西门子模块6ES7235-0KD22-0XA8现货速发
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6、系统软件设计
6.1 PLC程序设计
主程序框图如图4所示，其中子程序0为初始化程序，子程序1为检查扩展模块是否正常，子程序2为模拟量采样子程序，子程序3为对各执行设备输出的采样，子程序4为对各被控量和执行设备异常的报警子程序。由于篇幅所限，各子程序框图在此从略。
图4 主程序框图
6.2 人机界面组态
组态软件选择北京亚控公司的基于bbbbbbS2000平台的工业控制组态软件“组态王”6.05版。只需要进行正常通信设置和填表式操作即可完成人机界面组态。运行组态画面程序和PLC用户程序，根据小丸机操作的顺序功能，点击组态画面上的各个按钮，通过模块上各输出位对应的发光二极管，观察各输出信号的变化是否满足设计的要求。组态画面设计了设备控制、过程控制、过程参数等画面。其中设备控制画面如图5所示：
图5 设备控制画面
7、结束语
由于S7-200系列PLC具有体积小、系统集成度高(电源、主机、机架、开关量输入输出等功能集成一体)、配置灵活、接线简单、安装方便、抗干扰性强等特点，同时与同性能的产品相比，很好的满足了此次系统改造经济上技术上的要求。新系统人机界面友好(全中文界面)，操作简单快捷，运行可靠稳定，受到广大用户的好评。
1 引言
汽包水位 给水流量 蒸汽流量 三冲量 自动控制系统 燃烧过程控制在宾馆里，中央空调是不可决少的，耗电非常大，空调主要是用来实现室内的恒温，中央空调主要由制冷机、冷却水循环系统、风机盘管系统、风机和冷却塔等组成。中央空调工作原理图如图1所示。通常冷冻水泵的容量是按高温度、满住率，并在此基础上留有10-20%的余量设计，在一年四季中，水泵系统长期在固定的大水流量工作，由于季节、昼夜及住房率变化大，空调实际的热负载在绝大部分时间内远比设计负载低。与决定水泵流量和压力的大设计负载（负荷率）相比，一年中负荷率在50%以下的运行时间将近一半，一般冷冻水设计温度为5——-7℃，而事实上在全年决大部分时间冷冻水的温度仅为2——-4℃，即水泵却是全功率运行，增加了管道能量损失，浪费了水泵运行的输送能量。这就存在能量的无效使用，而通过变频调速技术就能实现自动调节流量并显著节能的效果，用PLC改造传统电气控制系统的则使运行可靠性大大加强。
2 变频调速功能
2.1 变频器节能原理：
变频器是输出频率可改变的交流电力拖动设备。变频器调速的主要工作原理是将供给 电机定子的三相交流工频电经大功率整流元件整流，变成直流，再将直流电用正弦波脉宽调节技术逆变为频率可调、幅度也随之改变的三相交流电，以此为电源再供给电机使用。
由水泵的工作原理可知：风机、水泵特性：Q∝n H∝n2 P∝n3
即流量与转速成正比，压力与转速平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
根据公式：转速
其中f为电源频率，我国工频为50HZ，P为极对数，S为转差率，那么调节电动机电源频率就可调节电动机转速，调节电机转速也就是调节它的负载转速，那么，根据风机、水泵特性可知，调节风机水泵的转速可以达到调节流（风）量的目的，同时，显著调节轴功率。通过在水泵加装变频器，，则可实现自动调节控制，可使系统工作平缓稳定。并通过变频节能收回投资。如图2所示，图中阴影部分为同一台水泵的工频运行状态与变频运行状态在随着流量变化所耗的功率差。因此，随热负载而改变水量的变流量空调水系统显示了巨大的优越性。
2.2 变频技术应用：
