哈工大課程設(shè)計(jì)變頻給水設(shè)備的恒壓給水控制系統(tǒng)

HarbinInstituteofTechnology課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)〔論文〕課程名稱：電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目：變頻給水設(shè)備的恒壓給水控制系統(tǒng)院系：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：xxx設(shè)計(jì)者：xxx學(xué)號(hào)：xxxx指導(dǎo)教師：楊明、陳宏鈞設(shè)計(jì)時(shí)間：2023年1月11日-2023年1月15日哈爾濱工業(yè)大學(xué)教務(wù)處哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)姓名：院〔系〕：電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)：工業(yè)自動(dòng)化班號(hào)：任務(wù)起至日期：2023年1月10日至2023年1月15日課程設(shè)計(jì)題目：變頻給水設(shè)備的恒壓給水控制系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求：該設(shè)計(jì)題目要求利用西門(mén)子S7200PLC，觸摸屏TP177B和G120變頻器，以及給水系統(tǒng)模擬器，設(shè)計(jì)一個(gè)變頻給水設(shè)備的恒壓給水控制系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)試實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的各種設(shè)計(jì)功能。技術(shù)指標(biāo)：在用戶流量變化時(shí)可自動(dòng)調(diào)節(jié)供水量，使給水壓力穩(wěn)定在設(shè)定值附近，穩(wěn)態(tài)誤差不大于5％，調(diào)節(jié)時(shí)間小于10s。工作量：1〕控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；2〕PLC程序設(shè)計(jì)；3〕變頻器參數(shù)設(shè)定；4〕實(shí)驗(yàn)設(shè)備線路連接；5〕在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行系統(tǒng)的局部調(diào)試和聯(lián)合調(diào)試；6〕整理設(shè)計(jì)文件，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)的成果應(yīng)包括：1〕控制系統(tǒng)各部件間的接線圖。2〕PLC程序清單。3〕變頻器參數(shù)設(shè)定清單。工作方案安排：(學(xué)時(shí)安排為1周，但考慮實(shí)驗(yàn)的安排，需分散在2周內(nèi)完成)第1階段——接受任務(wù)和根本實(shí)驗(yàn)。全體開(kāi)會(huì)，布置任務(wù)，組成設(shè)計(jì)小組〔每組4人〕。之后參加1次實(shí)驗(yàn)，了解變頻器的根本操作方法并熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備。第2階段——系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試實(shí)驗(yàn)之后進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，查閱有關(guān)文獻(xiàn)，合作完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)、PLC編程以及變頻器參數(shù)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)際裝置上進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試過(guò)程中不斷改良原設(shè)計(jì)方案，最終滿足課程設(shè)計(jì)要求。調(diào)試完成后需進(jìn)行驗(yàn)收。