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關(guān)于布線

　　1．信號(hào)線與動(dòng)力線必須分開走線

　　使用模擬量信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制變頻器時(shí)，為了減少模擬量受來自變頻器和其它設(shè)備的干擾，請(qǐng)將控制變頻器的信號(hào)線與強(qiáng)電回路（主回路及順控回路）分開走線。距離應(yīng)在30cm以上。即使在控制柜內(nèi)，同樣要保持這樣的接線規(guī)范。該信號(hào)與變頻器之間的控制回路線長不得超過50m。

　　2．信號(hào)線與動(dòng)力線必須分別放置在不同的金屬管道或者金屬軟管內(nèi)部

　　由于水系統(tǒng)的兩臺(tái)富士變頻器離控制柜較遠(yuǎn)分別為30m和20m，因此連接PLC和變頻器的信號(hào)線如果不放置在金屬管道內(nèi)，極易受到變頻器和外部設(shè)備的干擾；同時(shí)由于變頻器無內(nèi)置的電抗器，所以變頻器的輸入和輸出級(jí)動(dòng)力線對(duì)外部會(huì)產(chǎn)生*的干擾，因此放置信號(hào)線的金屬管或金屬軟管一直要延伸到變頻器的控制端子處，以保證信號(hào)線與動(dòng)力線的*分開。

　　3．模擬量控制信號(hào)線應(yīng)使用雙股絞合屏蔽線，電線規(guī)格為0.5～2mm2。在接線時(shí)一定要注意，電纜剝線要盡可能的短（5-7mm左右），同時(shí)對(duì)剝線以后的屏蔽層要用絕緣膠布包起來，以防止屏蔽線與其它設(shè)備接觸引入干擾。

　　4．為了提高接線的簡易性和可靠性，推薦信號(hào)線上使用壓線棒端子。壓接端子選擇如下圖：

　　5．如無使用壓線端子，接線時(shí)請(qǐng)注意：

　　二．關(guān)于接地

　　1．變頻器的接地應(yīng)該與PLC控制回路單獨(dú)接地，在不能夠保證單獨(dú)接地的情況下，為了減少變頻器對(duì)控制器的干擾，控制回路接地可以浮空，但變頻器一定要保證可靠接地。在控制系統(tǒng)中建議將模擬量信號(hào)線的屏蔽線兩端都浮空，同時(shí)由于在機(jī)組上PLC與變頻器共用一個(gè)大地，因此建議在可能的情況下，將PLC單獨(dú)接地或者將PLC與機(jī)組地絕緣開來。

　　2．變頻器的接地

　　·400V級(jí)：C種接地（接地電阻10Ω以下）。

　　·接地線切勿與焊機(jī)及動(dòng)力設(shè)備共用。

　　·接地線請(qǐng)按照電氣設(shè)備技術(shù)基準(zhǔn)所規(guī)定的導(dǎo)線線徑規(guī)格。

　　如35KW的變頻器接地線線徑推薦為22mm2，87KW的接地線線徑推薦為50mm2。

　　·接地線在可能范圍內(nèi)盡量短。由于變頻器產(chǎn)生漏電流，與接地點(diǎn)距離太遠(yuǎn)則接地端子的電位不西門子S7-400模擬量輸入模塊甩賣中

　　·使用兩臺(tái)以上變頻器的場合，請(qǐng)勿將接地線形成回路。如圖：

　　3．變頻器與電機(jī)間的接線距離。

　　變頻器與電機(jī)間的接線距離較長的場合，來自電纜的高次諧波漏電流，會(huì)對(duì)變頻器和周邊設(shè)備產(chǎn)生不利影響。因此為減少變頻器的干擾，需要對(duì)變頻器的載波頻率進(jìn)行調(diào)整。