中央空调系统采用变频调速技术，电机可在很宽范围内平滑调速，可将所有节流阀去掉，使管道畅通，可免去节流损耗。通过改变电机转速而改变水的流速，从而改变水流量，达 到制冷机正常工作要求和平衡热负荷所需冷量要求，达到节能目的。采用变频调速技术的关键是电机转速的可调和可控。电机的变频调速系统是由PLC控制器进行切换和控制的。
3 PLC控制变频调速系统工作原理：
3.1 采用性能可靠的松下系列PLC为控制核心，所有输入信号起停，保护都通过光电隔离输入到PLC的输入口，利用专用编程软件，根据控制要求对PLC进行梯形图编程，PLC输出控制变频器的起停。采用PLC控制后，可取消全部时间继电器和中间继电器，所有逻辑控制通过梯形图软编程，在不用改变控制线路的情况下，可随时按控制要求修改程序，实现新的控制方案，灵活性相当高;并具有强大的通讯接口，可与上位电脑相连，，实现远程监控，为将来联网控制留 有接口，具有良好的扩展性，能与其他控制系统协调工作。变频器调速控制电路简单， 克服传统线路易出故障的缺点，降低了事故发生。
3.2 根据空调系统的实际情况，设计应包括以下几点：
（1）冷却系统、冷冻系统各装1台变频器。
（2）可根据内不同阶段的冷量要求，设置不同要求运行。
（3）常用与备用可切换。
（4）变频控制与原控制间可换，确保设备正常运行。
3.3 控制系统的主电路图
3.4 冷冻泵、冷却泵PLC的控制系统图
PLC软件采用梯形图语言，实现各种逻辑控制、变频器启动控制及手动/自动，工频/变频转换和故障自动切换等功能。
（1）I/O接口图
（2）系统软件编程图
4、结束语
（1）新的控制方案已于2004年底在北海公路宾馆投入使用，达到大幅度节电效果，具体比较如下：
在冷冻泵、冷却泵上应用变频器，一般都有40%的节电率。每天节约的电费=电机功率×每天运行时间×节电率×电价=（45KW+55KW）×24小时×40%×0.81/度，而改造费大约十万元，投资回收期=100000÷583≈170（天）
通过以上分析计算，改造后系统经济效益可观，符合《中华人民共和国节约能源法》。
（2）对电机实现了软起动、软制动，大大降低了起动电流、避免了对电机和电网的冲击;
（3）电机运行噪音减小、温升降低、震动减少、负载运行顺滑平衡;
（4）大幅度改善电机的功率因素;
（5）具有过流、过压、短路、缺相等多种保护功能，增强了对电机及所带负载的保护功能。
（6）在任意一设定的频率下，电机都能以佳效率运行;
（7）能检测负载轻微的变化，并迅速调整输出功率，显示在操作屏上;
（8）利用PLC 实现各种逻辑控制、变频器启动控制及手动/自动，工频/变频转换和故障自动切换等功能，是系统控制灵活方便，功能齐全。
一、 设备概述
随着我国城市化水平的提高，城市人口急剧增加，居民小区不断建设且楼房层数越来越高，使原来自来水管网压力出现不足，很多城市普遍存在着用水高峰期高层楼房上不去水的现象，导致高层居民用水难。目前，一般的解决办法是修建水池或水箱，通过水泵二次加压供水。
为解决此类问题，当前均采用先进的全自动无负压供水设备，此供水设备可直接与自来水管网串接，通过负压消除器和稳压平衡器保护自来水管网不形成负压，避免了修建混凝土蓄水池或设水箱的麻烦。此设备充分利用了自来水管网的原有压力，在原有压力的基础上叠加一部分压力，差多少，补多少，使二次加压设备的选型减小，节省投资，同时在使用过程中也可大大节能，是目前先进新的二次供水方式。
二、 设备应用范围
1、 流量范围：1.5-1600吨/小时；
2、 扬程范围：21.6-225米;
3、 稳流罐：0.5立方-50立方；
4、 压力范围 0 ～ 2.5MPA
5、 压力调节精度：±0.01兆帕；
6、 环境温度：0-40℃.
