亚龙yl恒压供水系统实训指导doc.docx
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亚龙yl恒压供水系统实训指导doc
亚龙YL-706恒压供水系统
（西门子主机）
实
训
指
导
书
亚龙科技集团有限公司
YL-706型恒压供水系统
1.设备概述
恒压供水系统是利用PLC、内置PID的变频器和低压电器组成的智能自动化供水系统，主要用于高层建筑，生活小区的生活用水、消防用水、中小型水厂、污水处理厂和其他工矿业的生产用水等。
恒压供水系统有以下特点：
●显著的节能效果，一般节电率30%~50%。
●优良的供水质量，供水压力保持恒定。
●具有手动、自动两种切换功能，方便调试和维护。
●多种工作模式，如单泵运行、一拖二固定运行和一拖二循环运行。
YL-706型恒压供水系统实训装置由供水系统和控制系统组成。
供水系统由恒压水箱、终端水箱、排水阀门及水泵组成，使学生在实验过程中更加直观、易懂;控制系统采用框架＋模块，模块可以自由的在框架上进行安装和拆卸，模块还具有通用性可以利用现有的模块做一些其他的实验，这就体现可产品的使用价值。
整套系统分为：
上位控制层系统，实训对象层，检测传感、变送、执行设备，上位控制软件四部分。
1）上位控制层系统
主控机为西门子S7-200可编程控制器，可实现顺序及PID控制；
2）实训对象层系统
采用标准铝合金框架结构，主要由1台终端水箱、1台压力水箱、及相应的水管管道、阀门、指示仪表组成，与实际恒压供水系统基本一致，使学生的实训与实际环境紧密结合。
3）检测传感、变送、执行装置
●液位传感器：
液位传感器1个，防止终端水箱水位过低；
●压力传感器：
压力变送器1个，输出信号4~20mA；
●数据采集：
采用西门子EM235特殊功能模块，该模块具有四路标准模拟量输入和一路标准模拟量输出；
●变频器：
采用三菱E540变频器1台，带PID控制功能和RS485通讯接口；
●水泵：
共2台，用于向客户提供用水的动力。
4）上位控制软件
●PLC编程软件：
MicroWIN4.0编程软件；
●上位控制操作/实验面板
a）强电控制面板：
装有漏电保护空气开关，电流型漏电保护器，充分考虑人身安全保护；多组保险丝，保证设备安全，操作控制便捷；装有电压表、指示灯，更加直观，强电信息一目了然；
b）控制器面板：
变频控制器面板、PLC控制器面板；
c）电气控制面板：
控制对象中的仪表信号和电气信号转移到信号接线板上，提供传感器检测及执行控制器信号接口，便于学生组成不同的控制系统。
●系统保护：
由漏电开关、液位传感器、止回阀及压力保护四部分组成。
a）总电源配置漏电开关及接地保护线，防止漏电伤害；
b）供水箱终端设置液位传感器，保持该水箱液位不能过低，否则会对水泵的安全运行造成伤害；
c）在每一个水泵的出口处设置有止回阀，防止水泵空载运行而损坏水泵；这种情况常常发生在水泵入口处被异物堵塞时；
d）压力保护时防止整个系统的压力过高而影响到水泵的正常运行，故必须设置一个压力的最高极限；从而可保证水泵的正常运行。
YL-706型恒压供水系统实训装置适合普通大学、高等职业学校的机电设备安装与维修、机电技术应用、电气运行与控制、电气技术应用、电子电器应用与维修、机械和机电一体化等专业的必修课程模块《自动控制技术》和非机电类专业的选修课程《工业自动化》模块的教学和实训。
YL-706型恒压供水系统实训装置也适合中等职业学校、技工学校机电类专业自动控制技术教学内容的实习，还适合职业学校的安装、维修电工中级班，安装、维修电工高级班，安装、维修电工技师班，安装、维修电工高级技师班的培训和实操。
