基于PLC变频恒压供水控制新版系统标准设计.doc

摘 要本论文依据中国城市小区供水要求，设计了一套基于PLC变频调速恒压供水系统。变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器等组成。本系统包含四台水泵电机，它们组成变频循环运行方法。采取变频器实现对四相水泵电机软开启和变频调速。压力传感器检测目前水压信号，送入PLC和设定值比较后进行PID运算，从而控制变频器输出电压和频率，进而改变水泵电机转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值周围。经过工控机和PLC连接，采取组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警查询。关键词：变频调速恒压供水PLCABSTRACTAccording to the requirement of Chinas urban water supply, this paper designs a set of water supply system of frequecey control of constant voltage based on PLC, and have developed good operation management interface using Supervision Control and Data Acquisition.The system is made up of PLC, transducer,units of pumps,pressure sensor and control machine and so on. This system is formed by three pump generators,and they form the circulating run mode of frequency conversion. With general frequency converter realize for three phase pump generator soft start with frequency control,operation switch adopts the principle of”start first stop first”. The detection signal of pressure sensor of hydraulic pressure,via PLC with set value by carry out PID comparison operation,so,control frequency and the export voltage of frequency converter,and then the rotational speed that changes pump generator come to change water supply quantity,eventually,it is nearby to maintain pipe net pressure to stabilize when set value. Through work control machine the connection with PLC,with group form software consummately systematic monitoring,have realized operation state development to show and data,report to the police inquiry.Keywords: Variable frequency speed-regulating Constant-pressure water supply PLC目录第一章 绪论.11.1课题提出.11.2变频恒压供水系统中国外研究现实状况.21.3本课题关键研究内容.3第二章 系统理论分析及控制方案确定.42.1变频恒压供水系统理论分析.42.1.1 电动机调速原理.42.1.2 变频恒压供水系统节能原理.42.2变频恒压供水系统理论分析.52.2.1 控制方案比较和确定.52.2.2 变频概述.62.2.3 变频恒压供水系统组成和原理图.72.2.4 变频恒压供水系统控制步骤.92.2.5 水泵切换条件.9第三章 系统硬件设计.113.1系统关键设备选型.113.1.1 控制方案比较和确定.113.1.2 欧姆龙CP1E PLC介绍.133.1.3 