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會員注冊本節介紹一個(ge) 三泵生活/消防雙恒壓無塔供水的實例。如圖9-10所示，市網自來水用高低水位控製器EQ來控製注水閥YV1，自動把水注滿儲(chu) 水水池，隻要水位低於(yu) 高水位，就自動往水池注水。水池的高/低水位信號也直接送給PLC，作為(wei) 高/低水位報警。為(wei) 了保證供水的連續性，水位上下限傳(chuan) 感器高低距離較小。生活用水和消防用水共用三台泵，平時電磁閥YV2處於(yu) 失電狀態，關(guan) 閉消防管網，三台泵根據生活用水的多少，按一定的控製邏輯運行，維持生活用水低恒壓。當有火災發生時，電磁閥YV2得電，關(guan) 閉生活用水管網，三台泵供消防用水使用，維持消防用水的高恒壓值。火災結束後，三台泵再改為(wei) 生活供水使用。
圖9-10 生活消防雙恒壓供水係統構成圖
對三泵生活/消防雙恒壓供水係統的基本要求是：
(1)生活供水時，係統低恒壓值運行，消防供水時高恒壓值運行。
(2)三台泵根據恒壓的需要，采取“先開先停”的原則接入和退出。
(3)在用水量小的情況下，如果一台泵連續運行時間超過3h，則要切換下一台泵，即係統具有“倒泵功能”，避免某一台泵工作時間過長。
(4)三台泵在啟動時都要有軟啟動功能，要有完善的報警功能。
(5)對泵的操作要有手動控製功能，手動隻在應急或檢修時臨(lin) 時使用。
一、控製係統的I/O點及地址分配
根據圖9-10及以上控製要求統計控製係統的輸入/輸出信號的名稱、代碼及地址編號如表9-7所示。水位上下限信號分別為(wei) I0.1、I0.2，它們(men) 在水淹沒時為(wei) 0，露出時為(wei) 1。
表9-7 輸入輸出點代碼及地址編碼
二、PLC係統選型
從(cong) 上麵的分析可以知道，係統共有開關(guan) 量輸入點6個(ge) 、開關(guan) 量輸出點12個(ge) 、模擬量輸入點1個(ge) 、模擬量輸出點1個(ge) 。如果選用CPU224PLC，也需要擴展單元；如果選用CPU226PLC，則價(jia) 格較高，浪費較大。參照西門子S7-200產(chan) 品目錄及市場實際價(jia) 格，選用主機為(wei) CPU222(8入/6繼電器輸出)一台，加上一台擴展模塊EM222(8繼電器輸出)，再擴展一個(ge) 模擬量模塊EM235(4AI/1AQ)。這樣的配置是最經濟的。整個(ge) PLC係統的配置如圖9-11所示。
圖9-11 恒壓供水PLC係統組成
三、電氣控製係統原理圖
電氣控製係統原理圖包括主電路圖、控製電路圖及PLC外圍接線圖。
1．主電路圖
圖9-12所示為(wei) 電控係統主電路。三台電機分別為(wei) M1、M2、M3。接觸器KM1、KM3、KM5分別控製M1、M2、M3的工頻運行；接觸器KM2、KM4、KM6分別控製M1、M2、M3的變頻運行。
圖9-12 電控係統主電路
FR1、FR2、FR3分別為(wei) 三台電機過載用的熱繼電器；QS1、QS2、QS3、QS4分別為(wei) 三台泵電機主電路的隔離開關(guan) ；FU1為(wei) 主電路的熔斷器；VVVF為(wei) 通用變頻器。
2．控製電路圖
圖9-13所示為(wei) 電控係統控製電路圖，圖中SA為(wei) 手動/自動轉換開關(guan) ，SA打在1的位置為(wei) 手動控製狀態，打在2的位置為(wei) 自動控製狀態。手動運行時，可用按鈕SB1～SB8控製三台泵的啟/停和電磁閥YV2的通/斷；自動運行時，係統在PLC程序控製下運行。
圖中HL10為(wei) 自動運行狀態電源指示燈。對變頻器進行複位時隻提供一個(ge) 幹觸點信號，由於(yu) PLC的4個(ge) 輸出點為(wei) 一組且共用一個(ge) COM端，而本係統又沒有剩下單獨的COM端輸出組，因此通過一個(ge) 中間繼電器KA的觸點對變頻器進行複頻控製。圖9-13中的Q0.0～Q0.5及Q1.0～Q1.5為(wei) PLC的輸出繼電器觸點，它們(men) 旁邊的4、6、8等數字為(wei) 接線編號，可結合圖9-12一起讀圖。
圖9-13 電控係統控製電路
3．PLC外圍接線圖
圖9-14所示為(wei) PLC及擴展模塊外圍接線圖。發生火災時，火災信號SAI被觸動，I0.0為(wei) 1。
本例忽略了以下因素：
(1)直流電源的容量。
(2)電源方麵的抗幹擾措施。
(3)輸出方麵的保護措施。
(4)係統保護措施。
