西门子模块6ES7214-2BD23-0XB8详细资料
1 引言
恒压供水在城市自来水管网系统、住宅小区生活消防用水系统、楼宇中央空调冷却循环水系统等众多领域中均有应用。恒压供水是指用户端在任何时候，不管用水量的大小总能保持管网中水压的基本恒定。在恒压供水系统中可根据压力给定的理想值信号及管网水压的反馈信号进行比较，变频器根据比较结果调节水泵的转速，达到控制管网水压的目的。本文介绍基于PLC控制的多台水泵循环变频恒压供水系统的设计方法。
2 控制要求
某中心给水泵站担负周边高层小区的生活用水二次加压任务。包括3台22KW生活水泵、1台7.5KW夜间补压水泵。3台生活水泵用水高峰时段需要工作在“1工1变”状态，其它时段工作在“1变”状态，深夜用水低谷仅用7.5KW补压泵工作在工频即可。
3 系统设计
该系统主要由三菱FX-2N系列PLC控制器、三菱FR-A540变频器、PID调节器、压力变送器、浮球水位计（开关）、低压电气设备及水泵组成。
3.1主回路设计
采用一拖多的方式，每台电机水泵既可工频运行又可变频运行。主回路如图1。
图1 主回路图
变频器用水高峰期3台水泵一台工频运行一台变频运行另一台处于待机状态，并每周循环一次，既便于维护和检修作业，又不至于停止供水。利用PLC编程可实现此功能。状态转换图如图2。一般用水时段有一台水泵处于变频状态，其中应特别注意，为了保护机电设备在工频——变频状态切换过程中应先将变频器输出停止，延时1s时间后再启动，此时可能会出现短暂失压现象，但实际应用中这种影响并不明显。
图2 多泵循环的PLC编程方法
3.2 变频器频率（速度）设定的方法
（1）利用变频器本身的多段速度设定法
三菱FR-A540变频器本身有多段速度的设定功能，以七段速度为例，七段调速如下表：
操作模式：Pr.79=3
速度段 1 2 3 4 5 6 7
运行频率 15HZ 20HZ 25HZ 30HZ 35HZ 40HZ 45HZ
变频器
参数设定 Pr.4=15 Pr.5=20 Pr.6=25 Pr.24=30 Pr.25=35 Pr.26=40 Pr.27=45
接点 RH RM RL RM、RL RH、RL RH、RM RH、RM、RL
相应PLC I/O分配 Y11 Y12 Y13 Y12、Y13 Y11、Y13 Y11、Y12 Y11、Y12、Y13
表1 变频器七段速度表
这种控制方式下，当前水位若在下限则PLC输出高一级的变频信号给变频器，当七段速度均启动工作但仍未达到上限，则启动工频。若已达到高水位，则PLC输出低一级的变频信号给变频器。相应的状态转换图如图3。
（2）利用压力传感器信号经PLC运算给出变频器运行频率设定信号
利用变频器本身的多段速度控制仅需要水压上限和下限两个信号，控制方式简单，编程方便。但控制精度不高。通过安装在出水管网上的压力变送器（本项目选择PMC系列电子陶瓷压力传感器），将压力信号转换成标准的DC4~20mA的模拟量信号送入PLC的扩展A/D单元，经过A/D变换，利用PLC采用经验数据方法计算出此时变频器应运行的频率，将相应的数字量信号再通过PLC扩展D/A转换单元，转换成电压信号，此时变频器工作在Pr.79=2的外部操作模式，由2、5端子之间的电压值决定其频率输出。硬件原理图见图4。
由于涉及到PLC的A/D、D/A单元，其软件编程需注意这两个单元初始化的方法及数据传输的方式。程序如图5。
（3） 利用压力传感器给出信号经PID调节器进行频率设定的方法
除了3.2.（2）中的方法外，目前应用较广泛的是通过传感器将压力信号转换成标准的DC4~20mA的模拟量信号后，将该信号送入PID调节器，经过PID仪表将压力设定值与传感器的反馈值进行比较计算后，给出一个变频器的频率给定值。其原理图如图6。