PLC 及其模块选型.143.1.4 变频器选型.143.1.5 水泵机组选型.153.1.6 压力变送器选型.153.1.7 液位变送器选型.163.2系统主电路分析及其设计.163.3系统控制电路分析及其设计.173.4 PLCI/O端口分配及外围接线图.19第四章 系统软件设计.224.1系统软件设计分析.224.2 PLC程序设计.234.2.1 控制系统主程序程序设计.234.2.2 控制系统子程序设计.264.3 PID控制器参数整定.354.3.1 PID 控制及其控制算法.354.3.2 PID 参数整定.36第五章 结束语.38参考文件.39致谢.40附录.41附录图1主电路图.41附录图2控制电路图.42附录图3主程序步骤图.43附录图4主程序梯形图.44第一章 绪论1.1课题提出现在，居民生活用水和工业用水日益增加。因为居民日常见水和工业用水会随季节、昼夜等改变而随之发生改变，如采取传统供水方法不仅影响生活也不利于资源优化配置。传统供水系统已经不能满足大家需求，为了能更合理分配资源，使能最大限为大家所用，可采取变频恒压供水方法来替换传统供水系统，以达成供水稳定，满足大家需求，合理优化分配等目标。本文介绍是相关变频恒压供水系统设计，因为变频恒压供水系统有高效节能，恒压供水，安全卫生，自动运行，管理简便等优点，很适合现在国民需求。变频恒压供水系统依据用水量改变，自动调整运行参数，在水量发生改变时保持水压恒定以满足用水要求是当今优异、合理节能型供水系统。变频调速是现在优于以往任何一个调速方法（如调压调速、变极调速、串级调速等）技术，是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用广泛、最有发展前途电机调速技术。它采取了微机控制技术，电力电子技术和电机传动调速技术实现了工业交流电动机无极调速，含有高效率、宽范围和高精度等特点。以变频器为关键结合PLC组成控制系统含有可靠性高，抗干扰能力强，组合灵活，变成简单，维修方便和低成本低能耗等很多特点。采取该系统进行供水能够提升供水系统稳定性和可靠性，方便实现供水系统集中管理和监控；同时系统含有良好节能性，这在能量日益紧缺今天尤为关键，所以研究设计系统，对于调高企业效率和人民生活水平、降低能耗等方面含相关键现实意义。1.2 变频恒压供水系统中国外发展情况变频恒压供水是在变频调速技术发展以后逐步发展起来，在早期，因为国外生产变频器功效关键限定在频率控制、 升降速控制、正反转控制、起制动控制、变压变频比控制及多种保护功效。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为实施机构，为了满足供水量大小需求不一样时，确保管网压力恒定，需在变频器外部压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。从查阅资料情况来看，国外恒压供水工程在设计时全部采取一台变频器只带一台水泵机组方法，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行情况，所以投资成本高。即1968年，丹麦丹弗斯企业发明并首家生产变频器后，伴随变频器技术发展和变频恒压系统稳定性、可靠性和自动化程度高等方面优先和显著地节能效果被大家发觉认可后，国外很多生产变频器厂家开始重视并推出含有恒压供水功效变频器，像瑞士ABB集团推出了HVAC变频技术，法国施耐德企业推出了恒压供水基板，备有PID调整器和PLC可编程控制器等硬件继承在变频器控制基板上，经过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统功效，只要搭载配套恒压供水单元，便可直接控制多个内置电磁接触器工作，可组成最多七台电机供水系统。不过也有其缺点，就是输出接口扩展功效缺乏灵活性，系统动态性能和稳定性不高，和别监控系统和组态软件难以实现数据通信，而且限制了带负载容量，所以适用范围受到限制。现在中国有不少企业全部在做变频恒压供水工程，大多采取国外变频器控制水泵转速，水管管网压力闭环调整及多台水泵循环控制，有采取单片机及对应软件给予实现；有采取PLC及对应软件给予实现。但在系统动态性能、稳定性能、抗干扰性能和开放性等多方面综合技术指标来说，还远远没能达成全部用户要求。原深圳华为电气企业（现已更名艾默生）和成全部期望集团（森兰牌变频器）也推出了恒压供水专用变频器（5.5Kw-22kW），无需外接PLC盒PID调整器，坑完成最多四台水泵循环切换、定时起动、停止和定时循环（丹麦丹弗斯企业VLT系列变频器可实现七台水泵机组切换）。