圖9-14 恒壓供水控製係統PLC及擴展模塊的外圍接線
四、係統程序設計
硬件連接確定之後，係統的控製功能主要通過軟件實現，結合前述泵站的控製要求，對泵站的軟件設計分析如下：
1．由“恒壓”要求出發的工作泵組數量管理
前邊已經說過，為(wei) 了恒定水壓，在水壓降落時要提高變頻器的輸出頻率，且在一台泵工作不能滿足恒壓要求時，需啟動第二台泵或第三台泵。判斷是否啟動新泵的標準是變頻器的輸出頻率達到設定的上限值。這一功能可通過比較指令實現。為(wei) 了判斷變頻器工作頻率達上限值的確實性，應濾去偶然的頻率波動引起的頻率達到上限的情況，在程序中考慮采取時間濾波。
2．多泵組泵站泵組管理規範
由於(yu) 變頻器泵站希望每一次啟動電動機均為(wei) 軟啟動，又規定各台水泵必須交替使用，多泵組泵站泵組的投運要有個(ge) 管理規範。在本例中，控製要求中規定任一台泵連續變頻運行不得超過3小時，因此每次需啟動新泵或切換變頻泵時，以新運行泵為(wei) 變頻泵是合理的。具體(ti) 操作時，將現行運行的變頻泵從(cong) 變頻器上切除，並接上工頻電源運行，將變頻器複位並用於(yu) 新運行泵的啟動。除此之外，泵組管理還有一個(ge) 問題就是泵的工作循環控製，本例中使用泵號加1的方法實現變頻泵的循環控製（3再加1等於(yu) 零），用工頻泵的總數結合泵號實現工頻泵的輪換工作。
3．程序的結構及程序功能的實現
由於(yu) PLC在恒壓供水係統中的功能較多，模擬量單元及PID調節都需要編製初始化及中斷程序，因此本程序可分為(wei) 三部分：主程序、子程序和中斷程序。
係統初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，這樣可節省掃描時間。利用定時器中斷功能實現PID控製的定時采樣及輸出控製。主程序的功能最多，如泵切換信號的生成、泵組接觸器邏輯控製信號的綜合及報警處理等都在主程序中。生活及消防雙恒壓的兩(liang) 個(ge) 恒壓值是采用數字方式直接在程序中設定的。生活供水時係統設定值為(wei) 滿量程的70%，消防供水時係統設定值為(wei) 滿量程的90%。在本係統PID中，隻是用了比例和積分控製，其回路增益和時間常數可通過工程計算初步確定，但還需要進一步調整以達到最優(you) 控製效果。初步確定的增益和時間常數為(wei) ：
增益Kc=0.25；
采樣時間Ts=0.2 s；
積分時間Ti=30 min。
程序中使用的PLC元件及其功能如表9-8所示。
表9-8 程序中使用的PLC機內(nei) 器件及功能
雙恒壓供水係統的梯形圖程序及程序注釋如下。因為(wei) 程序較長，所以讀圖時請按網絡標號的順序進行。
程序注釋：雙恒壓供水
Network1
//上電初始化，調初始化子程序
LD SM0.0
CALL SBR0
Network2
//消防/生活壓力給定
LD I0.0
MOVR 0.9, VD104
NOT
MOVR 0.7， VD104
Network 3
//故障結束時重新激活
LD SM0.1
O M0.0
INCB VB300
Network4
//增泵、濾波
LD I0.0
AD>= VD250, VD212
LDN I0.0
AD>= VD250, VD208
OLD
AN M0.1
TON T37, 50
Network 5
//工頻泵加1
LD T37
AB<= VB301, 1
EU
= M0.1
INCB VB301
Network 6
//減泵、濾波
LDD<= VD250, 1800
AN M0.2
TON T38, 100
Network 7
//工頻泵減1
LD T38
AB> VB301, 0
EU
= M0.2
INCB VB301
Network 8
//增泵或倒泵時置位
LD M0.1
0 M0.3
S M2.0, l
Network 9
//複位變頻器頻率，準備軟啟動
LD M2.0
TON T33, 1
= Q1.5
Network 10
//關(guan) 斷當前變頻泵
LD T33
EU
= M0.4
Network 11
//變頻泵號加1
LD M0,4
S M2.1, l
INCB VB300
Network 12
LD M2.1
TON T34, 2
Network 13
//產(chan) 生當前泵工頻啟動脈衝(chong) 信號
LD T34
EU
= M0.5
R M2.1, 1
Network 14
LD M0.5
S M2.2, 1
Network 15
LD M2.2
