6ES7214-2BD23-0XB8大量供应

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【摘要】本文介绍了一种可编程序控制器恒压供水监控系统。着重说明了该系统的操作原理 和恒压供水的设计方法，并给出了自动调压的程序框图。电气技术 

【叙词】可编程序控制器 控制 供水系统 /CAM技术 引言  /CAM技术  恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的，例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时缺水时，可能影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。又如当发生火警时，若供水压力不足或无水供应，不能灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以某些用水区采用恒压供水系统，具有较大的济和社会意义。 

      机械技术  在旧加压设备中，恒压供水一般采用起动或停止加压站的水泵和调节出口阀开度来实现。控制系统是采用继电接触器控制线路，这种系统线路复杂，维护困难，操作麻烦，工人要24小时值班看守，劳动强度大。所以有必要对之进行改造，提高自动化水平。

      电气技术 本文介绍的用于某自来水加压站快速起动恒压供水监控系统，采用松下电工生产的FP3型可编程序控制器（PLC）进行控制，用研华工控机进行监控，自动化程度高，整个工作程序自动完成，能清楚地显示各个设备的实时状态，并自动调节水压。本系统还设有多种保护，如水压限报警、阀门故障报警、水位限报警并处理、水泵电机电流过流报警并处理等。电气技术系统结构及控制要求 机电技术网 恒压供水系统由主供水回路、备用回路、   2个清水池及泵房组成，如图1所示。 电气技术  其中泵房装有1#  ~ 6# 共6台150kW泵机。另外还有多个（V1 ~ V23）电动闸阀控制各供水回路和水流量。  要求该恒压供水系统具有如下基本操作功能。  电气技术机械技术  当**自来水压力设定压力21.56×104Pa时，直接由市自来水供水 电气技术  当市自来水设定压力，但不下压力7.84×104 Pa时，采用直抽水加压供水方案。即逐步起动2台泵机向管网充压。当检测到市自来水设定压力时，再转换成市自来水直接供水。 电气技术  当自来水压力持续2.94× 104Pa或出现确切负压信号时，应立即转换成抽池水加压，但此时应保证水池水位限水位的条件。 机械技术  当采用直抽水或抽池水加压供水时，应能自动调节其总出口水压为给定值，调节误差小于等于± 10%。 电气技术 /CAM技术  PLC控制系统设计 /CAM技术  恒压供水系统的检测点以及控制量较多，是一个规模较大的测控系统。根据其特点，我们选用了松下电工的FP3可编程序控制器作为控制装置。该控制器与其它可编程序控制器相比，具有一些明显的优点，如FP3采用了模块化设计，可根据实际需要灵活组装，使用方便，I/O分配采用自由编程方式；容量大，程序量只受扫描周期限制，而扫描周期可在一定范围内自行改；具有A/D、D/A、脉冲输出、位置控制等单元，可实现“共享存储器”；另外还有一些特殊的功能。 机械技术  恒压供水PLC系统的结构如图1虚框内所示。系统包括一个电源单元、一个CPU单元、一个上位机联结单元，还有I/O 单元和A/D单元。上位机采用研华工控机ABB公司组态软件，上位机联结单元通过C?/FONT>NET适配器与之通讯。工控机对整个系统进行监控，显示器显示了整个加压系统结构、各个阀门与水泵的实时状态、读出各个水压及流量、阀门的开度、水池水位等参数，并有各种报警实时显示和故障记录。

