隨著電力電子技術(shù)以及工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，使得交流變頻調(diào)速系統(tǒng)在工業(yè)電機(jī)拖動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。另外，由于PLC的功能強(qiáng)大、容易使用、高可靠性，常常被用來作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的控制。本設(shè)計(jì)就是利用變頻器和PLC實(shí)現(xiàn)水池水位的控制。

　　變頻器技術(shù)是一門綜合性的技術(shù)，它建立在控制技術(shù)、電子電力技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上。它與傳統(tǒng)的交流拖動(dòng)系統(tǒng)相比，利用變頻器對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，有許多優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)電、容易實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制、可以實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的高效連續(xù)調(diào)速控制、實(shí)現(xiàn)速度的精確控制。容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換，可以進(jìn)行高額度的起停運(yùn)轉(zhuǎn)，可以進(jìn)行電氣制動(dòng)，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)。完善的保護(hù)功能:變頻器保護(hù)功能很強(qiáng)，在運(yùn)行過程中能隨時(shí)檢測(cè)到各種故障，并顯示故障類別(如電網(wǎng)瞬時(shí)電壓降低，電網(wǎng)缺相，直流過電壓，功率模塊過熱，電機(jī)短路等)，并立即封鎖輸出電壓。這種“自我保護(hù)”的功能，不僅保護(hù)了變頻器，還保護(hù)了電機(jī)不易損壞。

　　 PLC特點(diǎn)：第一，可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，平均故障時(shí)間為幾十萬小時(shí)。而且PLC采用了許多硬件和軟件抗干擾措施。第二，編程簡(jiǎn)單、使用方便目前大多數(shù)PLC采用繼電器控制形式的梯形圖編程方式，很容易被操作人員接受。一些PLC還根據(jù)具體問題設(shè)計(jì)了如步進(jìn)梯形指令等，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了編程。第三，設(shè)計(jì)安裝容易，維護(hù)工作量少。第四，適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，采用封裝的方式，適合于各種震動(dòng)、腐蝕、有毒氣體等的應(yīng)用場(chǎng)合。第五，與外部設(shè)備連接方便，采用統(tǒng)一接線方式的可拆裝的活動(dòng)端子排，提供不同的端子功能適合于多種電氣規(guī)格。第六，功能完善、通用性強(qiáng)、體積小、能耗低、性能價(jià)格比高。

　　在應(yīng)用PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循以下的基本原則，才能保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。

　　（1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求；

　�。�2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單；

　�。�3）系統(tǒng)工作要穩(wěn)定、可靠；

　�。�4）控制系統(tǒng)能方便的進(jìn)行功能擴(kuò)展、升級(jí)；

　�。�5）人機(jī)界面友好。

　　本系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)能源的充分利用和生產(chǎn)的需要，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，考慮到電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速和制動(dòng)的特性，采用ABB公司的ABB ACS800變頻器，系統(tǒng)中由S7-200系列PLC完成數(shù)據(jù)的采集和對(duì)變頻器、電機(jī)等設(shè)備的控制任務(wù)。基于S7-200 PLC的編程軟件,采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，大量采用代碼重用，減少軟件的開發(fā)和維護(hù)。系統(tǒng)利用對(duì)PLC軟件的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)變頻器的參數(shù)設(shè)置、故障診斷和電機(jī)的啟動(dòng)和停止。

　　1 本設(shè)計(jì)的控制要求：

　　 1)系統(tǒng)要求用戶能夠的直觀了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作狀態(tài)及水位的變化；

　　 2)要求用戶能夠遠(yuǎn)程控制變頻器的啟動(dòng)和停止；

　　 3)用戶可自行設(shè)置水位的高低，以控制變頻器的起停；

　　 4)變頻器及其他設(shè)備的故障信息能夠及時(shí)反映在遠(yuǎn)程PLC上；

　　 5)具有水位過高、過低報(bào)警和提示用戶功能；

　　2 本設(shè)計(jì)控制結(jié)構(gòu):

　　由于現(xiàn)場(chǎng)有一臺(tái)電機(jī)作為被控對(duì)象，可以使用單臺(tái)PLC進(jìn)行單個(gè)對(duì)象的控制，只要適當(dāng)?shù)倪x用高性能的PLC,完全能夠勝任此功能。系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　PLC采集傳感器、監(jiān)控電機(jī)及變頻器等有關(guān)的各類對(duì)象的信息。本系統(tǒng)中，對(duì)電機(jī)采用一臺(tái)變頻器來進(jìn)行頻率的調(diào)節(jié)控制。采用PLC輸出的模擬量信號(hào)作為變頻器的控制端輸入信號(hào)，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速大小，并且向PLC反饋?zhàn)陨淼墓ぷ鳡顟B(tài)信號(hào)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，能夠向PLC發(fā)出報(bào)警信號(hào)。由于變頻調(diào)速是通過改變電動(dòng)機(jī)定子供電頻率以改變同步轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的，故在調(diào)速過程中從高速到低速都可以保持有限的轉(zhuǎn)差功率，因此具有高效率、寬范圍、高精度的調(diào)速性能。

　　3 設(shè)備的選型

　　（1）PLC及其擴(kuò)展模塊的選型：

　　目前，存在著種類繁多的大、中、小型PLC，小到作為少量的繼電器裝置的