第一篇：PLC在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計實例：

PLC在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.任務(wù)描述

某水廠160 kW水泵電機三臺，要求采用PLC、變頻器來實現(xiàn)恒壓供水。

2.系統(tǒng)組成

變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、壓力變送器、液位傳感器、動力及控制線路以及泵組組成。

用戶通過控制柜面板上的指示燈和按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)來了解和控制系統(tǒng)的運行，通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力變送器，把出口壓力信號變成4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號送入變頻器內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器，經(jīng)PID運算與給定壓力參數(shù)進行比較，得到4～20mA信號送至變頻器?？刂葡到y(tǒng)由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)供水量，在變頻器設(shè)置中設(shè)定一個上限頻率和下限頻率檢測，當(dāng)用水量大時，變頻器迅速上升到上限頻率，輸出一個上限頻率開關(guān)信號給PLC；當(dāng)用水處于低峰時，變頻器輸出達到下限頻率，輸出一個下限頻率開關(guān)信號給PLC。當(dāng)產(chǎn)生任何一個信號時，信號即反饋給PLC，PLC通過設(shè)定的內(nèi)部程序驅(qū)動I/O端口開關(guān)量的輸出來實現(xiàn)切換交流接觸器組，以此協(xié)調(diào)投入工作的水泵電機臺數(shù)，并完成電機的啟停、變頻與工頻的切換。通過調(diào)整投入工作的電機臺數(shù)和控制電機組中一臺電機的變頻轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)管網(wǎng)的工作壓力始終穩(wěn)定，進而達到恒壓供水的目的。

3.系統(tǒng)控制要求

系統(tǒng)變頻調(diào)速由PLC 與變頻器共同完成，該系統(tǒng)有手動和自動兩種運行方式。手動方式時，按下按鈕啟動和停止水泵，可根據(jù)需要分別控制1#~3#泵的啟停，該方式主要供設(shè)備調(diào)試、自動有故障和檢修時使用。

自動運行時，首先由1#水泵變頻運行，變頻器輸出頻率從0HZ上升，同時PID調(diào)節(jié)器把接收的信號與給定壓力比較運算后送給變頻器控制。如壓力不夠，則頻率上升到50HZ，變頻器輸出一個上限頻率到達信號給PLC，PLC接收到信號后經(jīng)延時，1＃泵變頻迅速切換為工頻，2＃泵變頻啟動，若壓力仍達不到設(shè)定壓力，則2＃泵由變頻切換成工頻，3＃泵變頻啟動；如用水量減少，PLC控制從先起的泵開始切除，同時根據(jù)PID調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運行，始終保持管網(wǎng)壓力。

若有電源瞬時停電的情況，則系統(tǒng)停機，待電源恢復(fù)正常后，系統(tǒng)自動恢復(fù)到初始狀態(tài)開始運行。變頻自動功能是該系統(tǒng)最基本的功能，系統(tǒng)自動完成對多臺泵的啟動、停止、循環(huán)變頻的全部操作過程。

這種方式保證永遠(yuǎn)有一臺水泵在變頻運行，三臺水泵中的任一臺都可能變頻運行。這樣，才能做到不論用水量如何改變都可保持管網(wǎng)壓力基本恒定，且各臺水泵運行的時間基本相同，這給維護和檢修帶來方便，并提高了系統(tǒng)的使用壽命。

第二篇：PLC在恒壓供水系統(tǒng)中應(yīng)用

PLC在恒壓供水系統(tǒng)中應(yīng)用

引言

在供水系統(tǒng)中，恒壓供水是指在供水網(wǎng)系中用水量發(fā)生變化時，出口壓力保持不變的供水方式。本文采用計算機(PC)、可編程控制器(PLC)、變頻器組成變頻恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)，通過變頻調(diào)速實現(xiàn)恒壓供水、滿足節(jié)能降耗的要求，而且有利于實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化及遠(yuǎn)程監(jiān)測。用水量變化具有隨機性，用水高峰時水壓不足，低谷時又造成能量浪費。變頻恒壓供水系統(tǒng)根據(jù)公共管網(wǎng)的壓力變化，通過PLC和變頻器自動調(diào)節(jié)水泵的增減、水泵電機的運行方式及電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒壓供水，既防止了能量空耗，又避免出現(xiàn)電機啟動時沖擊電流對設(shè)備的影響。

二工作原理

變頻恒壓供水系統(tǒng)采用一臺變頻器拖動兩臺大功率電動機，可在變頻和工頻兩種方式下運行;一臺低功率的電機，作為輔助泵電機。

啟動方式:為避免啟動時的沖擊電流，電機采用變頻啟動方式，從變頻器的輸出端得到逐漸上升的頻率和電壓。啟動前變頻器要復(fù)位。

變頻調(diào)速:根據(jù)供水管網(wǎng)流量、壓力變化自動控制變頻器輸出頻率，從而調(diào)節(jié)電動機和水泵的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒壓供水。如設(shè)備的輸出電壓和頻率上升到工頻仍不能滿足供水要求時，PLC發(fā)出指令1號泵自動切換到工頻電源運行，待1號泵完全退出變頻運行，對變頻器復(fù)位后，2號泵投入變頻運行。

多泵切換:根據(jù)恒壓的需要，采取無主次切換，即“先開先?！钡脑瓌t接入和退出。在PLC的程序中，通過設(shè)置變頻泵的工作號和工頻泵的臺數(shù)，由給定頻率是否達到上限頻率或下限頻率來判斷增泵或減泵。在用水量較小的情況下，采用輔助泵工作。

為了避免一臺泵長期工作，任一泵不能連續(xù)變頻運行超過3小時。當(dāng)工頻泵臺數(shù)為零，有一臺運行于變頻狀態(tài)時，啟動計時器，當(dāng)達到3小時時，變頻泵的泵號改變，即切換到另一臺泵上。當(dāng)有泵運行于工頻狀態(tài)，或輔助泵啟動時，計時器停止計時并清零。

故障處理:能對水位下限，變頻器、PLC故障等報警。PLC故障，系統(tǒng)從自動轉(zhuǎn)入手動方式。

三PLC控制電路

系統(tǒng)采用S7-200PLC作下位機。S7-200PLC硬件系統(tǒng)包含一定數(shù)量的輸入/輸出(I/O)點，同時還可以擴展I/O模塊和各種功能模塊，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，再減低系統(tǒng)成本，我們選用了UniMAT擴展模塊接在CPU后面。輸入點為6個，其中水位上、下限信號分別為I0.0、I0.1。輸出點為10個，O0.0-O1.0對應(yīng)PLC的輸出端子。對變頻器的復(fù)位是由輸出點O1.0通過一個中間繼電器KA的觸點來實現(xiàn)的。根據(jù)控制系統(tǒng)I/O點及地址分配可知，系統(tǒng)共有5個開關(guān)量輸入點，9個開關(guān)量輸出點;1個模擬量輸入點和1個模擬量輸出點。可以選用CPU224PLC(14DI/10DO)，再擴展一個UniMAT模擬量模塊EM235(4AI/1AO)。