第3階段——撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。同組設(shè)計(jì)者及分工：本設(shè)計(jì)組由4人組成，協(xié)作完成設(shè)計(jì)任務(wù)，具體分工如下：xxx：PLC程序設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備線路連接；xxx：變頻器參數(shù)設(shè)定、實(shí)驗(yàn)設(shè)備線路連接；xxx：實(shí)驗(yàn)設(shè)備線路連接；xxx：控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；指導(dǎo)教師簽字___________________年月日教研室主任意見(jiàn)：教研室主任簽字___________________年月日*注：此任務(wù)書(shū)由課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師填寫(xiě)1控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案該設(shè)計(jì)題目要求利用西門(mén)子S7200PLC、TP177B觸摸屏和G120變頻器，以及恒壓供水模擬器，設(shè)計(jì)一個(gè)變頻給水設(shè)備的恒壓給水系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)試實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的各種設(shè)計(jì)功能。變頻給水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理變頻給水設(shè)備由變頻控制柜、穩(wěn)流罐、水泵機(jī)組、儀表、閥門(mén)及管路、基座等組成，適用于一切需要增高水壓，恒定流量的供水系統(tǒng)。其簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：從市政管網(wǎng)來(lái)的低壓水源，經(jīng)過(guò)水泵增壓后，為用戶提供穩(wěn)定的供水。圖1變頻給水系統(tǒng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)變頻給水能自動(dòng)24小時(shí)維持恒定壓力，并根據(jù)壓力信號(hào)自動(dòng)啟動(dòng)備用泵，無(wú)級(jí)調(diào)整壓力，供水質(zhì)量好。在工業(yè)和民用中應(yīng)用十分廣泛。變頻給水系統(tǒng)采用一個(gè)電位器設(shè)定壓力〔也可采用面板設(shè)定壓力〕，采用一個(gè)壓力傳感器檢測(cè)管網(wǎng)中壓力，壓力傳感器將信號(hào)送入變頻器PID回路，PID回路處理之后，送出一個(gè)水量增加或減少信號(hào)，控制水泵馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。為了節(jié)約本錢(qián)同時(shí)提高水泵效率，系統(tǒng)中一般配有多臺(tái)水泵。只有一個(gè)泵由變頻器供電，工作于變頻調(diào)速狀態(tài)，其他泵或不運(yùn)行，或直接連接到電網(wǎng)上運(yùn)行于工頻狀態(tài)。當(dāng)用水量較小時(shí)，只有一個(gè)泵工作于變頻狀態(tài)，在PID控制下自動(dòng)調(diào)節(jié)給水壓力，如在一定延時(shí)時(shí)間內(nèi)，壓力還是缺乏，那么對(duì)該泵進(jìn)行變頻/工頻切換〔即將該泵與變頻器脫開(kāi)，直接連接到電網(wǎng)上運(yùn)行〕，然后利用變頻器啟動(dòng)另一臺(tái)水泵，提高供水量使實(shí)際管網(wǎng)壓力與設(shè)定壓力相一致。隨著用水量的減少，變頻器自動(dòng)減少輸出頻率或切除某一個(gè)工頻運(yùn)行的水泵，減少供水量，使實(shí)際管網(wǎng)壓力仍然與設(shè)定壓力相一致。恒壓給水控制系統(tǒng)的組成為了實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)供水，可采用PLC〔CPU224XP〕和變頻器〔G120〕，組成恒壓給水自動(dòng)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。