基于PLC的一種小型水輪機(jī)制動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u27532第一章緒論 頁摘要：目前，水力發(fā)電約占中國發(fā)電總量的20%，水輪機(jī)制動系統(tǒng)是水輪發(fā)電機(jī)的重要控制系統(tǒng)之一，。關(guān)于水輪機(jī)制動系統(tǒng)的特點(diǎn)，對小型水輪機(jī)制動系統(tǒng)進(jìn)行了研究開發(fā)，發(fā)明了一種小型水輪機(jī)制動系統(tǒng)，可以研究其運(yùn)行過程中渦輪制動系統(tǒng)的特點(diǎn)和可能存在的問題。這個PLC控制系統(tǒng)采用了日本三菱公司的FX-3UPLC系列，具有功率、編程簡便、可靠性高、一致性高、擴(kuò)展靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)，采用變頻器控制渦輪機(jī)制動，實(shí)現(xiàn)各種頻率的運(yùn)行，采用MCGS進(jìn)行。關(guān)鍵詞：可編程序控制器；水輪機(jī)；MCGS第一章緒論1.1課題的背景及課題的意義對于水電設(shè)備制造商來說，企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略正逐步從傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)向現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，而建立一個水電遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)平臺，云平臺具有非最小相位、非線性和時間可變性等特點(diǎn)。對于水輪機(jī)制動系統(tǒng)的特點(diǎn)，本文實(shí)現(xiàn)了水輪機(jī)制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。小型水輪機(jī)制動系統(tǒng)研究了水輪機(jī)制動控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中的特點(diǎn)及可能存在的問題。1.2國內(nèi)和國外研究現(xiàn)狀1.2.1水輪機(jī)的研究現(xiàn)狀水輪機(jī)制動系統(tǒng)由受控對象和轉(zhuǎn)速控制器組成，是一個復(fù)雜的閉環(huán)控制系統(tǒng)，這些裝置由實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)調(diào)節(jié)和控制的機(jī)構(gòu)和儀器組成?；仡櫵啓C(jī)制動系統(tǒng)的發(fā)展歷程，經(jīng)歷了三個發(fā)展階段:機(jī)械液壓調(diào)速階段、電動液壓調(diào)速階段和微機(jī)數(shù)字調(diào)速階段。我國水輪機(jī)制動系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀主要表現(xiàn)在兩個方面:1.以可編程控制器(PLC)和可編程計(jì)算機(jī)控制器(PCC)為水輪機(jī)制動系統(tǒng)的主控制器，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和通信功能。目前，主控制器與上位機(jī)之間的通信、頻率跟蹤、電源開限、故障排除和處理已成為關(guān)鍵功能，其中大多數(shù)還包括無手動中斷自動切換、脫機(jī)診斷等功能。近年來PLC可編程控制器已成為我國微機(jī)制動系統(tǒng)的主要產(chǎn)品，其研究算法主要集中于復(fù)雜的控制算法。但是，這些高級控制算法仍處于研究階段，大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用仍在使用傳統(tǒng)的PID控制算法。同時，人機(jī)交互界面(HMI)得到改進(jìn)，交互界面友好，顯示內(nèi)容豐富，監(jiān)控制動系統(tǒng)狀態(tài)、修改參數(shù)、顯示實(shí)驗(yàn)曲線等更加方便。作為水輪機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的流體跟蹤系統(tǒng)，近年來被廣泛用于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、大體積、低標(biāo)準(zhǔn)化、可靠性差和抗污染性差等方面，使水輪機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)液壓元件大大提高，使調(diào)速器長期處于現(xiàn)代液壓系統(tǒng)之外，從而限制了調(diào)速器中新的液壓技術(shù)的使用，同時也提高了調(diào)速器中的油壓力，是一種新型的獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