1、摘要摘要隨著我國社會經濟的發(fā)展，住房制度改革的不斷深入，人們生活水平的不斷提高，城市中各類小區(qū)建設發(fā)展十分迅速，同時也對小區(qū)的基礎設施建設提出了更高的要求。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設是其中的一個重要方面，供水的經濟性、可靠性、穩(wěn)定性直接影響到小區(qū)住戶的正常生活和工作，也直接體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)管理水平的高低。傳統(tǒng)的恒速泵加壓供水、水塔高位水箱供水、氣壓罐供水等供水方式普遍不同程度的存在效率低、可靠性差、自動化程度不高等缺點，難以滿足當前經濟生活的需要。水塔水位控制系統(tǒng)是我國住宅小區(qū)廣泛應用的供水系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺點。在水資源日益匱乏的今天，節(jié)約用水、提高水資源的利用率就顯得十分必

2、要。傳統(tǒng)的水塔水位控制為粗放式的，基本沒有對水泵的合理控制，且多為人為控制，工作強度大、危險。所以除了浪費電能外，還造成了人力資源的浪費。采用新型的 plc 控制供水方式與過去舊的控制方式相比在運行中的經濟性、可靠性、穩(wěn)定性、等方面有顯著優(yōu)勢，特別是在提倡低碳的情況下有很好的節(jié)能效果，且由于 plc 強大的擴展性可以適應今后城市供水建設的發(fā)展。在現(xiàn)代工業(yè)設備及自動化項目中，plc的可靠性、抗干擾性等諸因素是繼電器無法比擬的。隨著計算機技術的不斷發(fā)展，它給工業(yè)自動化帶來了革命性的變革。這個變革是由繼電器控制到計算機控制的飛躍。利用plc控制的特點是：可靠性高，抗干擾能力強；配套齊全，功能完善，適

3、用性強；操作簡單，易學易用，深受工程技術人員歡迎4; 系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便、易于改造；體積小、質量輕、功耗低。 因此綜上所述，為了達到節(jié)能的目的提高供水系統(tǒng)的質量，考慮采用可編程控制器（plc）、繼電器。傳感器技術和數(shù)據(jù)采集，設計一套實用水位控制方案，使系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制，以提高控制精度、可靠性和供水質量。并通過模擬仿真來驗證程序編寫的正確性。 本文首先闡述了課題背景，在分析了當前研究中存在的問題的基礎上，論述了本課題研究的重要意義。并根據(jù)水塔水位控制系統(tǒng)的控制要求以及控制原理確定水塔水位控制系統(tǒng)的硬件設計，畫出系統(tǒng)流程圖，確定plc系統(tǒng)的輸入輸出分配，編寫程序，系統(tǒng)的模擬仿真等。

4、最終完成基于plc的水塔水位控制系統(tǒng)的設計。關鍵字：plc 自動控制 供水系統(tǒng)目錄目錄第第 1 1 章章 緒論緒論.1 11.1 課題背景及意義 .11.2 水塔水位控制系統(tǒng)的組成 .21.3 數(shù)控系統(tǒng)概述 .2第第 2 2 章章 可編程控制器（可編程控制器（plcplc）概述）概述.5 52.1 可編程控制器簡介 .52.2 可編程控制器（plc）的特點 .62.3 可編程控制器（plc）的應用 .62.4 可編程控制器（plc）的組成 .72.5 可編程控制器的工作方式及過程 .102.6 可編程控制器的編程語言梯形圖 .12第三章第三章 系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)硬件設計.14143.1 恒壓供水

5、系統(tǒng)的基本構成 .173.2 系統(tǒng)控制要求 .193.3 控制系統(tǒng)的 i/o 點及地址分配 .203.4 系統(tǒng)選型 .213.5 plc 模擬量控制單元的配置以及應用.223.5.1 em235 模擬量工作單元性能指標.223.5.2 校準及配置 .243.5.3 em235 的安裝使用.243.5.4 電氣控制系統(tǒng)原理圖 .25第四章第四章 系統(tǒng)程序設計系統(tǒng)程序設計.27274.1 由“恒壓”要求出發(fā)的工作泵組數(shù)量控制管理 .274.2 多泵組泵站泵組管理規(guī)范 .274.3 程序的結果以及程序功能的實現(xiàn) .27第第 5 5 章章 總結總結.41415.1 系統(tǒng)的優(yōu)點 .415.2 結束語 .

6、41參考文獻參考文獻.4343致致 謝謝.4444第第 1 1 章章 緒論緒論1.1 課題背景及意義課題背景及意義眾所周知，水是人類生活、生產中不可缺少的重要物質，在節(jié)水節(jié)能已成為時代特征的現(xiàn)實條件下，我們這個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)生產循環(huán)供水等方面技術一直比較落后，自動化程度低，而隨著我國社會經濟的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以及住房制度改革的不斷深入，城市中各類小區(qū)建設發(fā)展十分迅速，同時也對小區(qū)的基礎設施建設提出了更高的要求。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設是其中的一個重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經濟性直接影響到小區(qū)住戶的正常工作和生活，也直接體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)

7、管理水平的高低。傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式有:恒速泵加壓供水、水塔高位水箱供水、氣壓罐供水、液力藕合器和電池滑差離合器調速的供水方式、單片機變頻調速供水系統(tǒng)等方式，其優(yōu)、缺點如下:1、恒速泵加壓供水方式無法對供水管網的壓力做出及時的反應，水泵的增減都依賴人工進行手工操作，自動化程度低，而且為保證供水，機組常處于滿負荷運行，不但效率低、耗電量大，而且在用水量較少時，管網長期處于超壓運行狀態(tài)，爆損現(xiàn)象嚴重，電機硬起動易產生水錘效應，破壞性大，目前較少采用。2、氣壓罐供水具有體積小、技術簡單、不受高度限制等特點，但此方式調節(jié)量小、水泵電機為硬起動且起動頻繁，對電器設備要求較高、系統(tǒng)維護工作量大，而且為減少水

