变频恒压供水系统毕业论文.doc

《变频恒压供水系统毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变频恒压供水系统毕业论文.doc（62页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、设计（论文）题目系 别： 学生姓名： 专业班级： 学 号： 指导教师： 年 月 日独创性声明本人声明所呈交的毕业论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日毕业论文版权使用授权书 本毕业论文作者完全了解学校有关保留、使用毕业论文的规定，即：学校有权保留并向有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权郑州职业技术学院要以将本论文的全部

2、或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。 保密，在_年解密后适用本授权书. 本论文属于 不保密。（请在以上方框内打“”）毕业论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要- 6 -第1章 绪 论11.1 课题的背景与意义11.2 变频调速及PLC在供水行业中的应用11.3 毕业设计任务2第2章 方案的选择与实现32.1 触摸屏PLC控制的变频供水系统方案32.2 变频恒压供水调节系统的原理42.2.1 变频恒压供水系统实现恒压的过程原理如下：42.2.2 系统组成原理42.3 系统的组成与控制要求52.3.1 恒压供水由以

3、下元件组成:52.3.2 系统组成方框图52.3.3 控制功能简介62.4 方案设计的一般性原则72.5 方案特点8第3章 恒压供水系统的硬件设施93.1 PLC概述93.1.1 PLC的控制机制93.1.2 PLC的特点113.1.3 PLC的性能指标123.1.4 PLC工作原理133.2 PLC的选型及配置173.3 PLC电路设计223.4触摸屏选型及画面功能243.5 触摸屏的变量设置263.6 变频器及控制方式28第4章 系统的软件设计与调试系统软件304.1 系统软件的设计：304.2 系统的相关调试404.2.1 触摸屏及PLC控制的调试404.3 故障诊断与报警方式的输出42

4、第五章 结束语44参考文献45附录147附录250摘要变频恒压供水系统是现代建筑中普遍采用的一种水处理系统，随着变频调速技术的发展和人们节能意识的不断增强，变频恒压供水系统的节能特性被广泛地应用与住宅小区、高层建筑的生活及消防供水系统。在智能建筑教学领域，恒压供水系统已成为一个研究的重要课题，其典型结构是由压力传感器、可编程控制器PLC、变频器、水泵组等组成。随着社会的飞速的、发展和城市建设规模的扩大，人口的增多以及人们生活水平的提高，对城市供水的质量、数量、稳定性等问题提出了越来越高的要求，我国中小城市供水的自动化配置相对落后，机组的控制主要靠值班人员的手操作，控制过程烦琐，而且手动控制无法

5、对供水管网的压力与水位变化及时做出恰当的反应。为了保证供水，机组常保持在超压状态下运行，破坏现象也挺严重。本论文结合现状，设计一套基于PLC的变频调速恒压供水系统。本课题满足了变频恒压供水系统的基本要求，是由PLC，变频器，触摸屏，压力传感器，流量传感器等原件构成。控制系统采用手动和自动两种控制方式，在自动控制器失效的状态的下，手动控制也可以保证系统的可靠运行。在系统投入运行前，手动控制还可以用于检查系统的动力线路和动力设备的工况。在有变频与工频两种运行状态的设备间，采用机械互锁和逻辑互锁的双重保护设计，以保障设备的安全运行；充分保障了操作者的人身安全和设备的运行安全。关键词：恒压供水、变频调

6、速、PLC、触摸屏、自动与手动控制AbstractFrequency constant pressure water supply system is widely used in modern architecture of a kind of water treatment system, along with the development of technology of frequency conversion and energy to enhance awareness of constant pressure water supply system, frequency of

7、energy-saving are widely widely and residential quarters, high-rise buildings and fire water system of life. In intelligent building, teaching, constant pressure water supply system has already become one of the important research topic, the typical structure consists of pressure sensor, programmabl

8、e controller PLC, frequency converter, pump group, etc. With the rapid social development and urban construction, the expansion of the population increase, and the improvement of peoples living standard, and the quality of the urban water supply, quantity, the stability is increasingly high requirem

9、ents of small and medium-sized cities, water supply automation configuration is relatively backward, mainly by the control unit of hand operation attendants, control process, and manual control with water pipe pressure for change in water and make appropriate reaction. In order to guarantee and main

10、tain supply unit often overpressure in the next operation, damage phenomenon also is quite serious. In this paper, the design of a situation based on PLC and speed-adjusting constant pressure water supply system.This topic meet the frequency of constant pressure water supply system is the basic requ