)電機(jī)驅(qū)動的水輪機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)氣門阻力大、環(huán)境可靠、制動系統(tǒng)進(jìn)步大、個人計(jì)算機(jī)速度快等特點(diǎn)，繼續(xù)推動新產(chǎn)品，同時還必須注重各種制造標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)性和效率、液壓機(jī)械制動系統(tǒng)的故障控制和容錯能力，目前液壓制動主控制器和電源選擇采用了最新的電氣信息、液壓和自動控制研究，由于低溫八軸和先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，將繼續(xù)提高液壓機(jī)械制動系統(tǒng)的控制能力和穩(wěn)定性，從而為機(jī)械制動的自動監(jiān)控和機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。1.2.2PLC和組態(tài)的發(fā)展現(xiàn)狀1980年代初，PLC在工業(yè)化國家得到廣泛應(yīng)用，越來越多的國家正在生產(chǎn)API，標(biāo)志著PLC的成熟。1980年代至1990年代中期，投資政策審評發(fā)展最快。從控制的規(guī)模來看，有大型機(jī)和微型計(jì)算機(jī)。在控制能力方面，有各種具有特殊功能的單位，在配套產(chǎn)品方面，有各種人機(jī)界面模塊和通信模塊(如Zigbee)，從而促進(jìn)了該系統(tǒng)的開發(fā)。目前全國共有30多種API產(chǎn)品，主要是中國科學(xué)院自動化研究所、北京、李時越、無錫新街、廈門海偉、大連大公項(xiàng)目控制、臺灣臺達(dá)等。但是，中國的相關(guān)技術(shù)和外國還有一定的差距產(chǎn)品以小API為主，平均API(尤其是大API)仍依賴于導(dǎo)入。國內(nèi)商品價(jià)格的優(yōu)勢是顯而易見的。PLC在國外發(fā)展更早、更快，國外PLC現(xiàn)已達(dá)到第四代，發(fā)達(dá)國家有許多著名的公司，這些公司的API具有高、中、低頻率的全方位頻譜。技術(shù)和產(chǎn)品越來越先進(jìn)，占PLC市場的絕大多數(shù)。配置軟件也稱為配置監(jiān)控軟件，它是一個軟件平臺，可自動控制系統(tǒng)監(jiān)控級別，主要目的是解決HMI問題。配置軟件為用戶提供了許多常用命令和原始語言。PLC和計(jì)算機(jī)之間的通信協(xié)議也可以通過簡單的參數(shù)配置來實(shí)現(xiàn)，不僅節(jié)省了大量的開發(fā)時間，還提高了HMI接口的可靠性和穩(wěn)定性。用戶可以迅速建立一個最適合其需要的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著技術(shù)的迅速發(fā)展、對實(shí)時控制、通信設(shè)備和協(xié)議的廣泛支持、分布式數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)功能的管理、易于學(xué)習(xí)和使用，以及對相關(guān)技術(shù)支持的快速訪問，配置軟件的好處越來越大。世界上第一個組態(tài)軟體是在80年代由IntelresolutionfixSystems、GeneralElectricInternational、西門子Wincc等具有代表性的國家產(chǎn)品(例如forcecontrol、Subcontrol和MCGSPLC)所開發(fā)，在PLC出現(xiàn)之前，許多開關(guān)順序作業(yè)以及大量離散資料通常都是由繼電器控制，在工業(yè)生產(chǎn)過程中有幾個缺點(diǎn)，包括耗電量高、體積大、成本高。數(shù)字設(shè)備公司(DEC)成功地在生產(chǎn)線上使用了批量控制軟件工具，這大大地提高了控制效率，因?yàn)橐郧暗腜LC是由單獨(dú)的組件和中小型集成電路組成的?？勺屇谖⑻幚砥饔?970年代初上市后，立即對其進(jìn)行簡單的邏輯檢查，使PLC能夠利用電腦、資料傳輸和處理等功能，并在1970年代后期成為具有電腦功能的真正工業(yè)控制，從而使PLC進(jìn)入了計(jì)算機(jī)開發(fā)的實(shí)際階段，從而實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)的飛躍。第二章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1PLC的選擇PLC的特點(diǎn)：1.PLC標(biāo)準(zhǔn)化、系列功能模組，可讓您靈活地控制由PLC建立的指令系統(tǒng)中的各種大小和功能，只要在PLC連接器上開啟相應(yīng)的輸入/輸出訊號列，就可以使用程式設(shè)計(jì)人員進(jìn)行線上或離線編輯；相同的PLC裝置用于不同的控制物件，但組合和應(yīng)用程式的方式不同2.PLC具有高可靠性和高抗干擾能力，但是很多因素都會影響計(jì)算機(jī)正常工作，比如低抗干擾能力、電磁的干擾、電源的波動、機(jī)械的振動、溫度的變化等。