畢業(yè)設計(論文)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設計

基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)的設計方案2.1恒壓供水系統(tǒng)總體方案設計總體方案簡介西門子S7-200型可編程控制器（SIMATICS7-200）是模塊化中小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應用；大范圍的各種功能模塊可以非常好的滿足和適應自動控制任務，各種單獨的模塊之泛組合以用于擴展；多種的性能遞增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/O擴展模塊，使用戶可以完全根據實際應用選擇合適的模塊。因此，基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)以西門子S7-200系列PLC作為控制器，采用其擴展模擬輸入輸出模塊EM235，利用其內部的PID控制指令，配合MM420型號的變頻器和電機，同時用KBY壓力變送器來檢測管網壓力，與設定的壓力值進行比較，構成閉環(huán)調速系統(tǒng)。其中變頻器的作用是為電機提供可變頻率，實現電機的無級調速，從而使管網水壓連續(xù)變化，同時變頻器還可作為電機軟啟動裝置，限制電機的啟動電流。壓力變送器的作用是檢測管網水壓；智能PID調節(jié)器實現管網水壓的PID調節(jié)；PLC控制單元則是泵組管理的執(zhí)行設備，同時還是變頻器的驅動控制，根據用水量的實際變化，自覺調節(jié)輸出模擬信號數值。改變輸入變頻器值，即實現其對水泵電機的無級調速。控制部分方框圖所示：水泵電機是輸出環(huán)節(jié)，轉速由變頻器調節(jié)，變頻器接受PLC控制器的信號對轉速進行控制，PLC控制器綜合給定和反饋信號（由PLC擴展模擬輸入輸出模塊接受信號）后，經過PID調節(jié)，向變頻器輸出運轉頻率指令，壓力傳感器檢測管網出水壓力，并將其轉換為PLC控制器可接受的數字信號，進行調節(jié)。下圖2.2控制部分方框圖所示。PLC作為可編程控制器，協調各元件順利運行。圖2.1整體方框圖圖2.2控制部分方框圖系統(tǒng)控制要求本課題來源于生產、生活供水的實際應用。本系統(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。該系統(tǒng)可以為生活和消防等供水的供水。在恒壓供水系統(tǒng)中，在出水的管中設有一個YBT壓力傳送器，檢測水壓的大小，并將其轉化成模擬信號（電流信號）。通過PLC設定一個恒定壓力值、變頻器上限（最高頻率）和下限（最低頻率）。利用PID計算形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。當水量發(fā)生變化時，變頻器根據管內的壓力設定值和變頻器反饋的實際壓力值之差，經過模擬輸入、D/A轉換、PID計算、A/D轉換、模擬輸出等對電動機的轉速進行調節(jié)，當管內所測壓力值比實際壓力值大時，需要自動控制PLC的模擬輸出模塊，控制變頻器的輸出頻率降低但不能低于變頻器的最低頻率（下限）；當管內所測壓力值比實際壓力值小時，需要自動控制PLC的模擬輸出模塊，控制變頻器的輸出頻率升高但不能高于變頻器的最高頻率（上限）。從而保證管網壓力穩(wěn)定，實現管網的恒壓供水。2.2變頻恒壓供水原理該系統(tǒng)的恒壓控制采用閉環(huán)控制，在水泵的輸出管網中安裝一個壓力變送器，將管內水壓轉換成15V的信號輸入PLC的擴展模擬量輸入輸出模塊（EM235）的模擬量輸入端并經過A/D轉換將其轉換成數字信號。該數字信號與壓力給定值相比較，并經過PID運算，由PLC輸出控制信號經 D/A轉換通過EM235的模擬量輸入端輸出420mA的控制信號送往變頻器，控制變頻器輸出頻率，從而控制水泵電動機轉速，使水壓穩(wěn)定在設定值。在恒壓供水系統(tǒng)中，當水量發(fā)生變化時，變頻器根據管內的壓力設定值和變頻器反饋的實際壓力值之差，發(fā)生相應的變化，保證管網壓力穩(wěn)定，實現管網的恒壓供水。