11、irement of PLC, frequency converter, and touch screen, pressure sensor, flow sensor etc. The original composition The control system adopts both manual and automatic control, automatic controller in the state of failure, manual control can guarantee system run reliably. In the system operation, manu

12、al control system can also be used for checking the power lines and power equipment. In a variable frequency and both the running state of equipment, adopting mechanical interlock and logical interlock double protection design, in order to ensure the safe operation, Fully guarantee the safety of ope

13、rators of equipment safety.Key word: Constant pressure water supply、 Frequecy conversion、PLC、Touch screen 、Automatic and manual control。第1章 绪 论1.1 课题的背景与意义随着城市的发展和扩大，给城市的供水系统带来了很大的压力。供水范围的扩大，居民高峰用水量的增加，在供水末端保证所需的供水压力就显得很困难，同时由集中供水系统来快速调节供水压力也难以实现。变频恒压供水系统是目前人们普遍认可和接受的住宅小区供水形式，它解决了因城市给水管网压力不稳定而引起的居民供

14、水质量差的问题。变频恒压供水系统一般包括蓄水池、多台水泵、压力容器、变频恒压供水控制柜、压力传感器等。蓄水池隔离小区供水系统与城市管网，起到缓冲的作用;水泵的台数可根据小区用户的多少决定，以满足供水的压力;压力容器的作用是缓冲小区供水系统压力的突变，有利于系统的稳定;变频恒压供水控制柜其作用是控制投人的水泵台数和调节水泵的转速，达到输出口水压的恒定。基于PLC和变频器技术设计的生活恒压供水控制系统可靠性高、效率高、节能效果显著、动态响应速度快。因实现了恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，节省了人力，提高了供水质量，减轻了劳动强度，可实现无人值班，节约管理费用。对整个供水过程来说，系统的可扩展

15、性好，管理人员可根据每个季节的用水情况，选择不同的压力设定范围，不但节约了用水，而且节约了电能，达到了更优的节能方式，实现供水的最优化控制和稳定性控制。1.2 变频调速及PLC在供水行业中的应用 变频器恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在早期，由于国外生产的变频器的主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、制动控制、变压变频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用以台变频器只带一台水

16、泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许多生产变频器的厂家开始并推出具有恒压供水功能的变频器。目前国内有不少公司在做变频恒压供水的工程，大多采用国外品牌的变频器控制水泵的转速，水管的管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用可编程控制（PLC）及相应的软件予以实现；有的采用单片机及相应的软件予以实现。但在系统的动态性能、稳定性能、抗干扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说，还远远没能达到所有用户的要求。可以看出，目前在国内外变

17、频调速恒压供水控制系统的研究设计中，对于能适应不同的用水场合，结合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性（EMC）的变频但恒压供水系统的水压闭环控制的研究还是不够的。因此，有待于进一步改善恒压供水系统的性能，使其能被更好的应用于生活、生产实践中。1.3 毕业设计任务设计一套由触摸屏、PLC、变频器构成的恒压供水系统，由压力传感器和压力开关、液位控制器等元件接合，实现对系统实时自动控制。本设计采用2台水泵供水，在主系统采用一台变频器分别控制两台水泵，1#泵和2#泵切换在工频和变频状态下运行，保证供水管压力保持恒定。而且采用触摸屏对系统数据参数就可以对整个供水系统进行控制。要求系统各

18、种参数完成后，供水系统设备能够稳定的运行。第2章 方案的选择与实现2.1 触摸屏PLC控制的变频供水系统方案该自动供水系统的控制核心采用PLC，操作使用触摸屏，并配置常规电气配电控制系统。本方案采用双泵供水系统，实现对一些小规模并且常用于单位供水的系统，结构并不复杂。其供水系统如2-1图所示： 图2-1供水系统2.2 变频恒压供水调节系统的原理2.2.1 变频恒压供水系统实现恒压的过程原理如下： 安装于供水母管或主管道上的压力传感器、变送器将供水管网压力转换420mA（或0-20mA，0-10V等）的标准电信号，送到PID调节器，经过运算处理后仍以标准信号的形式送到变频器跳过的给定信号，也可以