8、泵起動次數(shù)，停泵壓力往往比較高，致使水泵在低效段工作，而出水壓力無謂的增高，也使浪費加大，從而限制了其發(fā)展。3、液力禍合器和電池滑差離合器調速的供水方式易漏油，發(fā)熱需冷卻，效率低，改造麻煩，只能是一對一驅動，需經常檢修;優(yōu)點是價格低廉，結構簡單明了，維修方便。4、單片機變頻調速供水系統(tǒng)也能做到變頻調速，自動化程度要優(yōu)于上面 4 種供水方式，但是系統(tǒng)開發(fā)周期比較長，對操作員的素質要求比較高，可靠性比較低，維修不方便，且不適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。綜上所述，傳統(tǒng)的供水方式普遍不同程度的存在浪費水力、電力資源;效率低;可靠性差;自動化程度不高等缺點，嚴重影響了居民的用水和工業(yè)系統(tǒng)中的用水。目前的供水方式

9、朝向高效節(jié)能、自動可靠的方向發(fā)展，采用 plc 水塔水位控制系統(tǒng)進行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能源日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設計該系統(tǒng)，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實意義。1.2 水塔水位控制系統(tǒng)的組成水塔水位控制系統(tǒng)的組成水位自動控制系統(tǒng)由 plc（核心控制部件） 、高低位的水位檢測電路、高低水位信號傳送給 plc 水泵電動機控制電路（plc 控制程序實現(xiàn)的此水位控制）1.3 數(shù)控系統(tǒng)概述數(shù)控系統(tǒng)概述隨著科學技術的飛速發(fā)展和經濟競爭的日趨激烈，產品更新速度越來越快，多品種，中小批量生產的比重明顯增加。同時，隨著

10、航空工業(yè)、汽車工業(yè)和輕工業(yè)消費生產的高速增長，形狀復雜的零件越來越多，精度要求也越來越高。在傳統(tǒng)的加工設備和制造方法難以滿足這樣的多樣化、柔性化與形狀復雜零件的高效高質量加工要求的情況下，數(shù)控機床作為一種自動化的加工設備而被廣泛采用l。數(shù)控技術作為數(shù)控機床的關鍵技術，已經成為當今制造技術的一個重要組成部分。美國麻省理工學院伺服機構實驗室于 1952 年研制出世界上第一臺三坐標銑床，從此人類迎來了機械制造的一個新的數(shù)控時代。縱觀數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展史，數(shù)控系統(tǒng)經歷了兩個階段共六代的發(fā)展。第一階段:數(shù)控(nc)階段(1952 一 1970)，這個階段經歷了三代，即第一代采用電子管元件的數(shù)控系統(tǒng)，體積大、可

11、靠性低、價格高，主要用于軍工生產;第二代采用晶體管和印制電路板組成的數(shù)控系統(tǒng)，可靠性有所提高，體積大為縮小，但是還沒有得到廣大用戶的認可;第三代采用集成電路的數(shù)控系統(tǒng)，不僅體積大大縮小，其可靠性也得到了實質性的提高，成為一般用戶能接受的數(shù)控系統(tǒng)。第一個階段的數(shù)控系統(tǒng)主要靠硬件來實現(xiàn)各種控制功能。第二階段:計算機數(shù)控(ncc)階段(1970 一至今)，這個階段也經歷了三代，即第四代采用小型計算機以軟件的形式實現(xiàn)數(shù)控功能;第五代采用微處理器或微型計算機;第六代以 cp 機為控制系統(tǒng)的硬件部分，在cp 機上安裝 nc 軟件系統(tǒng)，第六代數(shù)控也稱為基于 cp 的智能數(shù)控系統(tǒng)。第二階段的數(shù)控系統(tǒng)主要是由計

12、算機硬件和軟件組成。其最大特點是利用存儲在存儲器里的軟件控制系統(tǒng)工作。這種系統(tǒng)較第一階段的數(shù)控系統(tǒng)容易擴展，柔性好，可靠性高。就系統(tǒng)硬件和軟件組成及其結構形式而言，當今世界上的數(shù)控系統(tǒng)大致可分為 4 種類型:傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)。如 fanuco 系統(tǒng)、mitsubishim50 系統(tǒng)、siemens810 系統(tǒng)等。這是一種專用的封閉體系結構的數(shù)控系統(tǒng)。盡管也可以由用戶做人機界面，但必須使用專門的開發(fā)工具(如 sinelnes 的 wssooa)，耗費較多的人力，而對它的功能擴展、改變和維修，都必須求助于系統(tǒng)供應商。目前，這類系統(tǒng)還是占領了制造業(yè)的大部分市場。但由于開放體系結構數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，傳統(tǒng)數(shù)控

13、系統(tǒng)的市場正在接受挑戰(zhàn)?！皃c 嵌入 nc”結構的數(shù)控系統(tǒng)。如 fanuc181 系統(tǒng)、51emens840d 系統(tǒng)、numl060 系統(tǒng)等。這是由于一些數(shù)控系統(tǒng)制造商不愿放棄多年來積累的數(shù)控軟件技術，又想利用計算機豐富的軟件資源而開發(fā)的產品。然而，盡管它也具有一定的開放性，但由于它的 nc 部分仍然是傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)，其體系結構還是不開放的。因此，用戶無法介入數(shù)控系統(tǒng)的核心?！皀c 嵌入 cp”結構的數(shù)控系統(tǒng)。它由開放體系結構運動控制卡+pc 機構成。這種運動控制卡通常選用高速 dsp 作為 cup，具有很強的運動控制和 plc 控制能力。它開放的函數(shù)庫供用戶在 w 工 ndows 平臺下自行

14、開發(fā)構造所需的控制系統(tǒng)。因而這種開放結構運動控制卡被廣泛應用于制造業(yè)自動化控制各個領域。如美國 delatatu公司用 pmac 多軸運動控制卡構造的 pmac 一 nc 數(shù)控系統(tǒng)、舊本 maazk 公司用三菱電機的 meldasmagic64 構造的 mazatrol640cnc 等。sofr 型開放式數(shù)控系統(tǒng)。這是一種最新開放體系結構的數(shù)控系統(tǒng)。它的 cnc軟件全部裝在計算機中，而硬件部分僅是計算機與伺服驅動和外部 1/0 之間的標準化通用接口。用戶可以在 w 工 nd 娜 s 平臺上，利用開放 cnc 內核，開發(fā)所需的各種功能，構成各種類型的高性能數(shù)控系統(tǒng)。與前幾種數(shù)控系統(tǒng)相比，sotf

