如何实现高效、稳定的水泵PLC编程 (如何实现高效课堂)

如何实现高效、稳定的水泵PLC编程——借鉴高效课堂理念

一、引言

随着工业自动化水平的不断提高，PLC（可编程逻辑控制器）在各个领域的应用越来越广泛。
在水利工程中，水泵PLC编程对于提高生产效率、节约能源等方面具有重要意义。
如何实现高效、稳定的水泵PLC编程，成为了一个值得深入探讨的课题。
本文将从高效课堂的视角出发，探讨如何实现高效、稳定的水泵PLC编程。

二、借鉴高效课堂的核心理念

高效课堂旨在通过科学的教学组织、合理的时间管理、有效的互动沟通等方式，提高教学效率，确保教学质量。
在PLC编程领域，同样可以借鉴这些理念，实现高效、稳定的水泵PLC编程。

三、具体实现措施

1. 明确目标与规划

在PLC编程之前，首先要明确水泵PLC编程的目标与规划，确保项目的顺利进行。
这包括明确项目需求、制定详细的实施方案和时间计划等。
借鉴高效课堂的策略，需要对项目进行合理的模块划分，确保每个模块的功能明确，从而减少编程过程中的复杂性。
同时，要根据项目需求选择合适的PLC型号和编程软件，为后续编程工作奠定基础。

2. 优化编程流程与方法

（1）模块化编程：借鉴高效课堂的模块化教学策略，将复杂的PLC程序划分为多个模块，每个模块独立实现特定的功能。
这样有利于程序的阅读、调试和维护。

（2）结构化设计：采用结构化设计思想，将程序分为不同的层次，如主程序、子程序、中断程序等。
确保各层次之间信息交互明确，提高程序的稳定性。

（3）采用高效算法：在编程过程中，应尽量采用高效的算法，提高PLC的控制效率。
同时，要注意避免算法过于复杂，以免增加调试难度和降低稳定性。

（4）注重注释与文档：良好的注释和文档是后期维护的重要依据。
在编程过程中，要注重对关键代码段进行注释，以便于其他工程师理解。
同时，要形成完整的项目文档，记录项目实施的详细过程。

3. 强化测试与调试

测试与调试是确保PLC程序稳定运行的关键环节。
借鉴高效课堂的检测评估策略，在测试阶段要对程序进行全面、细致的测试，确保程序在各种工况下都能稳定运行。
测试过程中要关注程序的响应时间、资源占用率等指标，确保PLC的控制性能满足需求。
调试过程中要关注程序的逻辑正确性、硬件连接等方面的问题，及时排除故障。

4. 维护与升级策略

（1）定期维护：定期对PLC系统进行维护，检查设备的运行状态，确保系统的稳定运行。
对于发现的问题要及时处理，避免故障扩大化。

（2）软件升级：随着技术的不断进步，PLC软件和硬件都在不断升级。
为了保持系统的先进性，要关注软件的升级情况，及时对系统进行升级。

（3）培训与支持：加强工程师的技能培训，提高工程师的综合素质。
同时，要与厂商保持良好的合作关系，获得厂商的技术支持。

四、总结

实现高效、稳定的水泵PLC编程是一个复杂的系统工程，需要借鉴高效课堂的核心理念，从明确目标与规划、优化编程流程与方法、强化测试与调试、维护与升级策略等方面入手。
只有这样，才能提高生产效率，确保水利工程的稳定运行。