      电气技术  系统既有模拟量输入，也有开关量输入。模拟量通过A/D模块输入，共27个通道。I/O各有96个点。  /CAM技术 机械技术 PLC的软件设计  电气技术  根据恒压供水操作要求，PLC控制系统要随时监控市自来水以及供水口的情况来决定是否要起动水泵，或是采用直抽水充压方案还是采用抽水池水充压的方案。控制系统的程序较复杂。 机电技术网  在控制过程中，供水口的水压自动调节是一个重要和较有特色的设计部分之一，在此着重介绍实现自动恒压功能的软件设计。由于供水系统管道长、管径大，阀门的开、关、管网充压都较慢，故系统是一个大滞后系统。同时因为是在旧设备的基础上进行改造，要利用现有的设备，故并未采用调速调压，而是采用下述多种方法对水压进行调节。采用分段调节法，把水压偏差分为四段，即10%、20%、30%、40%，当检测到偏差较小时，输出的控制量   （蝶阀的增量）较小，且操作周期亦较大；当偏差较大时，则输出的控制量较大而操作周期较小，使其快速减小偏差而又避免过大调。另外，在偏差小于等于± 10%时，再加上模糊控制，根据D ek=ek-ek-1的值来确定是否调节蝶阀开度，使误差进一步减少，保证其小于等于± 10%的误差要求。当调节阀门开度仍不能使偏差进入允许范围时，用起动或停止1台或1台以上水泵的方法来调节水压。通过这样多种调节水压方法相结合，可使出水口水压得到满意的调节效果。 电气技术机械技术  结论  机械技术  本文所设计的PLC恒压供水监控系统已成功地应用于某工业区，运行结果表明，该系统满足其设计要求，具有操作方便、性强、数据完整、监控及时等优点，并大大地减轻了操作工人的劳动强度、缩短了操作时间，受到了操作人员、维护人员、管理人员的。该监控系统的成功设计，也为类似系统的旧设备改造提供了可取的经验。

1.辅助继电器(M)相当于中间继电器，它只能在内部程序(梯形图)中使用，不能对外驱动外部负载，在梯形图用于逻辑变换和逻辑记忆作用。辅助继电器有通用辅助继电器、断电保持辅助继电器和特殊辅助继电器。

（1）通用辅助继电器的元件编号为M0～M499，共500 点。它和普通的中间继电器功能一样，运行时如果通用辅助继电器线圈得电，当电源 突然中断时线圈失电，若电源再次接通时，线圈仍失电。可通过参数设定将其改为断电保持辅助继电器。

（2）断电保持辅助继电器的元件编号为M500～M3071 其中M500～M1023 共524 点，可通过参数设定将其改为通用辅助继电器。 M1024～M3071 共2048 点，为断电保持辅助继电器。其中M2800～M3071 用于上升沿，下降沿指令的接点时，有 一种特殊性。

2.特殊辅助继电器特殊辅助继电器的元件编号为M8000—M8255，共有256点。特殊辅助继电器通常分为两大类。 

(1)接点型(只读型)特殊辅助继电器此类辅助继电器的接点由PLC 定义，在用户程序中只可直接使用其触点。M8000：运行 监控。常开接点，PLC 在运行(RUN)时接点闭合M8002：初始化脉冲。常开接点，仅在PLC 运行开始时接通一个扫描 周期。M8005：锂电池电压降低。锂电池电压下降至规定值时接点闭合，可以用它的触点和输出继电器驱动外部指示 灯，以提醒工作人员换锂电池。M8011～M8014 分别为10 mS、100 mS、1 S、1min 时钟脉冲。占空比均为0.5。例 M8013 为1 秒钟时钟脉冲，该接点为0.5 秒接通，0.5 秒断开。

(2)线圈型(可读可写型)特殊辅助继电器这类特殊辅助继 电器由用户程序控制其线圈，当其线圈得电时能执行某种特定的操作。如：M8033、M8034 的线圈等。M8030：M8030 的线圈得电时，PLC 面板上的锂电池电压降低指示灯熄灭。M8033：M8033 的线圈得电时，在PLC 停止(STOP)时，元 件映象寄存器中(Y、M、C、T、D 等)的数据仍保持。M8034：线圈得电时．全部输出继电器失电不输出。M8035：强 制运行(RUN)模式。M8036：强制运行(RUN)指令。M8037：强制停止(STOP)指令。M8039：线圈得电时，PLC 以 D8039 中的扫描时间工作。这类继电器不仅可以用其线圈，也可以用其接点。

三菱微型可编程控制器FX3GA全新上市，分为Standard Model 标准型和High-Spec model型两种规格。标准型针对从自动化至网络通信的各种精密控制，具备基本的控制功能，适用于各种用途。而型则高速、精练，具有丰富的扩展性以及高功能，实现了高速控制，对应网络通信及数据的日志记录。

    FX3GA是将简便应用概念凝聚一身的一体机，优越的性价比适合小规模控制，拥有可保存大量注释的大容量存储器，过30000点的数据寄存器，60kHz的高速信号处理，以及简单的3轴定位方式。与此同时，FX3GA具备了灵活且丰富的扩展功能，适用于不**业的应用控制。它可安装功能扩展板进行使用，多可连接4台适配器，温度控制和模拟量输入输出也非常简单，编程只需适配器即可，还可4ch 同时通信。

