水压控制实验操作手册

目录

第一章可编程控制器及变频器简介.....................错误!未定义书签。

第二章试验内容......................................错误!未定义书签。

试验一控制屏构造认识与调试试验..................错误!未定义书签。

试验二单泵控制变频恒压供水试验..................错误!未定义书签。

试验三双泵切换变频恒压供水试验..................错误!未定义书签。

试验四生活水系统的分时控制试验.................错误!未定义书签。

试验五模拟夜间休眠模式下供水试验...............错误!未定义书签。

试验六模拟消防状态下供水试验..................错误!未定义书签。

试验七基于PLC模拟量控制变频开环调速试验………错误!未定义书签。

第一章可编程控制器及变频器简介

一、可编程控制器简介

可编程序控制器，英文称ProgrammableLogicalControllei-＞简称PLC。它是•种以

微处理器为关键打勺数字运算操作H勺电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编

程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、次序控制、定期/计数和算术运算等操作

指令，并通过数字式或模拟式口勺输入、输出接口，控制多种类型H勺机械或生产过程。PLC是

微机技术与老式H勺继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触

点的复杂接线、可靠性低、功耗窗、通用性和灵活性差H勺缺陷，充足运用了微处理器的长处,

又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，尤其是PLC的程序编制，不需要专门论计算

机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简朴指令形式，使顾客程序编制

形象、直观、以便易学；调试与查错也都很以便。顾客在购到所需的PLC后，只需按阐明书

的提醒，做少许的接线和简易H勺顾客程序的编制工作，就可灵活以便地将PLC应用于生产实

践。

一、PLC口勺构造及各部分的作用

PLC09类型繁多，功能和指令系统也不尽相似，但构造与工作原理则大同小异，一般由

主机、输入/输出接口、电源部分构成.

