◎蒋宗良 李芷琪 肖文杰 魏立明
根据居民对供水系统的要求,设计以变频器和PLC作为控制设备,来更加完善的设计恒压供水系统。该系统具有可靠性高、使用简单、编程灵活的特点,并采用组态王软件对供水系统进行远程监控与管理,保证整个系统能够更好地运行。
可编程控制器PLC的本质是一台计算机,是一种以微处理器为核心的工业控制机。它比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适应于控制要求的编程语言。PLC机硬件主要由中央处理单元(CPU)、存贮器、输入/输出单元以及编程器、电源和智能输入/输出单元等构成,如图1所示。
图1 PLC组成图
PLC具有微机的特点,但它的工作方式却与微机不同。PLC采用的工作方式是循环扫描。在PLC中,CPU从第一条指令开始执行程序,直至遇到结束符才又返回第一条。如此周而复始地循环。每一个循环称为一个扫描周期。一个扫描周期大致可分为I/O刷新和执行指令两个阶段。那么,I/O刷新就是对PLC的输入进行一次读取,将新的运算结果送到输出端。也就是说将存入输入、输出状态的内容进行了一次更新,称为“I/O刷新”。由此可见,若刷新时输入变量发生变化,本次扫描期间输出端就会相应的变化。若在刷新之后,输入变量才发生变化,则本次扫描输出不变,要到下一次输出才会发生变化。由于PLC采用循环扫描的工作方式,所以它的输出对输入的响应速度要受扫描周期的影响。扫描周期的长短主要取决于这几个因数:一是CPU执行指令的速度,二是每条指令占用时间,三是即程的长短。应该对响应时间作出精确的计算,合理安排顺序,以尽可能减少周期造成响应延时等的不良影响。
在面板中设置手动、自动及变频、工频切换开关,在手动状态下,能实现A泵变频、工频运行,B泵变频、工频运行,在PLC的程序设计中,只能保证一种工作状态运行,并设置了必要的联锁。在自动运行方式下,按下按纽,实现自动运行。KM1、KM3及KM2、KM4实现电动机的工频及变频切换,切换由PLC完成。在PLC的输出电路中,也要使 KM1、KM3 及 KM2、KM4 联锁,为了避免接触器同时吸合,发生事故。图2、图3是工作人员的操作面板图和电气设计的一次原理图。
图2操作面板图
图3电气原理图
因为有手动模式和自动模式,所以系统起动之后,先进行检测。如果是手动运行模式则进行手动操作。反之,进行自动操作。在器件损坏或者更换其他部件时,则需要进行手动模式。在自动运行模式中,如果PLC接到频率上限信号通知,则执行增泵程序。如果PLC接到频率下限信号通知,则执行减泵程序。PLC输入输出地址及外部接线如图4所示。
图4 PLC输入输出地址及外部接线
本文针对城市恒压供水系统下位机进行设计,下位机采用西门子S7-200PLC进行设计,实现本地及现场的两地控制及自动手动的切换,操作方便。在出现某一泵或电机故障时,可切换到自动状态,在正常供水情况下,将故障泵及电机退出运行,进行检修。