山東科技大學?？飘厴I(yè)論文基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)軟件設計3基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)硬件設計3.1系統(tǒng)的硬件電路構成本設計論文包含的硬件主要有，PLC（可編程控制器）、變頻器(MM420)、壓力傳感器、電動機（水泵）、和PLC模擬量擴展模塊EM235可編程控制器（S7-200）可編程控制器（S7-200）原理可編程控制器（PLC）是一種數字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計，采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、和算術運算等操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械和生產過程。采用了典型的計算機結構，主要有CPU、電源、存儲器和專門設計的輸入/輸出接口電路組成。用PLC實施控制，其實質是按控制功能要求，通過程序按一定算法進行輸入、輸出變換，并將這個變換給以物理實現，并應用于工業(yè)現場。可編程控制器（S7-200）應用目前PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、制藥、電力、機械制造等各個領域。PLC被稱為專為工業(yè)環(huán)境下的應用而設計，故其主要的應用方面為:作為開關量控制。是PLC的基本功能，得力于PLC具有強大的邏輯運算功能，可以實現各種簡單和復雜的邏輯運算。模擬量控制因為PLC只能處理數字量，為處理溫度、壓力、流量、液位、速度等模擬量，PLC中專門配置了A/D、D/A轉換模塊（例如EM235），將模擬信號經A/D轉換后送PLC處理，將PLC處理后所得數字量經D/A轉換成模擬量去控制被控設備（本課題是控制變頻器），來完成現場連續(xù)控制。閉環(huán)過程控制PLC配置PID控制單元用來實現對控制現場的某些變量（電壓、電流、溫度、速度等）的閉環(huán)PID控制。（用課題是用自編的程序實現PID閉環(huán)控制）定時/計數控制PLC具有定時/計數控制，具有專門的功能指令。（本課題中未用該指令）數據處理現在PLC不僅具備數字運算（包含四則運算、矩陣運算、函數運算、浮點運算）和數據傳送功能，而且還具有數據比較、轉換、通信、顯示等功能。（本課題中大量用到數據傳送可運算功能）可編程控制器（S7-200）特點（1）可靠性高，抗干擾能力強（2）配套齊全，功能完善，適用性強（3）編程方便，易于使用功能強，擴展能力強PLC控制系統(tǒng)設計、安裝、調試方便（6）系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造（7）體積小，重量輕，能耗低，易于實現機電一體化（四）可編程控制器（S7-200）接線方式24V24V電源圖3.1CPU224接線方式（五）可編程控制器（S7-200）通訊口的引腳分配連接器針號信號1屏蔽機殼地224V返回邏輯地3RS-485信號BRS-485信號B4請求發(fā)送RTS(TTL)55V返回邏輯地6+5V+V,1000串聯電阻7+24V+24V8RS-485信號ARS-485信號A9未用選擇十位協議（輸入）連接器外殼屏蔽機殼地表3.1S7-200通訊口的引腳分配變頻器(MM420)變頻器（MM420）全稱MICROMASTER420系列變頻器（一）變頻器（MM420）工作原理MICROMASTER420是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列。該變頻器由微處理器控制，并采用絕緣柵雙極性晶體管（IGBT）作為功率輸出器件。為交-直-交變頻器，即先把頻率、電壓都固定的交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率、電壓都可調的三相交流電源。