本系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，適用于需要熱水供應(yīng)的場合，比如辦公大樓，賓館洗浴等，尤其適合太陽能資源比較豐富的地區(qū)?？刂葡到y(tǒng)采用臺(tái)達(dá)DVP40ES2 PLC、DVP04PT-E2、DVP04AD-E2，臺(tái)達(dá)人機(jī)界面 HMI B07S515。本系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，尤其是恒溫出水的設(shè)計(jì)節(jié)約了大量水資源，集熱循環(huán)的設(shè)計(jì)使得太陽能熱水高效循環(huán)進(jìn)入水箱，輔助熱源的加入很好的解決了太陽能資源不足天氣情況下的熱水供應(yīng)。

　　2 系統(tǒng)構(gòu)成

　　臺(tái)達(dá)系列人機(jī)界面，臺(tái)達(dá)ES2系列CPU、臺(tái)達(dá)PT-E2系列溫度控制模塊，臺(tái)達(dá)AD-E2系列模擬量轉(zhuǎn)數(shù)字量模塊、太陽能集熱器、電熱絲(或空氣源熱泵等其它輔助熱源)、保溫水箱、洗浴控制泵、集熱循環(huán)泵、電磁閥、溫度傳感器、液位傳感器、功率變送器等，如圖1所示。

　　3 系統(tǒng)工作原理及循環(huán)過程

　　(1)自動(dòng)上水

　　水箱內(nèi)裝液位傳感器p，水箱內(nèi)水低于一定值時(shí)(20%)，自動(dòng)補(bǔ)水閥上電，水箱自動(dòng)補(bǔ)水，水位達(dá)到設(shè)定值時(shí)(90%)，自動(dòng)補(bǔ)水閥斷電，自動(dòng)補(bǔ)水停止。

　　(2)集熱循環(huán)

　　當(dāng)集熱器出水口水溫(出水口安裝溫度傳感器)高于水箱內(nèi)水溫，達(dá)到PLC設(shè)定啟動(dòng)溫差(6-10攝氏度)時(shí)，集熱循環(huán)泵啟動(dòng);集熱水箱中的低溫水進(jìn)入到真空管集熱器組中，集熱器中的相對(duì)高溫水循環(huán)到集熱水箱中，使水箱中的水溫升高。當(dāng)溫差值降低到系統(tǒng)設(shè)定停止溫差時(shí)(1-3攝氏度)，循環(huán)泵停止，集熱循環(huán)停止。如此反復(fù)進(jìn)行，逐漸將熱量傳遞到水箱，使水箱中的水溫度逐漸提升，直到達(dá)到洗浴要求的溫度。

　　(3)管路恒溫出水

　　恒溫回水管路循環(huán)主要是針對(duì)室內(nèi)的洗浴熱水管道而言，為了保證洗浴時(shí)一開噴頭閥門即有熱水，同時(shí)減少無效冷水的浪費(fèi)，必須安裝熱水回水管路，采取管路循環(huán)措施。管路循環(huán)采用定溫循環(huán)方式，在室內(nèi)熱水回水管路中適當(dāng)位置安裝溫度檢測傳感器和循環(huán)泵，設(shè)置一個(gè)溫度范圍來控制泵的運(yùn)行。當(dāng)管道內(nèi)水溫低于設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)洗浴管道循環(huán)泵，將管路中的低溫?zé)崴蛉氡厮?，?dāng)水溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)，管道循環(huán)泵停止運(yùn)行。

　　(4)恒溫控制

　　當(dāng)水箱內(nèi)水溫低于一定值時(shí)，集熱器不能達(dá)到洗浴熱水的溫度要?dú)?，此時(shí)開啟水箱內(nèi)電加熱或其它輔助熱源(空氣源熱泵)，以實(shí)現(xiàn)任何天氣條件下都能保證有熱水供應(yīng)的要?dú)狻?/span>

　　(5)冬季防凍循環(huán)