四電控程序設(shè)計

4.1泵站軟件的設(shè)計分析

(1)由“恒壓”要求出發(fā)的工作組數(shù)量的管理

為了恒定水壓，那么在水壓降低時，需要升高變頻器的輸出頻率，并且在一臺水泵工作是不能滿足恒壓要求時，這時需要啟動第二臺。這樣有一個判斷標(biāo)準(zhǔn)來決定是否需要啟動新泵即為變頻器的輸出頻率是否達到所設(shè)定的頻率上限值。這一功能可以通過比較指令來實現(xiàn)。為了判斷變頻器的工作頻率達到上限的確定性，應(yīng)濾去偶然因素所引起的頻率波動所達到的頻率上限值的情況，在程序中應(yīng)考慮采取時間濾波情況。

(2)臺組泵站泵組的管理規(guī)范

由于變頻器泵站希望每一次啟動電動機均為軟啟動，有規(guī)定各臺水泵必須交替使用，那么多臺組泵站泵組的投入運行需要有一個管理規(guī)范。在本次設(shè)計中控制要求中規(guī)定任意的一臺水泵連續(xù)運行不得超過3h，因此每次需要啟動新泵或切換變頻泵的時候，以新運行泵為變頻是合理的。具體的操作時，將現(xiàn)運行的變頻器從變頻器上切除，并且接上工頻電源加以運行，同時將變頻器復(fù)位并且用于新運行泵的啟動。除此之外，泵組管理還有一個問題就是泵的工作循環(huán)控制，在本設(shè)計中所使用的是用泵號加1的方法來實現(xiàn)變頻器的循環(huán)控制即3加上1等于0的邏輯，用工頻泵的總數(shù)結(jié)合泵號來實現(xiàn)工頻泵的輪換工作。

4.2程序的結(jié)構(gòu)及程序功能的實現(xiàn)

根據(jù)前面可知，PLC在恒壓供水系統(tǒng)中的功能比較多，由于模擬量單元及PID調(diào)節(jié)都需要編制初始化及中斷程序，本程序可以分為三個部分:主程序、子程序和中斷程序。

(1)系統(tǒng)的初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，這樣可以節(jié)省掃描時間。利用定時器中斷功能來實現(xiàn)PID控制的定時采樣及輸出控制。初始化子程序流程框圖如圖1。在初始化的子程序中僅僅在上電和故障結(jié)束時用，其主要的用途為節(jié)省大量的掃描時間加快整個程序的運行效率，提高了PID中斷的精確度。上電處理的作用是CPU進行清除內(nèi)部繼電器，復(fù)位所有的定時器，檢查I/O單元的連接。

圖1初始化程序

(2)主程序流程圖如圖2。其功能最多，如泵的切換信號的生成、泵組接觸器邏輯控制信號的綜合及報警處理等等都在主程序中。生活及消防雙恒壓的兩個恒壓值是采用數(shù)字式方式直接在程序中設(shè)定的。生活供水時系統(tǒng)設(shè)定為滿量程的70%，消防供水時系統(tǒng)設(shè)定為滿量程的90%。本系統(tǒng)中的增益和時間常數(shù)為:增益Kc=0.25，采樣時間Ts=0.2s，積分時間Ti=30min。

圖2主控制程序

(3)中斷程序如圖3，其作用主要用于PID的相應(yīng)計算，在PLC的常閉繼電器SM0.0的作用下工作，它包括:設(shè)定回路輸入及輸出選項、設(shè)定回路參數(shù)、設(shè)定循環(huán)報警選項、為計算指定內(nèi)存區(qū)域、指定初始化子程序及中斷程序。

圖3中斷程序

五結(jié)束語

恒壓供水技術(shù)因采用變頻器改變電動機電源頻率，而達到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速改變水泵出口壓力，比靠調(diào)節(jié)閥門的控制水泵出口壓力的方式，具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能。由于變量泵工作在變頻工況，在其出口流量小于額定流量時，泵轉(zhuǎn)速降低，減少了軸承的磨損和發(fā)熱，延長泵和電動機的機械使用壽命。實現(xiàn)恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，降低了人員的勞動強度，節(jié)省了人力。

水泵電動機采用軟啟動方式，按設(shè)定的加速時間加速，避免電動機啟動時的電流沖擊，對電網(wǎng)電壓造成波動的影響，同時也避免了電動機突然加速造成泵系統(tǒng)的喘振。

由于變量泵工作在變頻工作狀態(tài)，在其運行過程中其轉(zhuǎn)速是由外供水量決定的，故系統(tǒng)在運行過程中可節(jié)約可觀的電能，其經(jīng)濟效益是十分明顯的。正因為此，系統(tǒng)具有收回投資快，而長期受益，其產(chǎn)生的社會效益也是非常巨大。

在實際應(yīng)用中，采用PLC控制恒壓供水，還能容易地隨時修改控制程序，以改變各元件的工作時間和工作狀況，滿足不同情況要求。與繼電器或硬件邏輯電路控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)具有更大的靈活性和通用性。

第三篇：PLC在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

本文由cpzt貢獻

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運行與應(yīng)用 GM

自控與監(jiān)測 Autocontrol & Monitoring PLC 在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

華北電力大學(xué)機械工程學(xué)院(河北 071003)韓慶瑤

李巧紅

劉崇倫

【摘 要】 PLC 控制恒壓供水的方法 , PLC 控制的恒壓供水系統(tǒng) , 通過設(shè)計 PID 控制程序 , 實現(xiàn)系統(tǒng) 用

的 PID 控制 , 從而提高供水質(zhì)量和供水的可靠性。這種方法在任何需要流量控制的系統(tǒng)中 , 具有推廣意義。

【關(guān)鍵詞】 PL C 恒壓供水系統(tǒng) PID 控制

一、前言

隨著社會的發(fā)展和進步 , 城市高層建筑的供水問題 日益突出。一方面要求提高供水質(zhì)量 , 不要因為壓力的 波動造成供水障礙;另一方面要求保證供水的可靠性和 安全性。針對這兩方面的要求 , 這就要求一種新的供水 方式 , 這里采用可編程序控制器(PLC)控制的恒壓供 水系統(tǒng)。PLC 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng) , 專為工 業(yè)環(huán)境而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器 , 用來在其 內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯元素、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù) 運算等操作的指令 , 并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸 出 , 控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。而有關(guān)的外圍設(shè) 備 , 都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體 , 易于擴充其 功能的原則設(shè)計。PLC 是按集中輸入、集中輸出、周期 性循環(huán)掃描的方式進行工作的。

能 , 它負(fù)擔(dān)了系統(tǒng)的全部的控制 , 是系統(tǒng)的核心部件。如果一個 PID 回路的輸出 M 是時間 t 的函數(shù) , 則 可以看作是比例項、積分項和微分項三項部分之和。即 M(t)= Kc e + Kc e ∫d t + M 0 t 以上各量都是連續(xù)量 , 第一項為比例項 , 最后一項 為微分項 , 中間兩項為積分項。其中 e 是給定值與被控 制變量之差 , 即回路偏差。Kc 為回路的增益。用計算 機處理這樣的控制算式 , 即連續(xù)的算式必須周期性地采 樣并進行離散化 , 同時各信號也要離散化 , 公式如下 : M n = Kc(S PnPV n)+ M X + Kc(T s/ T d)(PV nPV n)公式中包含 9 個用來控制和監(jiān)視 PID 運算的參數(shù) , 在 PID 指令使用時要構(gòu)成回路表 , 回路表的格式如表 1 所示。