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《PLC在变频恒压供水装置中的应用》

作 者 ：广州科技贸易职业学院 莫慧芳 摘 要 ：本文介绍了采用PLC控制的变频调速供水系统，由PLC进行逻辑控制，由变频器进行压力调节。 变频器、可编程控制器作为系统控制的核心部件，经变频器内部PID运算，通过PLC控制变频与工频切换，实现闭环自动调节恒压变量供水。 运行结果表明，该系统具有压力稳定，结构简单，工作可靠等特点。 英文摘 要 ：In this paper, the control principle of VVVF providing-water system is introduced, we use PLC to carry on logic control and use inverter to modulate pressure. Through PID control principle in inverter, we realize Closed-loop control in VVVF Providing-water System. The result indicates that the system has the stable pressure, simple structure, and reliable work. 关键词： PLC 变频器 供水系统 1 引言 交流变频调速技术在国内外得到了广泛的应用，它具有体积小、重量轻、安装操作简单、数据可靠、性能稳定和节电效果明显等特点,是一项较为成熟的高科技成果。 近年来，在国内各行各业也相继引进交流变频调速的各类产品，以满足生产现场的需求。 在城市高楼发展的今天，以前的给水设备已经远远不能满足现代人民生活的需要，给水厂的自动化改造迫在眉睫。 如何保证在供水量波动的时候水压恒定，采取变频恒压控制是现代供水控制系统的主要方式。 它利用PLC、传感器、变频器及水泵机组组成闭环控制系统，使管网压力保持恒定，代替了传统的水塔供水控制方案，具有自动化程度高，高效节能的优点，在小区供水和工厂供水控制中得到广泛应用，并取得了明显的经济效益。 2 恒压供水系统组成 系统以3台15kW的水泵P1、P2、P3变频恒压运行为例，以变频器、可编程序控制器作为系统控制的核心部件，以设定压力为控制目标，以PID为控制算法，和变频器组成恒压闭环控制系统，如图1所示。 系统时刻跟踪管网压力与压力设定值的偏差变化情况，经变频器内部进行PID运算，由PLC控制变频与工频切换，自动控制水泵电机投入台数和电机转速，实现闭环自动调整恒压供水。 图1 恒压闭环控制系统2.1 PLC硬件设计 PLC选用日本三菱公司的FxOS-20MR产品，水泵P1、P2、P3可变频运行，也可工频运行，需PLC的四个输出信号控制，变频器的运行与关断由PLC的一个输出信号控制，变频器极限频率的检测信号占用PLC一个输人点，设定水压的上、下限压力值，上、下限压力值分别设在给定压力值上下两侧与给定压力略有偏差处，当管网压力处于上、下限位置，传感器分别输出开关信号进入PLC两个输人点，与变频器的极限输出频率检测信号一起，通过PLC控制泵的变频与工频切换以及工频运行泵的切除。 系统所需的输入/输出点数量共为16个点，可编程控制器Fxos-20MR能够满足系统的控制要求，FX系列PLC的工作电源可以用交流220V电源，也可用直流24V电源，它具有抗干扰能力强，可靠性高等特点，可长期在恶劣的工业环境下工作。 该系统的I/O分布如附表所示。 2.2 变频器硬件设计 变频器选用日本安川变频器CIMR-P5A45P5产品。 通过变频器面板设定一个给定频率作为压力给定值（14端），压力传感器反馈来的压力信号（0～10V）接至变频器端子的7端、8端，作为压力反馈，变频器根据压力给定和实测压力，调节输出频率，改变水泵转速。 