雖然傳統(tǒng)的繼電器接觸控制系統(tǒng)具有較高的抗干擾能力，但是由于機(jī)械接觸(易于使用和燃燒)較多，所以PLC使用微電子技術(shù)，可以通過非接觸式電子存儲實(shí)現(xiàn)大范圍的切換。大多數(shù)的復(fù)雜的連接都被延長了使用壽命并且大大的提高了可靠性。3.接口連接簡單、維護(hù)方便快捷。本課題設(shè)計(jì)采用三菱可編程控制器FX3U，具有以下特點(diǎn)：圖2-1三菱FX3U-32MPLC1）輸入處理的便利功能1.計(jì)數(shù)1或2相的高速計(jì)數(shù)功能，由于階段1的高速計(jì)數(shù)器通過中斷方法處理來自特定輸入繼電器的高速脈沖，因此無論計(jì)算時間如何，計(jì)數(shù)最多可達(dá)100KHz(使用特殊適配器時為200KHz)。相位2計(jì)數(shù)器最多可達(dá)50KHz(如果使用特殊適配器，則為100KHz)。當(dāng)高速計(jì)數(shù)器數(shù)量不足時連接特殊功能模塊(高速計(jì)數(shù)器模塊)。2.在最新輸入信息中讀取更新輸入輸出功能3.將條件輸入過濾器的功能更改為輸入繼電器的時間常數(shù)4.脈沖捕獲函數(shù)5.功能3(中斷)在短時間脈沖的讀取和優(yōu)先處理、中斷輸入、計(jì)時器中斷、計(jì)數(shù)器中斷。2)輸出處理實(shí)用功能1.最新輸入信息輸出中的(更新輸入輸出)功能，2.用于控制脈沖串輸出的函數(shù)K12[脈沖輸出]3.K12定位特征[用于定位控制3)支持的下游控制功能1.“所有禁止輸出”模式以批量禁用輸出信號2.S7-1200可編程控制器3.關(guān)鍵字連接-保護(hù)程序關(guān)鍵字 4.對順控程序附加[注釋]高速處理指令，如刷新、中斷、高速計(jì)數(shù)器的具體比較等，SFC控制中機(jī)械控制的通用動作程序封裝的初始化狀態(tài)語句等。為數(shù)據(jù)傳輸和比較、四個基本應(yīng)用指令(如操作、邏輯操作、數(shù)據(jù)流動和數(shù)據(jù)分散等)做好了準(zhǔn)備，以實(shí)現(xiàn)基本功能，并使用簡單多樣的規(guī)范。高級命令非常簡單，因?yàn)橛袔讉€實(shí)用的指令可用于封裝復(fù)雜的順序命令，從而減少了編程人員的工作量并節(jié)省了輸入和輸出點(diǎn)。此外，浮點(diǎn)和PID操作可用于更高級的控制。2.2變頻器的選擇變頻調(diào)速(VFD)是一種電氣控制，它主要由直流(直流)、濾波、反向(直流)、制動、驅(qū)動單元、傳感器、微處理器等組成，并提供電源目標(biāo)和轉(zhuǎn)換速度控制，同時還具有多種保護(hù)功能。轉(zhuǎn)換器的能效主要用于風(fēng)扇和泵，以確保生產(chǎn)可靠性。在設(shè)計(jì)和使用培訓(xùn)時，不同的制造機(jī)器在發(fā)動機(jī)無法完全運(yùn)行時具有一定的優(yōu)勢。除了滿足性能要求之外，多用途轉(zhuǎn)矩還會增加功耗，從而導(dǎo)致浪費(fèi)能源，傳統(tǒng)的速度控制方法(如風(fēng)扇、泵等)通過調(diào)整保護(hù)面板和進(jìn)口閥的打開來調(diào)節(jié)空氣和水的數(shù)量。輸入功率很大，如果在使用變速驅(qū)動橋時卸下面板和閥，將消耗大量能源；如果流量要求降低，則可以降低泵或風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，以滿足機(jī)架的需要。電機(jī)通過轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，降低初始電流以產(chǎn)生不同的電壓和頻率，該轉(zhuǎn)換器是一種特定頻率的直流電源轉(zhuǎn)換器，電壓被稱為轉(zhuǎn)換器，為了控制主要用于波檢測設(shè)備的高頻轉(zhuǎn)換頻率，可以創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)正弦波并調(diào)用可變頻率電源，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)換器設(shè)備中創(chuàng)建電壓或頻率變化的主設(shè)備通常被稱為“轉(zhuǎn)換器”，因此其成本比轉(zhuǎn)換器高15到20倍。功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能反應(yīng)性不僅提高了設(shè)備的線損和散熱，而且還降低了電路中大量的無功功率，降低了傳輸單位的無功損耗，這是由于內(nèi)部濾波電容引起的。高能效運(yùn)行1:發(fā)動機(jī)的硬起動可能會對網(wǎng)絡(luò)造成重大影響，也可能需要太大的網(wǎng)絡(luò)容量。