表 1 PID 回路表格式

地址偏移量數(shù)據(jù)格式 I/ O 類型 雙字 0 I 二、系統(tǒng)方案設(shè)計

恒壓供水保證了供水的質(zhì)量 , PLC 能控制大量的過 程參數(shù) , 例如 : 溫度、壓力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有閉環(huán)控制的功能 , 即一個具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制過程。當(dāng)過程控制中某個變量出現(xiàn)偏 差時 , PID 控制算法會計算出正確的輸出 , 把變量保持 在設(shè)定值上。以 PLC 為主機的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控 制功能 , 提高了系統(tǒng)的可靠性。在有模擬量的控制系統(tǒng) 中 , 經(jīng)常用到 PID 運算來執(zhí)行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使這一任務(wù)的編程和實現(xiàn)變得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可編程序控制器 , 其是目前松下電工推出的具有 多種控制功能的新款小型可編程序控制器 , 配備各種功 能模塊 , 具有 PID 調(diào)節(jié)、各種邏輯控制以及多種通信功 2005 年第 10 期

GM 通用機械 38 過程變量當(dāng)前值 PV n 給定值 S Pn 輸出值 M n 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.11 PID 算法

參數(shù) 增益 Kc 0 + Kc d e/ d t 描述 過程變量 010～110 實數(shù) 雙字

給定值 4 實數(shù) 雙字 I 8 實數(shù) 雙字 I/ O 12 實數(shù) I http://004km.cnki.net 1本文由cpzt貢獻

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【摘 要】 PLC 控制恒壓供水的方法 , PLC 控制的恒壓供水系統(tǒng) , 通過設(shè)計 PID 控制程序 , 實現(xiàn)系統(tǒng) 用

的 PID 控制 , 從而提高供水質(zhì)量和供水的可靠性。這種方法在任何需要流量控制的系統(tǒng)中 , 具有推廣意義。

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一、前言

隨著社會的發(fā)展和進步 , 城市高層建筑的供水問題 日益突出。一方面要求提高供水質(zhì)量 , 不要因為壓力的 波動造成供水障礙;另一方面要求保證供水的可靠性和 安全性。針對這兩方面的要求 , 這就要求一種新的供水 方式 , 這里采用可編程序控制器(PLC)控制的恒壓供 水系統(tǒng)。PLC 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng) , 專為工 業(yè)環(huán)境而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器 , 用來在其 內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯元素、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù) 運算等操作的指令 , 并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸 出 , 控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。而有關(guān)的外圍設(shè) 備 , 都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體 , 易于擴充其 功能的原則設(shè)計。PLC 是按集中輸入、集中輸出、周期 性循環(huán)掃描的方式進行工作的。

能 , 它負(fù)擔(dān)了系統(tǒng)的全部的控制 , 是系統(tǒng)的核心部件。如果一個 PID 回路的輸出 M 是時間 t 的函數(shù) , 則 可以看作是比例項、積分項和微分項三項部分之和。即 M(t)= Kc e + Kc e ∫d t + M 0 t 以上各量都是連續(xù)量 , 第一項為比例項 , 最后一項 為微分項 , 中間兩項為積分項。其中 e 是給定值與被控 制變量之差 , 即回路偏差。Kc 為回路的增益。用計算 機處理這樣的控制算式 , 即連續(xù)的算式必須周期性地采 樣并進行離散化 , 同時各信號也要離散化 , 公式如下 : M n = Kc(S PnPV n)+ M X + Kc(T s/ T d)(PV nPV n)公式中包含 9 個用來控制和監(jiān)視 PID 運算的參數(shù) , 在 PID 指令使用時要構(gòu)成回路表 , 回路表的格式如表 1 所示。

表 1 PID 回路表格式

地址偏移量數(shù)據(jù)格式 I/ O 類型 雙字 0 I 二、系統(tǒng)方案設(shè)計

恒壓供水保證了供水的質(zhì)量 , PLC 能控制大量的過 程參數(shù) , 例如 : 溫度、壓力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有閉環(huán)控制的功能 , 即一個具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制過程。當(dāng)過程控制中某個變量出現(xiàn)偏 差時 , PID 控制算法會計算出正確的輸出 , 把變量保持 在設(shè)定值上。以 PLC 為主機的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控 制功能 , 提高了系統(tǒng)的可靠性。在有模擬量的控制系統(tǒng) 中 , 經(jīng)常用到 PID 運算來執(zhí)行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使這一任務(wù)的編程和實現(xiàn)變得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可編程序控制器 , 其是目前松下電工推出的具有 多種控制功能的新款小型可編程序控制器 , 配備各種功 能模塊 , 具有 PID 調(diào)節(jié)、各種邏輯控制以及多種通信功 2005 年第 10 期

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一、前言

隨著社會的發(fā)展和進步 , 城市高層建筑的供水問題 日益突出。一方面要求提高供水質(zhì)量 , 不要因為壓力的 波動造成供水障礙;另一方面要求保證供水的可靠性和 安全性。針對這兩方面的要求 , 這就要求一種新的供水 方式 , 這里采用可編程序控制器(PLC)控制的恒壓供 水系統(tǒng)。PLC 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng) , 專為工 業(yè)環(huán)境而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器 , 用來在其 內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯元素、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù) 運算等操作的指令 , 并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸 出 , 控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。而有關(guān)的外圍設(shè) 備 , 都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體 , 易于擴充其 功能的原則設(shè)計。PLC 是按集中輸入、集中輸出、周期 性循環(huán)掃描的方式進行工作的。

能 , 它負(fù)擔(dān)了系統(tǒng)的全部的控制 , 是系統(tǒng)的核心部件。如果一個 PID 回路的輸出 M 是時間 t 的函數(shù) , 則 可以看作是比例項、積分項和微分項三項部分之和。即 M(t)= Kc e + Kc e ∫d t + M 0 t 以上各量都是連續(xù)量 , 第一項為比例項 , 最后一項 為微分項 , 中間兩項為積分項。其中 e 是給定值與被控 制變量之差 , 即回路偏差。Kc 為回路的增益。用計算 機處理這樣的控制算式 , 即連續(xù)的算式必須周期性地采 樣并進行離散化 , 同時各信號也要離散化 , 公式如下 : M n = Kc(S PnPV n)+ M X + Kc(T s/ T d)(PV nPV n)公式中包含 9 個用來控制和監(jiān)視 PID 運算的參數(shù) , 在 PID 指令使用時要構(gòu)成回路表 , 回路表的格式如表 1 所示。

表 1 PID 回路表格式

地址偏移量數(shù)據(jù)格式 I/ O 類型 雙字 0 I 二、系統(tǒng)方案設(shè)計 恒壓供水保證了供水的質(zhì)量 , PLC 能控制大量的過 程參數(shù) , 例如 : 溫度、壓力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有閉環(huán)控制的功能 , 即一個具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制過程。當(dāng)過程控制中某個變量出現(xiàn)偏 差時 , PID 控制算法會計算出正確的輸出 , 把變量保持 在設(shè)定值上。以 PLC 為主機的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控 制功能 , 提高了系統(tǒng)的可靠性。在有模擬量的控制系統(tǒng) 中 , 經(jīng)常用到 PID 運算來執(zhí)行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使這一任務(wù)的編程和實現(xiàn)變得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可編程序控制器 , 其是目前松下電工推出的具有 多種控制功能的新款小型可編程序控制器 , 配備各種功 能模塊 , 具有 PID 調(diào)節(jié)、各種邏輯控制以及多種通信功 2005 年第 10 期