15、 型開放式數(shù)控系統(tǒng)具有最高的性能價格比，因而最有生命力。其典型產品有美國 mdsi 公司的opencnc、德國 powerautomation 公司的 ap80oont 等數(shù)控技術是機械、電子、自動控制理論、計算機和檢測技術密切結合的機電一體化高新技術，它能把機械裝備的功能、可靠性、效率和產品質量提高到一個新水平，使機械電子行業(yè)發(fā)生深刻的變化?？梢哉f，數(shù)控技術是實現(xiàn)制造過程自動化的基礎，是自動化柔性系統(tǒng)的核心，是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的重要組成部分?？傊?，數(shù)控技術己成為當今工業(yè)設備、制造業(yè)不可忽視的關鍵高新技術，對我國今后的技術進步和科學發(fā)展具有重要的先導作用，需大力發(fā)展第第 2 2 章章 可編程控

16、制器（可編程控制器（plcplc）概述）概述2.1 可編程控制器簡介可編程控制器簡介可編程序控制器 (program logical controller)，簡稱 plc，是一種專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的數(shù)字運算電子系統(tǒng)，它是以微處理機為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置，是當今工業(yè)發(fā)達國家自動控制的標準設備之一。由于 plc 采用了“三機一體化”的綜合技術即集計算機、儀器儀表、電氣控制于一身，具有高可靠性、強抗千擾能力、組合靈活、編程簡單、維修方便和低成本等諸多特點，因而與其它控制器相比它更加適合工業(yè)控制環(huán)境和市場的要求;再加上 pl

17、c 發(fā)展過程中產品的系列化、產業(yè)化和標準化，使之從早期的邏輯控制、順序控制迅速擴展到了連續(xù)控制，開始進入批量控制和過程控制領域，并迅速成為工業(yè)自動化系統(tǒng)的支柱9 。目前，plc 在小型化、大型化、大容量、強功能等方面有了質的飛躍。旱期的可編程序控制器 (programmable logic controller，plc)，主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著計算機技術、通信技術和自動控制技術的迅速發(fā)展，可編程序控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術與新興的計算機技術和通信技術融為一體，具有可靠性高、功能強、應用靈活、編程簡單、使用方便等一系列優(yōu)點，以及良好的工業(yè)環(huán)境工作性能和自動控制目標實現(xiàn)性能，在工業(yè)

18、生產中得到了廣泛的應用。1969 年，美國數(shù)字設備公司(dec)研制出世界上第一臺可編程控制器。早期的可編程控制器由分離元件和中小規(guī)模集成電路組成，主要功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。70 年代初期，體積小、功能強和價格便宜的微處理器被用于 plc，使得 plc 的功能大大增強。在硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程1/0 模塊和各種特殊功能模塊。在軟件方面，plc 采用極易為電氣人員掌握的梯形圖編程語言，除了保持原有的邏輯運算等功能以外，還增加了算術運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。進入 80 年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展

19、，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得 plc 所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進一步提高 plc 的處理速度，各制造廠商還研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片，大大提高了 plc 軟、硬件功能。在發(fā)達工業(yè)國家，plc 己經廣泛的應用在所有的工業(yè)部門。據(jù)“美國市場信息”的世界 plc 以及軟件市場報告稱， 1995年全球 plc 及其軟件的市場經濟規(guī)模約 50 億美元。2.2 可編程控制器（可編程控制器（plc）的特點）的特點隨著電子技術和計算機技術的發(fā)展，plc 的功能得到大大的增強，具有以下特點10:l)可靠性高。plc 的高可靠性得益于軟、硬件上一系列的抗干擾措施和它特殊的周期循環(huán)掃描工作

20、方式。2)具有豐富的 1/0 接口模塊。plc 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，有相應的 1/0 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機對話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網絡，它還有多種通訊聯(lián)網的接口模塊。3)采用模塊化結構。為了適應各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 plc 以外，絕大多數(shù) plc 均采用模塊化結構。plc 的各個部件，包括 cpu、電源、1/0 等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。4)編程簡單易學。plc 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，

21、因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。5)安裝簡單，維修方便。plc 不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結構，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復運行。2.3 可編程控制器（可編程控制器（plc）的應用）的應用由于 plc 強大功能和優(yōu)點，使得其在我國的水工業(yè)自動化中得到廣泛的應用。plc 在水工業(yè)自動化中的應用主要有水廠監(jiān)控系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、自動加氯、自動加礬、水泵變頻調速、scada 系統(tǒng)和供水管網信息管理系統(tǒng)等。其主要功能是進行工藝參數(shù)的采集、生產過程控制、信

22、息處理、設備運行狀態(tài)監(jiān)測以及水質監(jiān)測等。2.4 可編程控制器（可編程控制器（plc）的組成）的組成圖 2.1 plc 結構圖可編程控制器 pc 或 plc 是一種以微處理器為核心的用于工程自動控制的工業(yè)控制機，其本質是一臺工業(yè)控制專用計算機。它的軟、硬件配置與計算機極為類似，只不過它比一般計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適應于控制要求的編程語言。plc 機硬件主要由中央處理單元(cpu)、存貯器、輸入/輸出單元以及編程器、電源和智能輸入/輸出單元等構成。plc 可分為以下幾個部分:l)中央處理單元(cpu):同一般微處理機一樣，中央處理單元是可編程控制的核心部件，它通過輸入裝置

23、將外設的狀態(tài)讀入并按照用戶程序去處理，根據(jù)處理結果通過輸出裝置去控制外設。常用的 cpu 有通用微處理器，如 motorola6800，單片機有 8031，8051 和雙極型位式微處理器，如 amd2903。目前，小型 plc 為單 cpu 系統(tǒng)，而中型及大型 plc 則為雙 cpu 甚至多 cpu 系統(tǒng)。對于雙 cpu 來說，一般具有一個位處理器和一個字處理器。字處理器是 cpu 這個核心的核心，常由通用的 8 位、16 位或 32 位微處理器擔任，位處理器也稱布爾處理機，如美國 ri 公司的 ti 一 530 等，它不僅使 plc 增加了功能，提高了速度，也加強了 plc 的保密性能。中央