該系統(tǒng)的基本結構圖為：整流電路直流中間電路控制電路整流電路直流中間電路控制電路交流電源逆變電路頻率和電壓可調的交流電圖3.2變頻調速系統(tǒng)的基本結構整流電路—交-直部分整流電路通常由二極管或晶閘管構成的橋式電路組成，把頻率、電壓都固定的交流電整流成直流電直流中間電路部分—濾波電路根據儲能元件不同，濾波電路分為電容濾波和電感濾波兩種，分別構成電壓型變頻器和電流型變頻器。逆變電路—直-交部分逆變電路是交-直-交變頻器的核心部分，把直流電逆變成頻率、電壓都可調的三相交流電源，直接控制電機。（二）變頻器（MM420）參數表參數號參數名稱DefaultLevelDSQCR0000驅動裝置只讀參數的顯示值.2..P0003用戶的參數訪問級11CUT.P0004參數過濾器01CUT.P0010調試用的參數過濾器01CTNP3950訪問隱含的參數04CUT.P3900“快速調試結束”01CQP0970復位為工廠設定值01C.表3.2變頻器常用參（三）變頻器（MM420）應用及特點變頻器不僅可以用于標準電動機調速，而且可以用于其他調速電動機，在節(jié)能、較少維修、提高產量、保證質量等方面都取得良好經濟效益。變頻器的應用幾乎包含所有工業(yè)領域，如鋼鐵、有色冶金、油田、煉油、石化、化工、制藥、造紙等行業(yè)。例如在機床上，變頻器能使其選擇無級的最佳速度運轉；在各種搬運機械中，調節(jié)多臺電動機的轉速，變頻或者工頻運轉。（四）變頻器（MM420）與電機連接方式及接線圖圖3.3接單相電源時，變頻器與電機連接圖3.4接三相電源時，變頻器與電機連接圖3.5變頻器（MM420）接線圖KYB壓力變送器（一）KYB壓力變送器工作原理壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)壓力變送器被測介質的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在即敏感元件的兩側隔離膜片上，通過隔離片和元件內的填充液傳送到測量膜片兩側。測量膜片與兩側絕緣片上的電極各組成一個電容器。兩側壓力不一致時，致使測量膜片產生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側電容量就不等，通過振蕩和解調環(huán)節(jié)，轉換成與壓力成正比的信號。壓力變送器和絕對壓力變送器的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空，內含有A/D轉換器、D/A轉換器。A/D轉換器將解調器的電流轉換成數字信號，其值被微處理器用來判定輸入壓力值。微處理器控制變送器的工作。另外，它進行傳感器線性化。重置測量范圍。工程單位換算、阻尼、開方，，傳感器微調等運算，以及診斷和數字通信。D/A轉換器把微處理器來的并經校正過的數字信號微調數據，這些數據可用變送器軟件修改。數據貯存在EEPROM內，即使斷電也保存完整。KYB壓力變送器變送器由擴散硅壓力芯片和信號處理電路組成，當外加壓力時，將引起壓力芯片的輸出電壓以生變化，再經信號處理電路將其放大，并轉換為與輸入壓力成線性對應關系的標準電流輸出信號。KYB-800KT型壓力變送器由壓力敏感部件、恒流源供電電路、信號放大處理電路組成。壓力敏感部件采用國際高品質擴散硅壓阻式壓力傳感器，其利用兩個單晶硅片結合在一起，上面硅片通過微機械加工工藝構成一個惠斯通電橋，該電橋電壓輸出與作用在硅片上的壓力差成比例；恒流源供電電路可產生2mADC的電流，用于激勵壓力傳感器工作。信號放大處理電路用于將惠斯通電橋產生的電壓信號線性放大處理后并轉換成0-5VDC4-20mADC等多種工業(yè)標準化信號。（二）KYB壓力變送器技術特點KYB-800KT系列產品采用國際先進生產工藝及電子元部件，在嚴格的質量保證體系的保障下生產制造，具有精度高、體積小、重量輕、安裝方便、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。主要性能特點穩(wěn)定性高溫度誤差小實用性強安裝維修方便（三）KYB壓力變送器接線方式二線制電流輸出端子連接