2.主体配置
序号
名称和型号
单位
数量
备注
1
终端水箱
个
1
2
恒压水箱
个
3
控制系统铝合金框架
套
1
4
压力变送器
个
1
0~40Kpa
5
膜盒压力表
个
1
0~40Kpa
6
水位开关
个
1
增压水泵工作保护
7
增压水泵
个
2
工/变频切换，设定恒压水箱压力希望值
8
单向水阀
个
2
9
水箱满水保护
个
2
终端水箱设置满水强行下排管路，最大限度对设备本身进行保护
10
手动排水管路
个
1
手动手阀控制
11
主机控制模块
块
1
PLC主机
S7-200CPU226
12
变频器模块
块
1
变频器，PID控制
13
数据采集与扩展模块
块
1
EM235，EM222
14
显示模块
块
1
15
控制模块
块
1
16
继电器模块
块
1
4个三闭一开继电器，插孔为安全型
17
其他设备
编程线缆、航空线缆、编程软件、安全连接导线等
3.技术参数
1）水箱：
包括终端水箱、恒压水箱，
材料：
有机玻璃，
水箱容量：
70升
水箱工作温度：
10～60℃，
恒压水箱工作压力：
0～20MPA
2）西门子PLC主机：
型号：
S7-200CPU226，
工作电源：
AC250VDC30A以下，
工作负载：
2A/1点8A/4点公用，
响应时间：
10ms。
3）西门子模拟量输入/输出模块：
型号：
EM235，
工作电源：
PLC内部供电，
分辨率：
40mV（10V/32000）、20mV（5V/32000）、64ｕAMIN（4～20mA/32000），
通道数：
4输入1输出。
4）西门子PLC输出扩展模块：
型号：
EM222
工作电源：
PLC内部供电
点数：
8点
响应时间：
10ms
5）变频器：
型号：
FR-E740
额定容量：
1.2KVA
额定电流：
1.6A
输出电压：
三相，380V~480V50HZ/60HZ
电源电压：
三相，380V~480V50HZ/60HZ
冷却方式：
自冷
6）增压水泵：
工作电压：
AC380V，
工作电流：
0.32A
额定功率：
90VA，
流量：
25L/min
扬程：
4米，
转速：
2880r.p.m
7）压力变送器：
电源：
DC12~40V，
负载特性：
4～20mA，
量程：
0~40Kpa
负载阻抗R与电源电压V的关系：
R≤50（V－12），
精度：
±2％
4.实训项目
5.1BCD数字开关使用实训；
5.2PLC控制LED七段码显示器实训；
5.3BCD数字开关与LED七段码显示器的综合实训；
5.4扩散硅压力变送器和PLC数模转换实训；
5.5变频器功能参数设置和操作实训；
5.6恒压供水系统实训；
5.项目实训
5.1BCD数字开关使用实训
5.1.1数字开关简介
BCD拨码开关是十进制输入，BCD码（即2－10十进制）输出，又称为8421拨码开关。
每位BCD拨码开关可输入1位10进制数，4片BCD拨码开关拼接可得4位10进制输入拨码组。
每个BCD拨码开关后面有5个接点，其中C为输入控制线，另外4根是BCD码输出信号线。
拨盘拨到不同的位置时，输入控制线C分别与4根BCD码输出线中的某根或某几根接通。
其接通的BCD码输出线状态正好与拨盘指示的10进制数相一致，符合2－10进制编码关。
多位BCD数字开关是一个多位BCD编码拨动开关!
里面每个开关都有一块电路板，通过印刷电路图案产生BCD编码，每一位开关下面的4个管脚输出相应的BCD码。
5.1.2数字开关的外形图
BCD数字开关的外形图如图所示，根据需要选取不同的数位，每位对应的整数范围是0～9.