PLC系篇b如图曾示

心波

1.主机

主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和顾客程序及数据存储器。CPU是PLC

的关键，它用以运行顾客程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，

即读取输入变量、完毕顾客指令规定E向多种操作，将成果送到输出端，并响应外部设备（如

编程器、电脑、打印机等）的祈求以及进行多种内部判断等。PLC的内部存储器有两类,■

类是系统程序存储器，重要寄存系统管理和监控程序及对顾客程序作编译处理的J程序，系统

程序已由厂家固定，顾客不能更改；另一类是顾客程序及数据存储器，重要寄存顾客编制的

应用程序及多种暂存数据和中间成果。

2.输入/输出（I/O）接口

I/O接口是PLC与输入/输出设备连接H勺部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感

器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后"勺成果通过功放电路去驱

动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电

磁干扰，从而提高了可靠性。I/O点数即输入/输出端子数是PLC日勺一项重要技术指标，一

般小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。

3.电源

图中电源是指为CPU、存储器、I/O接II等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电

源，一般也为输入设备提供直流电源。

4.编程器

编程器是PLC的外部编程设备，顾客可通过编程器输入、检查、修改、调试程序或监示

PLC的工作状况。也可以通过专用口勺编程电缆线将PLC与电脑联接起来，并运用编程软件进

行电脑编程和监控。

5.输入/输出扩展单元

I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接

在一起。

6.外部设备接口

此接口可将编程器、打印机、条码扫描仪，变频器等外部设备与主机相联，以完毕对应

的操作。

二、变频器的简介

变频器是运动控制系统中的功率变换器。当今的运动控制系统包括多种学科日勺技术领

域，总的发展趋势是：驱动『、J交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络

化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流电源而

得到迅猛发展。

伴随新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价

格比越来越高，体积越来越小，而厂家仍然在不停地提高可靠性实现变频器的深入小型轻量

化、高性能化和多功能化以及无公害化而做着新的努力。变频器性能的优劣，一要看其输出

交流电压的谐波对电机的影响；二要看对电网H勺谐波污奥和输入功率因数；三要看自身口勺能

量损耗（即效率）怎样。这里仅以量大面广的交一直一交变频器为例，论述它的发展趋势：

主电路功率开关元件时自关断化、模块化、集成化、智能化；开关频率不停提高，开关

损耗深入减少。

变频器主电路的拓扑构造方面。变频器日勺网侧变流器对低压小容量的装置常采用6脉冲

变流器，而对中压大容量的装置采用多重化12脉冲以上的变流器。负载侧变流器对低压小

容量装置常采用两电平时桥式逆变器，而对中压大容量时装置采用多电平逆变器。对「四象

限运行的转动，为实现变频器再生能量向电网回馈和节省能量，网侧变流器应为可逆变流器,

同步出现了功率可双向流动的双PWM变频器，对网侧变流器加以合适控制可使输入电流靠近

正弦波，减少对电网II勺公害。脉宽调制变压变频器的控制措施可以采用正弦波脉宽调制控制、

消除指定次数谐波的PWM控制、电流跟踪控制、电压空间矢量控制（磁链跟踪控制）。

交流电动机变频调整控制措施的进展重要体目前由标量控制向高动态性能H勺矢量控制

与直接转矩控制发展和开发无速度传感器的矢量控制和直接转矩控制系统方面。

微处理器H勺进步使数字控制成为现代控制器的发展方向。运动控制系统是迅速系统，尤

其是交流电动机高性能的控制需要存储多种数据和迅速实时处理大量信息。近几年来，国外

各大企业纷纷推出以DSP（数字信号处理器）为基础的J内核，配以电机控制所需的外围功能

电路，集成在单一芯片内的称为DSP单片电机控制器，价格大大减少，体积缩小，构造紧凑,

使用便捷，可靠性提高。DSP和一般的单片机相比，处理数字运算能力增强10〜15倍，可

保证系统有更优越的控制性能。数字控制使硬件简化，柔性的控制算法使控制具有很大“勺灵

活性，可实现复杂控制规律，使现代控制理论在运动控制系统中应用成为现实，易于与上层

系统连接进行数据传播，便于故障诊断、加强保护和监视功能，使系统智能化（如有些变频

器具有自调整功能）。

第二章试验内容

试验一控制屏构造认识与调试试验

一.试验目的

1.理解试验台构成，熟悉各个模块的接线方式

2.掌握变频器3G3Mz的使用

3.理解CX-Programmer的编程环境与使用措施

4.手动调试试验台

二.试验设备

1.试验台

2.模拟对象

三.工作原理

例如一种实际口勺供水系统，由于供水网较大，系统需要供水量每小时开1台水泵向管网

充压，供水量大时，开2台泵同步向管网充压。要想维挣供水网的压力不变，在管网系统H勺

管道上安装了压力变送器作为反馈元件，为控制系统提供反馈信号，由于供水系统管道长、

管径大，管网的充压比较慢，故系统是一种大滞后系统，不适宜直接采用PID调整器进行控

制，而应采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统IJ勺调整。

四.调试环节

I.试验前认真阅读变频器得使用手册和各个模块的有关资料。

2.接好总电源，打开漏电保护器，按下启动按钮，此时电压表显示电压、电压指示灯亮起。

3.把模式选择开关打到手动位置，此时手动状态指示灯凫起。

4.依次按下手动控制按钮，观测对应口勺指示灯。

五.CX-Prugiainiiier的）使用

1.CX-Programmer工作界面如下图:

2.点击文献菜单下的新建命令，在弹出菜单中可以进行PLC设备类型、PLC网络类型的选

择和设置PLC设备名称。

^-Pxograue-□X

文件包）浜相包）视图9级入9nr潴理口模强电工且Q）亩口也）帮助国）

9:I日橇|

DU|，吟|

愿

志

囹

也

也

w

50

t=B

取

阪

111sgl期旧房|1

需要藕助，话按F1

在GXdeveloper中进行I/O地址分派：

设置完PLC系列、PLC型号、程序类型和设置工程名后点击网络类型中口勺设定。将打开

如下画面:

'X-PrograMer-口X

文件色痴福堡）视图⑦插入9P三虫〉©楂名［⑤）工A©由口⑥朝助QP

习ii恸日二|「：HH4HFH^I

m

uw||制熊—11取||］一量|朝明鹤a-1xp恋》a|

导

■

二

*-7

*x

.;:

・

)1■;

需需

口

W.Iw

区

。

||唱|8「回/团］

皓要1»助，话按F1

设置HosiLink单元号和响应超时（t）

三CX-Progra“er_nx

文件9缔《任）视的⑦插入a）PLC铜程化）ffijus）工具①«□«）«too（）

拿区网亘包旧1卜的.的I

口窿XT|三|代曾取

为

H*fi«Jt(SYSWACWAY]因

网络驱动器I调洌解调器I

盘连接数宪格式

喝口名称盟1・1二］数据位

上

校舱g，可

求‘Een

迎r自动秘观（嘘里停止位

熏

修

|确定|血帮助

一周囱、「

哥要1»助，话按F】

设置端口名称、波特率、数据位、校验（P）、停止位。

点击确定，打开如下画面:

无标黑-CX-ProeraaBcr-[新PLC1.新程序1.段1[梯形图”；同冈

E?文件9潴辑<!）视图9括入9PLQ编程②模拟⑤）工具tn窗口g超助a）-日

XQ%|「杳在I以-O0=好北,■方

口信。曲|*二等取|]同值|塔

______________

去

B痂

18

°如

-*

三1KF

LC号

苻

色

设S

甘

融

扩

令

存

"内

存

糙

蚪

&程

-@遭

雷

一

g

加

中

hJ_____________________________________________________________________|j

<Al>

卜工程/2£1.Jj[名称|他也值：注释：「

的宝应图|/■.影|器|

02国取月Q囱•»

需要超助，话按F1iMPLC1（网络:0.节点:0）-离竣-KOft0）-100»^

点击设置.，打开如下画面，设置上位机链接端口和外围端口。

，三cmroni?压供水-CX-ProcraMcr-［CPB2AH.看程序1.段1［拂影图］J.rx

E去PID

-®CHI2AK[CPH2«]5

另符号

Q设置

Q扩展指令

。内存

-脸程序

-@荻程序i

没符号

一段1

耳段2

KW为勺全局的名称：P_FirN_Cycle地址值：253.IS注释第一次循环朕志

。国四反Q囱韶瓯|四翦羔|1r1r型

前妾帮助，请按"CFW2AK眄络：0,节点:0）-盲线条o9,0)-100%

uon怛压供水-CX-PrograMer-ICPM2AH.我程芹1•段1【梯形图］】■LX

EP前的00抵入(1)PL£留程(1)模拉0)IflII)SQQt)ffifttjQJ)-c

雷叵is厨忌一-。0甘甘/

口百。唠

WPLC设定-CPI2AH匚I叵区.

■

&留文件9选项@)帮助®

的

尔

-T刖

]♦

(符后动|循环时1口中妍/刷新|上位机携接送口外的口能误设定|而逮计数嬷|

fl

号

也

设L

1

扩

0令6^(9600.1,7：2.E)

