基于plc與變頻器控制的恒壓供水系統(tǒng)

1、(維修電工技師)論文題 目 姓 名指導教師二一二年七月一日摘要隨著人們對生活水平要求的不斷提高和經(jīng)濟社會發(fā)展的需求；再加上目前能源的緊缺，嚴重制約著經(jīng)濟社會的發(fā)展。利用現(xiàn)有的成熟技術，設計高性能、高節(jié)能、能適應不同領域的恒壓供水系統(tǒng)成為必然的趨勢。本文介紹了采用PLC控制的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)，由PLC進行邏輯控制，由變頻器進行壓力調(diào)節(jié)。在經(jīng)過PID運算，通過PLC控制變頻與工頻的切換，實現(xiàn)閉環(huán)自動調(diào)節(jié)恒壓變量供水。運行結果表明，該系統(tǒng)具有壓力穩(wěn)定，結構簡單，工作可靠等特點。而本設計是針對居民生活用水而設計的。電動機泵組成由三臺水泵組成，由變頻器或工頻電網(wǎng)供電，根據(jù)供水系統(tǒng)出水口的壓力和流量來控制

2、變頻器電動機泵的速度和切換，使系統(tǒng)運行在最合理的狀態(tài)，保證按需供水。關鍵詞：變頻器，恒壓供水，PLC目錄第一章 緒論.41.1變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀.4 11.2恒壓供水系統(tǒng)的基本構成.51.3課題研究的目的和意義.5第二章 PLC功能選擇及應用.52.1 模擬量輸入模塊的功能及與PLC系統(tǒng)的連接.52.2 模擬量輸入模塊緩沖存儲器（BFM）的分配.62.3 模擬量輸出模塊的功能及PLC系統(tǒng)連接.62.4變頻器的功能選擇及原理.72.4.1 變頻器的分類及工作原理.82.4.2 變頻器硬件選擇.82.5壓力傳感器的作用及使用方法.9第三章 系統(tǒng)設計.103.1系統(tǒng)要求. 1023.2控

3、制系統(tǒng)的I/O及地址分配.103.3 PLC系統(tǒng)選型.113.4 電器控制系統(tǒng)原理圖.113.4.1 主電路圖.113.4.2 控制電路圖.12第四章 系統(tǒng)程序設計 .124.1系統(tǒng)要求的工作泵組數(shù)量管理.124.2程序的結構及程序功能的實現(xiàn).134.3 系統(tǒng)的運行分析.14 總結.14致謝.15 參 考 文 獻.153第一章 緒論隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，水對人民生活與工業(yè)生產(chǎn)的影響日益加強，人民對供水的質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高。把先進的自動化技術、控制技術、通訊及網(wǎng)絡技術等應用到供水領域，成為對供水系統(tǒng)的新要求。變頻恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術、電氣技術、現(xiàn)代控制技術與一體。采用該系統(tǒng)進

4、行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便地實現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控；同時系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能量日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設計該系統(tǒng)，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實意義。1.1變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來的。為了滿足供水量大小需求不同時，保證管網(wǎng)壓力恒定，需在變頻器外部提供壓力控制器和傳感器，對壓力進行閉環(huán)控制。從查詢的資料的情況來看，國內(nèi)的恒壓供水工程在設計時都采用一臺變頻器只帶一臺水泵機組的方式，幾乎沒有用一臺變頻器拖動多臺水泵機組運行的情況，因而投資成本高。隨著變頻技術的發(fā)展和變頻恒

5、壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及自動化程度高等方面的優(yōu)點以及顯著地的節(jié)能效果被大家發(fā)現(xiàn)和認可后，國外許多生產(chǎn)變頻器的廠家開始重視并推出具有恒壓供水功能的變頻器，像日本的三菱公司，就推出了恒壓供水基板，備有“變頻泵固定方式”，“變頻泵循環(huán)方式”兩種模式。它將PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器等硬件集成在變頻器控制基板上，通過設置指令代碼實現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能，只能搭載配套的恒壓供水單元，便可直接控制多個內(nèi)置的電磁接觸器工作，可構成最多7臺電機（泵）的供水系統(tǒng)。這類設備雖微化了電路結構，降低了設備成本，但其輸出接口的擴展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)定性不高，與別的監(jiān)控系統(tǒng)（如BA系統(tǒng)