而且啟動時會產(chǎn)生電流和振動，會對框架和閥門造成很嚴(yán)重的損壞，而設(shè)備和管道的使用壽命極低。軟起動可以使您能夠在不超出額定電流的情況下設(shè)置初始電流，降低對網(wǎng)絡(luò)和性能的影響。2:從理論上講，轉(zhuǎn)換器可用于功率傳輸5至6倍的所有機(jī)械設(shè)備，不僅影響發(fā)動機(jī)的使用壽命，而且還可以使用轉(zhuǎn)換器靈活地啟動發(fā)動機(jī)并補(bǔ)償功率因素。本文選擇了高性能的三菱FR-A740矢量轉(zhuǎn)換器電源范圍:0.4瓦至500瓦高精度轉(zhuǎn)矩/速度/位置控制的閉合環(huán)傳感器矢量控件控制轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速內(nèi)置PLC長生命周期組件、集成的EMC篩選器支持強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信功能協(xié)議圖2-2三菱FR-A740系列變頻器參數(shù)設(shè)定：1)基本頻率，Pr3，調(diào)整范圍:0-400Hz，最小值:0.01Hz，初始值:50Hz，使用默認(rèn)值:50Hz。2)多段(高速)轉(zhuǎn)速設(shè)定，Pr4，設(shè)定范圍0至400Hz，最低0.01Hz，初始值50Hz，設(shè)定為使用預(yù)設(shè)值50Hz。3)多段速度(平均速度)、Pr5、0至400Hz的調(diào)節(jié)范圍、0.01Hz的最小值、30Hz的初始值、使用默認(rèn)值30Hz的調(diào)節(jié)4)多段(低速)轉(zhuǎn)速設(shè)定，Pr6，設(shè)定范圍0至400Hz，最低0.01Hz，初始值10Hz，設(shè)定為使用預(yù)設(shè)值10Hz5)加速時間，Pr7，設(shè)定間隔0-3600/460S，最小值0.1/0.01s，初始值15S，10S6)減速時間，Pr8，設(shè)定間隔0-3600/460S，最小值0.1/0.01s，初始值15S，10S7)模擬量輸入選擇，Pr73，設(shè)定范圍0-7，，10-17，初始值1，0，輸入端子2，使用0-10V。8)工作方式，Pr79，選擇2，固定外部工作方式，2.3觸摸屏的選擇MCGS被稱為監(jiān)控和控制發(fā)生器MCGS是一種通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于控制工業(yè)過程和實(shí)時監(jiān)控。包括全面功能、可用性、可見性和維護(hù)的基本功能。通過簡單的培訓(xùn)，普通的工程師也可以正確地設(shè)計(jì)和監(jiān)控大多數(shù)簡單項(xiàng)目，避免復(fù)雜的計(jì)算機(jī)硬件和軟件問題，并根據(jù)系統(tǒng)規(guī)格配置高性能、高可靠性的機(jī)器監(jiān)控系統(tǒng)。完整的MCGS解決方案設(shè)計(jì)功能集可提供多種解決方案，包括項(xiàng)目監(jiān)控、設(shè)備培訓(xùn)(數(shù)據(jù)收集)、數(shù)據(jù)處理、警報(bào)處理、過程控制、動畫顯示、報(bào)告輸出和曲線顯示，包括各種功能和通用圖形庫，您可以根據(jù)項(xiàng)目需要和特性來創(chuàng)建自定義應(yīng)用程序系統(tǒng)。實(shí)時多任務(wù)處理(MCGS)利用Windows平臺的多任務(wù)處理和優(yōu)先級，因此計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于項(xiàng)目中的技術(shù)測量和控制領(lǐng)域，需要收集和處理大量的數(shù)據(jù)和實(shí)時信息，這些任務(wù)非常重要，例如數(shù)據(jù)采集、設(shè)備培訓(xùn)和異常處理，許多其他任務(wù)不是實(shí)時的，或者被認(rèn)為是不活動的任務(wù)，例如屏幕顯示，可以在后臺運(yùn)行的任務(wù)(如數(shù)據(jù)打印)的主機(jī)生命周期中執(zhí)行的任務(wù)(稱為脫機(jī)任務(wù))。創(chuàng)建實(shí)時數(shù)據(jù)庫以幫助用戶進(jìn)行漸進(jìn)式配置，并確保MCGS配置軟件系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，是創(chuàng)建用戶應(yīng)用程序系統(tǒng)的核心。您可以分別配置每個部分，并在系統(tǒng)運(yùn)行時單獨(dú)創(chuàng)建堆棧，實(shí)時交換數(shù)據(jù)頁，創(chuàng)建相互依賴的實(shí)時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)集，這是系統(tǒng)所有部分的通用數(shù)據(jù)處理中心，每個組件實(shí)時導(dǎo)入和導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行自己的錯誤檢查。