19、将压力传感器的标准电信号直接送到具有内置PID调节功能的变频器；变频器根据调速的给定信号或通过对压力传感器的标准电信号进行运算处理后，决定其输出频率实现对驱动电动机的转速调节，从而实现对供水的水量及供水压力的调节，最终实现了对供水管网的压力调节。在实际应用中，除了要实现变频恒压供水系统的PID调节功能外，还需配置外围辅助电路及PLC和触摸屏控制系统，来实现切换选择等自动控制功能，以保证自动控制系统出现故障时可通过人工调节方式维护系统运行，保证连续生产。2.2.2 系统组成原理供水自动控制系统的组成原理示意图如图2-2所示。图2-2中电接点压力表的作用是防止泵抽空。当外部管网停水或水压过低时,磁

20、力接触器动作,切断电源。图2-2 供水系统组成原理示意图2.3 系统的组成与控制要求2.3.1 恒压供水由以下元件组成:1) 在主系统中配置一台变频器分别驱动两台泵，使两台泵均为双主回路的驱动方式。2) 控制系统由压力传感器、PID调节器，压力开关、液位控制器、PLC与触摸屏及电气自动控制系统等组成。其中:a) 压力传感器，用来测量供水水压b) PID调节器，用来实现恒压调节c) 压力开关，作为水泵启动后能否投入供水系统运行的信号d) 液位控制器，用来监视并向PLC传递供水水箱系统的自动控制。2.3.2 系统组成方框图供水自动控制系统组成方框图如图2-3所示。该系统以压力变送器为检测元件, 测

21、出水泵出口压力,与压力设定值(换算成与电动调节器相匹配的设定值)比较,调节器根据偏差的大小,通过PID运算,输出420mA的电流信号,变频调速器根据调节作用的大小改变其输出的电压与频率,水泵电机再根据变频调速器输出电压、频率的高低来改变转速,进而改变水泵出口流量,调节水泵出口压力,使其等于压力设定值。 图2-3 供水系统组成方框图 2.3.3 控制功能简介（1）常规电气手动控制时，可将触摸屏与PLC完全撇开（触摸屏与PLC不起作用），通过常规电气控制系统完成逻辑控制，可通过智能仪表完成PID调节及变频调速使供水系统实现恒压调节；也可通过工频运行实现常规的人工调节阀门的供水。（2）触摸屏与PLC

22、控制时，可将常规电气手动逻辑控制撇开（常规电气手动逻辑控制不起作用），通过触摸屏与PLC系统完成逻辑控制，可通过智能仪表完成PID调节及变频调速使供水系统实现恒压调节；也可通过工频运行实现常规的人工调节阀门的供水（3）触摸屏与PLC控制方式又设触摸屏自动控制方式和触摸屏手动控制方式。其中触摸屏、PLC自动控制方式是指开停水泵时可以自动完成“一步化开停机”（即水泵出口电动阀与水泵联动）；而触摸屏、PLC手动控制方式是指水泵和电动阀的开停过程通过操作人员操作触摸屏来完成，这种触摸屏手动控制方式具有简化操作化的作用，同时也是触摸屏、PLC自动控制方式的补充。（4）恒压供水系统的常规电气和触摸屏、PL

23、C自动控制方式的选择是通过“三工位（2工作位+1停止位）”的选择开关（两台泵各一）来完成。（5）工序监控：触摸屏和PLC控制方式可以实现对供水系统所有设备工作状态的监控。（6）故障告警：触摸屏和PLC控制方式可以实现对水泵电动机的故障状态进行监控，一旦发现某台设备故障，可以在触摸屏上显示报警信号，而常规电气控制系统在人工手动控制和触摸屏和PLC手动+自动控制两种控制方式下可以实现声光报警，提示值班人员注意。2.4 方案设计的一般性原则（1）新系统应尽可能为“变频-工频”双回路驱动方式。（2）改造项目尽可能保留并使用原来的工频驱动方式，以节省投资。（3）水泵调速范围宜在75%-100%进行，设计

24、的最不利工况点应在水泵特性曲线段的右端点，水泵调速工作范围能尽量在水泵高校区段内。（4）对于由供水水箱或供水水池的供水系统，应设水为控制功能，当超过最高水位时报警及自动关闭水箱或水池的进水电动阀，降至设计的下限水位时自动停泵并开关闭水泵的出口电动阀等功能。（5）使用变频器调节的供水系统的终端应能保证用户用水的最低的需求。（6）电气系统 1）可在变频器进线端加装RC低通滤波，防止来自电网的干扰同时也可以防止变频器污染电网。2）处理好接地系统。3）弱电信号线选用带屏蔽的双绞线，电源线与信号线避免平行敷设。4）对于干扰较大的场合，模拟信号采样后，采用中指数字滤波，增加抗抗干扰能力5）当自动系统出现故