    与之前的一些型号相比, FX3GA的特长在于，其充实的网络通信、保密性、以及三菱电机的保证，得到了用户的一致青睐。FX3GA 只需链接相应设备，Ethernet®、MODBUS®、CC-bbbb 等网络通信都可实现，还适用于与温度调节器和驱动器、图像检测设备等的应用。其保密性的强化，对程序的保护采用了OEM密码、客户密码和GX Works2 认证保护，让用户上的安心。另外，产品上附有三菱电机原创防伪标签，使得品质得以的保证。

  随着我国经济建设的发展，能源的开发和利用也显得日益紧张起来。3月份以来，我国多地出现淡季“电荒”现象，而电能利用效率低下是导致“电荒”的重要原因之一。

在这种情况下，提高电能效率迫在屠睫。而随着城市路网建设的不断发展，路灯数量增多，使得人们对电能节约以及路灯的管理要求也越来越高。采用技术节约能源以及提高路灯自动化控制与管理水平，已成为城市照明系统建设的当务之急。

路灯照明管理现状

1.照明设施开关灯统一性差，智能化水平低，不具备远程修关灯时间，不能根据实际情况修关灯时间，能源浪费大，增加了财政负担；

2.路灯设备分散，管理人员少，管理困难，不能实时、准确、地监控设备运行状况，缺乏灵活的控制手段；

3.人工巡检工作量大，效率低，成本高，浪费人力、物力、财力，缺乏有效的故障预警机制。

ZigBee简介

ZigBee是一种新兴的短距离、低复杂度、低耗功、低传输速率、的双向无线组网通讯技术。它是一种介于RFID（RadioFrequencyIdentification，无线射频识别）和蓝牙之间的技术。

GPRS简介

GPRS通用分组无线业务是一种新的承载业务，提供了一种、的无线分组数据业务，特别适用于间断的、突发性的和频繁的。GRPS永远在线，接入速度快，用户可随时与无线网络保持连接，可使远程数据采集的效率大幅提高。

随着我国经济建设的发展，能源的开发和利用也显得日益紧张起来。3月份以来，我国多地出现淡季“电荒”现象，而电能利用效率低下是导致“电荒”的重要原因之一，在这种情况下，提高电能效率迫在屠睫。而随着城市路网建设的不断发展，路灯数量增多，使得人们对电能节约以及路灯的管理要求也越来越高。采用技术节约能源以及提高路灯自动化控制与管理水平，已成为城市照明系统建设的当务之急。

路灯照明管理现状

1.照明设施开关灯统一性差，智能化水平低，不具备远程修关灯时间，不能根据实际情况修关灯时间，能源浪费大，增加了财政负担；

2.路灯设备分散，管理人员少，管理困难，不能实时、准确、地监控设备运行状况，缺乏灵活的控制手段；

3.人工巡检工作量大，效率低，成本高，浪费人力、物力、财力，缺乏有效的故障预警机制。

ZigBee简介

ZigBee是一种新兴的短距离、低复杂度、低耗功、低传输速率、的双向无线组网通讯技术。它是一种介于RFID（RadioFrequencyIdentification，无线射频识别）和蓝牙之间的技术。

GPRS简介

GPRS通用分组无线业务是一种新的承载业务，提供了一种、的无线分组数据业务，特别适用于间断的、突发性的和频繁的。GRPS永远在线，接入速度快，用户可随时与无线网络保持连接，可使远程数据采集的效率大幅提高。

软件介绍

组态软件是用于数据采集和过程控制的软件，本系统采用组态王作为开发工具，它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发等优点，能充分利用图形编辑功能，为用户提供了友好的可视化界面。

软件是整个路灯监控系统的控制，它负责跟控制现场中的监控终端进行远程通信，对的数据进行处理，主要功能如下：

1.查询功能现场控制器将单灯的电压、电流、功率、设备运行状态等参数通过无线信道发送回监控，监控主机对这些数据进行分析、处理后，以直观的报表或图表形式管理人员，为决策准确的依据。

2.控制功能手控与自控相结合，提供灵活、的开关控制功能，通过“设置参数”里的开关灯方案及开关灯时间，下发给现场控制器，让现场控制器按的方案运行。

3.设置参数监控可自动或手动执行全控开关灯，也可控制任一单灯执行开关灯，可随意设置半夜灯或全夜灯模式，并对设置的参数和要求进行保存。

4.报警功能当现场控制器主动报警或检测单灯控制器时发现有故障，软件发出声光报警信号提醒工作人员，并在画面上显示故障报警位置状况和类型，保存报警的同时以短信息的方式通知现场巡检人员。

