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1、1基于西门子 DCS 恒压供水系统第一章 安全注意事项安全注意事项:在安装、操作、维护或检查本系统之前一定仔细阅读以下安全注意事项。在熟悉设备的知识、安全信息及全部有关注意事项以后使用。在本使用说明书中,将安全注意事项等级分为“危险”和“注意”。1 防止触电尽管系统经过多层保护,还是请用户注意以下安全事项。严格要求系统可靠接地,包括现场现场对象系统,控制系统。接地电阻不大于 4 欧姆。当通电或正在运行时,请不要进行任何维护、维修操作,不要打开现场系统面板,操作电力接线箱,接线箱盖子,变频器前盖板,否则会发生触电的危险。对于机柜,其中也包括了部分 220V 电力接线,所以禁止带电操作机柜内部。即
2、使电源处于断开时,除维护、维修外,请不要接触任何具有超过安全电压的裸露端子,否则接触各种充电回路可能造成触电事故。请不要用湿手操作设定各种现场对象系统上的旋钮及按键,以防止触电。对于电缆,请不要损伤它,不要对它加过重的应力,使它承载重物或对它钳压。 否则可能会导致触电。包括布线或检查在内的工作都应由专业技术人员进行。在开始布线或维修之前,请断开电源,经过10 分钟以后,用万用表等检测剩余电压后进行。2 防止损坏在水泵运行状态,绝对禁止操作变频器开关按钮或切换按钮,否则可能损坏变频器。各个端子上加的电压只能是使用手册上所规定的电压,以防止爆裂、损坏等。确认电缆与正确的端子相连接,否则,可能会发生
3、爆裂、损坏等事故。始终应保证正负极性的正确,以防止爆裂、损坏等。第二章 B3031 恒压供水系统使SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 极性 满量程输入ON OFF OFF OFF OFF ON 单极性 020mAOFF ON OFF OFF OFF ON 单极性 010V注:本套 A3000 实验装置中的传感器输入输出信号均为 420mA,因此我们设置 DIP 开关拨码为:ON OFF OFF OFF OFF ON 格式,即单极性满量程 020mA 输入。4、S7200 硬件接线M”为数字量输入公共端,机柜内连着 CPU222“24V+”端,“DOCOM”为数字量输出公共端,机柜内连着“2
4、4V+”。24V DICOM DOCOM2DI0 DI1负载 负载DO 0 DO1M0 L0GP24GP246、实验接线说明 模拟量接线说明把面板上压力传感器输出 420mA“”“”端分别接到 PLC 的“AI0”端和“AI0”端;把面板上流量传感器输出 420mA“”“”端分别接到 PLC 的“AI1”端和“AI1”端;PLC“AO”“AO”分别接变频器输入信号 420mA“”“”端。 数字量接线说明把面板上液位开关 1 的两端分别接“DI0”和“DICOM”;把面板上液位开关 2 的两端分别接“DI1”和“DICOM”;把面板上液位开关 3 的两端分别接“DI2”和“DICOM”;把 PL
5、C“DOO”“DOCOM”分别接面板上“电磁阀”的两端;把 PLC“DO1”“DOCOM”分别接面板上“水泵 2#”的两端;PLC“DO2”“DOCOM”分别面板上“水泵 3#”端。3.4 S7-200 PLC 使用入门1、连接 S7200 CPU。首先给 CPU 供电,本套 A3000 实验装置中选用的 PLC 控制器 CPU222 采用交流电 220V 供电;然后在计算机和 S7200 之间连上 PC/PPI 编程电缆。打开 STEP7 Micro/WIN 编程软件,点击通讯参数图标Communications,打开通讯对话框,进行通讯参数设置(PC/PPI 编程电缆的通讯地址设为 2,接