6、）和組態(tài)軟件難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并且限制了帶負載的容量，因此在實際使用時其范圍將會受到限制。目前國內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國外的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺水泵的循環(huán)控制，有的采用可編程控制器（PLC）及相應的軟件予以實現(xiàn)；有的采用單片機及相應的軟件予以實現(xiàn)。但在系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗擾性能以及開放性等多方面的綜合技術指標來說，還遠遠沒能達到所有用戶的要求?？梢钥闯?，目前在國內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設計中，對于能適應不同的用水場合，結合現(xiàn)代控制技術、網(wǎng)絡和通訊技術同時兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性（EMC）的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制研究得不夠

7、。因此，有待于進一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應用于生活、生產(chǎn)實踐。41.2恒壓供水系統(tǒng)的基本構成恒壓供水泵站一般需要多臺水泵及電機，這比設單臺水泵及電機節(jié)能更可靠。配單臺電機及水泵時，它們的功率必須足夠的大，在用水量少時開一臺大電機肯定是浪費的，電機選小了用水量大時供水會不足。而且水泵與電機都有維修的時候，備用是必要的。恒壓供水的主要目標是保持管網(wǎng)水壓的恒定，水泵電機的轉(zhuǎn)速要跟隨用水量的變化而變化，這就要用變頻器為水泵電機供電。這也有兩種配置方案，一是為每臺水泵電機配一臺變頻器，這當然方便，電機與變頻器間不須切換，供水運行時，一臺水泵變頻運行。其余水泵工頻運行，以滿足不同

8、用水量的需求。調(diào)節(jié)器是一種電子裝置，在系統(tǒng)中完成以下幾種功能：設定水管壓力的給定值。恒壓供水水壓的高低依需求設定。接受傳感器送來的管網(wǎng)水壓的實測值。管網(wǎng)實測水壓回送到泵站控制裝置成為反饋，調(diào)節(jié)器是反饋的接收點。根據(jù)結定值與實測值的綜合，依一定的調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出系統(tǒng)調(diào)節(jié)信號。調(diào)節(jié)器的輸出信號一般是模擬信號，420mA變化的電流信號或010V間變化的電壓信號。信號的量值與前邊提到的差值成比例，用于驅(qū)動執(zhí)行設備工作。在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，執(zhí)行設備就是變頻器。1.3課題研究的目的和意義本系統(tǒng)是三泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)，變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器、壓力傳感器組成。本文研究的目標是對恒壓控

9、制技術給予提升，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和節(jié)能效果進一步提高，操作更加簡捷，故障報警及時迅速，同時具有開放的數(shù)據(jù)傳輸。該系統(tǒng)可以生活供水和消防供水的雙用供水系統(tǒng)。第二章 PLC功能選擇及應用2.1 模擬量輸入模塊的功能及與PLC系統(tǒng)的連接FX2N-4AD 4模擬量輸入模塊具有4個通道，可同時接受并處理4路模擬量輸入信號，最大分辨率為12位。輸入信號可以是-10+10V的電壓信號（分辨率為5MV），也可以420mA(分辨率為16uA)或-20+20Ma(分辨率20uA)的電流信號。模擬量信號可通過雙絞屏蔽電纜接入，連接及方法如圖2-1所示， 5當使用電流輸入時，需將V+及I+端短接。圖2-1 FX2N-4

10、AD模塊的連接圖FX2N-4AD的寬及高與FX2N相同，在安裝時裝在FX2N基本單元的右邊，將總線連接器接入左側單元的總線插孔中。FX系列可編程控制器中，與PLC連接的特殊功能擴展模塊位置從左至右以此編號（擴展單元不所示，占編號），如圖所示FX2N-4AD將消耗基本單元或電源擴展單元的+5VDC電源（內(nèi)部電源）30mA電流，+24VDC電源（外部電源）55mA電流。其通常轉(zhuǎn)換速度為15ms/道，高速轉(zhuǎn)換速度為6/ms道。2.2 模擬量輸入模塊緩沖存儲器（BFM）的分配為了能適用于多種規(guī)格的輸入、輸出量，模擬量處理模塊都設成可編程的。FX2N-4AD模塊利用緩沖存儲器（簡稱模BFM）的設置完成編

11、輯工作。FX2N-4AD模擬量輸入模塊共有32個緩沖存儲器，但目前只使用了一下21個BFM:2-1特殊功能模塊2.3 模擬量輸出模塊的功能及PLC系統(tǒng)連接FX2N-2DA模塊用來將12位數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓或電流輸出。它具有2個模擬量輸出通道。這兩個通道都可以輸出010VDC（分辨率2.5mV）、05DVC(分辨率1.25mV)的電壓信號，或420Ma(分辨率為4uA)的電 6流信號。模擬量輸出可通過雙圖2-2 FX2N-2AD模塊的連接圖FX2N-2AD安裝時在FX2N基本單元的右邊。FX2N-2AD將消耗基本單元或電源擴展單元的+5VDC電源單元的（內(nèi)部電源）20mA電流，+24VDC電