7、 相对湿度 90 % 以下（电控部分）
8、 电源 380v(1 ± 10 % ) ；50HZ ± 2HZ
9、 控制方式 单台，恒压
三、 设备方案：
本设备主要由变频控制柜、稳流调节器、负压抑制器、水泵机组、仪表、阀门及管路等组成。
1、在本自动控制系统中，变频器我们采用了美国艾默生，同时，为方便用户进行实时监控设备运行状态以及便于维修，我们采用了人机界面触摸屏，控制器采用了艾默生EC20，由于它具有两个通讯端口，并且可任意选择通讯协议，组网方式如下：
2、EC20控制器通过COM0端口与人机界面通讯，人机界面作为主站，通过EMERSON PROTOCOL 协议与可编程通讯，控制器为从站，通过MODBUS协议通讯。通过COM1端口与变频器通讯，可编程控制器此时作为主站，变频器为从站，采用的是自由口通讯协议。
3、通过此种组网方式，用户对于压力设定、输出频率、辅泵频率、PID数值、切换时间、 延时时间、超压设定、压力反馈等数十种参数可在触摸屏上显示、 设置、修改，方便操作。对水泵工作状态、变频器工作状态 和系统水位等多个参数，实现了即时跟踪。满足远距离监测、监控及控制功能。
同时，还可方便监测设备故障，方便维修。具有故障实时记忆功能。
四、 控制部分：
1、本设备具有手动和自动两种控制方式。
2、在自动运行中无水停机、有水自动开机，两台泵循环运行，先启先停，定期切换。
3、PID调节：PID闭环调节实现水泵恒压运行。采用EC20的PID指令，由于本设备直接连于自来水管网，当自来水压力低于用户所需要的设定压力时，微机控制水泵启动运行，直到管路的实际压力等于设定压力，此时变频器控制的水泵以一恒定转速运行，保持管网压力为设定值。自来水压力越高，变频器转速越低，自来水压力越低，变频器转速越高。当自来水压力达到设定值时，设备停止运行。充分利用自来水管网压力，又确保用户所需的恒定压力。
4、零流量停机控制功能：不论是在一台还是两台泵运行时，自来水满足要求压力时，设备就停止工作，由自来水直供，变频器处于休眠状态。自来水压力不足时，设备工作，此方式充分利用自来水管道原有的压力差多少，补多少，节能效果极其显著，可达20％- 70％以上。
五、PLC程序要点
1、 压力调节：通过CONTROLSTAR编程软件中PID指令向导，自动生成PID_SET和PID_EXE 2个子程序，其中PID_SET是参数设置程序，PID_EXE是PID调用，见下图：
2、 变频器控制
CONTROLSTAR编程软件有专门的变频器指令，可实现EC20和艾默生变频器的无缝连接。
2.1 通过系统块界面设置EC20的通讯端口1的自由口协议参数，
包括波特率、奇偶校验、数据位、停止位、帧间超时时间等。用户不需要复杂的编程。
2.2 通过“变频器连接表”可方便列出挂在端口1网络上的变频器设备。包括站号、型号、协议等。
2.3 通过集成在CONTROLSTAR编程软件中的专用变频器指令,包括FRQ(给定频率)、FWD(正转)、GET(读变频器频率、电流、转速)、REV(反转)、STP(停止)，可以方便实现变频器的启停、读写频率
六、 总结：
在本案例中，我们采用艾默生高性能变频器以及先进的可编程控制器，满足了用户在无负压供水中的应用。
1、智能化程度高 微机控制全自动运行，性能稳定可靠，泵房可实现无人职守。
2、恒压：PLC的PID闭环调节，恒压精度高，将水泵的运行严格遵照高效曲线执行，从而使得系统在接近理想状态下工作，压力输出值精度有效保证在±0.01兆帕范围内。在水压波动下，具有过载、短路、过流等各种自动、保护功能。
3、节能 变频器的零流量停机功能，使设备在管网压力达到设定值后，停机，处于休眠状态，待压力不足时，重新启动。真正实现节能功能。
4、良好的通讯方式，方便用户远距离监控、监测及控制设备和变频器等。同时利用通讯功能，不需再使用模拟量模块，安装维护方便，进一步节约成本。