工作時(shí)，變頻器內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)器根據(jù)由電位器設(shè)定的壓力給定，以及從用戶管路中檢測(cè)的實(shí)際壓力，經(jīng)運(yùn)算后調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的供水量，使實(shí)際壓力與給定壓力一致。PLC的作用是：根據(jù)操作面板上的發(fā)令元件〔如啟動(dòng)按鈕〕啟動(dòng)變頻器，并根據(jù)變頻器計(jì)算的壓力超限指示信號(hào)，結(jié)合合理的控制邏輯發(fā)出控制指令到泵站，決定哪臺(tái)泵啟動(dòng)，是工頻運(yùn)行還是通過(guò)變頻器變頻運(yùn)行。圖2恒壓給水控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由于在實(shí)驗(yàn)室不可能真的安裝供水管路，在控制系統(tǒng)中泵站的功能是利用電子模擬器來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)的。如圖2所示，模擬器接收變頻器發(fā)出的輸出頻率信號(hào)，及各個(gè)泵的啟動(dòng)控制信號(hào)，根據(jù)流體特性計(jì)算出用戶管路的可能壓力，將這個(gè)估計(jì)值作為實(shí)際壓力信號(hào)，反應(yīng)給PID調(diào)節(jié)器。模擬器上的數(shù)碼管可以顯示給定壓力和實(shí)際壓力。此外在模擬器上還可以改變用戶的用水量，使壓力出現(xiàn)波動(dòng)，進(jìn)而觀察控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。圖3是模擬器與上位機(jī)PLC程序、變頻器和電動(dòng)機(jī)的接線結(jié)構(gòu)示意圖，有了模擬器后，給水壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就完整了，可以像在實(shí)際系統(tǒng)上一樣進(jìn)行逼真的調(diào)試，以檢驗(yàn)硬件和軟件設(shè)計(jì)的正確性。圖3給水系統(tǒng)接線圖恒壓給水控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)功能工作方式選擇利用模擬器上的開(kāi)關(guān)S5實(shí)現(xiàn)工作方式選擇功能：自動(dòng)方式和手動(dòng)方式。自動(dòng)方式下的控制要求在自動(dòng)方式下，用模擬器上的PB1和PB2按鈕來(lái)控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止。系統(tǒng)啟動(dòng)后，要求能夠?qū)崿F(xiàn)壓力調(diào)節(jié)、壓力超限判斷、水泵切換等功能。系統(tǒng)停止時(shí)，所有泵均不工作。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)模擬器上指示燈L1亮，停止時(shí)L1滅。壓力調(diào)節(jié)功能：用模擬器上的電位器P1設(shè)定給水壓力，壓力設(shè)定值及從模擬器反應(yīng)的實(shí)際壓力，作為變頻器的模擬輸入信號(hào)，經(jīng)變頻器內(nèi)部PID功能模塊的運(yùn)算后，調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率，改變水泵的供水流量，從而調(diào)節(jié)給水壓力使其跟隨給定值。調(diào)節(jié)模擬器上的電位器P2可改變用戶流量，從而觀察控制系統(tǒng)的抗擾特性。壓力超限判斷功能：當(dāng)實(shí)際壓力超過(guò)〔給定值＋閥值〕時(shí)，延時(shí)5秒后，變頻器的某一開(kāi)關(guān)量輸出端為高電平，為PLC提供壓力超上限的檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)模擬器上指示燈L4亮。當(dāng)實(shí)際壓力低于〔給定值－閥值〕時(shí)，變頻器的另一開(kāi)關(guān)量輸出端為高電平，為PLC提供壓力超下限的檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)模擬器上指示燈L5亮。當(dāng)壓力超上限或超下限的時(shí)間超過(guò)20S后，L6亮，作為報(bào)警指示。