接线端子图如下图所示：
每个BCD拨码开关后面有5个接点，其中C为输入控制线，另外4根是BCD码输出信号线。
拨盘拨到不同的位置时，输入控制线C分别与4根BCD码输出线中的某根或某几根接通。
其中根据不同的顺序，用100、101、102、103表示不同的接入位。
5.1.3BCD数字开关在PLC中的应用
如果PLC控制系统中的某些控制参数或数据经常需要人工修改，可使用拨码开关与PLC进行连接，在PLC外部进行数据设定或修改。
如下图所示的四位一组的拨码开关，每一位拨码开关可以输入十进制的0－9，或者是十六进制的0－A。
1）BCD指令示例
2）与PLC的连接及接线图
3）I/O分配表
说明
I/O
说明
I/O
1
I0.0
100
Q0.0
2
I0.1
101
Q0.1
4
I0.2
102
Q0.2
8
I0.3
103
Q.03
4）编写PLC程序
打开PLC，输入以上程序，开始监控。
拨动数字开关的按钮，调节数字开关的设定值，然后可以观察到数据寄存器AC0显示的值与设定值相一致。
5.2PLC控制LED七段码显示器实训
5.2.1LED显示器显示原理
发光二极管是一种将电能转变成光能的半导体器件，流过电流，发光二极就会发光。
七段LED显示器由七个发光段构成，每段均是一个LED二极管。
这7个发光段分别称为a、b、c、d、e、f和g，通过控制不同段的点亮和熄灭，可显示16进制数字0～9和A、B、C、D、E、F，也能显示H、E、L、P等字符。
多数7段LED显示器中实际有8个发光二极管，除7个构成7笔字形外，另外还有一个小数点Dp位段，用来显示小数。
有人也把这种显示器叫做8段LED显示器。
其管脚图如下图a所示：
5.2.2LED显示器分类
LED显示器有共阳极和共阴极两种结构（如下图b、c所示）。
共阳极结构中，各LED二极管的阳极被连在一起，使用时要将它与十5v相连，而把各段的阴极连到器件的相应引脚上。
当要点亮某一段时，只要将相应的引脚（阴极）接低电平。
对于共阴极结构的LED显示器，阴极连在一起后接地，各阳极段接到器件的引脚上，要想点亮某一段时，只要将相应引脚接高电平。
BCD七段译码器的真值表如下所示：
5.2.3多位LED七段码显示器及其在PLC中的应用
1）多位LED七段码显示器
实际系统中经常要显示多位数字。
为了在一个LED显示器上显示一个4位二进制编码的十进制或16进制数，需要将4位二进制数转换成LED的七段显示代码。
一种方法是采用专用的带驱动器的LED段译码器，实现硬件译码。
硬件有多种LED译码／驱动器芯片可供选用。
常使用输入为BCD码，输出为段码的芯片。
如带锁存、译码、驱动的七段显示器。
2）多位LED七段码显示器在PLC中的应用
如图所示电路是采用具有锁存、译码、驱动功能的芯片HEF4543B驱动共阴极LED七段显示器在PLC应用中的原理图（为晶体管型输出的PLC）
其中DA~DD是数据输入地址端，与PLC的输出扩展模块输出端Y0~Y3相接；
PH是状态输入端，高电平有效；
BI是灭灯输入端，高电平有效；
LE是锁存使能输入端，在LE信号的上升沿将数据输入端输入的BCD数锁存在片内的寄存器中，并将该数译码后显示出来。
如果输入的不是十进制数，显示器熄灭。
LE为高电平时，显示的数不受数据输入信号的影响。
Oa~Og是信号输出端
VDD是电源正端，接＋5V
VSS是电源负端，接0V
在芯片各脚上串接4.7K电阻的作用是使PLC有输出时，芯片的各输入端保持高电平。
在DP脚串的1.5K电阻是点亮小数点，其中开关SB0～SB3是小数点的选通开关。
通常要显示小数点的时候，直接将开关两端短接。
5.2.4程序设计
6.2.4.1SEG指令示例
要点亮七段码显示器中的段，可以使用段码指令。
段码指令将IN中指定的字符（字节）转换生成一个点阵并存入OUT指定的变量中。
点亮的段表示的是输入字节中低4位所代表的字符。
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