4.3.2 循环泵控制系统
循环泵系统有6台循环泵，本系统配置两台变频器，才有“一拖六”模式，即用一台变频器拖动6台循环泵，另外一台作为备用。没太循环泵均通过变频器启动，并根据负荷的变化切换到工频运行，变频器启动下一台循环泵，依次类推，最后其中一台循环泵变频运行，其他工作循环泵工频运行，剩下循环泵处于停止状态作为备用。系统的电气控制图如图4-3所示。
第五章 PLC控制系统设计
5.1 西门子S7-200系列PLC的硬件系统
S7-200系列PLC是西门子公司生产的一种小型整体可编程控制器，其组网能力强大，编程软件功能完善，功能模块种类齐全，亦有良好的人机画面。
西门子S7-200自带RS-485通信接口，内置电源和I/O接口。它结构小巧，运行速度快，可靠性高，具有极其丰富的指令系统和扩展模块，实时特性和通信能力强大，便于操作、易于掌握，性价比非常高，在各种行业中的应用越来越广，成为中小规模控制系统的理想控制设备。
系统组成：
（1）CPU单元：即PLC主机，也可称基本单元。它内部包括中央处理器CPU、存储单元、输入输出接口、内置5V和24V直流电源、RS-485通信接口等，是PLC的核心部分。其功能足以使它完成基本控制功能，所有CPU单元单独就是一个完整的控制系统。
（2）编程设备：是对CPU单元进行编程、调试的设备。可用PC/PPI编程电缆与CPU单元进行连接。常用设备为手持编程器和装有西门子S7系列的PLC编程软件的微机。
（3）数字量扩展单元：I/O接口单元，用于对数字I/O的扩展。在工程应用中，CPU单元自带的I/O接口往往不能满足控制系统的要求，用户需要根据实际需要选用不同I/O模块进行扩展，以增加I/O接口的数量。不同的CPU单元可连接的最大I/O模块数不同，而且可使用的I/O点数也是多种因素共同决定的。
（4）模拟量扩展单元：模拟量与数字量转换单元。控制领域中模拟量的使用十分广泛，模拟量扩展单元可十分方便地与CPU单元连接，实现A/D转换和D/A转换。
（5）智能扩展模块：多为特殊功能模块，模块内含有CPU，能够进行独立运算和功能设置，如定位模块、Modem模块、PROFIBUS-DP模块等。
（6）TD200文本显示器：西门子提供的简单易用人机界面。可使用5种文字种的任意一种进行显示，为操作人员提供了一个方便简洁的操作员界面；通过编程设置能够显示最多80条信息，每条信息最多有4种状态；具有8个可由用户自定义的功能键，每一个都由CPU单元分配了一个存储空间，能够在执行程序是的过程种修正参数，或直接设置输入或输出量对程序进行调试。
（7）通信处理模块：多PLC通信模块。CP243-2通信处理器使AS-接口主站连接部件，专门为S7-200 CPU22X型PLC设计，使AS-接口上能运行最多31个数字从站，可显
著增加系统中可利用的数字和模拟量I/O，便于S7-200适应不同的控制系统。
（8）可选扩展卡：可根据用户需求配置用户存储卡、时钟卡、电池卡，通过可选卡插槽进行连接。
5.2 S7-200系列PLC简介
5.2.1 S7-200编程方式简介
S7-200的编程语言是STEP7，STEP7继承了STEP5语言结构化程序设计的优点，用文件块的形式管理用户程序及程序运行所需的数据。如果这些文件块是子程序，可以通过调用语句，将他们组成结构化用户程序。这样，PLC的程序组织明确，结构清晰，易于修改。
