目錄

第一章可編程控制器及變頻器簡介.....................錯(cuò)誤!未定義書簽。

第二章試驗(yàn)內(nèi)容......................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

試驗(yàn)一控制屏構(gòu)造認(rèn)識與調(diào)試試驗(yàn)..................錯(cuò)誤!未定義書簽。

試驗(yàn)二單泵控制變頻恒壓供水試驗(yàn)..................錯(cuò)誤!未定義書簽。

試驗(yàn)三雙泵切換變頻恒壓供水試驗(yàn)..................錯(cuò)誤!未定義書簽。

試驗(yàn)四生活水系統(tǒng)的分時(shí)控制試驗(yàn).................錯(cuò)誤!未定義書簽。

試驗(yàn)五模擬夜間休眠模式下供水試驗(yàn)...............錯(cuò)誤!未定義書簽。

試驗(yàn)六模擬消防狀態(tài)下供水試驗(yàn)..................錯(cuò)誤!未定義書簽。

試驗(yàn)七基于PLC模擬量控制變頻開環(huán)調(diào)速試驗(yàn)………錯(cuò)誤!未定義書簽。

第一章可編程控制器及變頻器簡介

一、可編程控制器簡介

可編程序控制器，英文稱ProgrammableLogicalControllei-＞簡稱PLC。它是?種以

微處理器為關(guān)鍵打勺數(shù)字運(yùn)算操作H勺電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編

程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、次序控制、定期/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作

指令，并通過數(shù)字式或模擬式口勺輸入、輸出接口，控制多種類型H勺機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是

微機(jī)技術(shù)與老式H勺繼電接觸控制技術(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、功耗窗、通用性和靈活性差H勺缺陷，充足運(yùn)用了微處理器的長處,

又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，尤其是PLC的程序編制，不需要專門論計(jì)算

機(jī)編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡樸指令形式，使顧客程序編制

形象、直觀、以便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很以便。顧客在購到所需的PLC后，只需按闡明書

的提醒，做少許的接線和簡易H勺顧客程序的編制工作，就可靈活以便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)

踐。

一、PLC口勺構(gòu)造及各部分的作用

PLC09類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相似，但構(gòu)造與工作原理則大同小異，一般由

主機(jī)、輸入/輸出接口、電源部分構(gòu)成.

PLC系篇b如圖曾示

心波

1.主機(jī)

主機(jī)部分包括中央處理器（CPU）、系統(tǒng)程序存儲器和顧客程序及數(shù)據(jù)存儲器。CPU是PLC

的關(guān)鍵，它用以運(yùn)行顧客程序、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、完畢顧客指令規(guī)定E向多種操作，將成果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備（如

編程器、電腦、打印機(jī)等）的祈求以及進(jìn)行多種內(nèi)部判斷等。PLC的內(nèi)部存儲器有兩類,■

類是系統(tǒng)程序存儲器，重要寄存系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對顧客程序作編譯處理的J程序，系統(tǒng)

程序已由廠家固定，顧客不能更改；另一類是顧客程序及數(shù)據(jù)存儲器，重要寄存顧客編制的

應(yīng)用程序及多種暫存數(shù)據(jù)和中間成果。

2.輸入/輸出（I/O）接口

I/O接口是PLC與輸入/輸出設(shè)備連接H勺部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感

器、觸點(diǎn)、行程開關(guān)等）的控制信號。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后"勺成果通過功放電路去驅(qū)

動(dòng)輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O接口一般采用光電耦合電路，以減少電

磁干擾，從而提高了可靠性。I/O點(diǎn)數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLC日勺一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，一

般小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn)，大型機(jī)將超過千點(diǎn)。

3.電源

圖中電源是指為CPU、存儲器、I/O接II等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電

源，一般也為輸入設(shè)備提供直流電源。

4.編程器

編程器是PLC的外部編程設(shè)備，顧客可通過編程器輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示

PLC的工作狀況。也可以通過專用口勺編程電纜線將PLC與電腦聯(lián)接起來，并運(yùn)用編程軟件進(jìn)

行電腦編程和監(jiān)控。

5.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。

6.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)，以完畢對應(yīng)

的操作。

二、變頻器的簡介

變頻器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率變換器。當(dāng)今的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括多種學(xué)科日勺技術(shù)領(lǐng)

