數(shù)反而會(huì)使系統(tǒng)的控制受到影響。如果通過比例、積分參數(shù)的調(diào)節(jié)還是收不到理想的控制要求，就可以調(diào)節(jié)微分時(shí)間。初調(diào)時(shí)把這個(gè)系數(shù)設(shè)小，然后慢慢調(diào)大

36、，直到系統(tǒng)穩(wěn)定。3.4.5 S7-300 CPU模塊操作（1）模式選擇開關(guān) RUN-P：可編程運(yùn)行模式。在此模式下，CPU不僅可以執(zhí)行用戶程序，在運(yùn)行的同時(shí)，還可以通過編程設(shè)備（如裝有STEP 7的PG、裝有STEP 7的計(jì)算機(jī)等）讀出、修改、監(jiān)控用戶程序。 RUN：運(yùn)行模式。在此模式下，CPU執(zhí)行用戶程序，還可以通過編程設(shè)備讀出、監(jiān)控用戶程序，但不能修改用戶程序。 STOP：停機(jī)模式。在此模式下，CPU不執(zhí)行用戶程序，但可以通過編程設(shè)備（如裝有STEP 7的PG、裝有STEP 7的計(jì)算機(jī)等）從CPU中讀出或修改用戶程序。在此位置可拔出出鑰匙。 MRES：存儲(chǔ)器復(fù)位模式。該位置不能保持，當(dāng)開關(guān)

37、在此位置釋放時(shí)將自動(dòng)返回到STOP位置。將鑰匙從STOP模式切換到MRES模式時(shí)，可復(fù)位存儲(chǔ)器，使CPU回到初始狀態(tài)。（2）.狀態(tài)及故障顯示 SF（紅色）：系統(tǒng)出錯(cuò)/故障指示燈。CPU硬件或軟件錯(cuò)誤時(shí)亮。 BATF（紅色）：電池故障指示燈（只有CPU313和314配備）。當(dāng)電池失效或未裝入時(shí)，指示燈亮。 DC5V（綠色）：5V電源指示燈。CPU和S7-300總線的5V電源正常時(shí)亮。 FRCE（黃色）：強(qiáng)制作業(yè)有效指示燈。至少有一個(gè)I/O被強(qiáng)制狀態(tài)時(shí)亮。 RUN（綠色）：運(yùn)行狀態(tài)指示燈。CPU處于“RUN”狀態(tài)時(shí)亮；LED在“Startup”狀態(tài)以2Hz頻率閃爍；在“HOLD”狀態(tài)以0.5Hz頻

38、率閃爍。 STOP（黃色）：停止?fàn)顟B(tài)指示燈。CPU處于“STOP”或“HOLD”或“Startup”狀態(tài)時(shí)亮；在存儲(chǔ)器復(fù)位時(shí)LED以0.5Hz頻率閃爍；在存儲(chǔ)器置位時(shí)LED以2Hz頻率閃爍。 BUS DF（BF）（紅色）：總線出錯(cuò)指示燈（只適用于帶有DP接口的CPU）。出錯(cuò)時(shí)亮。 SF DP：DP接口錯(cuò)誤指示燈（只適用于帶有DP接口的CPU）。當(dāng)DP接口故障時(shí)亮。3.4.6 S7-300的開關(guān)量輸入模塊開關(guān)量輸入模塊接受現(xiàn)場的開關(guān)量（通/斷）信號(hào)，經(jīng)光電隔離和濾波，把信號(hào)送到輸入緩沖區(qū)等待CPU采樣。當(dāng)CPU采樣時(shí)，通過背部總線把現(xiàn)場通/斷信號(hào)以1/0方式寫入輸入過程映像區(qū)（PII）。按外部電

39、源類型分，開關(guān)量輸入模塊SM321可分為直流輸入和交流輸入兩種。直流輸入又分為漏輸入和源輸入兩種。現(xiàn)場信號(hào)來自干節(jié)點(diǎn)（如按鈕、開關(guān)等），傳感器接到漏輸入和源輸入的開關(guān)量輸入模塊都可以；現(xiàn)場信號(hào)來自集電極開路輸出傳感器，則PNP集電極開路輸出傳感器要接到漏輸入的開關(guān)量輸入模塊；而NPN集電極開路輸出傳感器要接到源輸入的開關(guān)量輸入模塊。3.5.7 S7-300的I/O地址分配原則上采用槽位與地址相對應(yīng)的固定編址方式，每個(gè)槽位占4字節(jié)（32位），而不管實(shí)際的I/O點(diǎn)數(shù)是否與之相同。具體的地址是I還是Q則取決于插在槽上的是輸入模塊還是輸出模塊。例如：插在0號(hào)導(dǎo)軌4號(hào)槽位上的開關(guān)量輸入模塊是16通道的，