2

内

。「定制研笨……,格式,模式，

存

蝌

3建N.||KostLink~~3

序

④他

-起婚码=j，S束码

符?米止,_________,：6残或下区—3

&段

cRJE-HrCR_iJ_________

段

尊

g*一寓线

d

<>

卜工程/u_______।2r

全局的名称P_F>rt_Cycle电止值253.15注像第一次循环标志

口阳原品Q日留黑石爹》»麟|

需要衲助，诂按nC削2AH国络0,节点:0)-黑线条0(0,0)-100*

3.程序下载

用专用编程电缆将PLC主机和PC机相连。打开已经编好H勺程序，点击图标在线工作

“金”，梯形图的线条将变为绿色，表明已连上。程序下载分为内存下载和程序下载：

下载内存：双击左边窗口“新工程”目录下H勺“7内存”中的“DU”图标，然后选择

左上角的图标“明”，将DM中的所有内容传送到PLC,内存下载后PLC要断电。

下载PLC主程序及设置：PLC上电，|口I到主程序窗口，点击图标“明”，下载选项中

的程序和设置下载进去，最终选择图标“厢”运行程序就可以了。这样就将程序下载到了

PLC中。

注1：只有“编程模式”“B”下才能进行下载，请注意切换PLC的工工作模式。

试验二单泵控制变频恒压供水试验

一.试验目的

1.学习欧姆龙PLC日勺使用。

2.掌握闭环调速原理。

3.掌握变频器3G3Mz的使用措施。

4.理解单泉控制变频恒压供水原理

二.试验设备

1.试脸台

2.模拟对象

三.应用软件

I.欧姆龙CX-Programmer

2.组态王6.52版

消防泵2号泵1号泵休眠泵

四.试验流程图

五.参数设置

变频器参数设置:

参数功能设定内容

n1.00=50最高频率（FMAX）指令值将最高频率（nl.00）作为100%以％

为单位设定

n1.09=1加速时间加速时间：从最高频率（n1.00）0%到100%

H勺时间设定

nlJ0=l减速时间减速时间：从最高频率（nl.00）100%到

0%的时间设定

n2.01=l运行指令选择控制回路端子（2线式或三线式）操作器

0'JSTOP键无效

112.00=2频率指令选择频率指令输入A1端子（电压输入0-10V

有效）

n4.11=0最小电压输入设定最小电压输入为0V（默认）

n4.12=0最小电压指令值设定最小输出频率为0HZ（默认）

n4.13=20最大电压输入设定最大电压输入为10V（默认）

n4.14=50最大电压指令值设定最大输出频率为50Hz（默认）

n4.04=0(Sl/S2)多功能输入1/2功能选择0：2线式（正转/停止（S1端子）、

反转/停止（S2端子））

六.试验接线

QSBA-HGS151QSBA-HGSI02AQSBA-HGS103CQSBA-HGS101

—ftU

V

lo.ooamKI.OICOMIO.02

1力变频VINInxiamiW

*X*XXXX[

I#工频...