當(dāng)壓力正常時(shí)，開(kāi)關(guān)量輸出為低電平，且指示燈滅。水泵切換功能：系統(tǒng)中共有2個(gè)水泵，但只有1個(gè)變頻器，所以任何時(shí)刻只能有1個(gè)泵在變頻器驅(qū)動(dòng)下工作于變頻狀態(tài)，另1個(gè)泵或者不工作，或者直接接到電網(wǎng)上工作于工頻狀態(tài)。系統(tǒng)啟動(dòng)后，假設(shè)當(dāng)前沒(méi)有泵在運(yùn)行，那么啟動(dòng)1號(hào)泵，并使其工作于變頻狀態(tài)。運(yùn)行過(guò)程中，假設(shè)檢測(cè)到壓力超下限，說(shuō)明供水缺乏，那么將當(dāng)前工作泵切換到工頻狀態(tài)，然后用變頻器驅(qū)動(dòng)另1個(gè)泵。假設(shè)檢測(cè)到壓力超上限，那么說(shuō)明供水量過(guò)大，那么應(yīng)停止當(dāng)前工作于工頻狀態(tài)的泵，僅保存變頻泵在工作。水泵的切換控制由PLC實(shí)現(xiàn)，由PLC向模擬器提供泵的控制信號(hào)。假設(shè)1號(hào)泵工作于變頻狀態(tài)，那么要求向模擬器上PUM1輸入端提供1Hz的方波信號(hào)；假設(shè)1號(hào)泵工作于工頻狀態(tài)，那么要求向PUM1輸入端提供高電平；假設(shè)1號(hào)泵停止，那么要求向PUM1輸入端提供低電平。2號(hào)泵的控制與1號(hào)泵相似，不同在于要向PUM1輸入端提供控制信號(hào)。為了便于觀察，要求用L2和L3指示燈分別顯示1號(hào)泵和2號(hào)泵的控制信號(hào)。手動(dòng)方式下的控制要求在手動(dòng)方式下，用模擬器上的PB1和PB2按鈕來(lái)控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止。系統(tǒng)啟動(dòng)后，利用模擬器上的電位器P1直接設(shè)定變頻器輸出頻率，手動(dòng)調(diào)節(jié)P1到達(dá)期望的給水壓力。手動(dòng)方式下只有1號(hào)泵工作于變頻狀態(tài)。系統(tǒng)停止時(shí)，所有泵均不工作。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)模擬器上指示燈L1亮，停止時(shí)L1滅。調(diào)節(jié)模擬器上的電位器P2可改變用戶流量，從而觀察控制系統(tǒng)的抗擾特性。2變頻器的參數(shù)設(shè)定G120變頻器根本知識(shí)根本特點(diǎn)SINAMICSG120是SINAMICS變頻器系列的新成員，能夠完美地滿足低壓范圍內(nèi)的高性能應(yīng)用需求。與其他SINAMICS系列產(chǎn)品相比，將為用戶帶來(lái)獨(dú)一無(wú)二的驅(qū)動(dòng)技術(shù)靈活性，全新SINAMICSG120變頻器以其模塊化的設(shè)計(jì)〔功率模塊、控制單元和BOP〕及其平安保護(hù)功能〔集成化的故障平安保護(hù)〕、通訊能力和能量回饋等各種創(chuàng)新功能而卓爾不群。功率范圍涵蓋0.37~90kw,可適用于各種驅(qū)動(dòng)解決方案。模塊種類SINAMICSG120是一個(gè)由多種不同功能單元組成的模塊化變頻器，兩種主要的單元是：控制單元和功率單元?？刂茊卧梢砸詭追N不同的方式對(duì)功率模塊和所接的電機(jī)進(jìn)行控制和監(jiān)控。它支持與本地或中央控制的通訊并且支持通過(guò)監(jiān)控設(shè)備和輸入\輸出端子的直接控制。功率模塊支持的電機(jī)的功率范圍為0.37Kw到90Kw。功率模塊由控制單元里的微處理器進(jìn)行控制。高性能的IGBT電機(jī)電壓脈寬調(diào)制技術(shù)和可選擇的脈沖頻率的采用，使得電機(jī)運(yùn)行極為靈活可靠，多方面的保護(hù)功能可以為電機(jī)提供更高一級(jí)的保護(hù)。功能參數(shù)碼變頻器的根本功能被細(xì)化為“功能參數(shù)碼〞，存儲(chǔ)在變頻器中供使用時(shí)調(diào)用和配置。功能參數(shù)碼較多的變頻器一般根據(jù)功能參數(shù)碼的用途和性質(zhì)分為假設(shè)干種類。功能參數(shù)碼的結(jié)構(gòu)由參數(shù)碼和參數(shù)值組成，使用時(shí)先確定功能參數(shù)碼，再確定參數(shù)值。