圖3.6二線制電流輸出端子連接三線制電流輸出端子連接圖3.7三線制電流輸出端子連接二線制電壓輸出端子連接圖3.8二線制電壓輸出端子連接LC模擬量擴展模塊（EM235）EM235是常用的模擬量擴展模塊，它具有4路模擬量輸入和一路模擬量輸出的功能。（一）PLC模擬量擴展模塊（EM235）的接線方式圖3.9PLC模擬量擴展模塊（EM235）的接線方式對于電壓信號，按正負直接接入×＋和×－；對于電流信號將R×和×+短接后接入電流輸入信號的“+”端；未連接傳感器的通道要將×＋和×－短接。對于某一模塊，只能將輸入端同時設置為一種量程和格式，即相同的量程和分辨率。（二）PLC模擬量擴展模塊（EM235）的技術參數常用技術參數：模擬量輸入特性模擬量輸入點數4輸入范圍電壓（單極性）010V、05V、01V、0500mV、0100mV、050mV電壓（雙極性）10V、5V、2.5V、1V、500VmV、250mV、100mV、50mV、25mV電流020mA數據字格式單極性全量程范圍-32000+32000雙極性全量程范圍032000分辨率12位A/D轉換器模擬量輸出特征模擬量輸出點數1信號范圍電壓輸出10V電流輸出020mA數據字格式電壓-32000+32000電流032000分辨率電流電壓12位電流11位表3.3PLC模擬量擴展模塊（EM235）常用技術參數：EM235開關單/雙極性選擇SW1SW2SW3SW4SW5SW6單極性ON雙極性OFFOFFOFFX1OFFONX10ONOFFX100ONON無效ONOFFOFF0.8OFFONOFF0.4OFFOFFON0.2表3.4EM235擴展模塊開關設置上表說明如何用DPI開關設置EM235擴展模塊，開關1到6可選擇輸入模擬量的單/雙極性、增益和衰減。由該表得，DIP開關SW6決定模擬量輸入的單雙極性，當SW6為ON時，模擬量輸入為單極性輸入，SW6為 OFF時，模擬量輸入為雙極性輸入。SW4和SW5決定輸入模擬量的增益選擇，而SW1,SW2,SW3共同決定了模擬量的衰減選擇。根據表3.5可得所有的輸入設備如下表單極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3SW4SW5SW6ONOFFOFFONOFFON050mV12.5uVOFFONOFFONOFFON0100mV25uVONOFFOFFOFFONON0500mV125uVOFFONOFFOFFONON01V250uVONOFFOFFOFFOFFON05V1.25mVONOFFOFFOFFOFFON020mA5uVOFFONOFFOFFOFFON010V2.5mV雙極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3SW4SW5SW6ONOFFOFFONOFFOFF25mV12.5uVOFFONOFFONOFFOFF50mV、25uVOFFOFFONONONOFF100mV50uVONOFFOFFOFFONOFF250mV、125uVOFFONOFFOFFOFFOFF500VmV250uVOFFOFFONOFFOFFOFF1V500uVONOFFOFFOFFOFFOFF2.5V1.25mAOFFONOFFOFFOFFOFF5V2.5mAOFFOFFONOFFOFFOFF10V5mA表3.5EM235擴展模塊所有的輸入設備（三）PLC模擬量擴展模塊（EM235）輸入數據字格式圖3.1012位數據值在CPU的模擬量輸入字中的位置圖3.1112位數據值在CPU的模擬量輸出字中的位置ID閉環(huán)控制模塊PID控制器是比例-積分-微分控制(Proportional-Integral-De-rivative)的簡稱。其優(yōu)點是不需要精確的控制系統(tǒng)數學模型，有較強的靈活性和適應性，而且PID控制器的結構典型、程序設計簡單、工程上易于實現、參數調整方便。（一）PID閉環(huán)控制系統(tǒng)原理本系統(tǒng)的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)原理圖如下圖。圖3.12PID閉環(huán)控制系統(tǒng)原理圖其中是sp(t)給定值、pv(t)是反饋量，由壓力變送器測得。C(t)為輸出。PID控制器的輸入輸出關系為式中e(t)=sp(t)-pv(t)稱為偏差值，M(t)為PID控制器的輸出，Kp為比例系數，回路增益Kc、采樣時間Ts、積分時間TI、微分時間TD。CPU只處理數字信號，故必須經過轉換，采樣時間T第N次采樣得到的偏差e(n),控制器輸出M（n），則微分用差分代替，積分用求和代替。則數字化的PID計算為可寫成可得：為微分系數為微分系數（二）PLC實現PID控制的方式