域，總的發(fā)展趨勢是：驅(qū)動(dòng)『、J交流化，功率變換器的高頻化，控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)

化。因此，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而

得到迅猛發(fā)展。

伴隨新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能價(jià)

格比越來越高，體積越來越小，而廠家仍然在不停地提高可靠性實(shí)現(xiàn)變頻器的深入小型輕量

化、高性能化和多功能化以及無公害化而做著新的努力。變頻器性能的優(yōu)劣，一要看其輸出

交流電壓的諧波對電機(jī)的影響；二要看對電網(wǎng)H勺諧波污奧和輸入功率因數(shù)；三要看自身口勺能

量損耗（即效率）怎樣。這里僅以量大面廣的交一直一交變頻器為例，論述它的發(fā)展趨勢：

主電路功率開關(guān)元件時(shí)自關(guān)斷化、模塊化、集成化、智能化；開關(guān)頻率不停提高，開關(guān)

損耗深入減少。

變頻器主電路的拓?fù)錁?gòu)造方面。變頻器日勺網(wǎng)側(cè)變流器對低壓小容量的裝置常采用6脈沖

變流器，而對中壓大容量的裝置采用多重化12脈沖以上的變流器。負(fù)載側(cè)變流器對低壓小

容量裝置常采用兩電平時(shí)橋式逆變器，而對中壓大容量時(shí)裝置采用多電平逆變器。對「四象

限運(yùn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)變頻器再生能量向電網(wǎng)回饋和節(jié)省能量，網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)為可逆變流器,

同步出現(xiàn)了功率可雙向流動(dòng)的雙PWM變頻器，對網(wǎng)側(cè)變流器加以合適控制可使輸入電流靠近

正弦波，減少對電網(wǎng)II勺公害。脈寬調(diào)制變壓變頻器的控制措施可以采用正弦波脈寬調(diào)制控制、

消除指定次數(shù)諧波的PWM控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控制）。

交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)整控制措施的進(jìn)展重要體目前由標(biāo)量控制向高動(dòng)態(tài)性能H勺矢量控制

與直接轉(zhuǎn)矩控制發(fā)展和開發(fā)無速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)方面。

微處理器H勺進(jìn)步使數(shù)字控制成為現(xiàn)代控制器的發(fā)展方向。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是迅速系統(tǒng)，尤

其是交流電動(dòng)機(jī)高性能的控制需要存儲多種數(shù)據(jù)和迅速實(shí)時(shí)處理大量信息。近幾年來，國外

各大企業(yè)紛紛推出以DSP（數(shù)字信號處理器）為基礎(chǔ)的J內(nèi)核，配以電機(jī)控制所需的外圍功能

電路，集成在單一芯片內(nèi)的稱為DSP單片電機(jī)控制器，價(jià)格大大減少，體積縮小，構(gòu)造緊湊,

使用便捷，可靠性提高。DSP和一般的單片機(jī)相比，處理數(shù)字運(yùn)算能力增強(qiáng)10?15倍，可

保證系統(tǒng)有更優(yōu)越的控制性能。數(shù)字控制使硬件簡化，柔性的控制算法使控制具有很大“勺靈

活性，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律，使現(xiàn)代控制理論在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，易于與上層

系統(tǒng)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳播，便于故障診斷、加強(qiáng)保護(hù)和監(jiān)視功能，使系統(tǒng)智能化（如有些變頻

器具有自調(diào)整功能）。

第二章試驗(yàn)內(nèi)容

試驗(yàn)一控制屏構(gòu)造認(rèn)識與調(diào)試試驗(yàn)

一.試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.理解試驗(yàn)臺構(gòu)成，熟悉各個(gè)模塊的接線方式

2.掌握變頻器3G3Mz的使用

3.理解CX-Programmer的編程環(huán)境與使用措施

4.手動(dòng)調(diào)試試驗(yàn)臺

二.試驗(yàn)設(shè)備

1.試驗(yàn)臺

2.模擬對象

三.工作原理

例如一種實(shí)際口勺供水系統(tǒng)，由于供水網(wǎng)較大，系統(tǒng)需要供水量每小時(shí)開1臺水泵向管網(wǎng)