　　室外管道(保溫水箱和集熱器之間)在寒冷的冬天可能被凍，因此必須有防凍循環(huán)功能;當(dāng)集熱器溫度(檢測傳感器測溫)低于一定值(2-5攝氏度)時(shí)，啟動(dòng)集熱循環(huán)泵，將保溫水箱中的熱水打進(jìn)集熱器，防止管路結(jié)凍。

　　4 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)上位機(jī)選用HMI b7s515型號(hào)觸摸屏以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的可視化監(jiān)測與控制，下位機(jī)選用臺(tái)達(dá)系列PLC，主機(jī)CPU選用DVP40ES2，溫度模塊選用04PT-E2，AD模塊選用04AD-E2。擴(kuò)展模塊還可加入功率變送器，監(jiān)測電磁閥，循環(huán)泵以及輔助熱源的功率，如圖2所示。

　　(1)溫度傳感器所測得溫度相關(guān)信號(hào)經(jīng)PT模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后傳回PLC的CPU，PLC的狀態(tài)反應(yīng)到觸摸屏上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，如圖3所示。

　　圖3 溫度傳感器PT100與DVP04PT模塊的外部接線圖

　　(2)水箱液位傳感器測得電信號(hào)后，經(jīng)液位變送器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)后，經(jīng)AD模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)傳回PLC，PLC根據(jù)設(shè)定值做出判斷，控制水箱電磁閥的開啟與斷開，如圖4所示。

　　圖4 液位變送器與04AD-E2模塊的外部接線圖

　　另外，各溫度傳感器的測量溫度直接代表各個(gè)組成部分的溫度，以此來控制系統(tǒng)的運(yùn)行，因此，溫度傳感器的安裝位置極其重要。溫度傳感器安裝處的水溫必須能代表所測部分的平均溫度。

　　5 電氣控制系統(tǒng)軟件開發(fā)

　　(1)WPL Soft開發(fā)PLC控制程序

　　WPL Soft為臺(tái)達(dá)電子可編程控制器DVP系列在Windows存在系統(tǒng)環(huán)境下所使用的程序編程軟件，臺(tái)達(dá)PLC采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

　　系統(tǒng)控制的關(guān)鍵是溫度、液位的比較，通過PLC的比較指令可方便的實(shí)現(xiàn)。

　　各擴(kuò)展模塊讀取參數(shù)的頻率、精度是本控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，臺(tái)達(dá)PLC提供的溫度控制模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊可以輕松的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。

　　(2)觸摸屏人機(jī)界面(HMI)程序

　　觸摸屏替代鼠標(biāo)及鍵盤部分功能，安裝在顯示屏前端的輸入設(shè)備，是人與控制系統(tǒng)之間傳遞、交換信息的媒介和對(duì)話接口，包括遠(yuǎn)距離的信息傳遞與控制，是控制系統(tǒng)的重要組成部分。在PLC控制程序中加入開關(guān)量，與HMI的寄存器相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)HMI與PLC的關(guān)聯(lián)，如圖5所示。

　　圖5 PLC程序控制集熱循環(huán)泵的啟動(dòng)與停止

　　6 結(jié)論

　　本應(yīng)用通過臺(tái)達(dá)PLC及其觸摸屏實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱水系統(tǒng)的自動(dòng)化控制及其監(jiān)測，輔助熱源的加入解決了單一太陽能受天氣狀況影響大的缺點(diǎn)(若輔助熱源選用空氣源熱泵，則系統(tǒng)較之電加熱具有顯著的耗電量低、安全、舒適、綠色環(huán)保、低碳的優(yōu)點(diǎn))。

　　控制系統(tǒng)上，加入了溫度、液位、功率等多個(gè)參數(shù)，反映到觸摸屏上實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行系統(tǒng)的重要參數(shù)可視化監(jiān)控。使用戶對(duì)水箱內(nèi)水溫度，洗浴熱水溫度、水箱內(nèi)水量，系統(tǒng)耗電量等多項(xiàng)參數(shù)有明確的掌握。實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)保養(yǎng)方便,可推廣性*，尤其適合賓館洗浴、辦公大樓等場合的熱水供應(yīng)。此外，還可根據(jù)冬季室內(nèi)取暖的要求，自動(dòng)控制適宜溫度的熱水進(jìn)入暖氣管道，實(shí)現(xiàn)洗浴、采暖兼容的熱水控制系統(tǒng)，如附表所示。