創(chuàng)建一個設(shè)備工具箱，用戶可以在此工具箱中為外部設(shè)備的屬性選擇一個項(xiàng)目，在“設(shè)備”窗口中配置該項(xiàng)目，提供相應(yīng)的屬性，在系統(tǒng)和外部設(shè)備之間建立連接，并且在這種情況下，系統(tǒng)是獨(dú)立于設(shè)備的，用戶完全不需要因?yàn)橥獠吭O(shè)備的改變而影響整個系統(tǒng)。窗口設(shè)計(jì)提高了托盤的可見性和可用性，您可以使用默認(rèn)的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和靈活的MCGS配置，也可以為各種類型和圖案(包括DOS圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)Windows圖形界面和動畫工具欄)創(chuàng)建圖形界面。使用動畫設(shè)定功能，您可以快速建立復(fù)雜的動態(tài)影像，并為運(yùn)算子提供各種形式，例如影像、符號、資料、曲線等。通過更改圖像的大小、顏色、陰影閃爍以及實(shí)體和圖形對象的動態(tài)切換，可以增強(qiáng)圖像的動態(tài)顯示。引入“操作策略”這一術(shù)語來執(zhí)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)任務(wù)，傳統(tǒng)的多線程編程過程很復(fù)雜，容易出錯，MCGS會打開一個策略窗口，您可以在其中為系統(tǒng)提供的各種條件和功能選擇策略元素，以圖形方式創(chuàng)建具有多個分支的應(yīng)用程序，控制流程，而不管定義的條件和順序如何，使用外部設(shè)備，以及控制啟用或禁用，也可以創(chuàng)建新的策略組件來延展系統(tǒng)功能。MCGS系統(tǒng)由五個主要功能部分組成，這些功能部分被劃分為不同的組件部分，并且具有不同的功能，并且獨(dú)立于三個核心組件執(zhí)行MCGS系統(tǒng)的三個主要部分中的所有任務(wù)，您還可以通過自定義特定類型的組件來擴(kuò)展MCGS功能，來滿足對這些面向?qū)ο蠹夹g(shù)的需求，大大提高系統(tǒng)的可靠性和擴(kuò)展性。oleMCGS自動化支持使用戶能夠在VisualBasic中處理MCGS對象，并提供一組開放和擴(kuò)展的界面，使您能夠自定義系統(tǒng)功能以滿足自己的需要。MCGS中的數(shù)據(jù)存儲不使用普通文件，但是它在配置過程中使用數(shù)據(jù)庫管理所有內(nèi)容，這是配置數(shù)據(jù)對象在存儲數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行時出現(xiàn)警報(bào)的結(jié)果。當(dāng)使用數(shù)據(jù)庫存儲和處理數(shù)據(jù)時，也能提高系統(tǒng)的效率和可靠性。創(chuàng)建對象庫可以解決積累和重復(fù)使用配置結(jié)果的問題，對象庫實(shí)際上是一個工具集庫，用于存儲配置過程中的各種配置對象，您可以從庫中提取對象，并在工作堆積時直接在當(dāng)前項(xiàng)目中使用這些對象，對象庫將變得更大、更豐富，并且更易于規(guī)劃。網(wǎng)絡(luò)支持考慮到行業(yè)系統(tǒng)的未來趨勢，MCGS正在使用分布式計(jì)算合作伙伴(dcw)技術(shù)，這意味著分布式計(jì)算可以協(xié)同工作，以便分布在不同位置的系統(tǒng)和工作站能夠?qū)崟r地在工作站之間交換數(shù)據(jù)，從而提供分布式控制和行業(yè)控制系統(tǒng)管理。圖2-3MCGS界面2.4主電路圖主電路如圖2-4所示。380V外部三相交流電源通過設(shè)備的L1、L2、L3、n。QF1是所有設(shè)備的電源開關(guān)，用于切斷所有設(shè)備的電源。FU1是所有設(shè)備的過流保護(hù)裝置，能起到短路保護(hù)的作用。QF2是切斷變頻器電路電源的變頻器電路斷路器。VF1是三菱FR-740變頻器，導(dǎo)致電機(jī)變頻。M1是電機(jī)。KA1是變頻啟動中繼的常開觸點(diǎn)，連接到變頻器的STF，PLC控制KA1線圈的電源，常閉觸點(diǎn)閉合，變頻器啟動。FX2N-4DAPLC模擬輸出模塊通道1的電壓信號0-10V連接到變頻器的電壓信號2.5，以控制變頻器的轉(zhuǎn)速。變頻器C1、A1的輸出連接到PLC的X3輸入上，用于變頻器的缺省反饋。PLCFX2N-4DA模擬輸入模塊，通道1，用于測量變頻器的轉(zhuǎn)速。圖2-4主電路圖和控制電路圖2.5控制電路圖控制電路如圖2-4所示。QF3是控制電路斷路器，起到控制電路斷電的作用。FU2是控制電路過流保護(hù)，起到短路保護(hù)的作用。A1是直流電源，把220V的交流電源轉(zhuǎn)換成24V的直流電源(用于PLC)，以及模擬PLC輸入、模擬輸出電源的使用和輸出控制的使用。2.6PLC接線圖PLC系統(tǒng)的接線圖如圖2-5所示。