充壓，供水量大時(shí)，開2臺泵同步向管網(wǎng)充壓。要想維掙供水網(wǎng)的壓力不變，在管網(wǎng)系統(tǒng)H勺

管道上安裝了壓力變送器作為反饋元件，為控制系統(tǒng)提供反饋信號，由于供水系統(tǒng)管道長、

管徑大，管網(wǎng)的充壓比較慢，故系統(tǒng)是一種大滯后系統(tǒng)，不適宜直接采用PID調(diào)整器進(jìn)行控

制，而應(yīng)采用PLC參與控制的方式來實(shí)現(xiàn)對控制系統(tǒng)IJ勺調(diào)整。

四.調(diào)試環(huán)節(jié)

I.試驗(yàn)前認(rèn)真閱讀變頻器得使用手冊和各個(gè)模塊的有關(guān)資料。

2.接好總電源，打開漏電保護(hù)器，按下啟動(dòng)按鈕，此時(shí)電壓表顯示電壓、電壓指示燈亮起。

3.把模式選擇開關(guān)打到手動(dòng)位置，此時(shí)手動(dòng)狀態(tài)指示燈鳧起。

4.依次按下手動(dòng)控制按鈕，觀測對應(yīng)口勺指示燈。

五.CX-Prugiainiiier的）使用

1.CX-Programmer工作界面如下圖:

2.點(diǎn)擊文獻(xiàn)菜單下的新建命令，在彈出菜單中可以進(jìn)行PLC設(shè)備類型、PLC網(wǎng)絡(luò)類型的選

擇和設(shè)置PLC設(shè)備名稱。

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設(shè)置完P(guān)LC系列、PLC型號、程序類型和設(shè)置工程名后點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò)類型中口勺設(shè)定。將打開

如下畫面:

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設(shè)置端口名稱、波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)（P）、停止位。

點(diǎn)擊確定，打開如下畫面:

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點(diǎn)擊設(shè)置.，打開如下畫面，設(shè)置上位機(jī)鏈接端口和外圍端口。

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3.程序下載

用專用編程電纜將PLC主機(jī)和PC機(jī)相連。打開已經(jīng)編好H勺程序，點(diǎn)擊圖標(biāo)在線工作

“金”，梯形圖的線條將變?yōu)榫G色，表明已連上。程序下載分為內(nèi)存下載和程序下載：

下載內(nèi)存：雙擊左邊窗口“新工程”目錄下H勺“7內(nèi)存”中的“DU”圖標(biāo)，然后選擇

左上角的圖標(biāo)“明”，將DM中的所有內(nèi)容傳送到PLC,內(nèi)存下載后PLC要斷電。

下載PLC主程序及設(shè)置：PLC上電，|口I到主程序窗口，點(diǎn)擊圖標(biāo)“明”，下載選項(xiàng)中

的程序和設(shè)置下載進(jìn)去，最終選擇圖標(biāo)“廂”運(yùn)行程序就可以了。這樣就將程序下載到了

PLC中。

注1：只有“編程模式”“B”下才能進(jìn)行下載，請注意切換PLC的工工作模式。

試驗(yàn)二單泵控制變頻恒壓供水試驗(yàn)

一.試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.學(xué)習(xí)歐姆龍PLC日勺使用。

2.掌握閉環(huán)調(diào)速原理。

3.掌握變頻器3G3Mz的使用措施。

4.理解單泉控制變頻恒壓供水原理

二.試驗(yàn)設(shè)備

1.試臉臺

2.模擬對象

三.應(yīng)用軟件

I.歐姆龍CX-Programmer

2.組態(tài)王6.52版

消防泵2號泵1號泵休眠泵

四.試驗(yàn)流程圖

五.參數(shù)設(shè)置

變頻器參數(shù)設(shè)置:

