西门子模块总代理商-巴中

《PLC可编程控制器应用技术》以西门子公司的S7-200系列可编程控制器(PLC)为例，西门子PLC存储器数据类型、指令系统和编程软件的利用方式，介绍了西门子PLC硬件结构和工作原理。以及梯形图的经验设计法、根据继电器电路图设计梯形图的方法温顺序功能图的编程方式。这些设计方法很容易被初学者掌握，用它可以迅速地设计出任意复杂的数字量控制系统的梯形图。书中提供了大批的实验内容，还介绍了昆仑通态触摸屏人机界面、模拟量闭环控制、高速计数器、通信网络、永宏PLC通信程序的设计方式、PLC参数设置、节俭PLC输入／输出点数的方式、PLC操纵体系的可靠性措施等。为方便教学和自学，各章均配有习题以供练习。可编程操纵器应用技术》可作为大专院校工业自动化、电气工程及其自动化、应用电子、打算机应用、机电一体化及其他有关的教材，也可供工程技能人员自学和作为培训教材应用，对S7-200系列西门子PLC用户亦有很大的参考价值。

《电器与PLC技术》学科教学的开展

 1、教学内容的选定：本教学计划通过了学校机电教研组的审核，并开展了两年多的教学，效果比较理想。该课程因技能训练的可操作性强，整个教学过程都在实验室里进行。根据教学计划的要求，相当于把本课程分为23个阶段目标。其中19、20两个阶段目标难度稍大，可以作为学生选修的内容，其他的阶段目标可以作为必修的内容，当然教师可以根据方向及课时的多少灵活决定必修和选修的内容。每一个阶段目标为2至5课时不等。2、学生的分组：每学期初，教师可根据学校场地的情况进行分组，如每2个一台PLC，每人一块电力拖动接线板，每组四人，并选定一位认真负责的学生作为小组长。小组长主要督促本组同学的技能训练及工作页的完成，组织本组同学进行日常学业完成情况的自评与互评，促进本组成员在学习中互相交流、达到本组成员能力不断提高的目的，对个别违纪的学生进行监督等，并配合教师记录一学期学生完成各项教学任务的情况。3、课堂教学的开展：本课程在学校排课时尽可能做到几节课连堂，以保证教学的连续性，在每节课或每个阶段目标开始之前，教师要进行合理的讲授，如以“用PLC设计三路抢答器”为例，教师先说明三路抢答器的要求：“在主持人宣布开始抢答后，三个组开始抢答，谁先压下按钮谁先答题，答题后主持人按复位按钮使电路复位，进入下一题的抢答”。

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，如水压超限报警、阀门故障报警、水位超限报警并处理、水泵电机电流过流报警并处理等。

2.     系统结构及控制要求

     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。

其中泵房装有1# ~ 6#共6台150kW泵机。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。

（1） 当市政自来水压力高于设定压力21.56×104Pa时，直接由市自来水供水

（2） 当市自来水低于设定压力，但不低于下压力7.84×104Pa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。当检测到市自来水高于设定压力时，再转换成市自来水直接供水。

（3） 当自来水压力持续低于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高于低限水位的条件。

（4） 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%。

3.     PLC控制系统设计

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更改；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”；还有一些特殊的功能。

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。

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。

4. PLC的软件设计

      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。

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。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超调。在偏差小于等于± 10%时，再加上模糊控制，根据Dek=ek-ek-1的值来确定是否调节蝶阀开度，使误差减少，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。

自动调压子程序框图如图2所示。

4.     

      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，该系统完全满足其设计要求，具有操作方便、可靠性强、数据完整、监控及时等突出优点，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、管理人员的好评。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。

教师介绍梯形图、指令、上机操作、接线图。对于这个阶段目标，教师一节课可以讲解完，余下的两节课的时间学生可以根据自己的学习能力建构不同的学习任务，教师可以把学生要掌握的和可以去学习的任务板书在黑板上：a、I/O分配表；b、三路抢答器的PLC接线；c、程序的编写及输入；d、抢答操作；e、改变输入或输出端进行编程和接线；f、练习程序的插入或删除；g、用第二种方法设计三路抢答器；h、在上述基础上改进电路，使其变为四路或五路抢答器……上述a、b、c、d是所有学生都必须学会的，而d、e、f、g、h等是学生有选择进行自主学习的内容。教师只要稍微从知识的横向或纵向结构仔细思考一下，就可以为学生设计出很多有价值的问题来。在这样一种学习氛围的影响下，学生的思维得到了充分的锻炼，经过一定时期的学习，大部分学生就能学会这样一种思维模式，开始能为自己设计学习的问题了。在学生自主学习的过程中，教师起到引导、激发学生学习的作用。学生可以自主同学生交流，也可以与教师探讨。使教学在互动、活跃中进行。在课堂上，教师能体会到学生个体的智能差异，做到了课堂内的“分层教学”，学习能力差的学生可以先学习基本的内容，再根据自己的能力有选择的学习；对于能力较强的学生，教师安排了较多的选学内容，使其能充分的利用课堂的时间来学习、思考、自主设计。PLC学科具有很强的基础性，后面的知识是建立在前面所学的内容的基础上的，如了解了三路抢答器的接线，其它电路的接线也就大同小异了，只是所接的输入和输出点数不同罢了；如PLC软件的使用，通过多次操作后，便会慢慢熟练起来……  在完成教学任务时，开始可能会比较慢，但随着学生知识的积累，操作能力的提高，后面的阶段目标将会非常顺利的达成，教学效果将会更理想。