A2是三菱PLC、FX3U-32M、直流電源、接觸器輸出、16點(diǎn)數(shù)字量輸入、16點(diǎn)數(shù)字量輸出。A3是4路FX2N-4AD模擬輸入模塊，變頻器返回的0-10V轉(zhuǎn)速信號連接到模擬輸入通道1，用于變頻器轉(zhuǎn)速反饋。A4是一個4路FX2N-4DA模擬輸出模塊，可發(fā)出0~10v電壓信號，控制變頻器的速度，并連接到變頻器。圖2-5PLC接線圖2.7元器件清單器件清單如表2-1所示。元件名稱元件型號元件規(guī)格單位數(shù)量品牌微型斷路器C65N-D25A/3P動力保護(hù)6kA，400VAC，25A，三極個1施耐德微型斷路器C65N-D20A/3P動力保護(hù)6kA，400VAC，20A，三極個1施耐德微型斷路器C65N-C2A/2P配電保護(hù)6kA，400VAC，2A，雙極個1施耐德開關(guān)電源S-35-24G1系列，單相開放式(無認(rèn)證)，單輸出35W，24V，1.5A個1明緯熔斷器RT18-32/10ART18-32/25A只3正泰熔斷器RT18-32/10ART18-32/2A只1正泰按鈕XB2-BA31CΦ22金屬平頭，彈簧復(fù)位，1NO，綠色個4施耐德按鈕XB2-BA42CΦ22金屬平頭，彈簧復(fù)位，1NC，紅色個1施耐德急停按鈕XB2-ES542CΦ40塑料蘑菇頭，轉(zhuǎn)動復(fù)位，1NC，紅色個1施耐德指示燈XB2-BVB3LCΦ22標(biāo)準(zhǔn)型，24VAC/DC，LED燈泡，綠色個4施耐德指示燈XB2-BVB4LCΦ22標(biāo)準(zhǔn)型，24VAC/DC，LED燈泡，紅色個1施耐德PLC三菱FX3U-32M24V直流電源，16路數(shù)字量輸入，16路數(shù)字量輸個1三菱模擬輸入模塊三菱FX2N-4AD24V直流電源，4路模擬量輸入個1三菱模擬輸出模塊三菱FX2N-4DA24V直流電源，4路模擬量輸出個1三菱變頻器FR-A740FR-A740個1三菱PC電腦安裝MCGS6.2安裝三菱編程軟件，MCGS6.2個1表2-1器件清單第三章控制器的軟件設(shè)計(jì)3.1PLC控制程序速度1選擇：選擇轉(zhuǎn)速選擇按鈕1關(guān)閉常開觸點(diǎn)x404，或者選擇MCGS6.2上定位機(jī)按轉(zhuǎn)速選擇按鈕1，常閉觸點(diǎn)M4關(guān)閉，如果沒有轉(zhuǎn)速選擇，那就選擇轉(zhuǎn)速1，線圈1，M10加載，線圈M11，線圈M12斷開。速度2選擇：選擇轉(zhuǎn)速2選擇關(guān)閉常開觸點(diǎn)X005，或者選擇MCGS6.2上定位機(jī)選擇轉(zhuǎn)速2選擇按鈕，選擇常開觸點(diǎn)M5選擇關(guān)閉，選擇轉(zhuǎn)速2、線圈M10和線圈M12打開電源。速度3選擇：選擇轉(zhuǎn)速選擇按鈕3關(guān)閉常開觸點(diǎn)X006，或者選擇上位機(jī)MCGS6.2按轉(zhuǎn)速選擇按鈕3關(guān)閉常閉觸點(diǎn)M6，選擇轉(zhuǎn)速3、線圈3、線圈M12加載、線圈M10、線圈M11斷開。啟動變頻器并打開工作指示燈。如果按下啟動按鈕，常開觸點(diǎn)X000關(guān)閉，或者M(jìn)CGS6.2上位置按下啟動按鈕，常開觸點(diǎn)M0關(guān)閉，線圈Y000和Y001接通電源，變頻器啟動，常開觸點(diǎn)Y000關(guān)閉，并執(zhí)行自動鎖定。如果按緊急停止按鈕X002關(guān)閉故障指示燈x002正常打開，或者故障指示燈X003正常打開，則故障指示燈Y002的線圈將通電，以指示出現(xiàn)故障。速度選擇指示燈，選擇“速度1”將關(guān)閉常開觸點(diǎn)M10并給Y003線圈供電，這意味著當(dāng)前選擇的是速度1。如果選擇速度2，則會關(guān)閉常開接點(diǎn)M11，并為線圈Y004供電，這表示目前選取速度2。選擇“速度3”時，將關(guān)閉常開觸點(diǎn)M12，并給Y005線圈供電，這意味著當(dāng)前選擇了“速度3”。啟動模擬初始化配置輸入模塊，將設(shè)置為-10V到10V，-2000到2000。通電1秒鐘，然后處理模擬數(shù)量模擬量讀取，保存在D0中，數(shù)值-2000到2000將讀取的0-2000的數(shù)據(jù)變成0-50Hz的頻率,保存在D14中;模擬量輸出模塊設(shè)定，設(shè)定為-10V到10V，-2000到2000設(shè)定速度;根據(jù)三段速設(shè)定的速度，保存在D200中當(dāng)前速度;將D200保存的0-50Hz速度轉(zhuǎn)成0-2000保存在D24中;模擬量輸出，將D24輸出的保存在模擬量模塊上;停止時輸出為0啟動初始化，如果調(diào)整速度為0，則比較；如果該值為零，則表示尚未設(shè)置該值，而是使用初始值設(shè)置速度程序結(jié)束3.2MCGS畫面設(shè)計(jì)與應(yīng)用新建MCGS項(xiàng)目，打開設(shè)備管理，添加端口0的父設(shè)備，添加設(shè)備0-三菱FX編程端口設(shè)備。