25、障时，能转为手动操作。（7）故障保护、报警及故障自动处理。1）对于驱动电动机应按相关的规范设置保护功能。2）如PLC配置及其控制系统允许，对于供水管出现的问题也应该有所识别，应对管网出现的漏水问题、管道阀门损坏、水泵本体故障进行监视、控制及自动处理。3）电气系统应设置完善的故障报警的声光信号系统。4）在运行过程中，若变频器出现故障停机时，当前运行的变频泵应自动切换到工频状态继续运行，同时发出故障报警信号；若水泵电机出现故障，应及时切除有故障的水泵并发出报警信号，同时将处在待运状态的水泵投入运行。2.5 方案特点（1）该供水系统控制方案可以在原有的供水系统的基础上改造或加装触摸屏和PLC自动控制

26、系统，也可以作为新建供水系统的方案。（2）采用常规电气和触摸屏、PLC控制两种控制方式。 1）常规电气控制为手动控制、智能仪表调节，设有变频-工频两种驱动方式。2）触摸屏操作、PLC控制设有手动和自动控制、只能仪表调节，也设有变频-工频两种驱动方式。3）手动和自动两种控制方式均可单独使用，触摸屏和PLC控制功能还可以根据实际情况增加。（3）保护配置1）水泵电动机在变频状态运行时，手热继电器（过载）和空气断路器（短路、过电流）保护2）水泵电动机在变频状态运行时，手变频器（过载、短路、过电流、缺相、过电压等）保护。变频器又受空气断路器（短路、过电流）保护。第3章 恒压供水系统的硬件设施3.1 PL

27、C概述3.1.1 PLC的控制机制 PLC已经完全取代继电器控制系统。只要对其控制机制有了准确的理解，才能对其持续的开发并创造性的使用它。I/O电路已经保证了PLC与现场设备的直接连接，并在内部寄存器存储了这些状态。但是，为了取代继电器的控制，更重要的是如何组织和使用这些开关量，从而达到软件程序代替硬件连线的目的。在这里通过对继电器的控制的电路的特点的介绍，已经知道继电器控制电路的特点在于各个控制单元是否动作是由其接点条件控制的，并不受其前后位置的影响。同一时刻，可有多个不同的控制单元继电器的动作（翻转），控制的结果、逻辑动作顺序也是由接点条件来控制的。这于计算机顺序执行的工作的特点是矛盾的。

28、主要体现在：一是乱序，只要条件满足就执行；而另一个是顺序执行。PLC充分利用了计算机存储程序的思想和高速的特点，采用了控制系统中的离散控制方式，使它的控制能够完全代替继电器的控制。具体的说就是将连续的控制用离散的控制代替，如下式： 式中，为某一时间段的输出值； 为上一时间段的输出值； 为上一时间段某一时刻的输入值； 为他们应满足的控制关系。即某一时间段的输出完全取决于上一时间某一时刻的输入和上一时间段的输出。 至于上一时间段的输出，在参加计算的时候，只是存储在映像寄存器中的输出结果，执行运算过程中并不修改端子的输出值。真实的输出已表现在端子的接点上，并要保持一个时间段，也就是采取集中输出的方式

29、，在计算的过程中完全可以使用或修改其映像寄存器中的值而不会对先阶段的输出产生影响。这样只要时间段足够短，并且PLC周而复始的运行着就完全可以模仿继电器的控制并且取代它。 由于采用集中I/O的思想，其I/O状态存储在寄存器中，可以充分发挥计算机的强大逻辑家能力，以完成更复杂的控制功能。 如图1所示，PLC与通用计算机没有什么区别，只是一台增强了I/O功能的可与控制对象方便连接的计算机。其完成控制的实质是按一定算法进行I/O变换，并将这个变换物理实现，应用与工业现场。（1）输入寄存器输入寄存器可按为进行寻址，每一为对应一个开关量，其值反映了开关量的状态，其值的改变由相互如开关量驱动，并保持一个扫描