G120變頻器參數(shù)的類型讀寫(xiě)參數(shù)：可以修改和顯示的參數(shù)，以P開(kāi)頭只讀參數(shù)：不可修改的參數(shù)，用于顯示內(nèi)部的變量，以r開(kāi)頭變頻器參數(shù)設(shè)定恢復(fù)出廠設(shè)定按下表1順序設(shè)定參數(shù)使變頻器的控制單元恢復(fù)出廠缺省設(shè)定值：表1變頻器出廠參數(shù)設(shè)置參數(shù)或操作描述P0003=1標(biāo)準(zhǔn)級(jí)：允許對(duì)最常用的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定P0004=0所有的參數(shù)P0010=30調(diào)試參數(shù)，出廠設(shè)置P0970=1將參數(shù)恢復(fù)為出廠默認(rèn)值操作面板顯示“BUSY〞STARTER將顯示進(jìn)度條變頻器參數(shù)恢復(fù)完成后，P0970=0;禁用P0010=0；準(zhǔn)備就緒快速參數(shù)化按自己所設(shè)計(jì)的所有參數(shù)值，依次設(shè)定參數(shù)，完成變頻器控制單元的根本功能設(shè)定。如表2所示。表2快速參數(shù)化P0003=3專家級(jí)：僅限于高級(jí)用戶P0004=0所有的參數(shù)P0010=1快速調(diào)試P0100=0電源頻率為50HZP0205=0重載P0300=1異步電機(jī)P0304=400v電機(jī)的額定電壓P0305=4.7A電機(jī)的額定電流P0307=2.2Kw電機(jī)的額定功率P0308=0.82電機(jī)的功率因數(shù)P0309=0額定的電機(jī)效率，由電機(jī)內(nèi)部計(jì)算得出P0310=50電機(jī)的額定頻率是50HZP0311=1420電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1420r/minP0314=22:4-極電機(jī)P0320=0電機(jī)的磁化電流P0335=0自冷方式，電機(jī)由安裝在軸上的風(fēng)扇同電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行冷卻P0400=0無(wú)編碼器P0500=0重載P0610=2報(bào)警并跳閘P0640=150電機(jī)的過(guò)載銀因子P0700=2接線端子作為命令源P0701=1利用實(shí)驗(yàn)裝置操作面板上的DI0開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)變頻器的啟停P0727=0選擇為西門(mén)子P1000=1MOP設(shè)定值P1080=0最小頻率為0HzP1082=50最大頻率為50HzP1300=20無(wú)傳感器的矢量控制P1500=0無(wú)主設(shè)定值P3900=1進(jìn)行電機(jī)參數(shù)計(jì)算并將在快速調(diào)試中未被修改的參數(shù)復(fù)位為出廠設(shè)置注意：快速參數(shù)化后，修改參數(shù)P0776=1〔使AO0為電壓型輸出〕繼續(xù)實(shí)驗(yàn)前，修改參數(shù)P003=3(可訪問(wèn)所有參數(shù))變頻器運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)參數(shù)r0000觀察變頻器的輸出頻率。AI0〔1〕模擬量輸入的標(biāo)定AI0(1)比例關(guān)系設(shè)定圖4AI0(1)比例關(guān)系設(shè)定AI0比例關(guān)系設(shè)定：0V----0%P757.0(AI0)=0;P758.0=05V----100%P759.0=5;P760.0=100轉(zhuǎn)換結(jié)果存放在：r755.0AI1比例關(guān)系設(shè)定：0V----0%P757.1(AI1)=0;P758.1=05V----100%P759.1=5;P760.1=100轉(zhuǎn)換結(jié)果存放在：r755.1具體設(shè)定見(jiàn)表3。