臺(tái)達(dá)DVP系列PLC各型主機(jī)均內(nèi)建2個(gè)通訊口的標(biāo)準(zhǔn)配置，即一個(gè)RS232和一個(gè)RS485通訊口，其RS232口主要用于上下載程序或作為與上位機(jī)、觸摸屏通訊，而RS485口主要用于組建485網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)通訊控制。尤其值得一提的是EH機(jī)型可通過通訊功能卡擴(kuò)充一個(gè)RS232或RS485通訊口，使得在組建多重通訊網(wǎng)絡(luò)更加方便。

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　　相對(duì)于通訊口的硬件配置，臺(tái)達(dá)PLC在軟件指令上對(duì)通訊的支持也是相當(dāng)豐富和便利，主要通過以下三種方式完成485通訊功能：

　　3.1自由通訊方式

　　該方式通過串行數(shù)據(jù)傳輸指令RS來完成主站與從站之間的數(shù)據(jù)交換，可以實(shí)現(xiàn)無協(xié)議的自由通訊。許多接口設(shè)備如變頻器、儀表等…若配備RS-485串行通訊，且該設(shè)備之通訊格式也有公開即可由PLC使用者以RS指令設(shè)計(jì)程序來傳輸PLC與接口設(shè)備之間數(shù)據(jù)。

　　3.2MODBUS通訊方式（GB/Z 19582）

　　MODBUS協(xié)議是目前上公開的標(biāo)準(zhǔn)串行通迅協(xié)議，也是中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件GB/Z 19582：基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范。臺(tái)達(dá)PLC通訊符合MODBUS協(xié)議，并且臺(tái)達(dá)其它產(chǎn)品如變頻器、溫控儀、司服控制器等485通訊均符合MODBUS協(xié)議，對(duì)于符合MODBUS之通訊格式的產(chǎn)品，臺(tái)達(dá)PLC提供了更加便利的通訊指令MODRD 、MODWR、MODRW來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫，程序編寫中不需關(guān)注傳送的字符，校驗(yàn)碼的轉(zhuǎn)換等等，只需要確定通訊地址及寫入讀出的數(shù)據(jù)即可，不過在多指令讀寫時(shí)需要考慮通訊時(shí)序問題，避免通訊沖突。

　　3.3臺(tái)達(dá)PLC較有特色的通訊命令EASY LINK

　　基于MODBUS通訊協(xié)議，臺(tái)達(dá)EP/EH系列PLC機(jī)型提供了更為方便快捷的通訊方式——EASYLINK。EASY LINK通訊是臺(tái)達(dá)PLC較有特色的通訊命令，可以提供主站與32個(gè)從站通訊，每個(gè)從站讀寫各100項(xiàng)數(shù)據(jù)的能力，且不需要復(fù)雜編程即可高速快捷的完成通訊控制，節(jié)省大量的編程時(shí)間。

　　綜合比較上述三種通訊方式，自由通訊方式的編程較為復(fù)雜，但它可以與非MODBUS協(xié)議的設(shè)備通訊，設(shè)備選擇自由靈活不受限制；MODBUS通訊方式的編程則簡單的多，且也具有一定的編程靈活性，如可優(yōu)先與某個(gè)從站通訊；而EASY LINK通訊方式是針對(duì)符合MODBUS協(xié)議互連設(shè)備較簡單的通訊方式，幾乎不需要編程即可完成，不需要考慮半雙工通訊方式中通訊時(shí)序問題，只需要讀出寫入數(shù)據(jù)的寄存器和數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)，啟動(dòng)LINK連接即可完成設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊。因此對(duì)于符合MODBUS協(xié)議的設(shè)備建議采用LINK通訊方式。