30、周期。CUP可以读其值，但是不可以写或进行修改。（2）输出寄存器输出寄存器的每一位都表明了PLC在下一个时间段的输出值，而程序循环执行开始时的输出寄存器的值，表明的是上一时间段的真实输出值，在程序执行过程中，CPU可以读其值，并作为条件参加控制，还可以修改其值，而中间的变换仅仅影响寄存器的值。只有程序执行到一个循环的尾部时的值才影响下一时间段的输出，即只有最后的修改才对输出接点的真实值产生影响。（3）存储器 存储器分为系统存储器和用户存储器。系统存储器存储的是系统程序，它是由厂家开发固化好了的，用户不能修改，PLC要在系统程序的管理下运行。用户存储器中存放的是用户程序和运行所需要的资源，I/O

31、寄存器的值作为条件决定着存储器中的程序如何被执行，从而完成复杂的控制功能。（4）CUP单元CUP单元控制着I/O寄存器的读、写时序，以及对存储器单元中的程序的解释执行工作，是PLC的大脑。（5）其他单元接口其他单元接口用语提供PLC与其他设备和模块进行连接通信的物理条件图3-1 PLC的组成3.1.2 PLC的特点（1）可靠性高。在I/O环节，PLC采用了光电隔离、滤波等多种措施。系统程序和大部分的用户程序都采用EPROM存储，一般PLC的平均无故障工作时间可达几万小时以上。（2）控制功能强。PLC采用的CUP一般是具有较强位处理功能的为处理机，为了增强其复杂的控制功能和连网通讯等管理功能，可

32、以采用双CPU的运行方式，使其功能得到极大的增强。（3）编程方便易学。第一编程语言（梯形图）是一种图形编程语言，与多年来工业现场使用的电器控制图非常相似，理解方式也相同，非常适合现场人员学习。（4）使用于恶劣的工作环境。采用封装的方式，适合于各种震动、腐蚀、有毒气体等的应用场合。（5）与外部设备连接方便。采用统一接线方式的可坼装的活动端子排，提供不同的端子功能适合于多种电器规格。（6）体积小、重量轻、功耗底。（7）性价比高。（8）模块化结构，扩展能力强。根据现场的需要进行不同功能的扩展和组装，一种型号的PLC可用于控制从几个I/O点到几百个I/O点的控制系统。（9）维修方便，功能更灵活。程序的

33、修改就以意味着功能的修改，因此功能的改变非常灵活。3.1.3 PLC的性能指标（1）存储容量这里专指用户存储器的存储容量，它决定了用户所编程序的长短。大、中、小型PLC的存储容量变化范围一般为2KB2MB。（2）I/O点数 I/O点数，即PLC面板上的I/O端子的个数。I/O点数越多，外部可以连接的I/O器件就越多，控制规模就越大。它是衡量PLC性能的重要指标之一。（3）扫描速度 扫面速度是指PLC执行程序的快慢，是一个重要的性能指标，体现了计算机控制取代继电器控制的吻合程度。从自动控制的观点来看，决定了系统的实时性和稳定性。（4）指令的多少她是衡量PLC能力强弱的标志，决定了PLC的处理能力

34、、控制能力的强弱。限定了计算机发挥运算功能、完成复杂控制的能力。（5）内部寄存器的配置和容量 它直接对用户编制程序提供支持，对PLC指令的执行速度及可完成的功能提供直接的支持。（6）扩展能力 扩展能力包括I/O点数的扩展和PLC功能的扩展两方面的内容。（7）特殊功能单元 特殊功能单元种类多，也可以说PLC的功能多。典型的特殊功能单元有模拟量、模糊控制连网等功能。3.1.4 PLC工作原理（1）循环扫描CUP连续执行用户程序、任务的循环序列称为扫描。CUP的扫描周期包括读输入、执行程序、处理通讯请求、执行CUP自诊断测试及写输出等等内容。PLC可被看成是在系统软件支持下的一种扫描设备。他意识周而

35、复始的循环扫描并执行由系统软件规定好的任务。用户程序只是扫描周期的一个组成部分，用户程序不运行时，PLC也在扫描，只不过在一个周期中去除了用户程序和读输入、写输出这几部分的内容。典型的PLC在一个周期中可以完成以下5个扫描过程。（1）自诊断测试扫描过程。为保证设备的可靠行，及时放映所出现的故障，PLC都具有自监视功能。（2）与网络进行通讯的扫描过程。一般小型系统没有这一扫描过程，配有网络的PLC系统才有通讯扫描过程，这一过程用于PLC之间及PLC与上位计算机或终端设备之间的通信。（3）用户程序扫描过程。机器处于正常运行状态下，每一个扫描周期内都包含该扫描过程。该过程在机器运行中是否执行是可控的