圖3-1MCGS添加設(shè)備雙擊設(shè)備0-三菱FX編程接口，找到上面的內(nèi)部屬性，單擊按鈕-我...。在設(shè)備內(nèi)部屬性的右側(cè)，打開通道屬性設(shè)置。圖3-2點(diǎn)設(shè)備0的內(nèi)部屬性設(shè)置打開三菱FX系列的編程口通道屬性設(shè)置，增加通道，圖3-3增加通道圖3-4增加通道2例如對于模擬量浮點(diǎn)數(shù)，選擇D數(shù)據(jù)寄存器，地址14，通道數(shù)1，數(shù)據(jù)類型選擇32位浮點(diǎn)數(shù)圖3-5增加通道到通道連接里，連接變量名，如圖3-6和圖3-7圖3-6通道連接1圖3-7通道連接2建立完成后，打開實(shí)時數(shù)據(jù)庫，觀察建立的實(shí)時數(shù)據(jù)圖3-8實(shí)時數(shù)據(jù)庫根據(jù)檢查要求，創(chuàng)建以下屏幕，配置啟動和關(guān)閉按鈕，連接變量M0和M1，然后選擇點(diǎn)變量。配置變頻啟動指示燈、自動運(yùn)行指示燈、故障指示燈等。配置速度反饋輸出框用于選擇連接變量D14，浮點(diǎn)數(shù)值。配置速度設(shè)置輸出區(qū)域，連接變量選擇D200，浮點(diǎn)數(shù)。配置速度1定義輸入和輸出區(qū)域，連接變量選擇D202，浮點(diǎn)數(shù)。配置速度2定義輸入和輸出區(qū)域，連接變量選擇D204，浮點(diǎn)數(shù)。配置速度3定義輸入和輸出區(qū)域，連接變量選擇D206，浮點(diǎn)數(shù)。配置速度1、速度2和速度3選擇指示燈，分別連接變量Y3、Y4、Y5并設(shè)置顏色。圖3-9MCGS畫面編輯3.3系統(tǒng)通信參數(shù)設(shè)定等到編程軟件的在線菜單，點(diǎn)擊傳輸設(shè)置，進(jìn)行電腦與PLC通信設(shè)定。圖3-10打開傳輸設(shè)置打開傳輸設(shè)置窗口后，雙擊頂部的PCI/F，里面的串行USB。圖3-11打開傳輸設(shè)置窗口打開PCI/F串行端口詳細(xì)設(shè)置窗口，選擇RS-232C，根據(jù)計(jì)算機(jī)的串行端口選擇串行端口，在此設(shè)置COM1的使用，預(yù)定義的傳輸速率。圖3-12PCI/F串口詳細(xì)設(shè)置配置完成后，可以連接通信電纜、把PLC連到計(jì)算機(jī)上然后打開PLC電源。從編程軟件的在線菜單中，編寫和下載PLC點(diǎn)。圖3-13下載程序到PLCMCGS6.2與PLC通信設(shè)定設(shè)備部件是MCGS系統(tǒng)為外部設(shè)備實(shí)施設(shè)備培訓(xùn)的手段，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時數(shù)據(jù)庫與既定數(shù)據(jù)通道測量控制對象之間的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)了檢測目標(biāo)MCGS系統(tǒng)有一個工具箱，其中包含與當(dāng)前硬件設(shè)備相對應(yīng)的設(shè)備元素。若要在設(shè)備視窗中設(shè)定設(shè)備元件，執(zhí)行下列步驟:在工作臺的窗口中選擇“設(shè)備窗口”用來訪問“設(shè)備窗口”的頁面。按兩下設(shè)備視窗圖示，或按一下設(shè)備組態(tài)按鈕來開啟設(shè)備規(guī)劃視窗。單擊工具欄上的“工具箱”按鈕打開設(shè)備工具箱，下圖所示。如果西門子PLC設(shè)備沒有出現(xiàn)在設(shè)備工具箱當(dāng)中，點(diǎn)擊“設(shè)備管理”按鈕，在出現(xiàn)的設(shè)備管理對話框中選擇我們需要的三菱FX編程端口設(shè)備。雙擊“設(shè)備”工具欄上的“三菱FX”編程端口中的設(shè)備元素，然后將選定的設(shè)備元素添加到“設(shè)備”窗口“選定設(shè)備”列中的三菱FX編程設(shè)備必須連接到位于父串行端口設(shè)備的常規(guī)設(shè)備元素中的父串行端口設(shè)備，以便設(shè)置通信參數(shù)，并且通信端口參數(shù)必須與PLC參數(shù)相同，否則無法進(jìn)行通信，因此請雙擊“設(shè)備”工具欄中的“通用串行端口”父設(shè)備，然后再雙擊“三菱FX程序端口”文件夾。設(shè)備驅(qū)動方法見圖3.16

圖3-14驅(qū)動方法連接調(diào)試雙擊設(shè)備窗口，單擊工具箱按鈕。單擊工具箱頂部的設(shè)備管理，找到三菱FX編程端口，然后雙擊添加到設(shè)備工具箱中，再打開設(shè)備工具箱，之后雙擊通用串行端口的父設(shè)備，最后雙擊三菱FX編程端口。雙擊通用串行端口父設(shè)備進(jìn)行配置，必須符合PLC配置。在此處，選擇初始狀態(tài)1開始、最小獲取時間(毫秒)、串行端口1:COM2、9600通信波特率、7數(shù)據(jù)位、停止位數(shù)1、數(shù)據(jù)校驗(yàn)方法不校驗(yàn)。如圖3-15所示。圖3-15通用串口設(shè)定設(shè)置設(shè)備屬性：雙擊三菱FX編程端口以退出設(shè)備屬性設(shè)置窗口，如圖3-16。圖3-16三菱FX串口設(shè)備設(shè)定