6、口设为COM1,传输波特率为 9.6Kbps)。在通讯对话框右侧双击刷新图标,即可建立与 S7200 的通讯。3.5 S7-200 与组态王的通讯1、设备连接: 单击 COM1 新建设备:西门子 S7-200 PPI COM1 地址:2 双击 COM1 设置串口 COM1:波特率 9600bps;偶校验 ; 数据位 8 ;停止位 1;通讯方式 RS-4852、数据词典定义:PID 控制回路一数据词典定义:变量名 变量类型 寄存器 数据类型 读写属性 数据范围 描述PV I/O 实数 V100 Float 只读 01 测量值SP I/O 实数 V104 Float 读写 01 设定值MV I/O
7、 实数 V108 Float 读写 01 输出值PIDP I/O 实数 V112 Float 读写 -10001000 增益 Kp,负数为副作用,正数为正作用3PIDI I/O 实数 V120 Float 读写 010000 积分时间 Ti,单位为分钟PIDD I/O 实数 V124 Float 读写 010000 微分时间 Td,单位为分钟手自动切换I/O 实数 V136 Float 读写 01 为 0 时自动,1 时手动PID 控制回路二数据词典定义:变量名 变量类型 寄存器 数据类型 读写属性 数据范围 描述PV1 I/O 实数 V200 Float 只读 01 测量值SP1 I/O 实
8、数 V204 Float 读写 01 设定值MV1 I/O 实数 V208 Float 读写 01 输出值PIDP1 I/O 实数 V212 Float 读写 -10001000 增益 Kp,负数为副作用,正数为正作用PIDI1 I/O 实数 V220 Float 读写 010000 积分时间Ti,单位为分钟PIDD1 I/O 实数 V224 Float 读写 010000 微分时间Td,单位为分钟手自动切换I/O 实数 V136 Float 读写 01 为 0 时自动,1 时手动注:鉴于习惯问题,我们把 01 之间的 PV、MV、SP 值转换成实际的工程值,便以观察,下面为这些参数的数据词典
9、定义:变量名 变量类型 寄存器 数据类型 读写属性 数据范围实际测量值 I/O 实数 V1000 Float 只读 01000实际测量值 1 I/O 实数 V2000 Float 只读 01000实际设定值 I/O 实数 V1004 Float 读写 01000实际设定值 1 I/O 实数 V2004 Float 读写 01000实际输出值 I/O 实数 V1008 Float 读写 020实际输出值 1 I/O 实数 V2008 Float 读写 020第四章 组态王安装“组态王”软件存于一张光盘上。光盘上的安装程序 Install.exe 程序会自动运行,启动组态王安装过程向导。左边各个按
10、钮作用分别为:“安装阅读”、 “安装组态王程序”、“安装组态王驱动程4序”、“安装加密锁驱动程序”、“盘中珍品介绍”、“多媒体教程”、“浏览 CD 内容”、“退出”按钮。第五章 恒压供水实验简介一、实验目的1、学习压力变送器测量方法。2、学习 S7-200 的使用方法。3、掌握组态网的使用。二、实验设备B3031 现场系统,B3031PLC 控制系统。三、实验原理与介绍B3031 恒压供水系统单相循环泵。该水泵为屏蔽泵,噪声很低。它主要有 PLC、变频器、压力变送器、动力及控制线路以及泵组组成。用户通过面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。通过安装在出水管网上的压力变送器,把出
11、口压力信号变成420mA 标准信号送入 PLC,经 PID 运算与给定压力参数进行比较,得到 420mA 参数,420mA 信号送至变频器。控制系统由变频器控制水泵的转速以调节供水量。根据用水量的不同,变频器调节水泵的转速不同、工作频率也就不同,在系统中设定一个上限频率和下限频率检测,当用水量大时,变频器迅速上升到上限频率,此时 PLC 输出一个开关量信号启动水泵或者;当用水处于低峰时,变频器输出达到下限频率, PLC 也输出一个开关量信号,关闭水泵2#或者 3#;两个信号不会同时产生。当产生任何一个信号时,信号即反馈给 PLC,PLC 通过设定的内部程序驱动 I/O 端口开关量的输出来实现切