2#变频10Q3C(WI0,M10.05)0.06A1

2#工频1tttIAC

VIXTOCM

消防泵Qn10.07OOMS

©(D

休眠泵>LIU

L2V

压力信号L3W

QSBA-HGS150

R

S

T

QSBA-HGS102AQSBA-HGS103CQSBA-HGS104QSBA-HGS150QSBA-HGS151

10.001#工频

COM

10.011#变频

COM

输10.022#工频

出10.032#变频

COM

10.04消防泵

10.05休眠泵

COM

模VIN1+压力

拟COM1-信号

量

输

入

模VOUTAl

拟COMAC

量

输

出

LIRR

L2SS

L3TT

UU

VV

WW

注：其中将模拟量输出COM相接，连接至QSTIA/51红色接线柱上；将VIN1、VIN1相

接。

七.试验环节

1.按照接线图接好线路，保证接线无误，以免损坏变频器和PLCH勺各个模块。

2.接好总电源，打开漏电保护器，此时电压表显示电压。按下启动按钮，电压指示灯凫起。

3.把模式选择开关打到手动位置，此时手动状态指示灯亮起。检查各水泵的运行状况，确

定水泵能能正常运行，

4.把模式选择开关打到自动位置。

5.打开CX-Programmer软件把程序写到PLC中，关闭CX-Programmero

6.把PLC的开关到达RUN位置。

7.打开组态王软件，运行变频恒压供水监控程序。在主画面（图2-1）中选择闭环控制打

开闭环控制（图2-2）画面。

闭环模式

开环模区

分时按制

休眠侯武

泊防模式启动

退出实验

图2-1

印航殳定

清防模式启动

单泵运行

双泵运行

实时曲线

历史曲线

返回上级实验

图2-2

8.在闭环控制模式下单击单泵运行，并单击PID设定

设定给定压力SP,进行PID参数整定（图2-3）。

图2-3

9.单击实时曲线可观测各参数的变化（图2-4）

各曲线的颜色

•Sp压力设定值

•、压力反馈值

•续牢设定值

休眠压力设定值

消防慢式启动

双泵运行

实时⑨线

历史曲线

返回上极实魅

图2-4

试验三双泵切换变频恒压供水试验

一.试验目的

1.理解双泵切换变频恒压供水原理

2.掌握闭环调速原理

3.掌握PID参数整定措施

二.试验设备

1.QSGPS型试验台

2.QSGPS型模拟对象

三.应用软件

1.欧姆龙CX-Programmer

2.组态王6.52版

、

I共

七

层

休眠泵

四.试验流程图

五.参数设置

变频器参数设置:

参数功能设定内容

n1.00=50最息频率（FMAX）指令值将最高频率（nl.OO）作为100%以％

为单位设定

n1.09=1加速时间加速时间：从最高频率（nl.OO）O%到100%

H勺时间设定

n1.10=1减速时间减速时间：从最高频率（nl.00）100%到

（）%日勺时间设定

n2.01=l运行指令选择控制1可路端子（2线式或三线式）操作器

日勺STOP键无效

112.00=2频率指令选择频率指令输入A1端子（电压输入0-10V

有效）

n4.11=0最小电压输入设定最小电压输入为0V（默认）

n4.12=0最小电压指令值设定最小输出频率为0HZ（默认）

n4.13=20最大电压输入设定最大电压输入为10V（默认）

n4.14=50最大电压指令值设定最大输出频率为50Hz（默认）

n4.04=0(Sl/S2)多功能输入1/2功能选择0：2线式（正转/停止（S1端子）、

反转/停止（S2端子））

六.试验接线

QSBA-HGS151QSBA-HGSI02AQSBA-HGS103CQSBA-HGS101

—ftU

V

lo.ooamKI.OICOMIO.02

1力变频VINInxiamiW

*X*XXXX[

I#工频...

2#变频10Q3C(WI0,M10.05)0.06A1

2#工频1tttIAC

VIXTOCM

消防泵Qn10.07OOMS

©(D

休眠泵>LIU

L2V

压力信号L3W

QSBA-HGS150

R

S

T

QSBA-HGS102AQSBA-HGS103CQSBA-HGS104QSBA-HGS150QSBA-HGS151

10.001#工频

COM

10.011#变频

COM

输10.022#工频

出10.032#变频

COM

10.04消防泵

10.05休眠泵

COM

模VIN1+压力

拟COM1-信号

量

输

入

模VOUTAl

拟COMAC

量

输

出

LIRR

L2SS

L3TT

UU

VV

WW

注：其中将模拟量输出COM相接，连接至QSTIA/51红色接线柱上；将VIN1、VIN1相

接。

七.试验环节

1.按照接线图接好线路，保证接线无误，以免损坏变频器和PLCH勺各个模块。

2.接好总电源，打开漏电保护器，此时电压表显示电压监控电压。按下启动按钮，电压指

示灯亮起。

3.把模式选择开关打到手动位置，此时手动状态指示灯亮起。检查各水泵的运行状况与否

良好。

4.把模式选择开关打到自动位置。

5.打开CX-Programmerr软件把程序写到PLC中，关闭CX-Programmer。

6.把PLC的开关打到RUN位置。

7.打开组态王软件，运行变频恒压供水监控程序。在主画面（图3-1）中选择闭环控制打

开闭环控制（图3-2）画面。

idtftXK

闭环模式

开环模区

分时按制

休眠侯武

泊防模式启动

退出实验

图3-1

印航殳定

清防模式启动

单泵运行

双泵运行

实时曲线

历史曲线

返回上级实验