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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=