用PLC對模擬量進行PID控制大致有如下幾種方法：

(1)使用PID過程控制模塊：這種模塊的PID控制程序是PLC廠家設計的，并放在模塊中，用戶使用時只需要設置一些參數，使用起來非常方便。

(2)使用PID功能指令：它是用于PID控制的子程序，與模擬量輸入／輸出模塊一起使用，可以得到類似于使用PID過程控制的效果，但價格便宜得多。如S7-200的PID指令

(3)用自編的程序實現PID閉環(huán)控制：在沒有PID過程控制模塊和功能指令的情況下，仍希望采用某種改進的PID控制算法，此時用戶需要自己編制PID控制程序。本設計中采用PLC的CPU為S7-200，S7-200中具有PID指令。故該設計中利用PID指令實現PID閉環(huán)控制。（三）輸入輸出變量的轉換

PID控制有輸入量2個：給定值sp和過程變量pv。給定值通常是固定值，過程變量通常是經過A／D轉換和計算后得到的被控量的實測值。給定值和過程變量都是和被控對象有關的值，對于不同的系統(tǒng)，它們的大小、范圍與工程單位有很大的不同。應用PLC的PID指令對這些量進行運算之前，必須將其轉換成標準化的浮點數(實數)。同樣，對于PID指令的輸出，在將其送給D／A轉換器之前，也需要進行轉換。

（四）PID指令及其回路表

S7-200的PID指令如下圖所示。圖3.13PID指令表

指令中TBL是回路表的起始地址，LOOP是回路編號。編譯時如果指令指定的回路表起始地址或回路號超出范圍，CPU將生成編譯錯誤(范圍錯誤)，引起編譯失敗。PID指令對回路表中的某些輸入值不進行范圍檢查，應保證過程變量、定值等不超限?；芈繁砣缦卤硭酒频刂纷兞扛袷筋愋兔枋?過程變量雙字節(jié)數輸入應在.0.01.0之間4給定值雙字節(jié)數輸入應在.0.01.0之間8輸出值雙字節(jié)數輸入/輸出應在.0.01.0之間12增益雙字節(jié)數輸入比例常數，可正可負16采樣時間雙字節(jié)數輸入單位s，必須為正20積分時間雙字節(jié)數輸入單位min，必須為正24微分時間雙字節(jié)數輸入單位min，必須為正28上一次的積分值雙字節(jié)數輸入/輸出應在.0.01.0之間32上一次過程變量雙字節(jié)數輸入/輸出最后一次運算過程變量值表3.6回路表過程變量與給定值是PID運算的輸入值，在回路表中他們只能被PID指令讀取而不能改寫。每次完成PID運算后，都要更新回路表內的輸入值Mn，它被限制在0.0～1.0之間