12、源5mA電流。轉(zhuǎn)換時間為4ms/通道。2.4變頻器的功能選擇及原理交流變頻器是微計算機及現(xiàn)代電力電子技術高度發(fā)展的結果。微計算機是變頻器的核心，電力電子器件構成子變頻器的主電路。大家都知道，從發(fā)電廠送出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國是每秒50Hz.而交流電動機的同步轉(zhuǎn)速。N1=60f1/P (3-1)式中N1同步轉(zhuǎn)速，r/min;F1定子頻率，Hz;P電機的磁極對數(shù)。而異步電動機轉(zhuǎn)速N=N1(1-s)= 60f1/P(1-s) (3-2)式中s-異步電機轉(zhuǎn)差率，s=(N1-N)/N1,一般小于3%。均與送入電機的電流頻率/成正比例或接近于正比例。因而，改變頻率可以方便的改變電機的運行速度，

13、也就是說變頻對于交流電機的調(diào)運來說是十分合適。72.4.1變頻器的分類及工作原理變頻器的較詳細的工作原理還與變頻器的工方式有關，通用變頻器按工作方式分如下：（1） U/f 控制。U/f控制即電壓與頻率成正比例 變化控制。由于通用變頻器的負載主要是電動機，出于電動機磁場恒定的考慮，在 變頻的同時都要伴隨著電壓的調(diào)節(jié)。U/f控制由于忽略了電動機漏阻抗的作用，在低頻段工作特性不理想。因而實際變頻器中采用E/f控制。采用U/f控制方式的變頻器通常被稱為普通功能變頻器。（2） 轉(zhuǎn)差頻率控制。轉(zhuǎn)差頻率控制是E/f控制基礎上增加轉(zhuǎn)差控制的一種控制方式。從電動機的轉(zhuǎn)速角度看，這是一種電動機的實際運行速度加上該

14、速度選電動機的轉(zhuǎn)差頻率確定變頻器的輸出頻率的控制方式。更重要的是，在E/f=常數(shù)的條件下，通過對轉(zhuǎn)差率的控制，可以實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)矩的控制。采用轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻器通常屬于多功能型變頻器。（3） 矢量控制。矢量控制是受調(diào)速性能優(yōu)良的直流電動機磁場電流及轉(zhuǎn)矩電流可分別控制啟發(fā)而設計的一種控制方式。矢量控制將交流電動機的定子電流采用矢量分解的方法，計算出定子電流的磁場分量級轉(zhuǎn)矩分量，并分別控制，從而大大提高了變頻器對電動機轉(zhuǎn)速及力矩控制的精度及性能。采用矢量控制的變頻器通常稱為高功能變頻器。通用變頻器按工作方式分類的主要工程意義在于各類變頻器對負載的適應性。普通功能型變頻器適用于泵類負載及要求不高的反

15、抗性負載，而高功能變頻器可適用于位能行負載。2.4.2變頻器硬件選擇變頻器選用日本三菱變頻器FR-A500產(chǎn)品，適配電機15KW,該變頻器基本配置中帶有PID功能。通變頻器面板設定一個給定頻率作為壓力給定值，壓力傳感器反饋來的壓力信號（010v）接至變頻器的輔助輸入端FI,FC，作為壓力反饋，變頻器根據(jù)壓力給定和實測壓力，調(diào)節(jié)輸出頻率，改變水泵轉(zhuǎn)速，控制官網(wǎng)壓力保持在給定壓力值上。M1，M2為變頻器的極限輸出頻率的檢測輸出信號端，該信號進PLC，作為泵變頻與工頻切換的控制信心之一，變頻器的極限輸出頻率通過面板可以設定。MA,MC為變頻發(fā)生故障的輸出信息，該兩端，連接信號燈以顯示變頻器故障，變頻