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劉崇倫

【摘 要】 PLC 控制恒壓供水的方法 , PLC 控制的恒壓供水系統(tǒng) , 通過設(shè)計 PID 控制程序 , 實現(xiàn)系統(tǒng) 用

的 PID 控制 , 從而提高供水質(zhì)量和供水的可靠性。這種方法在任何需要流量控制的系統(tǒng)中 , 具有推廣意義。

【關(guān)鍵詞】 PL C 恒壓供水系統(tǒng) PID 控制

一、前言

隨著社會的發(fā)展和進步 , 城市高層建筑的供水問題 日益突出。一方面要求提高供水質(zhì)量 , 不要因為壓力的 波動造成供水障礙;另一方面要求保證供水的可靠性和 安全性。針對這兩方面的要求 , 這就要求一種新的供水 方式 , 這里采用可編程序控制器(PLC)控制的恒壓供 水系統(tǒng)。PLC 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng) , 專為工 業(yè)環(huán)境而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器 , 用來在其 內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯元素、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù) 運算等操作的指令 , 并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸 出 , 控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。而有關(guān)的外圍設(shè) 備 , 都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體 , 易于擴充其 功能的原則設(shè)計。PLC 是按集中輸入、集中輸出、周期 性循環(huán)掃描的方式進行工作的。

能 , 它負(fù)擔(dān)了系統(tǒng)的全部的控制 , 是系統(tǒng)的核心部件。如果一個 PID 回路的輸出 M 是時間 t 的函數(shù) , 則 可以看作是比例項、積分項和微分項三項部分之和。即 M(t)= Kc e + Kc e ∫d t + M 0 t 以上各量都是連續(xù)量 , 第一項為比例項 , 最后一項 為微分項 , 中間兩項為積分項。其中 e 是給定值與被控 制變量之差 , 即回路偏差。Kc 為回路的增益。用計算 機處理這樣的控制算式 , 即連續(xù)的算式必須周期性地采 樣并進行離散化 , 同時各信號也要離散化 , 公式如下 : M n = Kc(S PnPV n)+ M X + Kc(T s/ T d)(PV nPV n)公式中包含 9 個用來控制和監(jiān)視 PID 運算的參數(shù) , 在 PID 指令使用時要構(gòu)成回路表 , 回路表的格式如表 1 所示。表 1 PID 回路表格式

地址偏移量數(shù)據(jù)格式 I/ O 類型 雙字 0 I 二、系統(tǒng)方案設(shè)計

恒壓供水保證了供水的質(zhì)量 , PLC 能控制大量的過 程參數(shù) , 例如 : 溫度、壓力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有閉環(huán)控制的功能 , 即一個具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制過程。當(dāng)過程控制中某個變量出現(xiàn)偏 差時 , PID 控制算法會計算出正確的輸出 , 把變量保持 在設(shè)定值上。以 PLC 為主機的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控 制功能 , 提高了系統(tǒng)的可靠性。在有模擬量的控制系統(tǒng) 中 , 經(jīng)常用到 PID 運算來執(zhí)行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使這一任務(wù)的編程和實現(xiàn)變得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可編程序控制器 , 其是目前松下電工推出的具有 多種控制功能的新款小型可編程序控制器 , 配備各種功 能模塊 , 具有 PID 調(diào)節(jié)、各種邏輯控制以及多種通信功 2005 年第 10 期

GM 通用機械 38 過程變量當(dāng)前值 PV n 給定值 S Pn 輸出值 M n 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.11 PID 算法

參數(shù) 增益 Kc 0 + Kc d e/ d t 描述 過程變量 010～110 實數(shù) 雙字

給定值 4 實數(shù) 雙字 I 8 實數(shù) 雙字 I/ O 12 實數(shù) I http://004km.cnki.net 1本文由cpzt貢獻

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運行與應(yīng)用 GM

自控與監(jiān)測 Autocontrol & Monitoring PLC 在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

華北電力大學(xué)機械工程學(xué)院(河北 071003)韓慶瑤

李巧紅

劉崇倫

【摘 要】 PLC 控制恒壓供水的方法 , PLC 控制的恒壓供水系統(tǒng) , 通過設(shè)計 PID 控制程序 , 實現(xiàn)系統(tǒng) 用

的 PID 控制 , 從而提高供水質(zhì)量和供水的可靠性。這種方法在任何需要流量控制的系統(tǒng)中 , 具有推廣意義。

【關(guān)鍵詞】 PL C 恒壓供水系統(tǒng) PID 控制

一、前言

隨著社會的發(fā)展和進步 , 城市高層建筑的供水問題 日益突出。一方面要求提高供水質(zhì)量 , 不要因為壓力的 波動造成供水障礙;另一方面要求保證供水的可靠性和 安全性。針對這兩方面的要求 , 這就要求一種新的供水 方式 , 這里采用可編程序控制器(PLC)控制的恒壓供 水系統(tǒng)。PLC 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng) , 專為工 業(yè)環(huán)境而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器 , 用來在其 內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯元素、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù) 運算等操作的指令 , 并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸 出 , 控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。而有關(guān)的外圍設(shè) 備 , 都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體 , 易于擴充其 功能的原則設(shè)計。PLC 是按集中輸入、集中輸出、周期 性循環(huán)掃描的方式進行工作的。

能 , 它負(fù)擔(dān)了系統(tǒng)的全部的控制 , 是系統(tǒng)的核心部件。如果一個 PID 回路的輸出 M 是時間 t 的函數(shù) , 則 可以看作是比例項、積分項和微分項三項部分之和。即 M(t)= Kc e + Kc e ∫d t + M 0 t 以上各量都是連續(xù)量 , 第一項為比例項 , 最后一項 為微分項 , 中間兩項為積分項。其中 e 是給定值與被控 制變量之差 , 即回路偏差。Kc 為回路的增益。用計算 機處理這樣的控制算式 , 即連續(xù)的算式必須周期性地采 樣并進行離散化 , 同時各信號也要離散化 , 公式如下 : M n = Kc(S PnPV n)+ M X + Kc(T s/ T d)(PV nPV n)公式中包含 9 個用來控制和監(jiān)視 PID 運算的參數(shù) , 在 PID 指令使用時要構(gòu)成回路表 , 回路表的格式如表 1 所示。

表 1 PID 回路表格式

地址偏移量數(shù)據(jù)格式 I/ O 類型 雙字 0 I 二、系統(tǒng)方案設(shè)計

恒壓供水保證了供水的質(zhì)量 , PLC 能控制大量的過 程參數(shù) , 例如 : 溫度、壓力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有閉環(huán)控制的功能 , 即一個具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制過程。當(dāng)過程控制中某個變量出現(xiàn)偏 差時 , PID 控制算法會計算出正確的輸出 , 把變量保持 在設(shè)定值上。以 PLC 為主機的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控 制功能 , 提高了系統(tǒng)的可靠性。在有模擬量的控制系統(tǒng) 中 , 經(jīng)常用到 PID 運算來執(zhí)行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使這一任務(wù)的編程和實現(xiàn)變得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可編程序控制器 , 其是目前松下電工推出的具有 多種控制功能的新款小型可編程序控制器 , 配備各種功 能模塊 , 具有 PID 調(diào)節(jié)、各種邏輯控制以及多種通信功 2005 年第 10 期