该变频器将压力闭环调整和循环逻辑控制功效集成在变频器内部实现，但其输出接口限制了带负载容量，同时操作不方便且不含有数据通信功效，所以只适适用于小容量，控制要求不高供水场所。能够看出，现在在中国外变频调速恒压供水系统研究设计中，对于能适应不一样用水场所，结合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统电磁兼容性变频恒压供水系统水压闭环控制研究还是不够，所以，有待于深入淡淡研究改善，使其能愈加好应用于生活、生产实践中。1.3本课题关键研究内容设计是以供水系统为设计对象，采取PLC和变频技术相结合技术，并引用计算机对供水系统进行远程监控和管理，确保供水系统安全可靠运行。PLC控制变频恒压供水系统关键有变频器、可编程控制器、压力变送器、和水泵机组一起组成一个完整闭环调整系统，本设计中有4台泵，大泵电动机功率均为220KW,小泵功率均为160KW;全部泵可设计成变频循环软开启工作方法；采取PID算法实现水压闭环控制；欧姆龙S7-200型系列PLC控制变频及现场设备运行；系统含有自动/手动操作功效；含有故障自诊和自处理能力，对过流，欠压，过压等变频器故障均能自行诊疗，并发出报警信号。依据以上控制要求，进行系统总控制方案设计。硬件设备选型、PLC选型、估算所需I/O点数，进行I/O模块选型，绘制系统硬件连接图：包含系统硬件配置图、I/O连接图、分配I/O点数，列出I/O分配表，设计梯形图控制程序，对程序进行调试和修改并设计监控系统。第二章 系统理论分析及控制方案确定2.1 变频恒压供水系统理论分析2.1.1 电动机调速原理水泵电机多采取三相异步电动机，而其转速公式为： (2-1) 式中：f表示电源频率，p表示电动机极对数，s表示转差率。从上式可知，三相异步电动机调速方法有：(1) 改变电源频率(2) 改变电机极对数(3) 改变转差率改变电机极对数调速调控方法控制简单，投资省，节能效果显著，效率高，但需要专门变极电机，是有级调速，而且级差比较大，即变速时转速改变较大，转矩也改变大，所以只适适用于特定转速生产机器。改变转差率调速为了确保其较大调速范围通常采取串级调速方法，其最大优点是它能够回收转差功率，节能效果好，且调速性能也好，但因为线途经于复杂，增加了中间步骤电能损耗7，且成本高而影响它推广价值。下面关键分析改变电源频率调速方法及特点。依据公式可知，当转差率改变不大时，异步电动机转速n基础上和电源频率f成正比。连续调整电源频率，就能够平滑地改变电动机转速。不过，单一地调整电源频率，将造成电机运行性能恶化。伴随电力电子技术发展，已出现了多种性能良好、工作可靠变频调速电源装置，它们促进了变频调速广泛应用。2.1.2 变频恒压供水系统节能原理变频恒压供水系统供水部分关键由水泵、电动机、管道和阀门等组成。通常由异步电动机驱动水泵旋转来供水，而且把电机和水泵做成一体，经过变频器调整异步电机转速，从而改变水泵出水流量而实现恒压供水。所以，供水系统变频实质是异步电动机变频调速。异步电动机变频调速是经过改变定子供电频率来改变同时转速而实现调速。在供水系统中，通常以流量为控制目标，常见控制方法为阀门控制法和转速控制法。阀门控制法是经过调整阀门开度来调整流量，水泵电机转速保持不变。其实质是经过改变水路中阻力大小来改变流量，所以，管阻将随阀门开度改变而改变，但扬程特征不变。因为实际用水中，需水量是改变，若阀门开度在一段时间内保持不变，肯定要造成超压或欠压现象出现。转速控制法是经过改变水泵电机转速来调整流量，而阀门开度保持不变，是经过改变水动能改变流量。所以，扬程特征将随水泵转速改变而改变，但管阻特征不变。变频调速供水方法属于转速控制。其工作原理是依据用户用水量改变自动地调整水泵电机转速，使管网压力一直保持恒定，当用水量增大时电机加速，用水量减小时电机减速。2.2 变频恒压供水系统控制方案确实定2.2.1控制方案比较和确定恒压变频供水系统关键有压力变送器、变频器、恒压控制单元、水泵机组和低压电器组成。系统关键任务是利用恒压控制单元使变频器控制一台水泵或循环控制多台水泵，实现管网水压恒定和水泵电机软起动和变频水泵和工频水泵切换，同时还要能对运行数据进行传输和监控。依据系统设计任务要求，有以下多个方案可供选择：(1) 有供水基板变频器+水泵机组+压力传感器这种控制系统结构简单，它将PID调整器和PLC可编程控制器等硬件集成在变频器供水基板上，经过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统功效。它即使微化了电路结构，降低了设备成本，但在压力设定和压力反馈值显示方面比较麻烦，无法自动实现不一样时段不一样恒压要求，在调试时，PID调整参数寻优困难，调整范围小，系统稳态、动态性能不易确保。