PLC控制的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第1章緒論(1)一臺(tái)恒速泵直接供水系統(tǒng)(2)恒速泵加水塔的供水方式(3)恒速泵和高位水箱的供水方式(4)恒速泵和儲(chǔ)氣罐供水方式(5)變頻調(diào)速供水方式1969年，美國數(shù)字設(shè)備開發(fā)公司(DEC)承認(rèn)它是世界上第一臺(tái)可編程邏輯控行簡單的控制和同步功能。微處理器出現(xiàn)在70年代初，當(dāng)時(shí)它們被納入PLC,從而第2章供水系統(tǒng)的基本模型和主要參數(shù)2.1供水系統(tǒng)的基本模型供水系統(tǒng)的基本模型如下圖所示：H?(m)泵吸入口Hg(m)實(shí)際揚(yáng)程2.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理器控制.電機(jī)的感應(yīng)轉(zhuǎn)速可以從工頻轉(zhuǎn)換為定子，轉(zhuǎn)換為同步轉(zhuǎn)速。在供水系統(tǒng)中，控制方法是一種廣泛而快速的流量調(diào)節(jié)方法。打開調(diào)節(jié)閥的方法是調(diào)節(jié)閥，即調(diào)節(jié)發(fā)但其特性不變。由于實(shí)際需水量的變化，如果閥門在一段時(shí)間后仍處于開啟狀態(tài)，必會(huì)改變。水的動(dòng)能變化。因此，提升特性隨泵的轉(zhuǎn)速而變化，管道阻力保持不變?？刂芕VVF的進(jìn)水速度。用戶在水中的工作原理是改變以保持管道內(nèi)的恒定壓力。為HA圖2-2恒壓供水系統(tǒng)的基本特征P=k?HQH=k?Q2P=kn3圖2-3管網(wǎng)及水泵的運(yùn)行特性曲線第3章變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方案的確定(1)帶有供水基板的逆變器+水泵單元+壓力傳感器通過命令代碼控制系統(tǒng)PLC連接到PLC轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)庫(例如PID)。微結(jié)構(gòu)降低了(2)通用變頻器的微控制器(包括頻率控制，調(diào)節(jié)器控制)+HMI壓力傳感器(3)通用變頻器+PLC(包括變頻控制，調(diào)節(jié)器控制)+人機(jī)界面+壓力傳感器3.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理圖在恒定壓力下的PLC單元供水控制系統(tǒng)，為了與可編程控制器、壓力變換器和泵組形成全封閉控制系統(tǒng)，圖3.1顯示了系統(tǒng)控制圖：報(bào)警信號(hào)液位變送器變頻器M用戶從圖中可以看出，該系統(tǒng)可以分為三部分：執(zhí)行器，信號(hào)檢測裝置和控制裝置：(1)該系統(tǒng)的信號(hào)控制裝置和壓力信號(hào)控制方法包括檢測壓力信號(hào)、池水位信主要控制反饋信號(hào)。這是模擬信號(hào)。讀取PLC后需要轉(zhuǎn)換成A/D。為了提高系統(tǒng)的給PLC。啟用后，控制系統(tǒng)可以保護(hù)控制系統(tǒng)免受吸入泵電機(jī)和泵破損的影響。傳感器信號(hào)電平安裝在箱子上，通常動(dòng)作中會(huì)反映(2)控制裝置：水資源管理系統(tǒng)通常設(shè)置在水資源管理柜里。由水資源管理(恒壓)的3個(gè)部分構(gòu)成?？刂破髦苯訉┧到y(tǒng)和液位施加壓力發(fā)出警報(bào)信號(hào)，從計(jì)算觸來控制致動(dòng)器(即泵單元)。驅(qū)動(dòng)裝置連接速度控制，以改變泵的速度來跟蹤發(fā)送循環(huán)頻率器驅(qū)動(dòng)的頻率和固定頻率，即循環(huán)泵的頻率作為泵速度，泵以50Hz工作的器圖3-2變頻恒壓供水系統(tǒng)框圖 3.3硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)的原理，系統(tǒng)的電氣控制總框圖如圖3-3所壓力壓力PLC及其擴(kuò)展模塊，(2)變頻器，(3)水泵單元，(4)壓力變送器，(5)液位變送器。主要設(shè)備選擇如表3-1所示：表3-1本系統(tǒng)主要硬件設(shè)備清單主要設(shè)備型號(hào)及其生產(chǎn)廠家可編程控制器(PLC)模擬量擴(kuò)展模塊變頻器水泵機(jī)組SFL系列水泵3臺(tái)(上海熊貓機(jī)械有限公司)壓力變送器及顯示儀表普通壓力表Y-100、XMT-1270數(shù)顯儀液位變送器分體式液位變送器DS26(淄博丹佛斯公司)PLC主要用于變電壓供水系統(tǒng)的自動(dòng)控制.