经过试验比较发现，由于供水系统管道长、管径大、管网的充压比较慢，故系统属于一个大滞后系统，仅采用PID调节器进行控制并不是佳选择，实际运用中采用3.2.（2）与3.2.（3）相配合的方式将更有利于理想控制的实现。其硬件如图7所示。
4结束语
多泵循环变频恒压供水系统的应用越来越广泛，它取代了传统的水塔、高水位箱或气压罐，不但大大的改善了系统的性能，节能环保，具有良好的技术和经济效益。
、概述
一件电镀产品的质量除了要有好的成熟的电镀工艺和品质好的镀液添加剂外，如何保证电镀产品严格按照电镀工艺流程运行和保证产品的电镀时间则是决定电镀产品质量和品质的重要因素。在电镀生产线上采用自动化控制不但可以使电镀产品的质量和品质得到严格的保证，有效的减少废品率，还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度，有着非常好的经济效益和社会效益，电镀生产线上对行车的自动控制则是电镀生产线自动化控制的关键。
电镀生产线按照其工艺要求和规模一般设计有两台行车、三台行车和四台行车工作，每台行车都根据已编制好的各自的程序运行；对于行车的自动控制，早期是采用继电器逻辑电路和顺序控制器，发展至今其控制方式已采用可编程控制器PLC作为核心控制部件，其控制更为安全、可靠、方便、灵活，自动化程度更高。本文介绍在一条电镀自动生产线上用PLC结合变频器控制三台行车的自动控制系统，该自动控制系统在广东省中山市的一家外资风扇厂得到很好的应用。
二、硬件结构
在一条电镀自动生产线上有三台行车既各自独立工作，又互相通过信号联系，每台行车上安装一台由交流接触器驱动的锥形电动机负责工件上、下，由一台变频器驱动的普通电动机负责行车前进、后退。系统硬件结构框图如图1。
由于电镀自动生产线上有三台行车自动工作，系统采用了三台PLC和三台变频器，一台PLC和一台变频器控制一台行车；PLC选用的是三菱公司FX2n-48MR系列可编程控制器，变频器选用的是三垦公司ES-0.75K。行车在工作时通常都悬挂着电镀工件，如果行车在起动和停止的过程中速度太快或不够平稳，则悬挂的工件就容易掉下挂具，行车的速度用变频器控制使之可调，根据电镀生产线的实际情况，行车设计有快速、中速和慢速三种运行速度，频率分别设定为80Hz,40Hz和13Hz，行车作自动运行时，PLC通过检测安装在行车上的传感器的各种信号，向变频器发出指令，行车以慢速起动，运行平稳后就转人中速快速运行，在停止前，行车由快速转人中速，以慢速运行直至行车准确停在目标镀槽位置上；行车由慢速转中速转快速，再由快速转中速后转慢速，可以通过调整变频器的加、减速时间曲线平稳过渡。
行车动作步数显示主要是用于显示电镀工艺的执行过程，由PLC的输出口通过七段译码电路4511连接LED数码管显示，根据不同的电镀工艺要求，每台行车的动作步数从0步开始至几十步上百步不等，具体由PLC程序软件编制。
每台行车上安装有五个传感器，选用的是OMRON公司的电感式接近开关，其主要作用是负责行车上、下工件定位、镀槽定位以及行车运行过程向PLC发出变速信号等。
行车控制信号是通过外部的开关、按钮、按键等与PLC的输入端口连接，包括三台行车的联动控制和单台行车控制；单台行车控制只能控制本台的行车，不能控制的两台行车，单台行车控制设计有手动操作和自动运行模式选择、单周期和循环运行模式选择、紧急暂停以及行车程序动作步数的任意设定；联动控制设计有运行和复位操作按钮以及工艺选择，可以使三台行车自动、同步、循环不断地工作，可以选择不同的电镀工艺以镀出不同的工艺品种。
三、软件设计
系统软件设计程序流程框图如图2所示。