其输出接口扩展功效缺乏灵活性，数据通信困难，而且限制了带负载容量，所以仅适适用于要求不高小容量场所。(2) 通用变频器+单片机(包含变频控制、调整器控制)+人机界面+压力传感器这种方法控制精度高、控制算法灵活、参数调整方便，含有较高性价比，但开发周期长，程序一旦固化，修改较为麻烦，所以现场调试灵活性差，同时变频器在运行时，将产生干扰，变频器功率越大，产生干扰越大，所以必需采取对应抗干扰方法来确保系统可靠性。该系统适适用于某一特定领域小容量变频恒压供水中。(3) 通用变频器+PLC(包含变频控制、调整器控制)+人机界面+压力传感器这种控制方法灵活方便。含有良好通信接口，能够方便地和其它系统进行数据交换，通用性强；因为PLC产品系列化和模块化，用户可灵活组成多种规模和要求不一样控制系统。在硬件设计上，只需确定PLC硬件配置和I/O外部接线，当控制要求发生改变时，能够方便地经过PC机来改变存贮器中控制程序，所以现场调试方便。同时因为PLC抗干扰能力强、可靠性高，所以系统可靠性大大提升。该系统能适适用于各类不一样要求恒压供水场所，而且和供水机组容量大小无关。经过对以上这多个方案比较和分析，能够看出第三种控制方案更适合于本系统。这种控制方案现有扩展功效灵活方便、便于数据传输优点，又能达成系统稳定性及控制精度要求。2.2.2变频器概述变频恒压供水是在变频调速技术发展以后逐步发展起来，在早期，因为国外生产变频器功效关键限定在频率控制、 升降速控制、正反转控制、起制动控制、变压变频比控制及多种保护功效。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为实施机构，为了满足供水量大小需求不一样时，确保管网压力恒定，需在变频器外部压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。从查阅资料情况来看，国外恒压供水工程在设计时全部采取一台变频器只带一台水泵机组方法，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行情况，所以投资成本高。即1968年，丹麦丹弗斯企业发明并首家生产变频器后，伴随变频器技术发展和变频恒压系统稳定性、可靠性和自动化程度高等方面优先和显著地节能效果被大家发觉认可后，国外很多生产变频器厂家开始重视并推出含有恒压供水功效变频器，像瑞士ABB集团推出了HVAC变频技术，法国施耐德企业推出了恒压供水基板，备有PID调整器和PLC可编程控制器等硬件继承在变频器控制基板上，经过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统功效，只要搭载配套恒压供水单元，便可直接控制多个内置电磁接触器工作，可组成最多七台电机供水系统。不过也有其缺点，就是输出接口扩展功效缺乏灵活性，系统动态性能和稳定性不高，和别监控系统和组态软件难以实现数据通信，而且限制了带负载容量，所以适用范围受到限制。现在中国有不少企业全部在做变频恒压供水工程，大多采取国外变频器控制水泵转速，水管管网压力闭环调整及多台水泵循环控制，有采取单片机及对应软件给予实现；有采取PLC及对应软件给予实现。但在系统动态性能、稳定性能、抗干扰性能和开放性等多方面综合技术指标来说，还远远没能达成全部用户要求。原深圳华为电气企业（现已更名艾默生）和成全部期望集团（森兰牌变频器）也推出了恒压供水专用变频器（5.5Kw-22kW），无需外接PLC盒PID调整器，坑完成最多四台水泵循环切换、定时起动、停止和定时循环（丹麦丹弗斯企业VLT系列变频器可实现七台水泵机组切换）。该变频器将压力闭环调整和循环逻辑控制功效集成在变频器内部实现，但其输出接口限制了带负载容量，同时操作不方便且不含有数据通信功效，所以只适适用于小容量，控制要求不高供水场所。能够看出，现在在中国外变频调速恒压供水系统研究设计中，对于能适应不一样用水场所，结合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统电磁兼容性变频恒压供水系统水压闭环控制研究还是不够，所以，有待于深入淡淡研究改善，使其能愈加好应用于生活、生产实践中。2.2.3 变频恒压供水系统组成及原理图PLC控制变频恒压供水系统关键有变频器、可编程控制器、压力变送器和现场水泵机组一起组成一个完整闭环调整系统，该系统控制步骤图图2-1所表示：图2-1变频恒压供水系统控制步骤图从图中可看出，系统可分为：实施机构、信号检测机构、控制机构三大部分，具体为：(1)实施机构：实施机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，其中由一台变频泵和两台工频泵组成，变频泵是由变频调速器控制、能够进行变频调整水泵，用以依据用水量改变改变电机转速，以维持管网水压恒定；工频泵只运行于启、停两种工作状态，用以在用水量很大（变频泵达成工频运行状态全部无法满足用水要求时）情况下投入工作。