它必須執(zhí)行以下功能：自動(dòng)控制三臺(tái)的手動(dòng)/自動(dòng)控制功能僅用于緊急情況或大修；系統(tǒng)必須具有完整的報(bào)警功能，并能變頻電3.4變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程(1)啟動(dòng)由換能器控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，換能器驅(qū)動(dòng)器開始與M1泵一起工一定值下穩(wěn)定，必須調(diào)整速度P工作。(2)當(dāng)水繼續(xù)生長時(shí)，逆變器的輸出頻率達(dá)到50Hz。網(wǎng)絡(luò)用戶未達(dá)到規(guī)定的壓力時(shí)，在系統(tǒng)泵排出控制器M2的控制下會(huì)自動(dòng)進(jìn)入頻率循環(huán)運(yùn)行模式。追加泵和工作狀況(在下一節(jié)中詳細(xì)介紹)。在閉環(huán)頻率轉(zhuǎn)換泵操作M1中，調(diào)節(jié)壓力恢復(fù)系統(tǒng)增加泵的數(shù)量，如轉(zhuǎn)換。在泵的另一個(gè)立方頻率上，輸出頻率達(dá)到50赫茲的上限。當(dāng)壓力超過極限壓力而達(dá)不到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)給出提示。(3)隨著水滴壓力的增加，輸出頻率降低到最低頻率。實(shí)際壓力將保持在用戶下降滿足這些條件的話，繼續(xù)交換降低了的泵，用其他的M3取下引信。由于網(wǎng)絡(luò)中逆變器和電機(jī)的頻率限制，將50赫這個(gè)頻率，泵的局部特性與系統(tǒng)所用頻率的比值一般在20Hz、20Hz和50Hz第4章PLC控制程序的設(shè)計(jì)4.1全自動(dòng)變頻恒壓運(yùn)行方式水泵運(yùn)行狀態(tài)及轉(zhuǎn)換過程分析4.1.3狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程的實(shí)現(xiàn)方法4.2PLC程序設(shè)計(jì)方法4.2.3梯形圖如圖4-1所示.0)1))凰凰50)))黑)))1))obfv5.1PID控制及其控制算法在連續(xù)控制系統(tǒng)中經(jīng)常采用比例、積分和微分機(jī)制，稱為PID。PID控制系統(tǒng)是最先進(jìn)、最廣泛的連續(xù)控制系統(tǒng)。理論成熟，算法簡單，控制工作良好，易于理解，能掌握等優(yōu)點(diǎn)。PID控制器是一種線性控制器。它是給定值R(T)和實(shí)際輸出值Y(T)之間的控制變量U(T)、被控對象積分(I)和微分(d)的比值(P)采用線性組合計(jì)算，構(gòu)成PID控制器，系統(tǒng)由模擬PID控制器和對象控制，U(T)為PID控制器輸出的調(diào)節(jié)量。系統(tǒng)由模擬PID控制器和對象控制。U(t)是PID控制器輸出的調(diào)整的量。PID控制法微分時(shí)間常數(shù)。相應(yīng)地傳遞函數(shù)形式PID控制器的功能和過程是以下幾個(gè)階段的調(diào)整：(1)縮放塊：控制動(dòng)作按比例反映系統(tǒng)偏差信號(hào)。當(dāng)產(chǎn)生偏差e(t)時(shí)，控制器立即產(chǎn)生控制效果以減小偏差。(2)積分器：控制器的持續(xù)時(shí)間，即輸出偏差與積分時(shí)間偏差之間的線性關(guān)系。當(dāng)有偏差時(shí)，控制系統(tǒng)切換以執(zhí)行被控制對象的調(diào)整，直到系統(tǒng)偏差為零。這些組件主要用于消除靜態(tài)誤差和提高系統(tǒng)的靈活性。力取決于整體作用。積分時(shí)間常數(shù)越大，作用積分越小，多余動(dòng)量越大，反之亦然，這可能導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩。(3)微分部分：在系統(tǒng)中誤差信號(hào)和誤差信號(hào)的趨勢(變化率)過大之前，校正信號(hào)將盡快生效，從而加快信號(hào)處理的速度?？梢朐撓到y(tǒng)以縮短調(diào)整時(shí)間。差動(dòng)部分主要用于控制振蕩的調(diào)節(jié)，減小超調(diào)量，加快系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。