表3AI0〔1〕模擬量輸入的標(biāo)定P0756=0單極性電壓輸入P0757.0=0AI0標(biāo)定值x1[V/mA]P0758.0=0.0AI0標(biāo)定值y1該參數(shù)以P2000的百分?jǐn)?shù)表示X1所對(duì)應(yīng)的值P0759.0=5AI0標(biāo)定值X2[V/mA]P0760.0=100AI0標(biāo)定值y2該參數(shù)以P2000的百分?jǐn)?shù)表示X2所對(duì)應(yīng)的值P0757.1=0AI1標(biāo)定值x1[V/mA]P0758.1=0.0AI1標(biāo)定值y1該參數(shù)以P2000的百分?jǐn)?shù)表示X1所對(duì)應(yīng)的值P0759.1=5AI1標(biāo)定值X2[V/mA]P0760.1=100AI1標(biāo)定值y2該參數(shù)以P2000的百分?jǐn)?shù)表示X2所對(duì)應(yīng)的值A(chǔ)O0〔1〕比例關(guān)系設(shè)定圖5AO0比例關(guān)系設(shè)定AO0比例關(guān)系設(shè)定：0%------0VP777.0(AO0)=0P778.0(AO0)=0100%-------5V(10mA)P779.0(AO0)=100P780.0(AO0)=10(mA)AO1輸出變頻器實(shí)際頻率具體設(shè)定見(jiàn)表4.表4AO0〔1〕比例關(guān)系設(shè)定P777.0(AO0)=0P778.0(AO0)=0P779.0(AO0)=100P780.0(AO0)=10(mA)P771.0=21ACTFREQ.加法器、減法器生成過(guò)壓、欠壓設(shè)定信號(hào)〔1〕加法器、減法器生成過(guò)壓、欠壓設(shè)定信號(hào)圖6運(yùn)算比例設(shè)置將閥值存儲(chǔ)在設(shè)定點(diǎn)參數(shù)中P2800=1ACTIVEFREEBLOCKP2889=10圖7ADD運(yùn)算過(guò)壓設(shè)定信號(hào)＝壓力設(shè)定〔AI0〕＋閥值〔10〕P2869.0=r755.0〔壓力設(shè)定，AI0〕P2869.1=2889〔閥值〕P2802.4=1ACTIVEADD1圖8SUB運(yùn)算欠壓設(shè)定信號(hào)＝壓力設(shè)定〔AI0〕－閥值〔10〕P2873.0=r755.0〔壓力設(shè)定，AI0〕P2873.1=2889〔閥值〕P2802.6=1ACTIVESUB1具體設(shè)定見(jiàn)表5。表5加法器、減法器生成過(guò)壓、欠壓設(shè)定信號(hào)P2800=1ACTIVEFREEBLOCKP2889=5上下界限的百分比P2869.0=r755.0壓力設(shè)定，AI0P2869.1=2889閾值P2802.4=1ACTIVEADD1P2873.0=r755.0壓力設(shè)定，AI0P2873.1=2889閾值P2802.6=1ACTIVESUB1〔2〕比擬器產(chǎn)生過(guò)壓、欠壓輸出指示〔比擬器有2個(gè)，比擬器2的參數(shù)為P2887,P2888〕圖9CMP運(yùn)算利用比擬器1產(chǎn)生過(guò)壓指示(IFAI1>=AI0+10%OUT=H)：P2885.0=755.1(實(shí)際壓力：AI1)P2885.1=r2870(過(guò)壓設(shè)定信號(hào))P732.0〔1〕=2886(DO1輸出比擬結(jié)果)P2802.12=3ACTIVECMP1利用比擬器2產(chǎn)生欠壓指示(IFAI1<=AI0-10%OUT=H)：P2887.0=P2874(欠壓設(shè)定信號(hào))P2887.1=755.1(實(shí)際壓力：AI1)P733.0〔1〕=2888(DO2輸出比擬結(jié)果)P2802.13=3ACTIVECMP2具體設(shè)定見(jiàn)表6。表6比擬器產(chǎn)生過(guò)壓、欠壓輸出指示P2885.0=755.1實(shí)際壓力：AI1P2885.1=r2870過(guò)壓設(shè)定信號(hào)P732.0=r2886DO1輸出比擬結(jié)果P732.1=r2886DO1輸出比擬結(jié)果P2802.12=3ACTIVECMP1P2887.0=P2874欠壓設(shè)定信號(hào)P2887.1=755.1實(shí)際壓力：AI1P733.0=r2888DO2輸出比擬結(jié)果P733.1=r2888DO2輸出比擬結(jié)果P2802.13=3ACTIVECMP2PID調(diào)節(jié)設(shè)置圖10PID調(diào)節(jié)設(shè)置1PID給定和反應(yīng)參數(shù)設(shè)定：P2200=1.0(enablePID)P2254=0P2253=755.0(給定為壓力設(shè)定：AI0)P2264=755.1(反應(yīng)為實(shí)際壓力：AI1)圖11PID調(diào)節(jié)設(shè)置2調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)定和輸出限幅：P2280=10(KP)P2285=10(KI)P2291=100(uplimit)P2292=0(lowlimit)具體設(shè)置見(jiàn)表7。