結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)是為這個學(xué)期準(zhǔn)備的水輪發(fā)電機(jī)制動控制系統(tǒng)，并在畢業(yè)后正式啟動。到目前為止，它已經(jīng)完成了大量信息的搜索和學(xué)習(xí)，雖然這個設(shè)計(jì)不完美，但也有很多缺點(diǎn)，特別是因?yàn)槲疫€不知道在整個設(shè)計(jì)過程中問題在哪里，電氣技術(shù)越來越新領(lǐng)，沒有找到設(shè)計(jì)所需的最新信息，我相信，如果技術(shù)信息更豐富，那么系統(tǒng)在電子領(lǐng)域的一些缺點(diǎn)就可以避免了，因?yàn)樾畔⒉蛔?，設(shè)計(jì)能力有限，要求老師指導(dǎo)和修正。參考文獻(xiàn)[1]石金光.電網(wǎng)遠(yuǎn)程運(yùn)維管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].吉林:吉林大學(xué)，2017.[2]康凱.二灘水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)問題分析與改造[D].北京:華北電力大學(xué)，2017.[3]倪廣紅.電站機(jī)組設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)維護(hù)[J].設(shè)備管理與維修，2018，(12):101-103[4]鄭瑤強(qiáng).高可靠集群運(yùn)維管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].華南理工大學(xué)，2015.[5]張學(xué)豐.基于B/S的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在溫室中的應(yīng)用[D].甘肅:蘭州理工大學(xué)，2018.[6]劉光臨，符向前.大型水輪發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，(34-1):77-80.[7]李松領(lǐng).基于故障樹分析的水電機(jī)組振動故障診斷研究[D].江西:南昌工程學(xué)院，2015.[8]邢立坤，汪軍，徐潔.故障診斷專家系統(tǒng)在水電廠的應(yīng)用[J].集成技術(shù)，2013，(01):62-65.[9]孫中偉.基于LabVIEW的水輪機(jī)振動信號分析[D].河北:河北工程大學(xué)，2017.[10]付杰.基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水電機(jī)組振動故障診斷[D].武漢:武漢大學(xué)，2015.[11]賈嶸，白亮.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水輪發(fā)電機(jī)振動故障診斷專家系統(tǒng)[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2004，(23-6):120-123.[12]駱東松，金勁.小波變換在水里發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集處理中的應(yīng)用[J].蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，34(03):84-86.[13]駱東松，童東坡.基于小波包的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障分析[J].自動化與儀器儀表，2014(11):108-110.[14]張廣濤，宋麗波.基于多小波的水膽戰(zhàn)機(jī)組振動信號的降噪方法研究[J].中國農(nóng)村水利水電，2016(5):163-170.

附錄附錄1梯形圖匯總附錄2語句表程序;*速度1選擇標(biāo)志0LDX0041ORM42ANIX0053ANIX0064ANIM55ANIM66LDIM107ANIM118ANIM129ORB10SETM1011RSTM1112RSTM12;*速度2選擇標(biāo)志13LDX00514ORM515ANIX00416ANIX00617ANIM418ANIM619SETM1120RSTM1021RSTM12;*速度3選擇標(biāo)志22LDX00623ORM624ANIX00425ANIX00526ANIM427ANIM528SETM1229RSTM1030RSTM11;*變頻器啟動，運(yùn)行指示燈31LDX00032ORM033ORY00034ANIX00135ANIX00236ANIX00337