(2)信号检测机构：在系统控制过程中，需要检测信号包含管网水压信号、水池水位信号和报警信号。管网水压信号反应是用户管网水压值，它是恒压供水控制关键反馈信号。此信号是模拟信号，读入PLC时，需进行A/D转换。另外为加强系统可靠性，还需对供水上限压力和下限压力用电接点压力表进行检测，检测结果能够送给PLC，作为数字量输入；水池水位信号反应水泵进水水源是否充足。信号有效时，控制系统要对系统实施保护控制，以预防水泵空抽而损坏电机和水泵。此信号来自安装于水池中液位传感器；报警信号反应系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有异常，该信号为开关量信号。(3)控制机构：供水控制系统通常安装在供水控制柜中，包含供水控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。供水控制器是整个变频恒压供水控制系统关键。供水控制器直接对系统中压力、液位、报警信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口数据信息进行分析、实施控制算法，得出对实施机构控制方案，经过变频调速器和接触器对实施机构(即水泵机组)进行控制；变频器是对水泵进行转速控制单元，其跟踪供水控制器送来控制信号改变调速泵运行频率，完成对调速泵转速控制。依据水泵机组中水泵被变频器拖动情况不一样，变频器有两种工作方法即变频循环式和变频固定式，变频循环式即变频器拖动某一台水泵作为调速泵，当这台水泵运行在50Hz时，其供水量仍不能达成用水要求，需要增加水泵机组时，系统先将变频器从该水泵电机中脱出，将该泵切换为工频同时用变频去拖动另一台水泵电机；变频固定式是变频器拖动某一台水泵作为调速泵，当这台水泵运行在50Hz时，其供水量仍不能达成用水要求，需要增加水泵机组时，系统直接开启另一台恒速水泵，变频器不做切换，变频器固定拖动水泵在系统运行前能够选择，本设计中采取前者。作为一个控制系统，报警是必不可少关键组成部分。因为本系统能适适用于不一样供水领域，所以为了确保系统安全、可靠、平稳运行，预防因电机过载、变频器报警、电网过大波动、供水水源中止造成故障，所以系统必需要对多种报警量进行监测，由PLC判定报警类别，进行显示和保护动作控制，以免造成无须要损失。变频恒压供水系统以供水出口管网水压为控制目标，在控制上实现出口总管网实际供水压力跟随设定供水压力。设定供水压力能够是一个常数，也能够是一个时间分段函数，在每一个时段内是一个常数。所以，在某个特定时段内，恒压控制目标就是使出口总管网实际供水压力维持在设定供水压力上。变频恒压供水系统结构框图图2-2所表示：图2-2变频恒压供水系统框图恒压供水系统经过安装在用户供水管道上压力变送器实时地测量参考点水压，检测管网出水压力，并将其转换为420mA电信号，此检测信号是实现恒压供水关键参数。因为电信号为模拟量，故必需经过PLCA/D转换模块才能读入并和设定值进行比较，将比较后偏差值进行PID运算，再将运算后数字信号经过D/A转换模块转换成模拟信号作为变频器输入信号，控制变频器输出频率，从而控制电动机转速，进而控制水泵供水流量，最终使用户供水管道上压力恒定，实现变频恒压供水。2.2.4 变频恒压供水系统控制步骤变频恒压供水系统控制步骤以下:(l)系统通电，根据接收到有效自控系统开启信号后，首先开启变频器拖动变频泵M1工作，依据压力变送器测得用户管网实际压力和设定压力偏差调整变频器输出频率，控制Ml转速，当输出压力达成设定值，其供水量和用水量相平衡时，转速才稳定到某一定值，这期间Ml工作在调速运行状态。(2)当用水量增加水压减小时，压力变送器反馈水压信号减小，偏差变大，PLC输出信号变大，变频器输出频率变大，所以水泵转速增大，供水量增大，最终水泵转速达成另一个新稳定值。反之，当用水量降低水压增加时，经过压力闭环，减小水泵转速到另一个新稳定值。(3)当用水量继续增加，变频器输出频率达成上限频率50Hz时，若此时用户管网实际压力还未达成设定压力，而且满足增加水泵条件时，在变频循环式控制方法下，系统将在PLC控制下自动投入水泵M2(变速运行)，同时变频泵M1做工频运行，系统恢复对水压闭环调整，直到水压达成设定值为止。