东北石油大学本科生毕业设计（论文） 图9 变频恒压供水站的基本组成
3.2 系统控制要求
对三泵生活/消防双恒压供水系统的基本要求是：
（1）生活供水时，系统应底恒压值运行，消防供水时系统应高恒压值运行；
（2）三台泵根据恒压的需要，采用“先开先停”的原则介入和退出； （3）在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行的时间超过3H，则要切换到下一台泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台泵工作时间过长；
（4）三台泵在启动时要又软启动功能； （5）要有完整的报警功能；
（6）对泵的操作要有手动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用。
3.3 控制系统的I/O点及地址分配
PLC要能够识别和接受描述现场设备的开关量，同时要能够发出控制信号控制一些执行设备，以便对现场设备进行控制。PLC是通过I/O单元完成此工作的。I/O单元是PLC与外部设备相互联系的通道，能输入/输出多种形式和驱动能力的信号，以实现被控设备与PLC的I/O接口之间的电平转换、电气隔离、串/并转换、A/D与D/A转换等功能。输入单元接受现场设备向PLC提供信号，包括人为的控制信号和能描述现场状态的开关量信号，例如由按钮、限位开关、继电器触点、接近开关、拨码器等提供的开关量。这些信号经过输入电路进行滤波、光电隔离、电平转换等处理后，变成CUP能够接受和处理的信号。输出单元将经过CUP处理的弱电信号通过光电隔离、功率放大等处理，转换成外部设备所需要的强电信号，以驱动各种执行元器件，如接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等。 根据图10 及以上控制要求统计控制系统的输入输出信号的名称、代码及地址编号如下表所示。水位上下限信号分别位I0.1、I0.2，它们在水淹没时为0，露出时为1。
表1 输入输出点代码及地址编号
名 称 手动和自动消防信号 输 入 信 号 水池水位下限信号 水池水位上限信号 代 码 SA1 SLL SLH 地址编号 I0.0 I0.1 I0.2 15
东北石油大学本科生毕业设计（论文） 变频器报警信号 消铃按钮 试灯按钮 远程压力表模拟量变压值 1#泵工频运行接触器及指示灯 1#泵变频运行接触器及指示灯 2#泵工频运行接触器及指示灯 输 出 信 号 2#泵变频运行接触器及指示灯 3#泵工频运行接触器及指示灯 3#泵变频运行接触器及指示灯 生活/消防供水转换电磁阀 SU SB9 SB10 U KM1，HL1 KM2，HL2 KM3，HL3 KM4，HL4 KM5，HL5 KM6，HL6 YV2 I0.3 I0.4 I0.5 AIW0 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q1.0 续表1 输入输出点代码及地址编号 水池水位下限报警指示灯 变频器故障报警指示灯 输 出 信 号 火灾报警指示灯 报警电铃 变频器频率复位控制 控制变频器频率用电电压 HL7 HL8 HL9 HA KA UF Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 AQW0 3.4 系统选型
从上面分析可知，系统共有开关量输入点6个、开关量输出点12个；模拟量输出点1个、模拟量输出点1个。如果选用CPU 224 PLC，也需要扩展单元；如果选用CUO 266 PLC 则价格较高，浪费较大。参照S7 – 200的产品目以及市场实际价格，选用主机为CUP222（8入/6继电器输出）一台，加上一台扩展模块EM222（8继电器输出），再扩展一台模拟量模块EM235（4AI/1AO）。这样的配置是最经济的。整个PLC系统的配置如图11
S7-200PLC是德国西门子公司生产德一种小型PLC，其许多功能达到大、中型PLC的水平，而价格却和小型PLC一样，因此，它一经退出，即受到了广泛的关注。特别是S7-200CUP22*系列PLC。由于它具有多种
功能模块和人机界面（HMI）可供选择，所以系统的集成非常方便，并且可以很容易的组成PLC网络。
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东北石油大学本科生毕业设计（论文） 3.5 PLC模拟量控制单元的配置以及应用
PLC的普通输入输出端口均为开关量处理端口，了使PLC能完成模拟量的处理,常见的方法是为整体式PLC加配模拟量扩展单元。模拟量扩展单元可将外部模拟量转化为PLC可处理的数字量及将PLC内部运算结果数字量转换为机外可以使用的模拟量。模拟量扩展单元有单独用于模/数转换的，单独用于数/转换的，也兼有模/数和数/模两种功能的，以下介绍S7-200系列PLC的模拟量扩展模块EM235，它具有四路模拟量输入及一路模拟量输入，可以用于恒压供水控制中。 3.5.1 校准及配置
模拟量模块在接入电路工作前需完成配置及校准，配置指根据实际需接入的信号类型对模块进行一些设定。校准可以简单的理解为仪器仪表使用前的调零以及调满度。
3.5.2 EM235工作程序编制
EM235的工作程序编制包括以下的内容：
（1）设置初始化主程序。在该子程序中完成采样次数饿预置顶及采样和单元清零的工作，为开始工作做好准备。
（2）设置模块检测子程序。该子程序检查模块的连接的正确性以及模块工作的正确性。
（3）设置子程序完成采样以及相关的计算工作。 （4）工程所需的有关该模拟量的处理程序。 （5）处理后模拟量的输出工作。
S7-200PLC硬件系统的配置方式采用整体式和积木式，即主机包含一定数量的输入/输出（I/O）点，同时还可以扩展I/O模块和各种功能的模块。 3.5.3 电气控制系统原理图
电气系统控制原理图包括主电路图、控制电路图以及PLC外围接线图。 （1）主电路图
如下图13所示为电控系统主电路图。三台电机分别为M1、M2、M3。接触KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3的工频运行；接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3的变频运行，FR1、FR2、FR3分别为三台水泵电机过载保护用的热继电器；
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东北石油大学本科生毕业设计（论文） QS1、QS2、QS3、QS4分别为变频器喝三台水泵电机主电路的隔离开关；FU1为主电路的熔断器，VVVF为简单的一般变频器。
图13 电控系统主电路
（2）控制电路图
图14所示电控系统控制电路图。图中SA为手动/自动转换开关，SA打在1的位置为手动控制状态；打在2的状态为自动控制状态。手动运行时，可用按钮SB1~SB2控制三台泵的启/停和电磁阀YV2的通/断；自动运行时，系统在PLC程序控制下运行。
图中的HL10为自动运行状态的电源指示灯。对变频器频率进行复位时只提供一个干触点信号，由于PLC为4个输出点为一组共用一个COM端，而本系统又没有剩下单独的COM端输出组，所以通过一个中间继电器KA的触点对变频器进行复位控制。图中的Q0.0~Q0.5及Q1.0~Q1.5为PLC输出继电器触点，它们旁边的4、6、8等数字为接线编号，可结合PLC外围接线图一起读图。
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