变频器端子的19端和20端是传感器压力设定的上、下限值，该信号进PLC，作为工频切换的控制信息，由PLC控制水泵的工频或变频运行。 变频控制系统主回路如图2所示。 变频器有2个作用，一是作为电机的软起动装置，限制电动机的启动电流；二是改变异步电动机的转速，实现恒压供水。 图2 变频控制主回路原理图 图2中交流接触器组KM2 KM3分别控制泵1的变频运行和工频运行；KM4和 KM5分别控制泵2变频运行和工频运行；KM6和KM7分别控制泵3的变频运行和工频运行。 2.3 压力传感器 本供水系统输出压力一般小于或等于0.6Mpa，故系统选用YTZ一150型带电接点式的压力传感器，其水压检测范围为0～1MPa，检测精度为±0.01MPa，该传感器将0～1MPa范围的压力对应转换成0～10V的电信号。 3 控制原理 合上空气开关，供水系统投入运行。 将手动、自动开关打到自动上，KM1合上，系统进入全自动运行状态，PLC中程序首先接通KM2，并起动变频器。 根据压力设定值（根据管网压力要求设定）与压力实际值（来自于压力传感器）的偏差进行PID调节，并输出频率给定信号（IRF）给变频器。 变频器根据频率给定信号及预先设定好的加速时间控制水泵的转速以保证水压保持在压力设定值的上、下限范围之内，实现恒压控制。 同时变频器在运行频率到达上限（设定为工频50Hz），会将频率到达信号送给PLC，PLC则根据管网压力的上、下限信号和变频器的运行频率是否到达上限的信号，由程序判断是否要起动第2台泵（或第3台泵）。 当变频器运行频率达到频率上限值，并保持一段时间（程序设定为15s），则PLC会将当前变频运行泵切换为工频运行，并迅速（时间设定为5s）起动下1台泵变频运行。 此时PID会继续通过由远传压力表送来的检测信号进行分析、计算、判断，进一步控制变频器的运行频率，使管压保持在压力设定值的上、下限偏差范围之内。 3台泵切换及变频控制程序框图如图3所示。 图3 系统控制程序框图 增泵工作过程：假定增泵顺序为l、2、3泵。 开始时，1泵电机在PLC控制下先投入调速运行，其运行速度由变频器调节。 当供水压力小于压力预置值时变频器输出频率升高，水泵转速上升，反之下降。 当变频器的输出频率达到上限（50Hz），并稳定运行15s后，如果供水压力仍没达到预置值，则需进入增泵过程。 在PLC的逻辑控制下将1泵电机与变频器连接的电磁开关断开，延时1s后，1泵电机切换到工频运行，同时变频器与2泵电机连接，控制2泵投入调速运行。 如果还没到达设定值，则继续按照以上步骤将2泵切换到工频运行，控制3泵投入变频运行。 减泵工作过程：假定减泵顺序依次为3、2、1泵。 当供水压力大于预置值时，变频器输出频率降低，水泵速度下降，当变频器的输出频率达到下限（30Hz），并稳定运行一段时间（30s）后，把变频器控制的水泵停机，如果供水压力仍大于预置值，则将下一台水泵由工频运行切换到变频器调速运行，并继续减泵工作过程。 如果在晚间用水不多时，当最后一台正在运行的主泵处于低速运行时，如果供水压力仍大于设定值，则停机并启动辅泵投入调速运行，从而达到节能效果。 4 结束语 该系统逻辑控制采用PLC控制变频器实现调速恒压供水，使用方便，工作可靠，系统压力恒定，具有较好的控制效果。 该系统采用变频器调节水泵转速，使系统实现了高效节能，节能效率可达40％左右，同时由于采用变频器对电机实行软起动，减少了设备损耗，延长了水泵、电机设备的使用寿命。 系统采用闭环控制，参数超调波动范围小，偏差能及时进行控制。 变频器的加速和减速可根据工艺要求自动调节，控制精度高，能保证生产工艺稳定，而且由于变频调速器具有十分灵敏的故障检测、诊断、数字显示功能，提高了水泵运行的可靠性。 综上所述，采用PLC和变频器为核心部件构成的变频恒压供水系统，具有很强的实用性，为供水领域的技术革新，开辟了切实有效的途径。

