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1、封面作者： PanHongliang仅供个人学习基于 PLC 地液位掌握系统设计简 介：在本系统中 ,为了实现能源地充分利用和生产地需要,需要对电机进行转速调剂,考虑到电机地启动、运行、调速和制动地特性,采纳 ABB 公司变频器 ,系统中由 PLC 完成数据地采集和对变频器、电机等设备地掌握任务.基于 S7 200 PLC地编程软件 ,采纳模块化地程序设计方法 ,大量采纳代码重用,削减软件地开发和爱护.利用对 PLC 软件地设计 , 实现变频器地参数设置、故障诊断和电机地启动和停止.关键字： PLC 变频器 变频调速随着电力电子技术以及工业自动掌握技术地进展,使得沟通变频调速系统在工业电机拖动
2、领 域得到了广泛应用 .另外 ,由于 PLC 地功能强大、简洁使用、高牢靠性,经常被用来作为现场数据地采集和设备地掌握.本设计就是利用变频器和PLC 实现水池水位地掌握 .变频器技术是一门综合性地技术, 它建立在掌握技术、电子电力技术、微电子技术和运算机技术地基础上 . 它与传统地沟通拖动系统相比, 利用变频器对沟通电动机进行调速掌握,有很多优点 ,如节电、简洁实现对现有电动机地调速掌握、可以实现大范畴内地高效连续调速控制、实现速度地精确掌握.简洁实现电动机地正反转切换, 可以进行高额度地起停运转,可以进行电气制动 , 可以对电动机进行高速驱动.完善地爱护功能 :变频器爱护功能很强 , 在运行
3、过程中能随时检测到各种故障,并显示故障类别 如电网瞬时电压降低 ,电网缺相 ,直流过电压 ,功率模块过热 ,电机短路等 ,并立刻封锁输出电压 .这种 “自我爱护 ”地功能 ,不仅爱护了变频器,仍爱护了电机不易损坏 .PLC 特点：第一 ,牢靠性高、抗干扰才能强,平均故障时间为几十万小时.而且 PLC 采纳了很多硬件和软件抗干扰措施.其次 ,编程简洁、使用便利目前大多数PLC 采纳继电器掌握形式地梯形图编程方式 ,很简洁被操作人员接受.一些 PLC 仍依据具体问题设计了如步进梯形指令等 ,进一步简化了编程.第三 ,设计安装简洁 ,爱护工作量少 .第四 ,适用于恶劣地工业环境,采用封装地方式 ,
4、适合于各种震惊、腐蚀、有毒气体等地应用场合.第五, 与外部设备连接便利 ,采纳统一接线方式地可拆装地活动端子排,供应不同地端子功能适合于多种电气规格.第六 ,功能完善、通用性强、体积小、能耗低、性能价格比高.在应用 PLC 系统设计时 ,应遵循以下地基本原就,才能保证系统工作地稳固.（1） ）最大限度地满意被控对象地掌握要求；（2） ）系统结构力求简洁；（3） ）系统工作要稳固、牢靠；（4） ）掌握系统能便利地进行功能扩展、升级；（5） ）人机界面友好 .本系统中 ,为了实现能源地充分利用和生产地需要,需要对电机进行转速调剂,考虑到电机地启动、运行、调速和制动地特性, 采纳 ABB 公司地 A
5、BB ACS800变频器 ,系统中由 S7-200 系列 PLC 完成数据地采集和对变频器、电机等设备地掌握任务.基于 S7-200 PLC地编程软件 ,采纳模块化地程序设计方法,大量采纳代码重用,削减软件地开发和爱护.系统利用对 PLC 软件地设计 ,实现变频器地参数设置、故障诊断和电机地启动和停止.1. 本设计地掌握要求1) 系统要求用户能够地直观明白现场设备地工作状态及水位地变化；2) 要求用户能够远程掌握变频器地启动和停止；3) 用户可自行设置水位地高低,以掌握变频器地起停；4) 变频器及其他设备地故障信息能够准时反映在远程PLC 上；5) 具有水位过高、过低报警和提示用户功能；2.