24、處理器的功能是:cpu 按系統(tǒng)程序所賦予的功能，接收并存貯從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù);cpu 按掃描方式工作，從存貯器中逐條讀取指令，并存入 cpu 內的指令寄存器中;指令寄存器的指令操作碼進行譯碼，執(zhí)行指令規(guī)定的任務，產生相應的控制信號，啟閉有關控制門電路，并根據(jù)運算結果更新有關標志和輸出映像寄存器的內容，以實現(xiàn)輸出控制、制表、打印或數(shù)據(jù)通訊;行系統(tǒng)診斷程序，診斷電源、plc 內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤。2)存貯器:可編程控制器中存貯器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)。常用的存貯器形式有 cmosrom、eprom 和 eeprom。系統(tǒng)存貯器用以存貯制造廠家編寫的系統(tǒng)程

25、序。所謂系統(tǒng)程序是指控制和完成pc 機各種功能的程序，如控制器的監(jiān)控程序、基本指令和功能指令翻譯程序、系統(tǒng)診斷程序、通信管理程序等。機器出廠時，廠家把這些程序存入 eprom 存貯器或eeprom 存貯器。用戶不能訪問和修改存貯器這部分的內容用戶存貯器主要用來存放用戶的應用程序。所謂用戶程序是指使用戶根據(jù)工程現(xiàn)場的生產過程和工藝要求編寫的控制程序。此程序由使用者通過編程器輸入到plc 機的 cmosram 存貯器中，以便于用戶隨時修改。也可將用戶程序存放在 eeprom中。為確保 plc 機控制系統(tǒng)的可靠性， cmosram 存貯器有預防電源掉電故障的鏗電池保護措施，以防電源掉電后破壞它的存貯

26、內容。數(shù)據(jù)存貯器用來存放 plc 的數(shù)據(jù)。包括輸入、輸出、輔助繼電器狀態(tài)的映像區(qū)，定時器、計數(shù)器、移位寄存器、狀態(tài)寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和特殊功能寄存器等狀態(tài)的映像寄存器。由于數(shù)據(jù)在控制器應用中是經常變化、經常存取的，因此數(shù)據(jù)存貯器一般選用 cmosram，以滿足隨機存取的要求。3)輸入/輸出模塊:輸入/輸出模塊是可編程控制器與工業(yè)生產設備或工業(yè)生產過程連接的接口?，F(xiàn)場的輸入信號，如按鈕開關，行程開關、限位開關以及傳感輸出的開關量或模擬量(壓力、流量、溫度、電壓、電流)等，都要通過輸入模塊送到plc。由于這些信號電平各式各樣，而可編程控制器 cpu 所處理的信息只能是標準電平，所以輸入模塊還需將這

27、些信號轉換成 plc 能夠接受和處理的數(shù)字信號。輸出模塊的作用是接收中央處理器處理過的數(shù)字信號，并把它轉換成現(xiàn)場執(zhí)行部件所能接受的控制信號，以驅動如電磁閥、燈光顯示、電機等執(zhí)行機構。可編程控制器有多種輸入/輸出模塊，其類型有數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊。這些模塊又分直流和交流、電壓和電流類型，每種類型又有不同的參數(shù)等級，主要有數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊，部件上都設有輸入接線端子排，為了濾除信號的噪聲和便于 plc 內部對信號的處理，這些模塊上都帶有濾波、電平轉換、信號鎖存電路。數(shù)字量輸入模塊帶有光電禍合電路，其目的是把 plc 與外部電路隔離開來，以提高 plc

28、的抗千擾能力。數(shù)字量輸出有繼電器輸出、晶體管輸出和可控硅輸出三種方式。模擬量輸入/輸出模塊主要用來實現(xiàn)模擬量一數(shù)字量之間的轉換，即 a/d 或 d/a 轉換。由于工業(yè)控制系統(tǒng)中有傳感器或執(zhí)行機構有一些信號是連續(xù)變化的模擬量，因此這些模擬量必須通過模擬量輸入/輸出模塊與 plc 的中央處理器連接。模擬量輸入模塊 a/d 轉換后的二進制數(shù)字量，經光電禍合器和輸入鎖存緩沖器與 plc 的 1/0 總線掛接。模擬量輸出模塊 d/a 轉換前的二進制數(shù)字量，經光電禍合器和輸出鎖存器與 plc 的 1/0 總線掛接?，F(xiàn)在標準量程的模擬電壓主要是 0 一 5 伏和 o 一 10 伏兩種，模擬電流主要是 0 一

29、 zoma 和 4 一 zoma 兩種。另外還有。一 somv，o 一 iv、一 5 一+sv、一 10 一+10v，o 一 10ma 等。模擬量輸入模塊接收到標準量程的模擬電壓或電流后，把它轉換成 8 位、10 位或 12 位的二制數(shù)字信號，送給中央處理器進行處理。模擬量輸出模塊將中央處理器的二進制數(shù)字信號轉換成標準量程的電壓或電流輸出信號，提供給執(zhí)行機構。4)擴展模塊:當一個 plc 中心單元的 1/0 點數(shù)不夠用時，就要對系統(tǒng)進行擴展，擴展接口就是用于連接中心基本單元與擴展單元的。模塊隨著可編程控制器在工業(yè)控制中的廣泛應用和發(fā)展，各可編程控制器制造廠家已經開發(fā)出一系列的智能接口模塊，使可

30、編程控制器的功能更加強大和完善。智能 1/0 接口模塊種類很多，例如高速技術模塊、plca 控制模塊、數(shù)字位基于 plc 的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設計置譯碼模塊、閥門控制模塊、中斷控制模塊、智能存貯模塊以及智能 1/0 模塊等。5)編程器:它的作用是供用戶進行程序的編制、編輯、調試和監(jiān)視。有的編程器還可與打印機或磁帶機相連，以將用戶程序和有關信息打印出來或存放在磁帶上，磁帶上的信息可以重新裝入 plc。目前編程器主要有以下三種類型:便攜式編程器(也叫簡易編程器);圖形編程器;用于 ibm 一 pc 及其兼容機的編程器。便于攜帶的特點，一般只能用指令形式編程，通過按鍵輸入指令，通過數(shù)碼管或液晶顯示器