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表 1 PID 回路表格式

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恒壓供水保證了供水的質(zhì)量 , PLC 能控制大量的過 程參數(shù) , 例如 : 溫度、壓力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有閉環(huán)控制的功能 , 即一個具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制過程。當(dāng)過程控制中某個變量出現(xiàn)偏 差時 , PID 控制算法會計算出正確的輸出 , 把變量保持 在設(shè)定值上。以 PLC 為主機的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控 制功能 , 提高了系統(tǒng)的可靠性。在有模擬量的控制系統(tǒng) 中 , 經(jīng)常用到 PID 運算來執(zhí)行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使這一任務(wù)的編程和實現(xiàn)變得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可編程序控制器 , 其是目前松下電工推出的具有 多種控制功能的新款小型可編程序控制器 , 配備各種功 能模塊 , 具有 PID 調(diào)節(jié)、各種邏輯控制以及多種通信功 2005 年第 10 期

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表 1 PID 回路表格式

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恒壓供水保證了供水的質(zhì)量 , PLC 能控制大量的過 程參數(shù) , 例如 : 溫度、壓力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有閉環(huán)控制的功能 , 即一個具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制過程。當(dāng)過程控制中某個變量出現(xiàn)偏 差時 , PID 控制算法會計算出正確的輸出 , 把變量保持 在設(shè)定值上。以 PLC 為主機的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控 制功能 , 提高了系統(tǒng)的可靠性。在有模擬量的控制系統(tǒng) 中 , 經(jīng)常用到 PID 運算來執(zhí)行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使這一任務(wù)的編程和實現(xiàn)變得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可編程序控制器 , 其是目前松下電工推出的具有 多種控制功能的新款小型可編程序控制器 , 配備各種功 能模塊 , 具有 PID 調(diào)節(jié)、各種邏輯控制以及多種通信功 2005 年第 10 期

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表 1 PID 回路表格式

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恒壓供水保證了供水的質(zhì)量 , PLC 能控制大量的過 程參數(shù) , 例如 : 溫度、壓力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有閉環(huán)控制的功能 , 即一個具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制過程。當(dāng)過程控制中某個變量出現(xiàn)偏 差時 , PID 控制算法會計算出正確的輸出 , 把變量保持 在設(shè)定值上。以 PLC 為主機的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控 制功能 , 提高了系統(tǒng)的可靠性。在有模擬量的控制系統(tǒng) 中 , 經(jīng)常用到 PID 運算來執(zhí)行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使這一任務(wù)的編程和實現(xiàn)變得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可編程序控制器 , 其是目前松下電工推出的具有 多種控制功能的新款小型可編程序控制器 , 配備各種功 能模塊 , 具有 PID 調(diào)節(jié)、各種邏輯控制以及多種通信功 2005 年第 10 期

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表 1 PID 回路表格式

地址偏移量數(shù)據(jù)格式 I/ O 類型 雙字 0 I 二、系統(tǒng)方案設(shè)計

恒壓供水保證了供水的質(zhì)量 , PLC 能控制大量的過 程參數(shù) , 例如 : 溫度、壓力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有閉環(huán)控制的功能 , 即一個具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制過程。當(dāng)過程控制中某個變量出現(xiàn)偏 差時 , PID 控制算法會計算出正確的輸出 , 把變量保持 在設(shè)定值上。以 PLC 為主機的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控 制功能 , 提高了系統(tǒng)的可靠性。在有模擬量的控制系統(tǒng) 中 , 經(jīng)常用到 PID 運算來執(zhí)行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使這一任務(wù)的編程和實現(xiàn)變得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可編程序控制器 , 其是目前松下電工推出的具有 多種控制功能的新款小型可編程序控制器 , 配備各種功 能模塊 , 具有 PID 調(diào)節(jié)、各種邏輯控制以及多種通信功 2005 年第 10 期

GM 通用機械 38 過程變量當(dāng)前值 PV n 給定值 S Pn 輸出值 M n 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.11 PID 算法

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李巧紅

劉崇倫

【摘 要】 PLC 控制恒壓供水的方法 , PLC 控制的恒壓供水系統(tǒng) , 通過設(shè)計 PID 控制程序 , 實現(xiàn)系統(tǒng) 用 的 PID 控制 , 從而提高供水質(zhì)量和供水的可靠性。這種方法在任何需要流量控制的系統(tǒng)中 , 具有推廣意義。

【關(guān)鍵詞】 PL C 恒壓供水系統(tǒng) PID 控制

一、前言

隨著社會的發(fā)展和進步 , 城市高層建筑的供水問題 日益突出。一方面要求提高供水質(zhì)量 , 不要因為壓力的 波動造成供水障礙;另一方面要求保證供水的可靠性和 安全性。針對這兩方面的要求 , 這就要求一種新的供水 方式 , 這里采用可編程序控制器(PLC)控制的恒壓供 水系統(tǒng)。PLC 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng) , 專為工 業(yè)環(huán)境而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器 , 用來在其 內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯元素、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù) 運算等操作的指令 , 并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸 出 , 控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。而有關(guān)的外圍設(shè) 備 , 都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體 , 易于擴充其 功能的原則設(shè)計。PLC 是按集中輸入、集中輸出、周期 性循環(huán)掃描的方式進行工作的。

能 , 它負(fù)擔(dān)了系統(tǒng)的全部的控制 , 是系統(tǒng)的核心部件。如果一個 PID 回路的輸出 M 是時間 t 的函數(shù) , 則 可以看作是比例項、積分項和微分項三項部分之和。即 M(t)= Kc e + Kc e ∫d t + M 0 t 以上各量都是連續(xù)量 , 第一項為比例項 , 最后一項 為微分項 , 中間兩項為積分項。其中 e 是給定值與被控 制變量之差 , 即回路偏差。Kc 為回路的增益。用計算 機處理這樣的控制算式 , 即連續(xù)的算式必須周期性地采 樣并進行離散化 , 同時各信號也要離散化 , 公式如下 : M n = Kc(S PnPV n)+ M X + Kc(T s/ T d)(PV nPV n)公式中包含 9 個用來控制和監(jiān)視 PID 運算的參數(shù) , 在 PID 指令使用時要構(gòu)成回路表 , 回路表的格式如表 1 所示。

表 1 PID 回路表格式

地址偏移量數(shù)據(jù)格式 I/ O 類型 雙字 0 I 二、系統(tǒng)方案設(shè)計

恒壓供水保證了供水的質(zhì)量 , PLC 能控制大量的過 程參數(shù) , 例如 : 溫度、壓力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有閉環(huán)控制的功能 , 即一個具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制過程。當(dāng)過程控制中某個變量出現(xiàn)偏 差時 , PID 控制算法會計算出正確的輸出 , 把變量保持 在設(shè)定值上。以 PLC 為主機的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控 制功能 , 提高了系統(tǒng)的可靠性。在有模擬量的控制系統(tǒng) 中 , 經(jīng)常用到 PID 運算來執(zhí)行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使這一任務(wù)的編程和實現(xiàn)變得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可編程序控制器 , 其是目前松下電工推出的具有 多種控制功能的新款小型可編程序控制器 , 配備各種功 能模塊 , 具有 PID 調(diào)節(jié)、各種邏輯控制以及多種通信功 2005 年第 10 期