然而，減少了過大的傳輸容量，從而抑制了干擾信號(hào)。這三個(gè)動(dòng)作是獨(dú)立的PID調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)不會(huì)相互獨(dú)立影響。調(diào)整參數(shù)的改變只是一個(gè)音調(diào)。然而，對于大多數(shù)系統(tǒng)來說，使用單一的控制律很難獲得良好的控制性能。如果它們能適當(dāng)?shù)嘏浜希{(diào)節(jié)器就能快速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確地運(yùn)行，并獲得滿意的控制效果。5.1.2數(shù)字PID控制算法由于訪問計(jì)算機(jī)控制區(qū)，PID控制算法以利用數(shù)字而不是模擬計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)更大的靈活性和可靠性。數(shù)字PID控制算法是由分立式(5-2)來實(shí)現(xiàn)。使用一系列連續(xù)時(shí)間采樣時(shí)間點(diǎn)表，數(shù)值積分近似方法，而不是整體的矩形連續(xù)系統(tǒng)，然后用一階后向差分近似微分代替連續(xù)系統(tǒng)得到PID位置控制算法的表達(dá)式：在所有輸出PID位置控制算法中，通過復(fù)雜的計(jì)算，當(dāng)前和先前的偏差信號(hào)的所有計(jì)算請求都應(yīng)用于所有先前的偏差信號(hào)，并且占用了許多存儲(chǔ)器。另一方面，輸出對應(yīng)于計(jì)算機(jī)的控制量，與致動(dòng)器的實(shí)際位置脫離。如果位置傳感器發(fā)生故障，會(huì)發(fā)生大的變化，致動(dòng)器可能會(huì)發(fā)生大的變化。這個(gè)不被允許。因此，實(shí)際控制中更多的增量式PID控制算法表示為△U(n)=U(n)-U(n-1)=Kp[e(n)事增量算法不需要求和，控制輸出上調(diào)僅與最近的樣品，從而使錯(cuò)誤操作時(shí)的沖擊小，可以除去過量的增量邏輯通過獲得更好的控制效果的必要和更容易的加權(quán)處理中確定。該系統(tǒng)使用PI控制，具有功能代碼F60,F61,通過設(shè)定函數(shù)代碼，以確保合理該系統(tǒng)基于當(dāng)前操作中的正反饋，將F51設(shè)置為0。當(dāng)反饋信號(hào)減小，使發(fā)目標(biāo)值與管道允許壓力和所選傳感器有關(guān)，實(shí)際值為實(shí)際傳感器最大量程的 (0.08+0.04層)。所選擇的遠(yuǎn)程壓力表的測量范圍為0-1MPa,通范圍0.1-100%,最小尺寸：0.1%。如果終端與GND連接時(shí)間不長，變頻器提供通過控制對象的傳感器等檢測控制量(反饋量),將其與目標(biāo)值(溫度、流量、2、軟件型，使用離散形式的PID控制算法在可編程序控制器(或單片機(jī))上做比第6章案例分析6.1主要設(shè)備選擇6.1.1PLC的選擇這個(gè)系統(tǒng)使用的觸摸屏是由EVIEW公司的MT4300C觸摸屏生產(chǎn)6.2主電路設(shè)計(jì)6圖6-1系統(tǒng)主電路圖控制系統(tǒng)中的三個(gè)泵電機(jī)由1電機(jī)、2電機(jī)和3電機(jī)表示。QF1代表三條水泵電電機(jī)的工頻運(yùn)行；FR1為1號(hào)電機(jī)的熱繼電器，F(xiàn)R2為1號(hào)電機(jī)的熱繼電器，F(xiàn)R3為6.3PLC輸入輸出接線圖進(jìn)水地燃圖進(jìn)水地燃圖H北后間出水也的圖1a成霉餐斛3非泵變族業(yè)據(jù)運(yùn)異慧譽(yù)N0未癢檢勁終止4藝7輸入點(diǎn)10.0點(diǎn)10.1用于自動(dòng)和手動(dòng)模式切換；輸入點(diǎn)10.2-點(diǎn)10.4用于控制系統(tǒng)的停止和運(yùn)行；10.5輸入點(diǎn)和10.6輸入點(diǎn)用于檢查儲(chǔ)罐水位；AIW0輸入點(diǎn)用于接受用戶管道的水壓值.出口點(diǎn)Q0.0-出口點(diǎn)Q0.3用于控制輸入和輸出閥門；Q0.4-Q1.1輸入點(diǎn)用于控制三臺(tái)泵電機(jī)的工作頻率和頻率轉(zhuǎn)換；Q1出口點(diǎn)。2用于指示轉(zhuǎn)換器的異常工作。觸摸屏根據(jù)系統(tǒng)控制要求設(shè)置為各種狀態(tài)畫面，即啟動(dòng)頁、手動(dòng)控制頁、主操作圖6-3觸摸屏組態(tài)