16、器面板上有故障復位按鈕，輕故障用復位按鈕復位，可重新啟動變頻器。S1,S2短接，并與S3連接到PLC的輸出點上，由PLC控制變頻器的運行于關斷；U,V,W輸出端并聯(lián)三個接觸器分別接M1,M2,M3泵電機，變頻器可分為驅(qū)動三臺泵，另外這三臺泵電機還通過另外三個接觸器并聯(lián)到工頻電源上，這6個接觸器 線包連接到PLC的四個輸出點上，由PLC控制其工頻，變頻切換工作。通過變頻器面板設定一個給定頻率作為壓力給定值（14端），壓力傳感器反饋來的壓力信號（010V）接至變頻器端子的7端，8端，作為壓力反饋，變頻器根據(jù)壓力設定和實測壓力，調(diào)節(jié)輸出頻率，改變水泵轉(zhuǎn)速。變頻器端子的19端和20端是傳感器壓力的上、

17、下限值，該信號進PLC，作為工頻切換的控制信息，由PLC控制水泵的工頻或變頻運 行。8變頻器有2個作用，一是作為電機的軟啟動裝置，限制電動機的啟動電流；二是改變異步電動機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒壓供水。下圖3-1為日本三菱變頻器FR-A500在電路中的接線圖日本三菱變頻器PR-A500在電路中的接線圖2.5壓力傳感器的作用及使用方法在智能系統(tǒng)中檢測是非常重要的一部分，它將檢測到控制量反饋給系統(tǒng)，才能實現(xiàn)自動控制，給系統(tǒng)所用的檢測的是水壓，在這個系統(tǒng)中選用壓力傳感器，它的作用是通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號變成420mA變化的電流信號或010V間變化的電壓信號的標準信號送入PLC的端口進

18、行PID調(diào)節(jié)，經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進行比較，得出一個調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)官網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當用水量超過一臺水泵的供水量時，通過PLC控制切換器進行加減泵。根據(jù)用水量的大小有PLC控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對水泵的調(diào)速，實現(xiàn)恒壓供水。當供水負載變化時，輸入電機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構成了以設定壓力為基準的閉環(huán)控制系統(tǒng)。此外你，系統(tǒng)還設有多種保護功能，尤其是硬件/軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的及時維修和系統(tǒng)的正常供水。供水系統(tǒng)的壓強是P=pgh，下面單位都是估計標準單位p=103,g=9.8,一般情況下h<60，所

19、以本系統(tǒng)供水系統(tǒng)輸出壓力小于或等于0.6Mpa，系統(tǒng)選用YTZ-150型帶電接點式的壓力傳感器，其水壓檢測范圍為01Mpa，檢測精度為正負0.01Mpa，該傳感器將01Mpa范圍的壓力對應轉(zhuǎn)換成010V的電信號。該傳感器還具有體積小，重量輕，結構簡單，工作可靠的特點。9第三章 系統(tǒng)設計3.1系統(tǒng)要求對三泵生活/消防雙恒壓供水心疼的基本要求是：（1） 生活供水時，系統(tǒng)低壓值遠行，消防供水時高壓遠行。（2） 三臺泵根據(jù)恒壓的需要，采取“先開先?！钡脑瓌t接人和遠行。（3） 在用水量小的情況下下，如果一臺泵連續(xù)運行時間超過3h，則要切換下即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺工作時間過長。（4） 三臺泵在

20、啟動時都要有軟啟動功能。（5） 要有完善的報警功能。（6） 對泵的操作要有手動控制功能，手動只是應急或檢修時臨時使用的3.2控制系統(tǒng)的I/O及地址分配將系統(tǒng)所有的輸入信號和輸出信號統(tǒng)一進行編址，該系統(tǒng)有7個輸入信號和13個輸出信號，下表是將控制系統(tǒng)的輸入輸出信號的名稱、代碼及地址編號。水位上下限信號分別為X1,X2它們在水淹沒時為0，平時為1。名稱 代碼 地址編號輸入信號 手動和自動消防信號 SA1 X0水池水位下限信號 SLL X1水池水位上限信號 SLH X2變頻器報警信號 SU X3消鈴信號 SB9 X4試燈信號 SB10 X5模擬量輸入模塊 遠程壓力表模擬量電壓值 Up 電流通道輸出信

21、號 1#泵工頻運行接觸器及指示燈 KM1,HL1 Y02#泵變頻運行接觸器及指示燈 KM2,HL2 Y12#泵工頻運行接觸器及指示燈 KM3.HL3 Y22#泵變頻運行接觸器及指示燈 KM4,HL4 Y33#泵工頻運行接觸器及指示燈 KM5,HL5 Y43#泵變頻運行接觸器及指示燈 KM6,HL6 Y5生活消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥 YV2 Y10水池水位下限報警指示燈 HL7 Y11變頻器故障報警指示燈 HL8 Y12火警報警指示燈 HL9 Y13報警電鈴 HA Y14變頻器頻率復位控制 KA Y15模擬量輸入模塊 控制變頻器頻率用電壓信號 Uf 電流通道表4-1 輸入輸出點代碼及地址編號103.3