36、，即用户可以通过软件进行设定。用户程序的长短会影响过程所用的时间。（4）读输入、写输出扫描过程。机器在正常运行状态下，每一个扫描周期都包含这个扫描过程。该过程在机器运行中是否被执行是可控的。CUP在处理用户程序时，使用的输入值不是直接从输入点读取的，运算的结果也不直接送到实际输出点，而是在内存中设置了两个映象寄存器：一个为输入映象寄存器，另一个为输出映象寄存器。用户程序所用的输入值是输入映象寄存器的值，运算结果也放在输出映像寄存器。在输入扫描过程中，CUP把实际输入点的状态锁入到输入映像寄存器：在输出扫描过程中CUP把输出映像寄存器的值的输出点。 （1）循环扫描有如下特点：（1）扫描周期周而复

37、始地进行，读输入、输出和用户程序是否执行是可控的。（2）输入映像寄存器的内容是由设备驱动的，在程序执行过程中的一个周期内输入映像寄存器的值保持不变，CUP采用集中输入的控制思想，只能使用输入映像寄存器的值来控制程序的执行。（3）对同一个输出单元的多次使用、修改次序会造成不同的执行结果。（4）各个电路和不同的扫描阶段会造成输入和输出的延迟，这是PLC的主要缺点。 在读输入阶段，CUP对各个输入端子进行扫描，通过输入电路将各输入点的状态锁入映象寄存器中。紧接着转入用户程序执行阶段，CUP按照先左后右、先上后下的顺序对每条指令进行扫描，根据输入映象寄存器和输出映象寄存器的状态执行用户程序，同时将执行

38、结果写入输出映象寄存器。在程序执行期间，即使输入端子状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变输入端子状态变化只能在下一个周期的输入阶段才被集中读入。输入/输出采用映象寄存器的优点：（1）集中采用I/O，程序扫描期间输入值固定不变，程序执行完后统一输出。图3-2 PLC信号的传递过程I/O的方式保证的程序的顺序执行与外部电路乱序执行的统一，使系统更加稳定可靠。（2）程序执行时，存取映象寄存器要比读写I/O端点快的多，这样可以加快程序执行速度。（3）I/O点必须按位存取，而映象寄存器可按位、字节、字、双字灵活的存取，增加了程序的灵活性。（2）. I/O响应时间由于PLC采用循环扫描的工作方式，

39、而且对输入和输出信号只在没个扫描周期的固定时间集中输入/输出，所以必然会产生输出信号相对输入信号滞后的现象。扫描周期越长，滞后现象越严重。响应时间有输入延迟、输出延迟和程序执行时间部分决定。（1）PLC输入电路设置了滤波器，滤波器的常数越大，对输入信号的延迟作用越强。输入延迟是由硬件决定的，有的PLC滤波器时间常数可调。（2）从输出锁存器到输出端子所经历的时间称为输出延迟，对于不同的输出形式，其值大小不同。它也是由硬件决定的，对于不同信号的PLC可以通过查表得到。（3）程序执行时间主要由程序长短来决定，对于一个实际的控制程序，编程人员须对此进行现场测算，使PLC的响应时间控制在系统允许的范围内

40、。在最有利的情况下，输入状态经过一个扫描周期在输出得到响应的时间，称为最小I/O响应时间。在最不利的情况下，输入点的状态恰好错过了输入的锁入时刻，造成在下一个输出锁定才能被响应，这就需要两个扫描周期时间，称为最大I/O响应时间。它们是由PLC的扫描执行方式决定的，与编程方法5. PLC的编程结构功能图 任何语言都有编程的对象和基础，重要介绍梯形图语言和语句表语言，而功能图是理解这两种语言的基础。如图3所示为PLC内部的结构功能示意图。输入继电器是由外部输入驱动的，梯形图中只能使用其介入点状态值，用户不能改变输入继电器的状态。辅助继电器的种类和多少决定了PLC控制功能的强弱，相当于工作寄存器的多