12、换继电器,以此协调投入工作的水泵电机台数,并完成变频器频率的变化、电机的启停。通过调整投入工作的电机台数和控制电机组中一台电机的变频转速,使系统管网的工作压力始终稳定,进而达到恒压供水的目的。开始工作时,1#泵变频启动,泵的转速随变频器输出频率的上升而逐渐升高,如变频器的频率达到50HZ 而此时水压还未达到设定值,系统检测到上限频率,延时一段时间后,使 PLC 输出一个开关量信号,2泵迅速工频运行,1#泵变频运行;若压力仍未达到,即 1#泵频率达到 50HZ 仍然压力没有达到上限制,则 PLC 再输出一个开关量信号,3泵工频启动,在运行中 1#泵市中变频运行。当压力达到设定值时变频输出将为 0
13、HZ,同时系统检测到下限频率信号,由 PLC 决定切除 3工频泵,此时由 2#工频泵和 1#变频泵运行,如果此时压力达到设定值,变频器的输出为 0HZ,同时输出下限信号给 PLC,PLC 解除 2工频泵,只由 1泵变频运行来维持管网压力。这样的切换过程有效地减少泵的频繁起停,同时在实际管网对水压波动做出反应之前,由变频器和PLC 迅速调节,使水压平稳过渡,从而有效的避免了高楼用户短时间停水的情况发生。测量或控制量系统接线:测量或控制量 PLC 端口压力变送器 AI0涡轮流量计 AI15变频器控制 AO0液位开关 1(贮水箱底部) DI0液位开关 2(贮水箱中部) DI1液位开关 3(贮水箱顶部
14、) DI2电磁阀 DO0水泵 2# DO1水泵 3# DO2四、实验内容与步骤1、编写“恒压供水实验”的组态软件 。2、编写 S7-200“恒压供水实验”程序。3、实验连线:把面板上压力传感器输出 420mA“”“”端分别接到 PLC 的“AI0”端和“AI0”端;把面板上流量传感器输出 420mA“”“”端分别接到 PLC 的“AI1”端和“AI1”端;PLC“AO”“AO”分别接变频器输入信号 420mA“”“”端。把面板上液位开关 1 的两端分别接“DI0”和“DICOM”;把面板上液位开关 2 的两端分别接“DI1”和“DICOM”;把面板上液位开关 3 的两端分别接“DI2”和“DI
15、COM”;把 PLC“DOO”“DOCOM”分别接面板上“电磁阀”的两端;把 PLC“DO1”“DOCOM”分别接面板上“水泵 2#”的两端;PLC“DO2”“DOCOM”分别面板上“水泵 3#”端。4、系统上电。运行组态程序。5、设置变频器参数后开启变频器,在组态王中设置压力的设定值,调节 PID 参数,使压力和频率稳定。6、在组态王中增加压力的设定值,观察水泵的启动情况。在稳定后增加或减小用户出水量(变化水阀开度)或者用户出水口数量,观察变频器频率的变化和涡轮流量计读数的变化。7、在组态王中减小压力的设定值,观察水泵的关闭情况。在稳定后增加或减小用户出水量(变化水阀开度)或者用户出水口数量
16、,观察变频器频率的变化和涡轮流量计读数的变化。6补充之一:PID 回路71、回顾 PLC 中的 PID 指令应用及示例(P206-213),理解实训室恒压供水组态程序和 PLC 程序。2、输入/输出变量变换信号变换中的数学问题信号的变换需要经过以下过程:物理量传感器信号标准电信号A/D 转换数值显示。为简单起见,我们在此讨论的是线性的信号变换。同时略过传感器的信号变换过程。假定物理量为 A,范围即为 A0Am,实时物理量为 X;标准电信号是 B0Bm,实时电信号为 Y;A/D转换数值为 C0-Cm,实时数值为 Z。如此,B0 对应于 A0,Bm 对应于 Am,Y 对应于 X,及 Y=f(X)。由于是线性关系,得出方程式为Y=(Bm-B0)*(X-A0)/(Am-A0)+B0。又由于是线性关系,经过 A/D 转换后的数学方程 Z=f(X)可以表示为Z=