22、 PLC系統(tǒng)選型從上面分析可以知道，系統(tǒng)共有開關量輸入點6個、開關量輸出點12個；模擬量輸入點1個、模擬量輸出點1個。選用FX2N-32MR主機一臺，加上一個模擬量輸入擴展模塊FX2N-4N，再擴展一個模擬量輸出擴展模塊FX2N-2N。這樣的配置是最經(jīng)濟的。整個PLC系統(tǒng)的配置如圖4-2所示。圖4-2 PLC系統(tǒng)的組成3.4 電器控制系統(tǒng)原理圖3.4.1 主電路圖如圖4-1所示為電控系統(tǒng)的主電路圖。三臺電機分別為M1,M2,M3。接觸器KM1、KM3、KM5分別控制M1、M2、M3的工頻運行；電機分別為M1、M2、M3。接觸器KM2、KM4、KM6分別控制M1、M2、M3的變頻運行；FR1、F

23、R2、FR3分別為三臺水泵電機過載保護用的熱繼電器：QS1、QS2、QS3、QS4分別為變頻器和三合泵電機主電路的隔離開關；FU1為主電路的熔斷器；FR-A500的日本三菱變頻器。圖4-3 電控系統(tǒng)主電路113.4.2 控制電路圖如圖4-4為電控系統(tǒng)控制電路圖。圖中SA為手動/轉(zhuǎn)換開關，SA打在1的位置為手動控制狀態(tài)；打在2的狀態(tài)為自動控制狀態(tài)。手動運行時，可用按鈕SB1SB2控制三臺泵的啟/停和電磁閥YV2的通斷；自動運行時，系統(tǒng)在PLC程序下控制運行。圖中的HL10為自動運行狀態(tài)電源指示燈。對變頻器R進行復位時只提供一個干出點信號，由于PM為4個輸出點為一組共用一個COM端，而本系統(tǒng)又沒有

24、剩下單獨的COM端輸出組，所以通過一個中間繼電器KA的觸點對變頻器實行復頻控制。手動運行按下按鈕啟動或停止水泵，可根據(jù)需要分別控制1#3#泵的啟停。該方式主要供檢修及變頻器故障時用。自動運行合上自動開關后，1#泵電機通電，變頻器輸出頻率從0HZ上升，同時PID調(diào)節(jié)程序?qū)⒔邮艿阶詨毫鞲衅鞯臉藴市盘枺?jīng)運算與給定壓力參數(shù)進行比較，將調(diào)節(jié)參數(shù)送給變頻器，如壓力不夠，則頻率上升到50HZ,1#泵由變頻切換為工頻，對2#泵進行變頻，變頻器逐漸上升頻率至給定值，加泵依次類推；如用水量小，從先啟的泵開始減，同時根據(jù)PID調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運行。若有電源瞬時停電的情況，則系統(tǒng)停機；待電源恢復正常后，

25、系統(tǒng)自動恢復運行，然后按自動運行方式啟動1#泵變頻，直至在給定水壓值上穩(wěn)定運行。變頻自動功能是該系統(tǒng)最基本的功能，系統(tǒng)自動完成對多臺泵軟啟動、停止、循環(huán)變頻的全部操作過程。第四章 系統(tǒng)程序設計硬件連接確定之后，系統(tǒng)的控制功能主要通過軟件實現(xiàn)結合前述泵站的控制要求，對泵站軟件設計分析如下：4.1系統(tǒng)要求的工作泵組數(shù)量管理前邊已經(jīng)說過，為了恒定水壓，在水壓降落時要升高變頻器的輸出頻率，且在一臺泵工作不能滿足恒壓要求時，需啟動第二臺泵或第三臺泵。判斷需啟動新泵的標準是變頻器的輸出頻率達到設定的上限值。這一功能可通過比較指令實現(xiàn)。為了判斷變頻器工作頻率達到上限值的確定性，應濾去偶爾的頻率波動引起的頻率