40、則該模塊的對應(yīng)地址為I0.0、I0.1、I0.7、I1.0、I1.7，而I2.0I3.7的地址就空了。有一部分的S7-300 CPU允許用戶在硬件組態(tài)時(shí)設(shè)置模塊對應(yīng)的地址。數(shù)字量尋址在第一個(gè)信號(hào)模塊槽處，數(shù)字量輸入/輸出的地址為0。插槽位置與模塊的地址的關(guān)系如上圖所示。 每個(gè)數(shù)字量模塊的地址寄存器自動(dòng)按4個(gè)字節(jié)分配，不管實(shí)際的 I/O點(diǎn)數(shù)是否與之相同。S7-300 系統(tǒng)的實(shí)際I/O與CPU內(nèi)的外設(shè)存儲(chǔ)區(qū)（PI和PQ）相對應(yīng)。也可以通過過程映象輸入/輸出區(qū)或存儲(chǔ)器來訪問I/O。可以用位、字節(jié)、字或雙字的形式訪問過程映象輸入/輸出區(qū)， 例如：- Q4.0 是存儲(chǔ)在過程映象輸出表的4個(gè)字節(jié)的第一位。

41、 (使用上圖的缺省的I/O編號(hào)，此點(diǎn)在第二個(gè)模塊上。）- IB100 指過程映象輸入表的第100個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。- IW100 指過程映象輸入表的第100和101個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。- QD24 是存儲(chǔ)在過程映象輸出表的第24，25，26，27字節(jié)中的數(shù)據(jù)。3.5.8 模擬量尋址模塊插槽和模塊地址的對應(yīng)關(guān)系。在第一個(gè)信號(hào)模塊插槽位置處，模擬量輸入/輸出板的地址為256。每個(gè)模擬量模塊自動(dòng)按16個(gè)字節(jié)的地址寄存器分配地址。 每個(gè)模擬量值占用2個(gè)字節(jié)，所以，在用戶程序中的模擬量地址應(yīng)該使用偶數(shù)。 以免使用數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。 模擬量模塊的輸入/輸出通道從實(shí)際插槽的相同基地址開始編號(hào)。S7-300 系統(tǒng)的實(shí)際I/O與

42、CPU內(nèi)的外設(shè)存儲(chǔ)區(qū)（PI和PQ）相對應(yīng)。 S7300/400對模擬量沒有指定的寄存器，如PII，PIQ，它們在每個(gè)掃描周期自動(dòng)更新。相反地，在用戶程序中， 通過訪問模擬量地址可以更新數(shù)據(jù)。模擬量輸入的標(biāo)識(shí)是PIW，模擬量輸出的標(biāo)識(shí)是PQW。因?yàn)槟M量的起始地址是256，所以在第一個(gè)機(jī)架的第一個(gè) 模塊上，第一個(gè)通道的地址是PIW256。最后一個(gè)模擬量的地址是766。 例如：要訪問機(jī)架2的第一個(gè)模塊的第二個(gè)通道，模擬量輸入地址是 PIW514。第四章PLC與觸摸屏組態(tài)4.1 PLC程序的硬件組態(tài)PLC程序設(shè)計(jì)硬件組態(tài)步驟如下：1. 打開STEP7_V54_SP3_CN新建test1項(xiàng)目如圖2. 新建300站點(diǎn)：插入300站點(diǎn)如圖3. 硬件組態(tài)：雙擊硬件按鈕，打開組態(tài)軟件，插入機(jī)架如圖4. 在2號(hào)插槽中插入300CPU站點(diǎn)，選擇訂貨號(hào)的6ES7 313-6CFO3-OABO的CPU，然后進(jìn)行地址和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。5. 在4號(hào)插槽插入331（6ES7 331-1KFO1-OABO）模擬量采集模塊如圖6. 同理在5號(hào)插槽插入SM332(6ES7 332-5HDO1-OABO) 如圖7. 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置如圖8. 參數(shù)設(shè)置完成，點(diǎn)擊按鈕，進(jìn)行保存翻譯，點(diǎn)擊確定按鈕如圖9. 硬件組態(tài)完成如圖二.通訊參