41、少和功能的强弱。实际的PLC中并没有图中的物理继电器，用继电器来表示PLC的内部功能结构是为了使习惯于继电器控制的工程技术人员更好的理解PLC的功能，更好的使用PLC，就像他在设计继电器控制电路一样。梯形图语言是一种图形化的语言，是一种面向控制过程的“自然语言”。梯形图编程语言形象、直观、准确的描述了逻辑控制关系，容易被广大的工程技术人员所掌握。PLC与被控对象所连接的只是I/O条件，而I/O之间的组合控制关系需要用软件的方法来描述清楚，梯形图是一种描述方法，当然还有语句等表示其他的语言。语言的支持取决于厂家开发的系统程序只要将其输入PLC的用户程序存储器中，PLC就能够直接解释并实现I/O间

42、的控制关系。当控制关系发生改变时，只要修改梯形图程序，重新输入到PLC的存储器即可，从而快捷的改变生产工 图3-3 PLC内部的结构功能示意图 3.2 PLC的选型及配置（1） PLC选型采用德国SIEMENS公司生产的S7-200系列可变程序控制器，CPU主机选用CPU224,数字量输入模块选用EM221,模拟量输入模块选用EM231。 S7-200系列小型PLC具有编程和下载程序方便、体积小巧、便于安装及成本低等特点。EM231模拟量工作单元性能指标如图表3-1所示表3-1 模拟量扩展模块EM231输入/输出技术规范输 入 技 术 规 范输 出 技 术 规 范最大输出电压30VDC隔离（现

43、场到逻辑）无最大输入电压32mA信号范围 电压输出 电流输出10020 mA输入滤波衰减-3dB，3.1kHz分辨率12位A/D转换器隔离否分辨率，满量程 电压 电流12位11位输入类型差分输入范围电压单极性010V，05V01V，0500mV电压电流-32000+320000+32000电压双极性电流0100Mv,050mV10V，5V，2.5V1V，500mV，250Mv100mV, 50mV, 25mv020mA精度最差情况055电压输出电流输出2%满量程2%满量程精度最差情况055电压输出电流输出典型，25电压输出电流输出2%满量程2%满量程5%满量程5%满量程输入分辨率AD转换时间2

44、50s模拟输入阶跃响应1.5 mS到95%共模抑制4dB,DC 到60Hz共莫电压信号电压加共加模电压12V24VDC电压范围20.428.8V设置时间电压输出电流输出100s2ms数据字格式双极性，满量程单极性，满量程-32000+32000032000（2）地址配置 1）与触摸屏对应的PLC的内部地址。M0.0:1#泵工频方式对于对应触摸屏“一号泵及电动阀控制”画面“一号泵控制”的“工频”按钮；M0.1:1#泵变频方式对于对应触摸屏“一号泵及电动阀控制”画面“一号泵控制”的“变频”按钮；M0.2: 1#泵工频方式对于对应触摸屏“二号泵及电动阀控制”画面二号泵控制”的“工频”按钮M0.3:

45、2#泵变频方式对于对应触摸屏“二号泵及电动阀控制”画面“二号泵控制”的“变频”按钮；M0.4: 1#电动阀手动方式对应触摸屏“一号泵及电动阀控制”画面“一号电动阀控制”的“手动”按钮。M0.5: 1#电动阀自动方式对应触摸屏“一号泵及电动阀控制”画面“一号电动阀控制”的“自动”按钮。M0.6: 2#电动阀手动方式对应触摸屏“二号泵及电动阀控制”画面“二号电动阀控制”的“手动”按钮。M0.7: 2#电动阀自动方式对应触摸屏“二号泵及电动阀控制”画面“二号电动阀控制”的“自动”按钮。M3.0：1#泵工频补压方式对应触摸屏“一号泵及电动阀控制“画面”“一号泵控制”的“工频补压”按钮。M3.1：2#泵工频补压方式对应触摸屏“二泵及电动阀控制“画面”“二号泵控制”的“工频补压”按钮。M1.0: 1#泵启动对应触摸屏“一号泵及电动阀控制”画面“一号泵控制”的“启动”按钮。M1.1: 1#泵停止对应触摸屏“一号泵及电动阀控制”画面“一号泵控制”的“停止”按钮。M1.2: 2#泵启动对应触摸屏“二号泵及电动阀控制”画面“二泵控制”的“启动”按钮。M1.3: 2#泵停止对应触摸屏“二号泵及电动阀控制”画面“二号泵控制”的“停止”按钮。M1.4: 1#电动阀手动开阀对应触摸屏“一号泵及电动阀控制”画面“一号电动阀控制”的“开阀”按钮。M1.5: 1#电动阀手动关阀对应触