31、加以顯示、這種編程器適合小型可編程控制器的編程要求。圖形編程器以液晶顯示器(lcd)或陰極射線管(crt)作屏幕，用來顯示編程內容和提供如輸入、輸出、輔助繼電器的占有情況、程序容量等各種信息，還可在調試程序、檢查程序執(zhí)行時顯示各種信號狀態(tài)、出錯提示等。使用圖形編程器可以月多種編程語言編程，梯形圖顯示在屏幕上十分直觀。圖形編程器還可與打印機、錄音機、繪畫儀等設備連接，有較強的監(jiān)控功能。但它的價格高，適用于中、大型可編程控制器的編程要求。用于ibm 一 pc 及其兼容機的編程器是個人計算機加上適當?shù)挠布涌诤蛙浖鳛榫幊唐?，也可直接編制成梯形圖，其監(jiān)控功能也很強。編程器工作方式主要有編程和監(jiān)控兩

32、種，編程工作方式是在 plc 機處于停機狀態(tài)時可以進行編程，它的功能主要是輸入新的程序，或者對已有的程序予以編輯和修改。監(jiān)控工作方式可以對運行中的控制器工作狀態(tài)進行監(jiān)視和跟蹤，一般可以對某一線圈或觸點的工作狀態(tài)進行監(jiān)視，也可以對成組器件的工作狀態(tài)進行監(jiān)視，還可以跟蹤某一器件在不同時間的工作狀態(tài)，除搜索、監(jiān)視、跟蹤外，還可以對一些器件進行操作。因此編程器的監(jiān)控方式對控制器中新輸入程序的調試與試運行是非常有用和方便的。編程器的結構一般包括顯示部分與鍵盤部分。顯示一般用液晶顯示器，主要的顯示內容包括地址、數(shù)據(jù)、工作方式、指令執(zhí)行情況及系統(tǒng)工作狀態(tài)等。鍵盤有單功能鍵和雙功能鍵，在使用雙功能鍵的時候鍵盤

33、中都備有一個選擇鍵，以選擇其中一種方式工作。2.5 可編程控制器的工作方式及過程可編程控制器的工作方式及過程、圖 2.3 一個掃描周期plc 的工作方式:采用循環(huán)掃描方式.在 plc 處于運行狀態(tài)時,從內部處理,通信操作,程序輸入,程序執(zhí)行,程序輸出,一直循環(huán)掃描工作.plc 的工作過程基本上是用戶的梯形圖程序的執(zhí)行過程，是在系統(tǒng)軟件的控制下順次掃描各輸入點的狀態(tài)，按用戶程序解算控制邏輯，.然后順序向各個輸出點發(fā)出相應的控制信號。除此之外，為提高工作的可靠性和及時的接收外來的控制命令，每個掃描周期還要進行故障自診斷和處理與編程器、計算機的通信。因此，plc 工作過程分為以下五步:(1)自診斷自

34、診斷功能可使 plc 系統(tǒng)防患于未然，而在發(fā)生故障時能盡快的修復，為此plc 每次掃描用戶程序以前都對 cpu、存儲器、輸入輸出模塊等進行故障診斷，若自診斷正常便繼續(xù)進行掃描，而一旦發(fā)現(xiàn)故障或異常現(xiàn)象則轉入處理程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，關閉全部輸出，然后停機并顯示出錯的信息。(2)與外設通信自診斷正常后 plc 即掃描編程器、上位機等通信接口，如有通信請求便響應處理。在與編程器通信過程中，編程器把指令和修改參數(shù)發(fā)送給主機，主機把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、錯誤碼進行相應指示，編程器還可以向主機發(fā)送運行、停止、清內存等監(jiān)控命令。在與上位機通信過程中 plc 將接收上位機發(fā)出的指令進行相應的操作，把現(xiàn)場工作

35、狀態(tài)、plc 的內部工作狀態(tài)、各種數(shù)值參數(shù)發(fā)送給上位機以及執(zhí)行啟動、停機、修改參數(shù)等命令。(3)輸入現(xiàn)場狀態(tài)完成前兩步工作后 plc 便掃描各個輸入點，讀入各點的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，如開關的通斷狀態(tài)、形成現(xiàn)場的內存映象。這一過程也稱為輸入采樣或輸出刷新，在一個掃描周期內內存映象的內容不變，即使外部實際開關狀態(tài)己經發(fā)生了變化也只能在下一個掃描過程中的輸入采樣時刷新，解算用戶邏輯所用的輸入值是該輸入值的內存映象值而不是當時現(xiàn)場的實際值。(4)解算用戶邏輯即執(zhí)行用戶程序。一般是從用戶出現(xiàn)存儲器的最低地址存放的第一條程序開始，在無跳轉的情況下按存儲器地址的遞增方向順序的掃描用戶程序，按用戶程序進行邏輯判斷和算

36、術運算，因此稱之為解算用戶邏輯。解算過程中所用的計數(shù)器、定時器，內部繼電器等編程元件為相應存儲單元的即時值，而輸入繼電器，輸出繼電器則用的是內存映象值。在一個掃周期內，某個輸入信號的狀態(tài)不管外部實際情況是否己經變化，對整個用戶程序是一致的，不會造成結果混亂。(5)輸出結果將本次的掃描過程中解算最新結果送到輸出模塊取代前一次掃描解算的結果，也稱為輸出刷新。解算用戶邏輯到用戶程序為止，每一步所得到的輸出信號被存入輸出信號寄存表并未發(fā)送到輸出模塊，相當于輸出信號被輸出門阻隔，待全部解算完成后打開輸出門一并輸出，所用輸出信號由輸出狀態(tài)表送到輸出模塊，其相應開關動作。驅動用戶輸出設備即 plc 的實際輸

37、出。在依次完成上述五個步驟操作后 plc 又開始進行下一次掃描。如此不斷的反復循環(huán)掃描，實現(xiàn)對全過程及設備的連續(xù)控制，直至接收到停止命令、停電、或出現(xiàn)故障。2.6 可編程控制器的編程語言可編程控制器的編程語言梯形圖梯形圖梯形圖在形式上類似于繼電器控制電路圖，它簡單，直觀，易讀，好懂，是plc 中普遍采用的一種編程方式。梯形圖中沿用了繼電器線路的一些圖形符號，這些圖形符號被稱為編程元件，每一個編程元件對應有一個編號。不同廠家的 plc，其編程元件的多少及編號方法不盡相同，但是基本的元件及功能很相近。梯形圖有如下特點。梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每一個繼電器為一個邏輯行，稱為梯形。每一個