TON T39, 30
Network 16
//下一台泵變頻運行啟動信號
LD T39
EU
= M0.6
R M2.2, 1
R M2.0, 1
Network 17
//變頻泵號轉移
LDB> VB300, 3
MOVB 1， VB300
Network 18
//計時
LDB= VB301, 0
A SM0.4
EU
INCD VD310
Network 19
//3 h到，倒泵
LDD>= VD310, 180
EU
= M0.3
MOVD 0， VD310
Network 20
//有工頻泵運行時，複位VD310
LDB<> VB301, 0
MOVD +0, VD310
Network 21
//1號泵變頻運行邏輯
LD SM0.1
0 M0.0
0 M0.6
AB= VB300, 1
O Q0.1
AN M3.0
AN M0.4
AN Q0.0
= Q0.1
Network 22
//2號泵變頻運行邏輯
LD M0.6
AB= VB300,2
O Q0.3
AN M3.0
AN M0.4
AN Q0.2
= Q0.3
Network 23
//3號泵變頻運行邏輯
LD M0.6
AB= VB300, 2
O Q0.5
AN M0,3
AN M0.4
AN Q0.4
= Q0.5
Network 24
//1號泵工頻運行邏輯
LD M0.5
O Q0.0
LDB= VB300, 2
AB> VB301, 0
LDB= VB300, 3
AB> VB301, 1
OLD
ALD
AN Q0.1
= Q0.0
Network 25
//2號泵工頻運行邏輯
LD M0.5
O Q0.2
LDB= VB300, 3
AB> VB301, 0
LDB= VB300, 1
AB> VB301, 1
OLD
ALD
AN Q0.3
= Q0.2
Network 26
//3號泵工頻運行邏輯
LD M0.5
O Q0.4
LDB= VB300, 1
AB> VB301, 0
LDB= VB300, 2
AB> VB301, 1
OLD
ALD
AN Q0.5
= Q0.4
Network 27
//發生火災時，打開YV2閥
LD I0.0
= Q1.0
Network 28
//水池低水位處理
LD I0.1
O M3.1
A I0.2
= M3.1
Network 29
//水池水位下限信號燈
LD SM0.5
O M3.2
A M3.1
O I0.5
= Q1.1
Network 30
LD SM0.5
O M3.3
A I0.3
O I0.5
= Q1.2
Network 31
LD SM0.5
O M3.3
A I0.0
O I0.5
= Q1.3
Network 32
LD I0.4
O M3.2
A M3.1
= M3.2
Network 33
LD I0.4
O M3.3
A I0.3
= M3.3
Network 34
LD I0.4
O M3.4
A I0.0
= M3.4
Network 35
LD M3.1
N M3.2
LD I0.3
AN M3.3
OLD
LD I0.0
AN M3.4
OLD
O I0.5
Q1.4
Network 36
LD M3.1
O I0.3
= M3.0
MOVB 0, VB300
MOVB 0, VB301
ED
= M0.0
初始化子程序：
Network 1
LD SM0.0
MOVD +1800, VD204
MOVD 22400, VD208
MOVD 28800, VD212
MOVR 0.25, VD112
MOVR 0.2, VD116
MOVR 30.0, VD120
MOVR 0.0, VD124
MOVR 20.0, SMD34
ATCH INT1, 10
Network 1 //PID中斷子程序
LD SM0.0
ITD AIW0, AC0
DTR AC0, ACO
/R 32000.0, AC0
MOVR AC0, VD100
PID VB100, 0
MOVR VD108, AC0
MOVR VD108, AC0
*R 32000.0, AC0
Network 2
LDR<= AC0, VD204
OW> T39, 25
MOVD AC0, AC0
Network 3
LD SM0.0
ROUND AC0, AC0
MOVD AC0, VD250
DTI AC0, AC0
MOVW AC0, AQW0
END_INTERRUPT_BLOCK
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