如果PID指令中的算術運算發(fā)生錯誤，特殊存儲器位SM1.1(溢出或非法數值)被置為1，并將中止PID指令的執(zhí)行，想要消除這種錯誤，在下一次執(zhí)行PID運算之前，應改變引起運算錯誤的輸入值，而不是更新輸出值。3.2PLC型號選擇和系統(tǒng)硬件配置變頻調速工作過程及控制要求在恒壓供水系統(tǒng)中，在出水的管中設有一個YBT壓力傳送器，檢測水壓的大小，并將其轉化成模擬信號（電流信號）。通過PLC設定一個恒定壓力值、變頻器上限（最低頻率）和下限（最低頻率）。利用PID計算形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。當水量發(fā)生變化時，變頻器根據管內的壓力設定值和變頻器反饋的實際壓力值之差，經過模擬輸入、D/A轉換、PID計算、A/D轉換、模擬輸出等對電動機的轉速進行調節(jié)，當管內所測壓力值比實際壓力值大時，需要自動控制PLC的模擬輸出模塊，控制變頻器的輸出頻率（降低）但不能低于變頻器的最低頻率（下限）；當管內所測壓力值比實際壓力值小時，需要自動控制PLC的模擬輸出模塊，控制變頻器的輸出頻率（升高）但不能高于變頻器的最高頻率（上限）。從而保證管網壓力穩(wěn)定，實現管網的恒壓供水。系統(tǒng)I/O確定YBT壓力傳送器檢測到的管內水壓需轉換為模擬信號輸送到PLC,同時經過PID計算，A/D轉換后得到模擬量輸出PLC，所以系統(tǒng)需要一個模擬輸入輸出模塊。該模塊只需要一個模擬輸入模塊一個模擬輸出模塊，故選用模擬輸入輸出模塊（EM235）。根據該工作過程及控制要求可知，系統(tǒng)中只需要自動啟動、自動停止、手動啟動、手動停止按鍵四個數字量輸入點，一個接受壓力傳感器數值的模擬輸入信號?？刂齐妱訖C的是PLC提供給變頻器的模擬信號與確定電動機啟動或停止的一個數字量輸出點。3.2S7-200CPU22*系列PLC共有5種CPU模塊。分別是CPU221、CPU222、CPU224、CPU226及CPU226XM。其中CPU221無擴展功能，CPU222最多能帶兩個模塊的擴展模塊，不滿足本系統(tǒng)要求。CPU224是具有較強控制功能的控制器，其I/O點數為14輸入和10輸出，最多7個擴展模塊，能滿足系統(tǒng)要求。故選用S7-200CPU224型號。輸入輸出點分配輸入輸出I0.0自動啟動Q0.0電動機啟動I0.1自動停止AQW0模擬量輸出I0.2手動啟動I0.3手動停止AIW0模擬量輸入表3.7系統(tǒng)輸入輸出點分配輔助繼電器表格VD101壓力設定值VD112比例系數VD204頻率上限VD116采樣時間VD208頻率下限VD120積分時間VD100處理后模擬量輸入值VD124微分時間VD250PI調節(jié)結果存儲單元VD108PI計算值表3.8輔助繼電器表格3.3外部硬件電路設計主電路圖如圖3.15所示為系統(tǒng)的主電路圖。M為電機。KM為接觸器；；FR為水泵電機過載保護用的熱繼電器：QS為變頻器和泵電機主電路的隔離開關；FU為主電路的熔斷器；VVVF是通用變頻器FUFURSTFUFURSTUVWNL1L2L3KMQSVVVF3~M13~FR圖3.15主電路圖控制電路圖圖3.16為系統(tǒng)的控制電路圖，按下按鈕啟動或停止水泵，可根據需要控制水泵的啟動或停止，方便排除故障用；自動運行時，系統(tǒng)在PLC程序控制下運行。SB1為自動啟動、SB2為自動停止、SB3為手動啟動、SB4為手動停止。圖3.16控制電路圖PLC外圍接線圖3.17PLC外圍接線圖4基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)軟件設計根據系統(tǒng)控制要求，系統(tǒng)有兩種工作方式：手動和自動。手動工作方式主要完成電動機的啟動和停止，以及出現不正常工作情況時通過手動操作使系統(tǒng)回到初始狀態(tài)。自動工作方式是自動完成各個流程。KYB壓力變送器測定值BKYB壓力變送器測定值B圖4.1系統(tǒng)流程圖4.2軟件設計電機啟動模塊設計電機啟動分為自動啟動手動啟動和自動停止手動停止。PLC輸入端只有四個數字量輸入，一個模擬量輸入。一個模擬量輸出一個數字量輸出。其數字量輸入輸出部分圖4.3數字量輸入輸出部分程序圖ID控制模塊軟件設計（一）回路輸入的轉換(A／D)

首先，將給定值或A／D轉換后得到的整數值由16位整數轉換為浮點數，可以用下面的程序實現這種轉換：

XORDAC0,AC0//清除累加器MOVWAIW0,AC0//將待轉換的模擬量存入累加器LDW>=AC0,0//如果模擬量為正DTRAC0,AC0//直接轉換成實數NOP//否則ORD16#FFFF0000,AC0//將AC0內數值進行符號位擴展成32位負數LBL0DTRAC0,AC0//將32位整數轉換成實數