STEP7支持的编程语言非常丰富，有LAD（梯形图）、STL（语句表）、SCL（标准控制语言）、FBD（功能块图）、GRAPH（顺序控制）、HiGraph(状态图)、GFC（连续功能图）等，用户可以选择一种编程，如果需要，也可以混合集中语言编程。这些编程语言都是面向用户的，它使控制程序的编程大大简化，对用户来说，开发、输入、调试和修改程序极为方便。本系统中主要采用LAD（梯形图）和STL（语句表）两种语言编程。LAD（梯形图）语言最接近于继电器控制系统中的电气控制原理图，是应用最多的一种编程语言，与计算机语言相比，梯形图可以看作是PLC的高级语言，几乎不用去考虑系统内部的结构原理和硬件逻辑，因此，它很容易被一般的电气工程设计和运行维护人员所接受，使初学者理想的编程工具。STL（语句表）语言类似于计算机的汇编语言，特别适合于来自计算机领域的工程人员，它使用指令助记符创建用户程序，属于面向机器硬件的语言。
通常，用户程序由组织块（OB）、功能块（FB,FC）、数据块（DB）构成。其中OB是系统操作程序与用户应用程序在各种条件下的接口界面，用于控制程序的运行。OB块根据操作系统调用的条件（如时间中断、报警中断等）分成几种类型，这些类型有不同的优先级，高优先级的OB可以中断低优先级的OB。每个S7 CPU包含一套可编程OB块（随CPU而不同），不同的OB块执行特定的功能。OB1是主程序循环块，在任何情况下，它都是需要的。根据过程控制的复杂程度，可将所有程序放入OB1种进行线性编程，或将程序用不同的逻辑块加以结构化，通过OB1调用这些逻辑块。图5-2所示是一个STEP7调用典型实例。
除了OB1，操作系统可以调用其他的OB块以响应确定事件。其他可用的OB块随所用的CPU性能和控制过程的要求而定。
功能块（FB,FC）实际上是用户子程序，分为带“记忆”功能块FB和不带“记忆”功能块FC。前者有一个数据结构与该功能块的参数表完全相同的数据块（DB）附属于该功能块，并随功能块的调用而打开，随功能块的结束而关闭。该附属数据块叫背景数据块（Instance Data Block）,存放在背景数据块中的数据在FB块结束时继续保持，即被“记忆”。功能块FC没有背景数据块，当FC完成操作后数据不能保持。
数据块（DB）是用户定义的用于存储数据的存储区，也可以被打开或关闭。DB可以是属于某个FB的背景数据块，也可以是通用的全局数据块，用于FB或FC。
S7 CPU还提供标准系统功能块(SFB,SFC)，它们预先编好的，经过测试集成在S7 CPU中的功能数据库。用户可以直接调用它们，高效地编写自己的程序。由于它们是操作系统的一部分，不须将其作为用户程序下载到PLC。与FB块相似，SFB需要一个背景数据块，并将此DB块作为程序的一部分安装到CPU中。不同的CPU提供不同的SFB、SFC功能。
系统数据块（SDB）是为存放PLC参数所建立的系统数据存储区。用STEP7组态软件可以将PLC组态数据和其它操作参数存放于SDB中。 5.2.2 S7-200 CPU简介
S7-200系列PLC功能强大,有着鲜明的特点:
(1)自带高速计数器,有多个接口可以接受最高达30kHz的高速脉冲输入。可以同时
做加减计数，连接两相相位差为900的A/B相增量编码器，可通过编程对高速计数功能相关状态字进行设置，得到多种对高速脉冲的计数模式。
（2）具有高速脉冲输出接口，最大脉冲频率可达20kHz，能够直接用于定位控制。 （3）存储空间大，并可由超级电容对数据进行长达190分钟的掉电保护，若选用存储卡，则可保存200天。
（4）运算指令丰富，并具有实数运算功能，可实现复杂的计算和控制策略。并允许在程序中立即读写I/O接口，在一些需要立即响应的场合应用非常方便。
（5）可为模拟量和数字输入设置滤波器，输入接口可以捕捉比CPU扫描速度更快的窄脉冲信号，便于适应复杂的工业环境。
（6）内部配有+5V DC扩展电源，输出电流可达1000mA；+24V DC传感器电源或负载驱动电源，输出电流可达400mA。
（7）具有RS-485通信接口，可与计算机、变频器、文本显示器、手持编程器等进行通信，交换数据、完成控制功能。