5.数据统计与报表统计备采集参数的数据信息，形成报表，便于分析研究，可打印报表。

结束语

本系统从路灯控制的具体要求出发，建立了友好的可视化界面，集无线通讯技术、自动化控制技术、监控系统组网于一体，有效的解决了路灯控制的灵活性、实时性、性、经济性等问题，抗干扰力强，通信稳定，上位机给监控终端发出的命令能准确到位。不仅大大节约了铺设通信电缆的费用，达到了节约能源的目的。 

  在工业控制中，除了过程控制系统外，大部分的控制系统属于顺序控制系统。顺序控制是 按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，控制生产中的各个执行机构自动有序的工作过程。

    为便于顺序控制系统的程序设计，FX系列PLC除了基本逻辑指令外，又增加了两条步进指令，其目标继电器是状态器S。所以对于顺序控制系统的程序设计，要按照控制系统的具体要求，画出其相应的步状态功能图，再根据步进指令的使用规则，直接将功能图转换成相应的梯形图。

    功能图是一种用于描述顺序控制系统的图形说明语言，它由步、转移条件及有向线段组成。

    (1)步。功能图中的“步”是控制过程中的一个特定状态。步分为初始步和工作步，分别用双线方框和单线方框表示，在每一步中要完成一个或多个特定的动作，可以用文字或符号表示。初始步表示一个控制系统的初始状态，所以一个控制系统有一个初始步，初始步可以没有具体要完成的动作。

    (2)转移条件。步与步之间用“有向线段”连接，在有向线段上用一个或多个小短横线表示一个或多个转移条件，当条件得以满足时，可以实现由步“转移”到下一步的控制（由完成步的动作，转移到执行下一步的动作）。为了确保控制系统严格地按照顺序执行，步与步之间有转移条件。采用步进指令编程时，可以保满足转移条件时，转移到下一步执行，并同时自动关闭上一步的动作。

    (3)转移条件的标注。转移条件是保控制系统从一步向另一步转移的必要条件，通常用文字、逻辑方程及符号表示。在功能图中常用以下3种符号：

    ①“&”表示转移条件中各因素之间的“与”关系；

    ②“≥”表示转移条件中各因素之间的“或”关系；

    ③“=l”表示转移条件永远成立。

  (1)画功能图时，要根据控制系统的具体要求，将控制系统的工作顺序分为若干步，并确定其相应的动作。

    (2)步与步之间用有向线段连接，当系统的控制顺序是从上向下时，可以不标注头，若控制顺序是从下向上执行时，要标注头。

    (3)找出步与步之间的转移条件。

    (4)确定初始步，用于表示顺序控制的初始状态。

    (5)系统结束时一般是返回到初始状态。

    3．功能图的形式

    功能图可以分为4种形式：单一顺序、选择顺序、并发顺序、跳转与循环顺序，如图3.14所示，其中图(b)、(c)和(d)未画出各步所完成的动作。

    图3.14 功能图的4种形式

    (1)单一顺序。单一顺序所表示的动作顺序是一步接着一步地完成的，每步连接着转移，转移后面也仅连接一个步。

    (2)选择顺序。选择顺序用单水平线表示。选择顺序是指在一步之后有若干个单一顺序等待选择，而一次仅能选择一个单一顺序。为了保证一次仅选择一个顺序，即选择的权，对各个转移条件加以约束。选择顺序的转移条件应标注在单水平线以内。

    (3)并发顺序。并发顺序用双水平线表示，双水平线表示若干个顺序的同时开始和结束。并发顺序是指在某一转移条件下，同时起动若干个顺序，完成各自相应的动作后，同时转移到并行结束的下一步。并发顺序的转移条件应标注在两个双水平线以外。

    (4)跳转与循环顺序。跳转与循环顺序表示顺序控制跳过某些状态和重复执行。功能图中的跳转和重复用头区分，的表示重复执行。

  1．步进指令及步进( STL)梯形图

    FX系列PLC有两条步进指令：STL和RET。采用步进指令进行编程，不仅可以大大地简化PLC程序设计的过程，降低编程的出错率，还可以提高系统控制的及时性。

    步进指令STL( Step Ladder Instruction)用于状态器的动合触点（不用动断触点）与母线的连接。FX2N系列PLC状态器的编号为S0～S899，共900点；FXON系列PLC状态器的编号为S0～S127，共128点。