參數(shù)功能設(shè)定內(nèi)容

n1.00=50最高頻率（FMAX）指令值將最高頻率（nl.00）作為100%以％

為單位設(shè)定

n1.09=1加速時(shí)間加速時(shí)間：從最高頻率（n1.00）0%到100%

H勺時(shí)間設(shè)定

nlJ0=l減速時(shí)間減速時(shí)間：從最高頻率（nl.00）100%到

0%的時(shí)間設(shè)定

n2.01=l運(yùn)行指令選擇控制回路端子（2線式或三線式）操作器

0'JSTOP鍵無效

112.00=2頻率指令選擇頻率指令輸入A1端子（電壓輸入0-10V

有效）

n4.11=0最小電壓輸入設(shè)定最小電壓輸入為0V（默認(rèn)）

n4.12=0最小電壓指令值設(shè)定最小輸出頻率為0HZ（默認(rèn)）

n4.13=20最大電壓輸入設(shè)定最大電壓輸入為10V（默認(rèn)）

n4.14=50最大電壓指令值設(shè)定最大輸出頻率為50Hz（默認(rèn)）

n4.04=0(Sl/S2)多功能輸入1/2功能選擇0：2線式（正轉(zhuǎn)/停止（S1端子）、

反轉(zhuǎn)/停止（S2端子））

六.試驗(yàn)接線

QSBA-HGS151QSBA-HGSI02AQSBA-HGS103CQSBA-HGS101

—ftU

V

lo.ooamKI.OICOMIO.02

1力變頻VINInxiamiW

*X*XXXX[

I#工頻...

2#變頻10Q3C(WI0,M10.05)0.06A1

2#工頻1tttIAC

VIXTOCM

消防泵Qn10.07OOMS

?(D

休眠泵>LIU

L2V

壓力信號L3W

QSBA-HGS150

R

S

T

QSBA-HGS102AQSBA-HGS103CQSBA-HGS104QSBA-HGS150QSBA-HGS151

10.001#工頻

COM

10.011#變頻

COM

輸10.022#工頻

出10.032#變頻

COM

10.04消防泵

10.05休眠泵

COM

模VIN1+壓力

擬COM1-信號

量

輸

入

模VOUTAl

擬COMAC

量

輸

出

LIRR

L2SS

L3TT

UU

VV

WW

注：其中將模擬量輸出COM相接，連接至QSTIA/51紅色接線柱上；將VIN1、VIN1相

接。

七.試驗(yàn)環(huán)節(jié)

1.按照接線圖接好線路，保證接線無誤，以免損壞變頻器和PLCH勺各個(gè)模塊。

2.接好總電源，打開漏電保護(hù)器，此時(shí)電壓表顯示電壓。按下啟動(dòng)按鈕，電壓指示燈鳧起。

3.把模式選擇開關(guān)打到手動(dòng)位置，此時(shí)手動(dòng)狀態(tài)指示燈亮起。檢查各水泵的運(yùn)行狀況，確

定水泵能能正常運(yùn)行，

4.把模式選擇開關(guān)打到自動(dòng)位置。

5.打開CX-Programmer軟件把程序?qū)懙絇LC中，關(guān)閉CX-Programmero

6.把PLC的開關(guān)到達(dá)RUN位置。

7.打開組態(tài)王軟件，運(yùn)行變頻恒壓供水監(jiān)控程序。在主畫面（圖2-1）中選擇閉環(huán)控制打

開閉環(huán)控制（圖2-2）畫面。

閉環(huán)模式

開環(huán)模區(qū)

分時(shí)按制

休眠侯武

泊防模式啟動(dòng)

退出實(shí)驗(yàn)

圖2-1

印航殳定

清防模式啟動(dòng)

單泵運(yùn)行

雙泵運(yùn)行

實(shí)時(shí)曲線

歷史曲線

返回上級實(shí)驗(yàn)

圖2-2

8.在閉環(huán)控制模式下單擊單泵運(yùn)行，并單擊PID設(shè)定

設(shè)定給定壓力SP,進(jìn)行PID參數(shù)整定（圖2-3）。

圖2-3

9.單擊實(shí)時(shí)曲線可觀測各參數(shù)的變化（圖2-4）

各曲線的顏色

?Sp壓力設(shè)定值

?、壓力反饋值

?續(xù)牢設(shè)定值

休眠壓力設(shè)定值

消防慢式啟動(dòng)

雙泵運(yùn)行

實(shí)時(shí)⑨線

歷史曲線

返回上極實(shí)魅

圖2-4

試驗(yàn)三雙泵切換變頻恒壓供水試驗(yàn)