6、本设计掌握结构由于现场有一台电机作为被控对象,可以使用单台 PLC 进行单个对象地掌握 ,只要适当地选用高性能地 PLC, 完全能够胜任此功能 .系统掌握结构如图1 所示.PLC 采集传感器、监控电机及变频器等有关地各类对象地信息.本系统中 ,对电机采纳一台变频器来进行频率地调剂掌握.采纳 PLC 输出地模拟量信号作为变频器地掌握端输入信号, 从而掌握电机转速大小,并且向 PLC 反馈自身地工作状态信号,当发生故障时 ,能够向 PLC发出报警信号 . 由于变频调速是通过转变电动机定子供电频率以转变同步转速来实现地,故在调速过程中从高速到低速都可以保持有限地转差功率,因此具有高效率、宽范畴、高精
7、度地调速性能 .3. 设备地选型（1） ） PLC 及其扩展模块地选型：目前 ,存在着种类繁多地大、中、小型 PLC, 小到作为少量地继电器装置地替代品 , 大到作为分布式系统中地上位机 ,几乎可以满意各种工业掌握地需要 .另外 ,新地 PLC 产品仍在不断地涌现 ,那么,如何挑选一个合适 PLC ？本系统有一台电机、一个液位传感器、一个变频器、五个继电器 ,共有十八个 I/O 点,它们构成被控对象 .综合分析各类 PLC 地特点 ,最终选西门子公司地 S7 系列 PLC.由于 CPU226 集成 24 输入/16 输出共 40 个数字量 I/O 点,完全能满意掌握要求 .此 PLC 可连接
8、7 个扩展模块 ,最大扩展至 248 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点.26K 字节程序和数据储备空间 .6 个独立地 30kHz 高速计数器 ,2 路独立地 20kHz 高速脉冲输出 ,具有 PID 掌握器 .2 个 RS485 通讯 /编程口 ,具有 PPI 通讯协议、 MPI 通讯协议和自由方式通讯才能.I/O 端子排可很简洁地整体拆卸.用于较高要求地掌握系统,具有更多地输入 /输出点 ,更强地模块扩展才能 ,更快地运行速度和功能更强地内部集成特别功能.依据上述分析 ,参照西门子 S7-200 产品目录 ,选用主机为 CPU226 PLC一台、另加上一台模拟量扩展模块E
9、M235.（2） ）变频器模块地选型：目前 ,市场上存在各种各样地变频器,本设计采纳 ABB 公司地 ABB ACS800变频器 .ACS800 系列传动产品最大地优点就是在全功率范畴内统一使用了相同地掌握技术,例如启动向导 , 自定义编程 ,DTC 掌握, 通用备件 ,通用地接口技术 , 以及用于选型、调试和爱护地通用软件工具. 内含启动引导程序,令您调试易如反掌；自定义编程：内置可编程模块,如同 PLC 令您发挥自如；体积小巧：内置滤波器, 斩波器及电抗器、性能杰出.4. 系统地掌握流程（1） ）程序设计前预备工作：明白系统简况,形成整体概念 ,熟识被控对象、编制出高质量地程序 ,充分利用
10、手头地硬件和软件工具.（2） ）程序框图设计：这步地主要工作是依据软件设计规格书地总体要求和掌握系统具体要求 ,确定应用程序地基本结构、按程序设计标准绘制出程序结构框图,然后在依据工艺要求, 绘制出各功能单元地具体功能框图.（3） ）编写程序：编写程序就是依据设计出地框图逐条地编写掌握程序,这是整个程序设计工作地核心部分 .（4） ）程序测试和调试：程序测试和调试不同,软件测试地目地是尽可能多地发觉软件中地错误 ,软件调试地任务是进一步诊断和改正软件中地错误.（5） ）编写程序说明书：程序说明书是对程序地综合说明,是整个程序设计工作地总结.下面是系统设计流程图：图 2 PLC 水位掌握流程图5
11、. 程序结构本程序分为三部分：主程序、各个子程序、和中断程序（见第四章）.规律运算及报警处理等放在主程序中 .系统初始化地一些工作及液位显示放在子程序中完成,用以节约时间 .利用定时中断功能实现PID 掌握地定时采样及输出掌握.在本系统中 ,只用比例积分掌握,确定增益和时间常数为：增益Kc=0.25 ；采样时间 Ts=0.1S ；积分时间 Ti=30S ；微分时间 Td=0S.6. PLC 编程软件本设计使用地是软件是 STEP7-Micro/WIN, 该软件主要帮助用户开发应用程序 ,除了具有创建程序地相关功能 ,仍有一些文档治理等工具性功能 ,仍可直接通过软件设置 PLC 地工作方式、参数
12、和运行监控等 .该软件可以工作于联机和离线两种工作方式,所谓联机是指直接与PLC 连接 ,答应两者之间进行通信 ,如上装或下载用户程序和组态数据等.离线就是指不直接与PLC 联系 ,全部程序及参数临时存入磁盘 ,联机后再下载至 PLC.版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personal ownership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、讨论
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