26、達到上限情況，在程序中考慮采取時間濾波。由于變頻器泵站希望每一次啟動電動機均為軟啟動，又規(guī)定并接上工頻電源運行，將變頻器復位并用于新運行泵的啟動。初次之外，泵組管理還有一個問題就是泵的工作循環(huán)控制，本例中使用泵號加1的方法實現(xiàn)變頻泵的循環(huán)控制（3再加1等于0），用工頻泵的總數(shù)結合泵號實現(xiàn)工頻泵的輪換工作。12圖4-4 電控系統(tǒng)控制電路圖4.2程序的結構及程序功能的實現(xiàn)根據(jù)可知，PLC上在恒壓供水系統(tǒng)中的功能較多，由于模擬量單元及PID調(diào)節(jié)器都需要編制初始化及中斷程序，本程序可分為三部分：主程序、子程序和中斷程序。系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序中完成。這樣可節(jié)省掃描時間。利用定時器中斷功能

27、實現(xiàn)PID控制的定時采樣及輸出控制。主程序的功能最多，如泵切換信號的生成、泵組接觸器邏輯控制信號的綜合及報警處理等都在主程序。生活及消防雙恒壓的兩個恒壓值是采用數(shù)字方式直接在程序中設定的。生活供水時系統(tǒng)設定值為滿量程的70%，消防供水時系統(tǒng)設定值為滿量程的90%。在本系統(tǒng)PID中，只是用了比例和積分控制，其回路增益和時間常數(shù)可通過工程計算初步確定，但還需要進一步調(diào)整以達到最優(yōu)控制效果。（初步確定的增益和時間常數(shù)）積分時間Ti=30min程序中使用的PLC元件及其功能如表4-5所示 器件地址 功能 器件地址 功能D100 過程變量標準值 T38 工頻泵減泵濾波時間控制13D102 壓力給定值 T

28、39 工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制D104 PI計算值 M10 故障結束脈沖信號D11 比例系數(shù) M11 泵變頻啟動脈沖D111 采樣時間 M12 減泵中間繼電器D112 積分時間 M13 倒泵變頻啟動脈沖D113 微分時間 M14 復位當前變頻泵運行脈沖D114 變頻運行頻率下限值 M15 當前泵運行啟動脈沖D115 生活供水變頻運行上限值 M16 新泵變頻啟動脈沖D116 消防供水變頻運行上限值 M20泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制D150 PI調(diào)節(jié)結果存儲單元 M21 泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制D180 變頻工作泵泵號 M22 泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制D182 變頻工作泵的總臺數(shù) M30 故障信號匯總

29、D184 倒泵時間存儲器 M31 水池水位下限故障邏輯D190 工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 M32水池水位下限故障消鈴邏輯T33工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 33 變頻器故障消鈴邏輯T34 工頻泵增泵濾波時間控制 M34 災消鈴邏輯表4-5 程序中使用PLC機內(nèi)器件及功能4.3 系統(tǒng)的運行分析設備控制3臺水泵電機供水時，工作一臺水泵電機變頻調(diào)速，用水量加大時，首臺工作水泵由低速向高速調(diào)頻，當工作頻率達到50HZ即水泵滿負荷工作時仍不能滿足用水要求時，將首臺工作水泵切換至工頻運轉(zhuǎn)，變頻調(diào)速器控制第二臺水泵調(diào)頻運轉(zhuǎn)，同時工作2臺水泵。如用水量進一步增加，第二臺水泵切換至工頻運轉(zhuǎn)，變頻調(diào)速器控制第三臺水泵調(diào)頻運轉(zhuǎn)，同時工作3臺水泵。供水量減少時，調(diào)速工作水泵首先由高頻段向低頻段調(diào)速運轉(zhuǎn)，水泵工作頻率達到柜內(nèi)微機控制器預先設定的下限工作頻率而實測水壓仍高于水壓設定值時，直接停止首臺工作水泵，第二臺泵工頻運轉(zhuǎn)，第三臺泵調(diào)頻運轉(zhuǎn)保持系統(tǒng)水壓恒定，如2臺水泵同時工作實際水壓仍高于設定值，直接停止工頻運轉(zhuǎn)水泵，第三臺調(diào)頻運轉(zhuǎn)保持系統(tǒng)水壓恒定。安全問題在軟件方面設置多個保護環(huán)節(jié)，時時檢測系統(tǒng)狀態(tài)，安全報警等。硬件方面設置安全鏈機械保護，經(jīng)多個閉合觸點組成，包括緊急停車，壓力超上下限開關，水位超上下限開關，電機過熱保護繼電器，空載保護等。安全鏈多個觸點均為常閉觸點，其中任一觸點斷開，安全鏈即失效