假如用水量继续增加，满足增加水泵条件，将继续发生如上转换，将另两台工频泵M3、M4依次投入运行，变频器输出频率达成上限频率50Hz时，压力仍未达成设定值时，控制系统就会发出水压超限报警。(4)当用水量下降水压升高，变频器输出频率降至下限频率，用户管网实际水压仍高于设定压力值，而且满足降低水泵条件时，系统将工频泵M2关掉，恢复对水压闭环调整，使压力重新达成设定值。当用水量继续下降，而且满足降低水泵条件时，将继续发生如上转换，将另两台工频泵M3、M4依据先启先停标准依次关掉。2.2.5 水泵切换条件分析在上述系统工作步骤中，我们提到当变频泵己运行在上限频率，此时管网实际压力仍低于设定压力，此时需要增加水泵来满足供水要求，达成恒压目标；当变频泵和工频泵全部在运行且变频泵己运行在下限频率，此时管网实际压力仍高于设定压力，此时需要降低工频泵来降低供水流量，达成恒压目标。那么何时进行切换，才能使系统提供稳定可靠供水压力，同时使机组不过于频繁切换呢?因为电网限制和变频器和电机工作频率限制，50HZ成为频率调整上限频率。另外，变频器输出频率不能够为负值，最低只能是0HZ。其实，在实际应用中，变频器输出频率是不可能降到0HZ。因为当水泵机组运行，电机带动水泵向管网供水时，因为管网中水压会反推水泵，给带动水泵运行电机一个反向力矩，同时这个水压也在一定程度上阻止源水池中水进入管网，所以，当电机运行频率下降到一个值时，水泵就己经抽不出水了，实际供水压力也不会伴随电机频率下降而下降。这个频率在实际应用中就是电机运行下限频率。这个频率远大于0HZ，具体数值和水泵特征及系统所使用场全部关，通常在20HZ左右。所以选择50HZ和20HZ作为水泵机组切换上下限频率。当输出频率达成上限频率时，实际供水压力在设定压力上下波动。若出现时就进行机组切换，很可能因为新增加了一台机组运行，供水压力一下就超出了设定压力。在极端情况下，运行机组增加后，实际供水压力超出设定供水压力，而新增加机组在变频器下限频率运行，此时又满足了机组切换停机条件，需要将一个在工频状态下运行机组停掉。假如用水情况不变，供水泵站中全部能够自动投切机组将一直这么投入切出再投入再切出地循环下去，这增加了机组切换次数，使系统一直处于不稳定状态之中，实际供水压力也会在很大压力范围内震荡。这么工作状态既无法提供稳定可靠供水压力，也使得机组因为相互切换频繁而增大磨损，降低运行寿命。另外，实际供水压力超调影响和现场干扰使实际压力测量值有尖峰，这两种情况全部可能使机组切换判别条件在一个比较短时间内满足。所以，在实际应用中，对应判别条件是经过对上面两个判别条件修改得到，其实质就是增加了回滞环应用和判别条件延时成立。实际机组切换判别条件以下：加泵条件： 且延时判别成立 (2-2)减泵条件： 且延时判别成立 (2-3)式中： ：上限频率 ：下限频率：设定压力 ：反馈压力第三章 系统硬件设计3.1 系统关键设备选型依据基于PLC变频恒压供水系统原理，系统电气控制总框图图3-1所表示：图3-1 系统电气控制总框图由以上系统电气总框图能够看出,该系统关键硬件设备应包含以下几部分：(1) PLC及其扩展模块、(2) 变频器、(3) 水泵机组、(4) 压力变送器、(5) 液位变送器。关键设备选型如表3-1所表示：表3-1 本系统关键硬件设备清单关键设备型号可编程控制器（PLC）Ormon CP1E-E-40DR模拟量扩展模块Ormon CP1W-AD041 CP1W-DA041变频器Siemens MM440水泵机组水泵3台压力变送器及显示仪表一般压力表液位变送器分体式液位变送器3.1.1 PLC概述可编程控制器，简称PLC(Programmable Logic Controller)，是指以计算机技术为基础新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(International Electrical Committee)颁布PLC标准草案中对PLC做了以下定义:“PLC是一个专门为在工业环境下应用而设计数字运算操作电子装置。它采取能够编制程序存放器，用来在其内部存放实施逻辑运算、次序运算、计时、计数和算术运算等操作指令，并能经过数字式或模拟式输入和输出控制多种类型机械或生产过程。PLC及其相关外围设备全部应该按易于和工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功效标准而设计。PLC控制程序采取ORMON企业提供CX-ONE编程软件开发。该软件指令集包含三种语言，即语句表(STL)语言、梯形图(LAD)语言、功效块图(FWD)语言。语句表(STL)语言类似于计算机汇编语言，尤其适合于来自计算机领域工程人员，它使用指令助记符创建用户程序，属于面向机器硬件语言。