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關(guān)于布線(xiàn)

　　1．信號(hào)線(xiàn)與動(dòng)力線(xiàn)必須分開(kāi)走線(xiàn)

　　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(lái)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(xiàn)與強(qiáng)電回路（主回路及順控回路）分開(kāi)走線(xiàn)。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(xiàn)規(guī)范。該信號(hào)與變頻器之間的控制回路線(xiàn)長(zhǎng)不得超過(guò)50m。

　　2．信號(hào)線(xiàn)與動(dòng)力線(xiàn)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(xiàn)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(wú)內(nèi)置的電抗器，所以變頻器的輸入和輸出級(jí)動(dòng)力線(xiàn)對(duì)外部會(huì)產(chǎn)生*的干擾，因此放置信號(hào)線(xiàn)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(xiàn)與動(dòng)力線(xiàn)的*分開(kāi)。

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

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

　　5．如無(wú)使用壓線(xiàn)端子，接線(xiàn)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(xiàn)的屏蔽線(xiàn)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(kāi)來(lái)。

　　2．變頻器的接地

　　·400V級(jí)：C種接地（接地電阻10Ω以下）。

　　·接地線(xiàn)切勿與焊機(jī)及動(dòng)力設(shè)備共用。

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

　　如35KW的變頻器接地線(xiàn)線(xiàn)徑推薦為22mm2，87KW的接地線(xiàn)線(xiàn)徑推薦為50mm2。

　　·接地線(xiàn)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(mén)子S7-400模擬量輸入模塊甩賣(mài)中

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

　　3．變頻器與電機(jī)間的接線(xiàn)距離。

　　變頻器與電機(jī)間的接線(xiàn)距離較長(zhǎng)的場(chǎng)合，來(lái)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(chǎng)合，比如辦公大樓，賓館洗浴等，尤其適合太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(guò)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(kāi)噴頭閥門(mén)即有熱水，同時(shí)減少無(wú)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(cè)傳感器和循環(huán)泵，設(shè)置一個(gè)溫度范圍來(lái)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)猓藭r(shí)開(kāi)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(cè)傳感器測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(xiàn)圖

　　(2)水箱液位傳感器測(cè)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(kāi)啟與斷開(kāi)，如圖4所示。

　　圖4 液位變送器與04AD-E2模塊的外部接線(xiàn)圖

　　另外，各溫度傳感器的測(cè)量溫度直接代表各個(gè)組成部分的溫度，以此來(lái)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(cè)部分的平均溫度。

　　5 電氣控制系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)

　　(1)WPL Soft開(kāi)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(lái)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(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。

　　系統(tǒng)控制的關(guān)鍵是溫度、液位的比較，通過(guò)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(pán)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(huà)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(kāi)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(guò)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(cè)，輔助熱源的加入解決了單一太陽(yáng)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(hù)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(chǎng)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(guò)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(guò)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(guò)串行數(shù)據(jù)傳輸指令RS來(lái)完成主站與從站之間的數(shù)據(jù)交換，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)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(kāi)即可由PLC使用者以RS指令設(shè)計(jì)程序來(lái)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(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)串行通迅協(xié)議，也是中華人民共和國(guó)國(guó)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(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，程序編寫(xiě)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(xiě)入讀出的數(shù)據(jù)即可，不過(guò)在多指令讀寫(xiě)時(shí)需要考慮通訊時(shí)序問(wèn)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(xiě)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(jiǎn)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(jiǎn)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(wèn)題，只需要讀出寫(xiě)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(wèn)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(guò)遠(yuǎn)的話(huà)，會(huì)造成訊號(hào)的衰減，如此一來(lái)，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(guò)數(shù)字通訊方式能夠有效的解決這一問(wèn)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(wú)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)：

　　（1）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(xiàn)，減少外界干擾對(duì)通訊的影響。走線(xiàn)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(xiàn)應(yīng)遵循兩個(gè)原則：遠(yuǎn)離電源線(xiàn)，變頻器等干擾源；當(dāng)網(wǎng)線(xiàn)不能與電源線(xiàn)等干擾源避開(kāi)時(shí)應(yīng)與電源線(xiàn)垂直，不能平行，并采用質(zhì)量高的雙絞線(xiàn)走線(xiàn)

　?。?）通訊速率的選擇，一般來(lái)說(shuō)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(chǎng)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(chē)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(chē)床操作界面是本項(xiàng)目區(qū)別于傳統(tǒng)油壓車(chē)床較明顯的標(biāo)志，為小型機(jī)床運(yùn)行帶來(lái)人性化的透明操作功能。

　　開(kāi)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(huà)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(guò)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(wú)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(guò)程中，將主菜單人機(jī)界面如圖2畫(huà)面上點(diǎn)擊運(yùn)行監(jiān)控畫(huà)面觸摸按鈕，將畫(huà)面切換到運(yùn)行監(jiān)控畫(huà)面圖6進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控。