表7PID設(shè)置P2200=1.0enablePIDP2254=0P2253=755.0給定為壓力設(shè)定：AI0P2264=755.1反應(yīng)為實(shí)際壓力：AI1P2280=7KPP2285=9KIP2291=100uplimitP2292=0lowlimit數(shù)據(jù)組選擇變數(shù)據(jù)組cds0復(fù)制到cds1P0809.0=0P0809.1=1P0809.2=1(Copycds0to1)圖12CDS選擇定義DI1為CDSbit0用來(lái)切換數(shù)據(jù)組 P702=99P810=722.1(DI1)具體設(shè)置見(jiàn)表8。表8數(shù)據(jù)組選擇P0809.0=0P0809.1=1P0809.2=1Copycds0to1P702=99P810=722.1DI1頻率給定源的設(shè)定圖13頻率給定源設(shè)置主給定采用bico(變量連接)方式P1000=0〔不通過(guò)P1000選擇頻率給定源〕P1070.0=755.0(主給定中cds0:AI0)P1070.1=2294(主給定中cds1:PIDoutput)具體設(shè)定見(jiàn)表9。表9頻率給定源設(shè)定P1000=0不通過(guò)P1000選擇頻率給定源P1070.0=755.0主給定中cds0:AI0P1070.1=2294主給定中cds1:PIDoutputP776=1。3．系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)PLC程序設(shè)計(jì)的思想按照控制要求編寫(xiě)梯形圖程序，因?yàn)槌绦蛟O(shè)計(jì)比擬簡(jiǎn)單，將程序編寫(xiě)思想總結(jié)如下：將系統(tǒng)分為啟動(dòng)后處于低于下限值的1號(hào)泵單獨(dú)工作狀態(tài)M0.0，檢測(cè)到超下限信號(hào)后并進(jìn)行延時(shí)后的1號(hào)泵工頻、2號(hào)泵變頻工作狀態(tài)M0.1，進(jìn)入正常狀態(tài)后的1號(hào)泵工頻、2號(hào)泵變頻工作狀態(tài)M0.2，超過(guò)上限值進(jìn)行延時(shí)后的1號(hào)泵停止、2號(hào)泵變頻的工作狀態(tài)M0.3，進(jìn)入正常狀態(tài)后的1號(hào)泵停止、2號(hào)泵變頻的工作狀態(tài)M0.4，再次超下限信號(hào)后并進(jìn)行延時(shí)后的1號(hào)泵變頻、2號(hào)泵工頻工作狀態(tài)M0.5共6個(gè)狀態(tài)進(jìn)行互相切換。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，每次檢測(cè)到超上限、超下限后都經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)，在梯形圖設(shè)計(jì)時(shí)將計(jì)時(shí)器輸出給一個(gè)PV值為1的計(jì)數(shù)器，使信號(hào)得以保持并控制相應(yīng)的輸出，并同時(shí)注意定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的清零信號(hào)設(shè)置。按照設(shè)計(jì)要求，假設(shè)泵工作于變頻狀態(tài)，那么要求向模擬器上PUMP輸入端提供1Hz的方波信號(hào)；假設(shè)泵工作于工頻狀態(tài)，那么要求向PUMP輸入端提供高電平；假設(shè)泵停止，那么要求向PUMP輸入端提供低電平。在進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)時(shí)采用并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)，變頻時(shí)需要的1Hz方波信號(hào)通過(guò)在相應(yīng)程序中串聯(lián)一個(gè)SM0.5即可實(shí)現(xiàn)。PLC程序設(shè)計(jì)清單對(duì)各功能按鍵、指示燈、開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行定義，根據(jù)電路圖進(jìn)行連線，所用到的變量地址如圖14所示。