梯形图(LAD)语言最靠近于继电器接触器控制系统中电气控制原理图，是应用最多一个编程语言，和计算机语言相比，梯形图能够看作是PLC高级语言，几乎不用去考虑系统内部结构原理和硬件逻辑，所以，它很轻易被通常电气工程设计和运行维护人员所接收，是初学者理想编程工具。功效块图(FWD)图形结构和数字电路结构极为相同，功效块图中每个模块有输入和输出端，输出和输入端函数关系使用和、或、非、异或逻辑运算，模块之间连接方法和电路连接方法基础相同。PLC控制程序由一个主程序、若干子程序组成，程序编制在计算机上完成，编译后经过PC/PPI 电缆把程序下载到PLC，控制任务完成，是经过在RUN模式下主机循环扫描并连续实施用户程序来实现。世界上公认第一台PLC是1969年美国数字设备企业(DEC)研制。限于当初元器件条件及计算机发展水平，早期PLC关键由分立组件和中小规模集成电路组成，能够完成简单逻辑控制及定时、计数功效。20世纪70年代初出现了微处理器。大家很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功效，完成了真正含有计算机特征工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统工程技术人员使用，可编程控制器采取和继电器电路图类似梯形图作为关键编程语言5 ，并将参与运算及处理计算机存放组件全部以继电器命名。此时PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合产物。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全方面引入可编程控制器中，使其功效发生了飞跃。更高运算速度、超小型体积、更可靠工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功效及极高性价比奠定了它在现代工业中地位。20世纪80年代初，可编程控制器在优异工业国家中已取得广泛应用。这个时期可编程控制器发展特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段另一个特点是世界上生产可编程控制器国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪末期，可编程控制器发展特点是愈加适应于现代工业需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了多种多样特殊功效单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样控制场所；从产品配套能力来说，生产了多种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器工业控制设备配套愈加轻易。现在，PLC在中国外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、轻纺、交通运输、及文化娱乐等各个行业，被称为现代技术三大支柱之一。3.1.2 欧姆龙CP1E PLC介绍欧姆龙企业含有品种很丰富PLC产品。CP1E系列是传统意义PLC，属于小型PLC，在1998年升级为第二代产品，升级为第三代产品。1. 特点(1)功效强，有PID参数自整定、配方、数据归档等功效(2)优异程序结构(3)灵活方便寻址方法(4)功效强大、使用方便编程软件(5)简化复杂编程任务向导功效(6)强大通信功效(7)品种丰富配套人机界面(8)有竞争力价格(9)完善网上技术支持3.1.3 PLC及其扩展模块选型PLC是整个变频恒压供水控制系统关键，它要完成对系统中全部输入号采集、全部输出单元控制、恒压实现和对外数据交换。所以我们在选择PLC时，要考虑PLC指令实施速度、指令丰富程度、内存空间、通讯接口及协议、带扩展模块能力和编程软件方便是否等多方面原因。因为恒压供水自动控制系统控制设备相对较少，所以PLC选择日本ORMON企业CP1E型。CP1E型PLC结构紧凑，价格低廉，含有较高性价比，广泛适适用于部分小型控制系统。ORMON企业PLC含有可靠性高，可扩展性好，又有较丰富通信指令，且通信协议简单等优点；PLC能够上接工控计算机，对自动控制系统进行监测控制。PLC和上位机通信采取PC/PPI电缆，支持点对点接口(PPI)协议，PC/PPI电缆能够方便实现PLC通信接口RS485到PC机通信接口RS232转换，用户程序有三级口令保护，能够对程序实施安全保护。依据控制系统实际所需端子数目，