怎样进行高效课堂

立足实际，开展高效课堂教学几点想法 １、从学生实际出发 ２、教师引导学生自学 传统习惯认为，教师讲得越多、越细、越深、越透，学生学得就越快、越好，一直认为教师带领学生，总比学生自己摸索要来得更快一些。 事实上，这样做容易造成学生思维的惰性，学生成了被动的哑巴。 教也是有讲究的。 教什么？怎样教？学生会的不教，学生不会的尽量让学生自行解决，教师少讲精讲，只作点拨性的引导。 洋思中学和杜郎口中学的教学方法就是一个例证。 教师绝不就题讲题，或只找出答案，而是寻找规律，真正让学生知其所以然。 教的方式，都是让已掌握的学生先讲，如果学生讲对了，教师肯定，不必重复；讲得不完整、达不到深度的，教师补充；讲错了的，教师则启发让学生进行更正。 这样，教师讲的时间就少了。 课堂教学的全过程，几乎都是让学生自学。 但是，其中的每一步都离不开教师的引导点拨。 教师几乎成了哑巴，不是说教师无为，而是从一线退到二线，为学生自学、思考、讨论、答疑当好参谋，创造条件尽可能地让学生有为，让学生由被动的接受变为主动的自学，真正成为课堂学习的主人。 在课堂上，学生的学习好比是在驾驶汽车，而教师好比是路标，任务就是引导学生走上高速公路，不走岔路。 ３、生生互学，师生互教 兵教兵，针对学生在自学中暴露出来的问题以及练习中的错误，教师引导学生讨论、让会的学生教不会的学生，教师只作评定、补充、更正。 兵教兵是全过程、全方位的，更多地体现在课后。 兵教兵、一帮一不仅有力地解决了学困生的问题，而且还促进了优秀学生的提高。 优秀学生要想帮助他人，自己就得要充分地理解，学习上也有了紧迫感，还把自己理解的知识清晰地表述出来，这本身就是另一种提高，以达到兵教兵、兵练兵、兵强兵、大练兵的效果。 ４、让学生动起来，课堂活起来 课堂上的每一个环节都让学生自学，但自学并不只是单纯地看书，在自学的过程中，学生可以动手操作、动眼观察、动脑思考、动口交流，教师引导学生投入到这些活动中，让他们亲身感悟知识的产生和发展过程。 学生自学的过程更是一种创新的过程。 对学生来说，在没有自学之前知识一般都是陌生的，而通过经历自学过程，得到对这些知识的自我感悟，这本身就是一种创新。 学生在教师明确目标的引导下，通过各自的亲历体验，往往对问题的解决能达到条条大路通罗马的效果，这更是一种创新。 ５、从最后一名学生抓起 结对帮扶，调动合作的力量。 班主任将学困生安排到教室前排的位置，与优生同桌，结成学习对子.课上老师提问最多的是这些学生，板演最多的是这些学生，释疑、点拨最多的是这些学生，课后谈心交流最多的还是这些学生。 老师不仅关心他们的学习，也关心他们的生活，以全方位的人文关怀激励学生奋发向上，以炽热的情感使过去备受老师冷落和同学歧视、家长打骂的后进生有了自尊、自信。 每堂课自学后的提问，要从最后一名叫起。 最后一名学生有了进步，自然水涨船高。 学科要成为名副其实的无差生的学科，学校要成为名副其实的无差生的学校。 ６、坚持三清 所谓三清，其实就是堂堂请，日日清，周周清，就是要求学生向每节课要质量,向每天要质量，向每周要质量。 三清中最重要的是要堂堂清。 只有每堂课都力求不折不扣的完成任务，那么日日清、周周清才有可靠的保障；所谓日日清就是每天不折不扣的完成学习任务，为配合学生日日清，老师当天批阅学生的作业；周周清实施周五验收制度。 教导主任、教研组长当验收组长，任课教师和班上的尖子生当验收员，班与班对调验收。 对清不了的内容，由任课教师利用双休日帮助落实补救措施，再接受验收。 ７、提高认识，打造高效的课堂 （１）每一位学生的高效：办学是为了每一个学生的提升、发展，课堂两个关注，即关注每一个有问题的学生，关注每一学生的问题。 相信只有差异没有差生。 教师的苦是在把差生教好。 课堂纪律差是学生闲，闲则生非，课堂不允许一个学生闲，忙了，纪律就好，成绩就好。 （２）每一分钟的高效：学校最大的浪费是课堂时间的浪费。 存在教师假教和学生假学的现象。 课堂要打假，打教师教的假，学生学得假，没有面向全体学生、没有让学生参与、没有指导学生自学、没有围绕三维目标展开是假教，教学就是要教学生不会的，学生会的不教，照本宣科也是假教。 学生没有用脑独立思考、东张西望、看热闹是假学。 课堂放手但不放任，让学生自主却不自流，相互学习、合作学习，但却不浮动。 课堂是有目标、有责任的。 自学有效，合作有效，探究有效，让学生紧张地学习。 紧张就是全力以赴、全神贯注、全神投入。 为目标不懈努力，达成目标。 不能让学生一听就会，一做就错。 学生课堂上紧张，课后才轻松。 通过抓学习的办法抓学生的纪律，抓学生的素质。