    RET (Return)用于步进触点返回母线。

    2．步进指令使用注意事项

    (1) STL触点闭合后，与此相连接的电路就可以执行，在STL触点断开时，与此相连接的电路停止执行。STL触点由接通转为断开，要执行一个扫描周期。

    (2) STL步进指令仅对状态器S有效。但是状态器也可以作为一般的辅助继电器使用，对其采用LD、LDI、AND等指令编程，作为一般的辅助继电器使用时，状态器的编号不变，但在梯形图中其触点应采用单线触点的形式表示，不能用步进指令编程。

    (3) STL和RET要求配合使用。这是一对步进（开始和结束）指令。在一系列步进指令STL后，加上RET指令，表明步进指令功能结束，LD点返回到原来母线。

    采用步进指令进行程序设计时，其对应的是步进(STL)功能图及步进(STL)梯形图。STL梯形图的形式和指令的用法如图3.19所示。图中S22被置位时，Y2得电，S22采用SET指令置位，Y2采用OUT指令驱动；当满足转移条件X2 (X2=ON)时，状态就由S22转移到S23，此时S23被置位，执行Y3，同时S22自动复位。

    3．步进指令使用说明

    (1) STL用于S状态器的动合触点，其触点可以直接或通过其他触点去驱动Y、M、ST等元件的线圈，使之复位或置位，但STL触点本身只能用SET指令驱动。

    图3.19 STL、RET指令的用法

    (2) STL指令完成的是步进功能，所以当后一个触点闭合时，个触点便自动复位，因此在STL触点的电路中允许双线圈输出。

    (3) STL指令在同一个程序中对同一状态寄存器只能使用一次，说明控制过程中同一状态只能出现一次。

    (4)在时间顺序步进控制电路中，只要不是相邻的步进工序，同一个定时器可在多个步进工序中使用，这样可以节省定时器。

    4．STL功能图与梯形图的转换

    采用步进指令进行程序设计时，要设计系统的功能图，然后再将功能图转换成梯形图，写出相应的指令语句。将功能图转换成梯形图时，要注意初始步的进入条件。初始步一般由系统的结束步控制进入，以实现顺序控制系统连续循环动作的要求，但是在PLC初次上电时，采用其他的方法预动初始步，使之处于工作状态。在图3.20中采用特殊的辅助继电器M8002实现初始步SO的置位。某系统的顺序控制程序设计步骤如图3.20 (a)所示。

    对于初始状态器之外的一般状态器在其他状态后加入STL指令才能驱动，不能脱离状态器用其他的方式驱动。

    5．多流程步进控制的处理方法

    在顺序控制系统中经常遇到的是选择顺序、并发顺序、跳转与循环顺序以及它们三者的结合，在这里将这些情况统称为多流程步进控制。

    (1)选择顺序的STL梯形图。如图3.21所示为选择顺序的STL功能图和梯形图，图中X1和X4为选择转换条件。当X1闭合时，S21状态转向S22;当X4闭合时，S21状态转向S24，但X1和X4不能同时闭合；当S22或S24置位时，S21自动复位。状态器S26由S23(或S25)置位，当S26置位时，S23(或S25)自动复位。

图3.20 STL功能图与梯形图的转换

图3.21 选择顺序

    (2)并发顺序的STL梯形图。图3.22所示为并发顺序的STL功能图和梯形图，图中当转换条件X1闭合时，状态同时转换，S22和S24同时置位，两个分支同时执行各自的步进流程，S21自动复位；当X2闭合时，状态从S22转向S23，S22自动复位；当X3闭合时，状态从S24转向S25，S24自动复位。当S23和S25置位后，若X4闭合，则S26置位，而S23和S25同时自动复位。连续使用STL指令次数不能过8次，即并联分支多不能过8个。

    图3.22 并发顺序

    (3)有局部循环的STL梯形图。如图3.23所示的STL梯形图，是用计数器来控制程序中的循环操作次数的，在状态器S24置位后，计数器计数。当C10未计满10次且X4闭合时，S24状态循环到S22，此状态循环10次后C10动作，即C10的动合触点闭合，若X5也闭合，则S25被置位，同时C10动断触点断开，状态循环停止。

图3.23 用计数器控制循环操作次数