GM 通用機械 38 過程變量當(dāng)前值 PV n 給定值 S Pn 輸出值 M n 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.11 PID 算法

參數(shù) 增益 Kc 0 + Kc d e/ d t 描述 過程變量 010～110 實數(shù) 雙字

給定值 4 實數(shù) 雙字 I 8 實數(shù) 雙字 I/ O 12 實數(shù) I http://004km.cnki.net 1本文由cpzt貢獻

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運行與應(yīng)用 GM

自控與監(jiān)測 Autocontrol & Monitoring PLC 在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

華北電力大學(xué)機械工程學(xué)院(河北 071003)韓慶瑤

李巧紅

劉崇倫

【摘 要】 PLC 控制恒壓供水的方法 , PLC 控制的恒壓供水系統(tǒng) , 通過設(shè)計 PID 控制程序 , 實現(xiàn)系統(tǒng) 用

的 PID 控制 , 從而提高供水質(zhì)量和供水的可靠性。這種方法在任何需要流量控制的系統(tǒng)中 , 具有推廣意義。

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一、前言

隨著社會的發(fā)展和進步 , 城市高層建筑的供水問題 日益突出。一方面要求提高供水質(zhì)量 , 不要因為壓力的 波動造成供水障礙;另一方面要求保證供水的可靠性和 安全性。針對這兩方面的要求 , 這就要求一種新的供水 方式 , 這里采用可編程序控制器(PLC)控制的恒壓供 水系統(tǒng)。PLC 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng) , 專為工 業(yè)環(huán)境而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器 , 用來在其 內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯元素、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù) 運算等操作的指令 , 并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸 出 , 控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。而有關(guān)的外圍設(shè) 備 , 都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體 , 易于擴充其 功能的原則設(shè)計。PLC 是按集中輸入、集中輸出、周期 性循環(huán)掃描的方式進行工作的。

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能 , 它負(fù)擔(dān)了系統(tǒng)的全部的控制 , 是系統(tǒng)的核心部件。如果一個 PID 回路的輸出 M 是時間 t 的函數(shù) , 則 可以看作是比例項、積分項和微分項三項部分之和。即 M(t)= Kc e + Kc e ∫d t + M 0 t 以上各量都是連續(xù)量 , 第一項為比例項 , 最后一項 為微分項 , 中間兩項為積分項。其中 e 是給定值與被控 制變量之差 , 即回路偏差。Kc 為回路的增益。用計算 機處理這樣的控制算式 , 即連續(xù)的算式必須周期性地采 樣并進行離散化 , 同時各信號也要離散化 , 公式如下 : M n = Kc(S PnPV n)+ M X + Kc(T s/ T d)(PV nPV n)公式中包含 9 個用來控制和監(jiān)視 PID 運算的參數(shù) , 在 PID 指令使用時要構(gòu)成回路表 , 回路表的格式如表 1 所示。

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表 1 PID 回路表格式

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恒壓供水保證了供水的質(zhì)量 , PLC 能控制大量的過 程參數(shù) , 例如 : 溫度、壓力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有閉環(huán)控制的功能 , 即一個具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制過程。當(dāng)過程控制中某個變量出現(xiàn)偏 差時 , PID 控制算法會計算出正確的輸出 , 把變量保持 在設(shè)定值上。以 PLC 為主機的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控 制功能 , 提高了系統(tǒng)的可靠性。在有模擬量的控制系統(tǒng) 中 , 經(jīng)常用到 PID 運算來執(zhí)行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使這一任務(wù)的編程和實現(xiàn)變得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可編程序控制器 , 其是目前松下電工推出的具有 多種控制功能的新款小型可編程序控制器 , 配備各種功 能模塊 , 具有 PID 調(diào)節(jié)、各種邏輯控制以及多種通信功 2005 年第 10 期

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參數(shù) 增益 Kc 0 + Kc d e/ d t 描述 過程變量 010～110 實數(shù) 雙字

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第四篇：PLC在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計

PLC在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計

該系統(tǒng)采用PLC作為控制中心，完成PID閉環(huán)運算、多泵上下行切換、顯示、故障診斷等功能，由變頻器調(diào)速方式自動調(diào)節(jié)水泵電機轉(zhuǎn)速，達到恒壓供水的目的。

一、前言

隨著控制技術(shù)的發(fā)展與完善，變頻器及PLC在各個行業(yè)的應(yīng)用愈來愈廣，PLC與變頻器的可靠性與靈活性得到了用戶的認(rèn)可。同時傳統(tǒng)的水塔供水方式暴露了很多缺點：水的二次污染，用水高低峰的不平衡，管道閥門易損壞，維修保養(yǎng)費用過高等等。在此條件下各種恒壓供水方式應(yīng)運而生，其中由變頻器、PLC控制的方式尤為普遍，這種方式的特點：系統(tǒng)穩(wěn)定，功能強大，變頻器用于供水更加節(jié)能，所以廣泛應(yīng)用在多層住宅小區(qū)生活消防供水系統(tǒng)中，現(xiàn)在好多場合也有應(yīng)用，比如中央空調(diào)系統(tǒng)、供水加壓站、集中供熱等，這種方式經(jīng)受了時間的考驗，已有很多的應(yīng)用實例。本文介紹的系統(tǒng)在寶雞某電廠家屬區(qū)已從98年運行至今，系統(tǒng)穩(wěn)定，性能可靠，得到了用戶的肯定和好評。

二、系統(tǒng)組成：

1、原理框圖：參見圖一所示。

圖

一、恒壓供水原理框圖

2、系統(tǒng)概述：

該系統(tǒng)由四臺大泵（22KW）與一臺小泵（5.5KW）組成；PLC部分由西門子可編程控制器S7-200系列的CPU226，文本顯示器TD200組成；變頻器采用三菱FR-A540系列，功率22KW。

用戶所需的生活用水壓力、消防用水壓力、運行方式等參數(shù)在TD200文本顯示器上設(shè)定，壓力傳感器把用戶管網(wǎng)壓力轉(zhuǎn)換為0-10V標(biāo)準(zhǔn)信號送進PLC模擬量模塊EM235，PLC通過采樣程序及PID閉環(huán)程序與用戶設(shè)定壓力構(gòu)成閉環(huán)，運算后轉(zhuǎn)換為PLC模擬量輸出信號送給變頻器，調(diào)節(jié)水泵電機轉(zhuǎn)速，達到恒壓供水的目的。

該系統(tǒng)有各個泵的運行時間累計功能，通過PLC的數(shù)據(jù)區(qū)保持可以斷電記憶。每次起動時先起動1#小泵，當(dāng)用水量超過一臺泵的供水能力時，PLC通過程序?qū)崿F(xiàn)泵的延時上行切換，切換原則為當(dāng)前未運行的大泵累計運行時間最少的先投入；當(dāng)壓力超過時，PLC通過程序?qū)崿F(xiàn)泵的延時下行切換，切換原則為當(dāng)前正在運行的大泵運行時間最多的先撤出。直到滿足設(shè)定壓力為止。追求的最終目標(biāo)為壓力恒定。

當(dāng)供水負(fù)載變化時，變頻器的輸出電壓與頻率變化自動調(diào)節(jié)泵的電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒壓供水。