圖14變量地址對(duì)應(yīng)表主程序中通過(guò)開(kāi)關(guān)S5進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)功能的選擇，S5開(kāi)通時(shí)為自動(dòng)模式，S5關(guān)斷圖15控制模式選擇開(kāi)關(guān)選擇賦值給數(shù)據(jù)選擇位進(jìn)行控制方式選擇，控制邏輯梯形圖如圖16所示。圖16數(shù)據(jù)選擇控制運(yùn)行狀態(tài)由L1燈指示，控制邏輯梯形圖如圖17所示。圖17運(yùn)行指示燈控制中選擇自動(dòng)控制方式時(shí)，進(jìn)行如下的程序控制。首先通過(guò)PB1、PB2控制變頻器的啟停，控制邏輯梯形圖如圖18所示。圖18變頻器啟?？刂飘?dāng)檢測(cè)到壓力超上限時(shí)，L4燈亮，控制邏輯梯形圖如圖19所示。圖19壓力超上限指示控制當(dāng)檢測(cè)到壓力超下限時(shí)，L5燈亮，控制邏輯梯形圖如圖20所示。圖20壓力超下限指示控制當(dāng)檢測(cè)到壓力超上限或壓力超下限時(shí)，進(jìn)行10秒鐘計(jì)時(shí)，超過(guò)10秒鐘，那么故障報(bào)警燈L6燈閃爍報(bào)警，控制邏輯梯形圖如圖21所示。圖21故障指示燈控制當(dāng)壓力超上限后進(jìn)行5秒計(jì)時(shí)，控制邏輯梯形圖如圖22所示。圖22壓力超上限后5秒計(jì)時(shí)控制當(dāng)壓力超下限后進(jìn)行5秒計(jì)時(shí)，控制邏輯梯形圖如圖23所示。圖23壓力超下限5秒計(jì)時(shí)控制當(dāng)PB2按下時(shí)，變頻器停止，復(fù)位所有泵控制狀態(tài)位，控制邏輯梯形圖如圖24所示。圖24變頻器停止控制當(dāng)PB1按下，變頻器啟動(dòng)且沒(méi)有泵工作時(shí)，先啟動(dòng)1號(hào)泵，控制邏輯梯形圖如圖25所示。圖25啟動(dòng)1號(hào)泵控制當(dāng)檢測(cè)到壓力超下限5秒后，本泵切換到工頻運(yùn)行，變頻器啟動(dòng)另一個(gè)泵，控制邏輯梯形圖如圖26所示。圖26壓力超下限控制當(dāng)檢測(cè)到壓力超上限5秒后，本泵繼續(xù)調(diào)頻控制，關(guān)閉另一個(gè)泵，控制邏輯梯形圖如圖27所示。圖27壓力超上限控制用L2燈模擬指示1號(hào)泵的工作狀態(tài)，L2滅表1號(hào)泵停止工作，L2亮表1號(hào)泵工頻運(yùn)行，L2閃爍表1號(hào)泵變頻運(yùn)行，控制邏輯梯形圖如圖28所示。圖281號(hào)泵工作狀態(tài)模擬控制用L3燈模擬指示2號(hào)泵的工作狀態(tài)，L3滅表2號(hào)泵停止工作，L3亮表2號(hào)泵工頻運(yùn)行，L3閃爍表2號(hào)泵變頻運(yùn)行，控制邏輯梯形圖如圖29所示。圖292號(hào)泵工作狀態(tài)模擬控制手動(dòng)模式時(shí)，用模擬器上的PB1和PB2按鈕來(lái)控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止。系統(tǒng)啟動(dòng)后，利用模擬器上的電位器P1直接設(shè)定變頻器輸出頻率，手動(dòng)調(diào)節(jié)P1到達(dá)期望的給水壓力。手動(dòng)方式下只有1號(hào)泵工作于變頻狀態(tài)。系統(tǒng)停止時(shí)，所有泵均不工作。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)模擬器上指示燈L1亮，停止時(shí)L1滅。調(diào)節(jié)模擬器上的電位器P2可改變用戶流量，從而觀察控制系統(tǒng)的抗擾特性。控制邏輯梯形圖如圖30所示。圖30手動(dòng)模式下的控制4調(diào)試過(guò)程及結(jié)果調(diào)試過(guò)程根據(jù)題目要求進(jìn)行端口分配和完成目標(biāo)確定根據(jù)要求進(jìn)行PLC程序的初步編寫(xiě)以及對(duì)模擬器進(jìn)行硬件接線熟悉掌握變頻器的參數(shù)設(shè)定方法，并理解變頻器各參數(shù)的含義。對(duì)G120變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)定進(jìn)行變頻器、模擬器以及PLC之間的聯(lián)合調(diào)試，使得模擬器的輸出電