然后，將實數進一步轉換成0.0～1.0之間的標準數，可用下式對給定值及過程變量進行標準化：

式中：RNorm為標準化實數值；RRaw為標準化前的值；offset為偏移量，對單極性變量為0.0，對雙極性變量為0.5；Span為取值范圍，等于變量的最大值減去最小值，單極性變量的典型值為32000，雙極性變量的典型值為64000。

下面的程序將上述轉換后得到的AC0中的雙極性數(其中span=64000)轉換為0.0～1.0之間的實數的轉換程序為：R64000.0,AC0//將累加器中的實數標準化+R0.5,AC0、、加上偏移量，使其在0.0-1.0之間MOVRAC0,VD100//將標準化的值存入回路表中

（二）回路輸出的轉換(D／A)

回路輸出即PID控制器的輸出，它是標準化的0.0～1.0之間的實數。將回路輸出送給D／A轉換器之前，必須轉換成16位二進制數，這一過程是將pv與sp轉換成標準化數值的逆過程。

用下面的下式將回路輸出轉換為實數：

式中，RScal是回路輸出對應的實數值；Mn是回路輸出標準化的實數值。

將回路輸出轉換為對應的實數的程序為：MOVRVD108,AC0//將回路輸出送入累加器R64000.0,AC0//單極性變量乘以32000.0

將代表回路輸出的實數轉化為16位整數的指令為：ROUNDAC0,AC0//將實數轉化為32位整數MOVWAC0,AQW0//將16為整數寫入模擬輸出（D/A）寄存器

（三）PID計算因為該設計中利用PID指令實現PID閉環(huán)控制。所以在軟件設計中，只需要設定PID中控制器參數初值如壓力設定值、回路增益Kc、采樣時間Ts、積分時間TI、微分時間TD等。使用PID指令，在自動方式下運行。整體軟件設計（整體程序）//電動機的停、轉//初始化程序上限VD204=1800；下限VD208=22400；比例系數VD112=0.25；采樣時間VD1160=2；積分時間VD120=30；微分時間VD124=0；采用PI調節(jié)器，壓力設定值VD101=0.7//整數至雙整數，雙整數至實數，實數相除，實數傳送等一系列轉換，將輸入模擬量轉換成標準化的浮點數(實數)。//設定值與實際值比較，起始位置VB100回路號0。實現PI計算//pi計算值與頻率的上下限值進行比較，判斷出進行D/A轉換值//實數相乘，取舍，雙整數變整數，字傳送。實現D/A轉換圖4.4程序設計梯形山東科技大學?？飘厴I(yè)論文結束語結束語隨著變頻調速技術的飛速發(fā)展，變頻調速恒壓供水技術普遍使用。用變頻器和PLC來實現恒壓供水，與其它供水方式相比較而言，其優(yōu)點是非常明顯的。節(jié)能效果十分顯著，啟動平穩(wěn)，啟動電流小，避免了電機啟動時對電網的沖擊，延長了泵和閥門等的使用壽命，消除了啟動和停機時的水錘效應。供水控制系統(tǒng)提高了的供水質量。各項控制指標達到了用戶的要求。通過對變頻調速系統(tǒng)發(fā)展歷程、在國內外發(fā)展趨勢的了解，確定了設計的方向。在實習調查中，提出解決該設計的思路及方法，結合社會發(fā)展趨勢，人們的需求，基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)應運而生。通過本系統(tǒng)的設計，對基于變頻器的恒壓供水系統(tǒng)有了深入的理解。根據恒壓供水的原理，系統(tǒng)的學習了MM420變頻器、S7-200PLC、EM235、PID控制、KYB壓力變送器等器件的原理及應用。本設計中采用最簡單的順序控制利用可編程控制器PLC和變頻器實現閉環(huán)控制。當水量發(fā)生變化時，變頻器根據管內的壓力設定值和變頻器反饋的實際壓力值之差，經過模擬輸入、D/A轉換、PID計算、A/D轉換、模擬輸出等對電動機的轉速進行調節(jié)，當管內所測壓力