系統(tǒng)還可通過PLC的實時時鐘自動定時供水，用戶在TD200上設(shè)定每天最多6段（段數(shù)也可設(shè)定）定時供水，比如早上6：00到8：30，中午11：20到1：30等。

系統(tǒng)可動態(tài)顯示各種參數(shù)，如設(shè)定壓力，運行壓力，水位高度，運行方式，實時時間，日歷，各個泵的運行時間累計（精確到秒），運行狀態(tài)，故障信息等等。為了不使系統(tǒng)中TD200畫面顯得死板，在PLC程序中控制TD200中的畫面定時切換，動態(tài)顯示；

系統(tǒng)還有故障自診斷功能，各泵發(fā)生過載、缺相、短路、傳感器斷線、傳感器短路、水位下限、水壓超高、水壓超低、變頻器故障等，都會有聲光報警，TD200上同時顯示故障類型，通知設(shè)備維修人員處理，并可記憶故障發(fā)生時間及班次，以便追查原因及相關(guān)責(zé)任。

3、工作原理：

3．1 自動手動方式

（1）手動運行時，可按下按鈕起動停止水泵在工頻狀態(tài)下運行，完全脫離開PLC及變頻器的控制，該功能主要用在檢修及自動系統(tǒng)出現(xiàn)故障時的應(yīng)急供水方式中。

（2）自動運行時，全部泵的運行依程序自動工作。

上行過程：當(dāng)在自動運行方式時，按下TD200上的起動軟健，系統(tǒng)先起動1#小泵，PLC程序控制模擬量模塊EM235給定變頻器一固定頻率輸出，此時若用 PID運算輸出直接控制變頻器則（設(shè)定壓力大，運行壓力為零，所以運算輸出最大）變頻器依設(shè)定的上升時間運行，升速太快，系統(tǒng)沖擊很大。等泵運行一會兒，管網(wǎng)壓力積累后，再用PID運算輸出控制變頻器。具體時間和頻率與管網(wǎng)系統(tǒng)有關(guān)，在現(xiàn)場調(diào)試時這兩個參數(shù)在TD200上設(shè)定調(diào)整。管網(wǎng)越大，時間越長。

當(dāng) 1#小泵到達50HZ后，系統(tǒng)壓力仍偏低，則延時一段時間后，系統(tǒng)靠PLC程序把1#泵切換到工頻運行，同時由PLC輸出一個開關(guān)量給變頻器的MRS端子，變頻器瞬間禁止輸出，此時PLC把運行時間最少的泵變頻接觸器接通后，撤掉禁止輸出，相應(yīng)的泵變頻起動運行；延時切斷1#小泵，系統(tǒng)中相應(yīng)的一臺大泵變頻運行，壓力自動調(diào)節(jié)，若系統(tǒng)壓力平衡，則頻率穩(wěn)定在一個相對的范圍，若頻率到達50HZ后壓力仍然偏低，則再投入一臺大泵，比較剩下的泵的累計運行時間，時間少的先行投入，以此類推。注意，上行中，只要有一臺大泵運行，則1#小泵要斷開，大泵與小泵同時運行時，小泵的效率很低。

下行過程：當(dāng)系統(tǒng)壓力偏高，變頻器運行在18HZ左右（18HZ以下泵的效率很低，經(jīng)驗值）時，PLC程序判斷運行在工頻狀態(tài)的泵累計運行時間（若只有一臺泵不作判斷），運行時間最多的泵延時先行撤出，在撤出的瞬間，PLC控制變頻器運行頻率在50HZ，要不系統(tǒng)沖擊過大，容易有水垂現(xiàn)象，延時一會兒后，再把 PID運算輸出投入即可；以此類推。注意：下行過程中，到最后一臺大泵運行時，頻率在18HZ左右，系統(tǒng)壓力仍然偏高時，則把1#小泵切換到變頻運行。這種情況在夜間可能發(fā)生，當(dāng)供水管網(wǎng)很大時，也許沒有這個可能性。

三、注意事項：

1、該系統(tǒng)中有泵的工頻變頻上行切換，為了系統(tǒng)的快速響應(yīng)，切換時間最好越短越好，切換時時間差很小，所以各個泵的變頻接觸器與工頻接觸器最好用可逆接觸器，電氣線路與PLC程序中也要有互鎖功能。以免發(fā)生意外短路事故。對系統(tǒng)或變頻器造成危害。

2、變頻器上行下行切換時間設(shè)定，如果設(shè)定值過大，則系統(tǒng)不能迅速對管網(wǎng)的用水量做出反應(yīng)；如果設(shè)定值過小，則可能引起系統(tǒng)頻繁的投入泵，撤出泵的動作；為此，PLC程序中增加判斷設(shè)定壓力與運行壓力在臨界切換狀態(tài)時，只要不超過允許的誤差范圍內(nèi)，不做泵的切換。

3、變頻器在上行切換時，必須要有瞬間禁止輸出功能，變頻器沒有此功能可用自由停車功能；所以選擇變頻器時要注意這點。

第五篇：PLC在恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC在恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

引言

恒壓供水系統(tǒng)對于某些工業(yè)或特殊用戶是非常重要的，例如在某些生產(chǎn)過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時斷水，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時使產(chǎn)品報廢和設(shè)備損壞。又如當(dāng)發(fā)生火警時，若供水壓力不足或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟損失和人員傷亡。所以，某些用水區(qū)采用恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟和社會意義。

基于上述情況對某生活區(qū)供水系統(tǒng)進行了改造，采用plc作為中心控制單元，利用變頻器與pid相結(jié)合，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)可快速調(diào)整供水系統(tǒng)的工作壓力，達到恒壓供水的目的，提高了系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，得到了良好的控制效果。2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

供水系統(tǒng)由主供水回路、備用回路、儲水池及泵房組成，其中泵房裝有1#~3#共3臺150kw泵機。另外，還有多個電動閘閥或電動蝶閥控制各供水回路和水流量。由于該供水網(wǎng)較大，系統(tǒng)需要供水量每小時開2臺泵向管網(wǎng)充壓，供水量大時開3臺泵同時向管網(wǎng)充壓。要想維持供水網(wǎng)的壓力不變，在管網(wǎng)系統(tǒng)的管道上安裝了壓力變送器作為反饋元件為控制系統(tǒng)提供反饋信號，由于供水系統(tǒng)管道長、管徑大，管網(wǎng)的充壓比較慢，故系統(tǒng)是一個大滯后系統(tǒng)，不宜直接采用pid調(diào)節(jié)器進行控制，而應(yīng)采用plc參與控制的方式來實現(xiàn)對控制系統(tǒng)起調(diào)節(jié)作用。選擇frn160g7p-4變頻器實現(xiàn)電動機的調(diào)速運行，可編程序控制器選擇日本松下fp1-c40型，且配有a/d和d/a模塊，其原理框圖如圖1所示。