如何追求高效课堂

追求课堂教学的高效率，是每一个老师不断追求的目标，它是教学过程的最优化，教育效果的最大化，是师生完美配合的结晶。 构建高效课堂两个核心因素是学生和教师。 课堂是否高效，就要看学生和教师是否在课堂上都得到了充分的发展。 学生的发展是高效课堂的核心目标，而教师的发展是学生发展的有力保障。 课堂教学是教学的主阵地，是实现高效的核心所在。 课堂中的流程优化、时间操控、学生主体的发挥等是我们能否实现高效的依托。 高效课堂是针对课堂教学的无效性、低效性而言的。 课堂教学高效性是指在常态的课堂教学中，通过教师的引领和学生积极主动的学习思维过程，在单位时间内高效率、高质量地完成教学任务、促进学生获得高效发展。 高效发展就其内涵而言，是指知识与技能，过程与方法和情感、态度、价值观“三维目标”的协调发展。 就其外延而言涵盖高效的课前精心准备、返归教学本质的课堂教学中实施和教师课后的反思与研究来提高课堂教学效率。 课堂教学的高效性就是通过课堂教学活动，学生在学业上有超常收获，有超常提高，有超常进步。 具体表现在：学生在认知上，从不懂到懂，从少知到多知，从不会到会；在情感上，从不喜欢到喜欢，从不热爱到热爱，从不感兴趣到感兴趣。 一般来说，高效课堂效益评价主要标准是，学生思维活跃，语言表达正确、流利、有感情，课堂充满激情，分析问题与解决问题的能力强，目标达成且正确率在90%以上。 前提是看学生是否愿意学、会不会学，乐不乐学，核心是教学三维目标的达成。 俗话说：“台上一分钟，台下十年功”，要实现课堂高效，必须下足课前准备功夫，备课不是单纯地写教案,而必须备教材、备学生，不仅要花功夫钻研教材、理解教材，仔细琢磨教学的重难点，更要了解学生的实际情况，根据学生的认知规律选择课堂教学的“切入点”，合理设计教学活动。 仔细考虑课堂教学中的问题，对于课堂上学生可能出现的认知偏差要有充分的考虑，针对可能发生的情况设计应急方案，确保课堂教学的顺利进行。 还要设计高质量的有针对性的课堂练习。 再根据教学过程的设计和教学的实际需要制作好教学所必须的教具或课件、学生操作的学具等。 总之，课堂是我们教学的主阵地，要切实的提高教育教学效率，课堂就是我们的主战场。 影响课堂效率的因素很多，但课堂教学因素占了相当的比例，我们只有理性地认识我们的课堂教学，客观地面对我们的课堂教学存在的问题，才能不断改进我们的课堂教学。 提高课堂教学效率的方法有很多，除了课前的周密准备、课堂求真务实、不断改进教学结构和教学方法、营造和谐教学氛围外，还有很多需要我们去思考去实践。 只要我们面对问题和困难，冷静思考，勇于实践，善于总结，一定会探索出高效课堂新途径。