　　3.4串行通訊工程要點(diǎn)問題

　　在工業(yè)自動(dòng)化控制中，有許多數(shù)據(jù)信號(hào)需要采集、處理，特別對(duì)于遠(yuǎn)距離的設(shè)備，一般的傳感器電壓訊號(hào)如果傳輸距離過遠(yuǎn)的話，會(huì)造成訊號(hào)的衰減，如此一來，將得不到正確的結(jié)果，因此，采用傳感器訊號(hào)就地處理，而數(shù)據(jù)傳輸通過數(shù)字通訊方式能夠有效的解決這一問題，保證數(shù)據(jù)的正確性與準(zhǔn)確性；但通訊同樣也會(huì)受到外界的干擾，使得通訊質(zhì)量下降，甚至根本無法建立通訊。要保證通訊正常，在組建通訊網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

　?。?）保證通訊協(xié)議*，所有聯(lián)機(jī)之從站接口設(shè)備波特率及通訊格式需與主站相同，合理分配各從站的站地址，避免地址沖突。

　?。?）合理布線，減少外界干擾對(duì)通訊的影響。走線走得好，可以很大程度減少干擾的影響，提高通訊的可靠性，走線應(yīng)遵循兩個(gè)原則：遠(yuǎn)離電源線，變頻器等干擾源；當(dāng)網(wǎng)線不能與電源線等干擾源避開時(shí)應(yīng)與電源線垂直，不能平行，并采用質(zhì)量高的雙絞線走線

　　（3）通訊速率的選擇，一般來說提高通訊波特率能夠提高通訊效率，但并非一味的提高就肯定好，傳輸速率的提高同時(shí)加大了傳輸錯(cuò)碼率，使傳輸質(zhì)量下降，特別是在工業(yè)控制場合外界干擾比較大的情況下，有時(shí)適當(dāng)降低傳輸速率會(huì)得到更好的傳輸效率。

油壓車床操作界面設(shè)計(jì)

　　基于臺(tái)達(dá)機(jī)電自動(dòng)化平臺(tái)的油壓車床操作界面是本項(xiàng)目區(qū)別于傳統(tǒng)油壓車床較明顯的標(biāo)志，為小型機(jī)床運(yùn)行帶來人性化的透明操作功能。

　　開機(jī)后，在人機(jī)界面初始界面圖2上點(diǎn)擊進(jìn)入主菜單畫面圖3，根據(jù)工藝需要按加工工藝選擇手動(dòng)單步圖4或全自動(dòng)圖5等進(jìn)入不同的加工方式，選擇手動(dòng)單步情況下總共列有五種工藝程序流程，在選擇下一個(gè)加工工藝時(shí)，前一工藝過程自動(dòng)運(yùn)行完成后，才執(zhí)行下程。在單步運(yùn)行情況下，當(dāng)選擇完單步程序鎖定圖3設(shè)置后，此時(shí)程序只能運(yùn)行鎖定的當(dāng)前程序，其他四種程序不能運(yùn)行，若要運(yùn)行其他程序，請(qǐng)先解除程序鎖定功能。

　　泵電機(jī)具有自動(dòng)保護(hù)功能，機(jī)器在30分鐘內(nèi)無任何動(dòng)作，泵電機(jī)將停止工作，若要繼續(xù)使用請(qǐng)先啟動(dòng)泵。主軸的高低速選擇在全自動(dòng)人機(jī)界面圖5上操作完成。除手動(dòng)外，其他程序的運(yùn)行都是以外部啟動(dòng)按鈕為給定信號(hào)的。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行過程中，將主菜單人機(jī)界面如圖2畫面上點(diǎn)擊運(yùn)行監(jiān)控畫面觸摸按鈕，將畫面切換到運(yùn)行監(jiān)控畫面圖6進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控。