一.試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.理解雙泵切換變頻恒壓供水原理

2.掌握閉環(huán)調(diào)速原理

3.掌握PID參數(shù)整定措施

二.試驗(yàn)設(shè)備

1.QSGPS型試驗(yàn)臺

2.QSGPS型模擬對象

三.應(yīng)用軟件

1.歐姆龍CX-Programmer

2.組態(tài)王6.52版

、

I共

七

層

休眠泵

四.試驗(yàn)流程圖

五.參數(shù)設(shè)置

變頻器參數(shù)設(shè)置:

參數(shù)功能設(shè)定內(nèi)容

n1.00=50最息頻率（FMAX）指令值將最高頻率（nl.OO）作為100%以％

為單位設(shè)定

n1.09=1加速時(shí)間加速時(shí)間：從最高頻率（nl.OO）O%到100%

H勺時(shí)間設(shè)定

n1.10=1減速時(shí)間減速時(shí)間：從最高頻率（nl.00）100%到

（）%日勺時(shí)間設(shè)定

n2.01=l運(yùn)行指令選擇控制1可路端子（2線式或三線式）操作器

日勺STOP鍵無效

112.00=2頻率指令選擇頻率指令輸入A1端子（電壓輸入0-10V

有效）

n4.11=0最小電壓輸入設(shè)定最小電壓輸入為0V（默認(rèn)）

n4.12=0最小電壓指令值設(shè)定最小輸出頻率為0HZ（默認(rèn)）

n4.13=20最大電壓輸入設(shè)定最大電壓輸入為10V（默認(rèn)）

n4.14=50最大電壓指令值設(shè)定最大輸出頻率為50Hz（默認(rèn)）

n4.04=0(Sl/S2)多功能輸入1/2功能選擇0：2線式（正轉(zhuǎn)/停止（S1端子）、

反轉(zhuǎn)/停止（S2端子））

六.試驗(yàn)接線

QSBA-HGS151QSBA-HGSI02AQSBA-HGS103CQSBA-HGS101

—ftU

V

lo.ooamKI.OICOMIO.02

1力變頻VINInxiamiW

*X*XXXX[

I#工頻...

2#變頻10Q3C(WI0,M10.05)0.06A1

2#工頻1tttIAC

VIXTOCM

消防泵Qn10.07OOMS

?(D

休眠泵>LIU

L2V

壓力信號L3W

QSBA-HGS150

R

S

T

QSBA-HGS102AQSBA-HGS103CQSBA-HGS104QSBA-HGS150QSBA-HGS151

10.001#工頻

COM

10.011#變頻

COM

輸10.022#工頻

出10.032#變頻

COM

10.04消防泵

10.05休眠泵

COM

模VIN1+壓力

擬COM1-信號

量

輸

入

模VOUTAl

擬COMAC

量

輸

出

LIRR

L2SS

L3TT

UU

VV

WW

注：其中將模擬量輸出COM相接，連接至QSTIA/51紅色接線柱上；將VIN1、VIN1相

接。

七.試驗(yàn)環(huán)節(jié)

1.按照接線圖接好線路，保證接線無誤，以免損壞變頻器和PLCH勺各個(gè)模塊。

2.接好總電源，打開漏電保護(hù)器，此時(shí)電壓表顯示電壓監(jiān)控電壓。按下啟動(dòng)按鈕，電壓指

示燈亮起。

3.把模式選擇開關(guān)打到手動(dòng)位置，此時(shí)手動(dòng)狀態(tài)指示燈亮起。檢查各水泵的運(yùn)行狀況與否

良好。

4.把模式選擇開關(guān)打到自動(dòng)位置。

5.打開CX-Programmerr軟件把程序?qū)懙絇LC中，關(guān)閉CX-Programmer。

6.把PLC的開關(guān)打到RUN位置。

7.打開組態(tài)王軟件，運(yùn)行變頻恒壓供水監(jiān)控程序。在主畫面（圖3-1）中選擇閉環(huán)控制打

開閉環(huán)控制（圖3-2）畫面。

idtftXK

閉環(huán)模式

開環(huán)模區(qū)

分時(shí)按制

休眠侯武

泊防模式啟動(dòng)

退出實(shí)驗(yàn)

圖3-1

印航殳定

清防模式啟動(dòng)

單泵運(yùn)行

雙泵運(yùn)行

實(shí)時(shí)曲線

歷史曲線

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