38、邏輯行起始于左母線，然后是觸點的各種聯(lián)接，最后是線圈，整個圖形呈梯形。梯形圖中的繼電器不是繼電器控制電路中的物理繼電器，它實質上是變量存儲器中的位觸發(fā)器，因此稱為軟繼電器，相應的某位觸發(fā)器為真態(tài)，表示該繼電器通電，其常開觸點閉合，常閉觸點打開。 梯形圖中的繼電器的線圈的定義是廣義的，除了輸出繼電器、內部繼電器以外，還包括定時器、計數(shù)器等。梯形圖中，一般情況下某個編號的繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器的觸點是可以被無限制的引用，既可是常開觸點也可以是常閉觸點。梯形圖是 plc 形象化的編程方式，其左右兩側的母線不接任何電源，因而圖中各個支路也沒有真實的電流通過，但是為了方便，常用有電流來形象的描

39、述解算中滿足輸出線圈的動作條件。所以僅僅是概念上的電流，而且認為它只能從左向右流動，層次的改變只能是先上后下。3.4 可編程序控制器 plc 的優(yōu)點能適應工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，不要求空調，能抗電磁干擾與電壓沖擊。簡單，易于使用，不必要求微機軟硬件方面的知識，編程不需要高級語言?？煽啃愿?，平均故障間隔時間(mtbf)超過 20000 小時。編程或修改程序容易，程序可以保存和固化。體積小，價格低?？芍苯訉?shù)據(jù)送入處理器中，可直接連接到現(xiàn)場?？稍诨鞠到y(tǒng)上擴展，系統(tǒng)容易配置，與負載最遠距離可達 10000 英尺，內存可以擴展。有很強的通訊功能，可與多種支持設備連接。系統(tǒng)化，有標準外圍接口模塊。系統(tǒng)在一

40、種現(xiàn)場不需要時，仍可改在另一種現(xiàn)場上使用等一系列優(yōu)點。第三章第三章 系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)硬件設計隨著 plc 功能的不斷完善和提高，plc 幾乎可以完成工業(yè)領域的所以控制任務。但是 plc 還是有最適合它的應用場合，所以接到一個控制任務以后，要分析被控對象的控制過程和要求，看看用什么控制設備來完成該任務最合適。其實現(xiàn)在的可編程不僅處理開關量，而且對模擬量的處理能力也很強。控制對象以及控制裝置確定后，還要進一步確定 plc 的控制范圍。一般來說，能夠反映生產過程的運行情況，能用傳感器直接測量的參數(shù)，控制邏輯復雜的部分都由 plc 控制來完成。當某一個控制任務決定由 plc 來完成后。選擇 plc 就

41、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。對第一個問題，首先要對控制任務進行詳細的分析，把所有的 i/o 點找出來，包括開關量 i/o，模擬量 i/o 以及這些 i/o 點的性質。i/o 點是性質主要是指他們是直流信號還是交流信號，它們的電源電壓?？刂葡到y(tǒng)輸出點的類型非常關鍵，如果它們之中既有交流 220v 的接觸器、電磁閥，又有直流 24v 的指示燈，則最后選用的plc 的輸出點有可能大于實際點數(shù)。因為 plc 的輸出點一般是幾個一組共用一個公共端，這一組的輸出只能有一個電源的種類和等級。對于第二個問題，則有以下幾個方面要考慮：（1）功能方

42、面 所有 plc 一般都具有常規(guī)的功能，但是對于某些特殊要求，就要知道所選用的 plc 是否有能力完成控制任務。這就要求用戶對市場上流行的 plc品種有一個詳細的了解，以便做出正確的選擇。圖 3-1 為 plc 控制系統(tǒng)設計步驟。（2）價格方面 不同廠家的 plc 產品價格相差很大，有些功能類似、質量相當、i/o 點數(shù)相當?shù)?plc 的價格能相差 40%以上。在使用 plc 較多的情況下，這樣的差價必須是需要考慮的。（3）個人喜好方面有些工程技術人員對某種品牌的 plc 熟悉，所以一般比較喜歡使用這種產品。分析評估控制任務plc 機選型 i/o 設備選擇i/o 地址分配程序設計電氣系統(tǒng)安裝調試

43、程序設計硬件系統(tǒng)接線圖和控制柜滿足要 求檢查硬件連機調試滿足要求編制技術文件現(xiàn)場安裝調試交付使用檢查修改ynnnyn圖圖 3-13-1 plcplc 控制系統(tǒng)設計步驟控制系統(tǒng)設計步驟輸入/輸出信號在 plc 接線端子上的地址分配是進行 plc 控制系統(tǒng)設計的基礎。對軟件設計來說，i/o 地址分配以后才可以進行編程；對控制柜和 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，讓裝配人員根據(jù)線路圖和安裝圖安裝控制柜。系統(tǒng)調試分模擬調試和聯(lián)機調試硬件部分的模擬調試可在斷開主電路的情況下，主要試一試手動控制部分是否正確。軟件部分的模擬調試可借助于模擬開關和 plc 輸

44、出端的輸出指示燈進行。需要模擬量信號 i/o 時，可用電位器和萬用表配合進行。調試時。可利用上訴外圍設備模擬各種現(xiàn)場開關和傳感器狀態(tài)，然后觀察 plc 的輸出邏輯是否正確。如果有錯誤則修改后反復調試?，F(xiàn)在 plc 的主流產品都可以在 p 機上編程，并可以在電腦上直接進行模擬調試。聯(lián)機調試時，可以把編制好的程序下載到現(xiàn)場的 plc 中。有時 plc 也許只有這一臺，這時就要把 plc 安裝到控制柜相應的位置上。調試時一定要先將主電路斷電，只對控制電路進行聯(lián)調即可。通過現(xiàn)場聯(lián)調信號的接入常常還會發(fā)現(xiàn)軟件以及硬件中的一些問題，有時廠家還需要對某些控制功能進行改進，這種情況下，都要經過反復測試系統(tǒng)后，

45、才能最后交付使用。產生水壓的設備是水泵，水泵轉動的越快，產生的水壓就越高。傳統(tǒng)的維持水壓的方法就是建造水塔，水泵開者時將水打到水塔中，水泵休息時借助水塔的水位繼續(xù)供水。水塔中的水位變化相對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。但是建造水塔需花費財力，水塔還會造成水的二次污染。不用水塔，而要解決水壓隨用水量大小變化的問題。通常的辦法是：用水量大時，增加水泵的數(shù)量或提高水泵的轉動速度以保證管網中的水壓不變，用水量小時又需作出相反的調節(jié)。這就是恒壓供水的基本思路。這在電動機速度調節(jié)技術不發(fā)達的年代是不可設想的，但是今天辦到這一點已經變的很容易了，交流變頻的誕生為水泵轉速的