三台行车的主程序和调用的各个功能子程序都是一样的，但调用的工艺子程序就各不相同，每台行车根据自己在生产线上不同的工作区域执行的工艺编制不同的工艺子程序，本文给出一些主要的程序框图和就一部份主要的程序进行阐述。
1．系统初始化
初始化对于每一套系统程序都是必需的，每一次PLC上电或对PLC强制复位都要初始化，主要是对在程序中使用到的PLC各种计数器、定时器、寄存器等进行复位和设置，保留上次运行需要记忆的各种数据，完成运行前的各项准备工作。
2．复位和暂停子程序
由于行车在工作过程中有时会有突发事件或行车需要暂时停一下处理其它的工作，在系统中设计了复位和暂停两个功能，针对行车不同的情况和需要使用，为使行车在运行过程中可以随时对系统进行复位或暂停行车工作，实现这两个功能的程序都采用中断子程序，如图3是复位中断子程序，图4是暂停中断子程序。
在任何情况下按下复位按钮，程序都将转人复位中断子程序，停止所有动作输出并清零，动作步数显示清零，计数器、定时器、辅助继电器和寄存器等全部清零，所有记忆数据清除，程序转人初始化主程序，重复PLC上电工作过程，不同的是所有的运行记忆数据都清除了。
同样，在任何情况下按下暂停按钮，程序将进入暂停中断子程序，暂时停止PLC的输出，在暂停的状态下，可以进行手动操作行车，可以重新设置程序步，在恢复运行时使程序从所设置的程序步开始运行，当解除暂停时，如果没有重新设置程序步，暂停中断子程序就会恢复PLC原来的运行状态和原来的步数显示，继续暂停前的工作并从中断子程序返回。
3．工艺子程序
为了不浪费资源和提高生产效率，一条电镀自动生产线设计有三种电镀工艺，分别是镀仿金工艺、镀古铜工艺和镀镍工艺，每种工艺的工作流程各不相同，在实际使用时可以通过控制面板上的工艺选择开关加以选择，由于三个工艺子程序的软件编程方式基本相同，在本文中只用镀仿金工艺为例对工艺子程序进行阐述。
仿金工艺子程序框图如图5。
根据电镀自动生产线电镀工艺都是周期自动循环工作的特点，按照电镀工件在每一个不同的镀液槽中停留的时间，编写工艺流程曲线图，再由曲线图采用步进梯形图指令的形式来编制程序，每个工艺子程序的程序步各不相同，这里阐述的仿金工艺子程序的程序步是69步，属于较为复杂的步进控制。由于电镀自动生产线控制系统要求每种电镀工艺不但要能从0步（起点）开始运行，还要能从任意步开始运行，强调的是在实际使用过程中的方便和灵活。在进人仿金子程序时，程序调用置步情况检查，如果预先有置步（在操作面板上有动作步数显示），则表示本次工艺运行不是从0步（起点）开始执行，而是从所置的步数开始执行，如果没有预先置步，则表示本次工艺从0步开始由始点顺序执行，不论是从0步或是从所置的N步开始，程序都会顺序执行下去直到69步结束返回主程序。仿金子程序在运行当中可以随时通过暂停来设置重新开始的步数。每一个程序步里面都有行车的动作，包括电镀工件在镀槽里的提升和放下、行车走多少个镀槽、以那种速度运行、停留的时间等等。
4．单周期运行
在工艺子程序每一周期运行完毕返回主程序时，都要询问是单周期运行还是循环运行，如果是单周期，则程序运行完一个周期返回主程序初始化后的程序入口等待，当按压运行按钮时，程序又运行一个周期在同样的位置等待。设置单周期运行的功能主要是为了调试修改电镀工艺和程序。单周期运行在电镀自动生产线上是一个非常实用的功能。
四、结束语
用PLC辅以变频器对电镀自动生产线行车进行自动控制，具有结构简单、编程方便、操作灵活、使用安全、工作稳定、性能可靠和抗干扰能力强的特点，是一种很有效的自动控制方式，是电镀生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展方向