圖1 恒壓供水系統(tǒng)原理圖

控制系統(tǒng)主要由plc、變頻器、切換繼電器、壓力傳感器等部分組成?？刂坪诵膯卧猵lc根據(jù)手動設(shè)定壓力信號與現(xiàn)場壓力傳感器的反饋信號經(jīng)plc的分析和計算，得到壓力偏差和壓力偏差的變化率，經(jīng)過pid運算后，plc將0~5v的模擬信號輸出到變頻器，用以調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速以及進行電機的軟啟動;plc通過比較模擬量輸出與壓力偏差的值，通過i/o端口開關(guān)量的輸出驅(qū)動切換繼電器組，以此來協(xié)調(diào)投入工作的水泵電機臺數(shù)，并完成電機的啟停、變頻與工頻的切換。通過調(diào)整電機組中投入工作的電機臺數(shù)和控制電機組中一臺電機的變頻轉(zhuǎn)速，使動力系統(tǒng)的工作壓力穩(wěn)定，進而達到恒壓供水的目的。3 系統(tǒng)程序設(shè)計和plc的i/o分配

系統(tǒng)程序包括啟動子程序和運行子程序，其流程圖如圖2所示。運行子程序又包括模擬調(diào)節(jié)子程序(其流程圖如圖3所示)和電機切換子程序(流程圖略)，電機切換子程序又包括加電機子程序和減電機子程序(程序設(shè)計略)。plc的輸入、輸出端子分配情況如附表所示。

圖2 啟動程序流程圖

圖3 模擬調(diào)節(jié)流程圖 系統(tǒng)工作過程

加上啟動信號(x4)后，此信號被保持，當(dāng)條件滿足時，(即x2為“1”)時，開始啟動程序，此時由plc控制1#電機變頻運行(此時y0、y6、y7亮)，同時定時器t0開始計時(10s)，若計時完畢x2仍亮，則關(guān)閉y0、y6，(y7仍亮，)t2延時1s。延時有兩方面的原因: 一是使開關(guān)充分熄弧，防止電網(wǎng)倒送電給變頻器，燒毀變頻器;二是讓變頻器減速為0，以重新啟動另一臺電機。延時完畢，則有1#機投入工頻運行，2#機投入變頻運行，此時y1、y2、y6、y7亮，同時定時器t1開始計時(10s)，若計時完畢x2仍未滅，則關(guān)閉y2、y6，(y1、y7仍亮，)t3延時1s，延時完畢，將2#機投入工頻運行，3#機投入變頻運行，(此時y1、y3、y4、y6、y7亮，)再次等待y7滅掉后，則整個啟動程序執(zhí)行完畢，轉(zhuǎn)入正常運行調(diào)節(jié)程序，此后啟動程序不再發(fā)生作用，直到下一次重新啟動。在啟動過程中，無論幾臺電機處于運行狀態(tài)，x2一旦滅掉，則應(yīng)視為啟動結(jié)束(y7滅掉)，轉(zhuǎn)入相應(yīng)程序。綜合整個啟動過程，完成三臺電機的啟動最多需要22s的時間。

運行過程中，若模擬調(diào)節(jié)器節(jié)上、下限值均未達到(即x1、x2滅)，則此時變頻器處于模擬調(diào)節(jié)狀態(tài)(此時相應(yīng)電機運行信號和y6亮)。

若達到模擬調(diào)節(jié)上限值(x1亮)，則定時器t4馬上開始定時(5s)，定時過程中監(jiān)控x1，若x1又滅掉，則關(guān)閉定時器，繼續(xù)摸擬調(diào)節(jié);若t4定時完畢，x1仍亮，則啟動一低速(y8亮)，進行多段速調(diào)節(jié)，同時定時器t5開始定時(3s)。定時完畢，若x1仍亮，則關(guān)閉此多段速，啟動一更低速(y9)，同時定時器t6定時(10s)。定時完畢，若x1仍亮，則關(guān)掉y9，此后x0很快會通，轉(zhuǎn)入切換動作程序。在此兩級多段速調(diào)節(jié)過程中，無論何時，若x0亮，則會關(guān)閉相應(yīng)多段速和定時器，同時進行切換動作，即轉(zhuǎn)入切換程序，同樣，若無論何時，x1滅掉，則關(guān)閉運行多段速和定時器，轉(zhuǎn)入模擬調(diào)節(jié)。

若達到模擬調(diào)節(jié)下限值(x2亮)，則定時器t7馬上開始定時(5s)，定時過程中監(jiān)控x2，若x2又滅掉，則關(guān)閉定時器，繼續(xù)摸擬調(diào)節(jié)，若t7定時完畢，x2仍亮，則啟動一高速(y7、y2)，進行多段速調(diào)節(jié)，同時定時器t8開始定時(3s)，定時完畢。若x2仍亮，則關(guān)閉此多段速，啟動一更高速(y8、y9)，同時定時器t9定時(10s)，定時完畢。若x2仍亮，則關(guān)掉y8、y9，此后x3很快會通，轉(zhuǎn)入加電機動作程序。在此兩級多段速調(diào)節(jié)過程中，無論何時，若x3亮，則會關(guān)閉相應(yīng)多段速和定時器，同時進行加電機動作，即轉(zhuǎn)入加電機程序。同樣，若無論何時，x2滅掉，則關(guān)閉運行多段速和定時器，轉(zhuǎn)入模擬調(diào)節(jié)。

電機切換程序分為電機切除程序和加電機程序兩部分。此程序動作的條件是:啟動結(jié)束后無論何時x0亮，一旦條件滿足，即由plc根據(jù)電動機的運行狀態(tài)來決定相應(yīng)切換哪臺電機，切換時只能切換工頻運行電機。

若工作狀態(tài)是一臺變頻一臺工頻，則立即切除工頻電機，然后計數(shù)值減1，即完成此過程，再由調(diào)節(jié)程序運行，調(diào)節(jié)至滿足要求為止。

若3臺電機同時工作，則應(yīng)由plc來決定切除哪臺工頻運行電機。切除依據(jù)是3臺電機對應(yīng)計數(shù)器的大小，誰大切誰，切除掉一臺后，要由定時器定時(5s)等待，以便變頻器調(diào)節(jié)一段時間，防止連續(xù)切除動作。這主要是考慮到本系統(tǒng)的非線性和大小慣性因素而采取的措施。

加電機程序, 其動作程序是:啟動結(jié)束后無論何時x2亮, 一旦條件滿足, 立即關(guān)掉變頻運行電機和變頻器，延時一段時間后(原因同上), 將原變頻運行電機投入工頻運行，同時打開變頻器和將要啟動電機的變頻開關(guān), 完成加電機。

同樣，若原有2臺電機工頻工作，則x2一亮，立即開始加另一臺電機(無延時)，(加電機依據(jù)是判斷計數(shù)值，誰小加誰)。但加電機完成以后，定時器要開始定時(5s)等待，讓變頻器調(diào)節(jié)一段時間，防止連續(xù)加電機動作。其過程分為:結(jié)束語

用變頻器來實現(xiàn)恒壓供水，與用調(diào)節(jié)閥門來實現(xiàn)恒壓供水相比較，節(jié)能效果十分顯著。其優(yōu)點是: 起動平穩(wěn),起動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊;由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長泵和閥門等的使用壽命;可以消除起動和停機時的水錘效應(yīng);在鍋爐和其他燃燒重油的場合,恒壓供油可使油的燃燒更加充分，大大地減輕了對環(huán)境的污染。參考文獻

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[4] 曾 毅.變頻調(diào)速控制系統(tǒng).濟南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2002 作者簡介

張全莊(1963-)男 講師/碩士 主要研究方向:工業(yè)電氣自動控制與plc應(yīng)用。