46、平滑連續(xù)調節(jié)提供了方便。交流變頻器是改變交流電源頻率的電子設備，輸入三相工頻交流電后，可以輸出頻率平滑變化的三相交流電。建造水塔需要花費財力，水塔還會造成水的二次污染。那么可不可以不借助水塔來實現(xiàn)恒壓供水？答案是肯定的，但是要解決水壓隨用水量的大小變化的問題。通常的辦法是：用水量大時，增加水泵的數(shù)量或提高水泵的轉動速度以保持管網中水壓的不變，用水量小時又需要做出相反的調節(jié)。這就是恒壓供水的基本思路，這在電動機速度調節(jié)技術不發(fā)達的年代是不可以想象的，但是在今天辦到這一切已經邊的很容易了。3.13.1 恒壓供水系統(tǒng)的基本構成恒壓供水系統(tǒng)的基本構成配單臺電機和水泵時，它們的功率必須足夠的大，在用水量

47、少于開一臺大電機肯定是浪費，電機選小了用水量大時供水不足。而且水泵和電機都有維修的時候，備用泵是必要的。恒壓供水的主要目標是保持管壓網水的恒定，水泵電機的轉速套跟隨用水量的變化而變化，這就要用變頻器為水泵供電。這也有兩種配置方式，一是為每臺水泵電機配一臺變頻器，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中的水壓，常裝設在泵站的出水口。當用水量大時，水壓降低；用水量小時，水壓升高。水壓傳感器將水壓的變化轉變?yōu)殡娏骰螂妷旱淖兓徒o調節(jié)器。 壓力傳感器調節(jié)器變頻器水箱水泵用戶maceurmpps圖圖 3-23-2 變頻恒壓供水站的基本組成變頻恒壓供水站的基本組成調節(jié)器

48、是一種電子裝備,在系統(tǒng)中完成以下幾種功能:（1）設定水管壓力的給定值，恒壓供水水壓的高低依需要設定。供水距離越遠，用水地點越高，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，如將生活用水與消防用水共用一個泵站，水壓的設定值可能不只一個，一般消防用水的水壓要高一些，調節(jié)器具有給定值設定功能，可以以數(shù)字量進行設定，也有的調節(jié)器以模擬量方式設定。（2）接受傳感器送來的管網水壓的實測值。管網實測水壓回送到泵站控制裝置稱為反饋，調節(jié)器實反饋的接受點。（3）根據(jù)給定值和實測值的綜合，依一定的調節(jié)規(guī)律發(fā)出系統(tǒng)調節(jié)信號。調節(jié)器接受了實測水壓的反饋信號后，將它與給定

49、值比較，得到給定值與實測值之差。如果給定值大于實測值，說明系統(tǒng)水壓低于理想水壓，要加大水泵電機的轉速，如果水壓高于理想水壓，要降低水泵電機的轉速。這些都是由調節(jié)器的輸出信號控制。為了實現(xiàn)調節(jié)的快速性與系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調節(jié)工作中還有個調節(jié)規(guī)律的問題，傳統(tǒng)調節(jié)器的調節(jié)規(guī)律多是比例-積分-微分調節(jié)，俗稱 pid 調節(jié)。調節(jié)器的調節(jié)參數(shù)，如 p、i、d 參數(shù)均是可以由使用者設定的，pid 調節(jié)過程視調節(jié)器的的內部構成由數(shù)字式調節(jié)及模擬量調節(jié)兩類，以微型計算機調節(jié)器多為數(shù)字調節(jié)器。調節(jié)器的輸出信號一般式模擬信號，4-20ma 變化的電流信號或 0-10v 間變化的電壓信號。信號的量值與前面提到的差值成正比

50、，用于驅動執(zhí)行設備工作。下面以一個三泵生活/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，市網來水用高低水位控制器 eq 來控制注水閥 tv1，它們自動把水注滿儲水池，只要水位低于高水位，則自動往水箱中注水。水池的高/低水位信號也直接送給 plc，作為低水位報警用。為了保障供水的持續(xù)性，水位上下限傳感器高低距離不是相差很大。生活用水和消防用水共用三臺泵，平時電磁閥 yv2 處于失電狀態(tài)，關閉消防管網，三臺泵根據(jù)生活用水的多少，按一定的控制邏輯運行，使生活用水在恒壓狀態(tài)（生活用水底恒壓值）下進行；當有火災發(fā)生時，電磁閥 yv2 得電，關閉生活用水管網，三臺泵供消防用水使用，并根據(jù)

51、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）下進行?；馂慕Y束后三臺泵再改為生活供水使用。市網來水 yv1eq水池yv2消防用水生活用水1#2#3#圖圖 3-33-3 生活消防雙恒壓供水系統(tǒng)構成圖生活消防雙恒壓供水系統(tǒng)構成圖3.23.2 系統(tǒng)控制要求系統(tǒng)控制要求對三泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是：（1）生活供水時，系統(tǒng)應低恒壓值運行，消防供水時系統(tǒng)應高恒壓值運行；（2）三臺泵根據(jù)恒壓的需要，采用“先開先?！钡脑瓌t介入和退出；（3）在用水量小的情況下，如果一臺泵連續(xù)運行的時間超過 3h，則要切換到下一臺泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能” ，避免某一臺泵工作時間過長；（4）三臺泵在啟動時

52、要軟啟動功能；（5）要有完整的報警功能；（6）對泵的操作要有手動控制功能，手動只在應急或檢修時臨時使用。3.33.3 控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的 i/oi/o 點及地址分配點及地址分配plc 要能夠識別和接受描述現(xiàn)場設備的開關量，同時要能夠發(fā)出控制信號控制一些執(zhí)行設備，以便對現(xiàn)場設備進行控制。plc 是通過 i/o 單元完成此工作的。i/o單元是 plc 與外部設備相互聯(lián)系的通道，能輸入/輸出多種形式和驅動能力的信號，以實現(xiàn)被控設備與 plc 的 i/o 接口之間的電平轉換、電氣隔離、串/并轉換、a/d 與d/a 轉換等功能。輸入單元接受現(xiàn)場設備向 plc 提供信號，包括人為的控制信號和能描述現(xiàn)場狀

53、態(tài)的開關量信號，例如由按鈕、限位開關、繼電器觸點、接近開關、撥碼器等提供的開關量。這些信號經過輸入電路進行濾波、光電隔離、電平轉換等處理后，變成 cup 能夠接受和處理的信號。輸出單元將經過 cup 處理的弱電信號通過光電隔離、功率放大等處理，轉換成外部設備所需要的強電信號，以驅動各種執(zhí)行元器件，如接觸器、電磁閥、電磁鐵、調節(jié)閥、調速裝置等。根據(jù)圖 3-3 及以上控制要求統(tǒng)計控制系統(tǒng)的輸入輸出信號的名稱、代碼及地址編號如下表所示。水位上下限信號分別位 i0.1、i0.2，它們在水淹沒時為 0，露出時為 1。表表 1 1 輸入輸出點代碼及地址編號輸入輸出點代碼及地址編號名 稱代 碼地址編號手動和

54、自動消防信號sa1i0.0水池水位下限信號slli0.1水池水位上限信號slhi0.2變頻器報警信號sui0.3消鈴按鈕sb9i0.4試燈按鈕sb10i0.5 輸 入 信 號遠程壓力表模擬量變壓值uaiw01#泵工頻運行接觸器及指示燈km1,hl1q0.01#泵變頻運行接觸器及指示燈km2,hl2q0.12#泵工頻運行接觸器及指示燈km3,hl3q0.22#泵變頻運行接觸器及指示燈km4,hl4q0.33#泵工頻運行接觸器及指示燈km5,hl5q0.43#泵變頻運行接觸器及指示燈km6,hl6q0.5生活/消防供水轉換電磁閥yv2q1.0水池水位下限報警指示燈hl7q1.1變頻器故障報警指示燈

55、hl8q1.2火災報警指示燈hl9q1.3報警電鈴haq1.4變頻器頻率復位控制kaq1.5輸 出 信 號控制變頻器頻率用電電壓ufaqw03.43.4 系統(tǒng)選型系統(tǒng)選型從上面分析可知，系統(tǒng)共有開關量輸入點 6 個、開關量輸出點 12 個；模擬量輸出點 1 個、模擬量輸出點 1 個。如果選用 cpu 224 plc，也需要擴展單元；如果選用 cuo 266 plc 則價格較高，浪費較大。參照 s7 200 的產品目以及市場實際價格，選用主機為 cup222（8 入/6 繼電器輸出）一臺，加上一臺擴展模塊 em222（8繼電器輸出） ，再擴展一臺模擬量模塊 em235（4ai/1ao） 。這樣的

56、配置是最經濟的。整個 plc 系統(tǒng)的配置如圖 3-4圖圖 3-43-4 plcplc 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成s7-200plc 是德國西門子公司生產德一種小型 plc，其許多功能達到大、中型plc 的水平，而價格卻和小型 plc 一樣，因此，它一經退出，即受到了廣泛的關注。特別是 s7-200cup22*系列 plc。由于它具有多種功能模塊和人機界面（hmi）可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易的組成 plc 網絡。3.53.5 plcplc 模擬量控制單元的配置以及應用模擬量控制單元的配置以及應用plc 的普通輸入輸出端口均為開關量處理端口，了使 plc 能完成模擬量的處理,常見的方法

57、是為整體式 plc 加配模擬量擴展單元。模擬量擴展單元可將外部模擬量轉化為 plc 可處理的數(shù)字量及將 plc 內部運算結果數(shù)字量轉換為機外可以使用的模擬量。模擬量擴展單元有單獨用于模/數(shù)轉換的，單獨用于數(shù)/轉換的，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，可以用于恒壓供水控制中。3.5.13.5.1 em235em235 模擬量工作單元性能指標模擬量工作單元性能指標 表表 2 2 模擬量擴展模塊模擬量擴展模塊 em235em235 輸入輸入/ /輸出技術規(guī)范輸出技術規(guī)范輸 入 技 術 規(guī) 范輸 出

58、 技 術 規(guī) 范最大輸出電壓30vdc隔離（現(xiàn)場無主機單元cup222ac/dc 繼電器擴展單元em2228 點繼電器模擬量單元em2354ai/1ao到邏輯）最大輸入電壓32ma輸入濾波衰減-3db，3.1khz分辨率12 位 a/d 轉換器信號范圍電壓輸出電流輸出100-20 ma隔離否輸入類型差分輸入范圍分辨率，滿量程電壓電流12 位11 位電壓單極性0-10v，0-5v0-1v，0-500mv電壓電流-32000 - +320000 - +32000精度最差情況 0-55電壓輸出電流輸出2%滿量程2%滿量程電壓雙極性電流0-100mv,0-50mv10v，5v，2.5v1v，500mv

59、，250mv100mv, 50mv, 25mv0-20ma輸入分辨率ad 轉換時間250s模擬輸入階躍響應1.5 ms 到 95%共模抑制4db,dc 到 60hz共模電壓信號電壓加共加模電壓12v精度最差情況 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24v 電壓范圍20.4-28.8v數(shù)據(jù)字格式雙極性，滿量程單極性，滿量程-32000 - +320000-32000設置時間電壓輸出電流輸出100s2ms 為能適用各種規(guī)格的輸入、輸出量，模擬量處理模塊都設計成可編程，而轉換生成的數(shù)字量一般具有固定的長度及格式。模擬量輸出則希望將一定范圍的數(shù)字量

60、轉換為標準電流量或標準電壓量以方便與其他控制接口。上表中，輸入、輸出信號范圍欄給出了 em235 的輸出、輸入信號規(guī)格，以供選用。3.5.23.5.2 校準及配置校準及配置模擬量模塊在接入電路工作前需完成配置及校準，配置指根據(jù)實際需接入的信號類型對模塊進行一些設定。校準可以簡單的理解為儀器儀表使用前的調零以及調滿度。3.5.33.5.3 em235em235 的安裝使用的安裝使用（1）根據(jù)輸入信號的類型及變化范圍設置 dip 開關，完成模塊的配置工作。必要時進行校準工作。（2）完成硬件的接線工作。注意輸入、輸出信號的類型不同，采用不同的接入方式。為防止空置端對接線端的干擾，空置端應短接。接線還