【PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)的硬件和軟件設計案例9800字】

PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)的硬件和軟件設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u1804PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)的硬件和軟件設計案例 1218811系統(tǒng)的硬件設計 1234291.1系統(tǒng)主要設備的選型 1277971.1.1PLC及其擴展模塊的選型 2108111.1.2變頻器的選型 3203471.1.3水泵機組的選型 4294581.1.4壓力變送器的選型 411431.1.5液位變送器選型 5310371.2系統(tǒng)主電路分析及其設計 519781.3系統(tǒng)控制電路分析及其設計 778821.4PLC的I/O端口分配及外圍接線圖 9141302系統(tǒng)的軟件設計 1396302.1系統(tǒng)軟件設計分析 135422.2PLC程序設計 14187552.2.1控制系統(tǒng)主程序設計 1587292.2.2控制系統(tǒng)子程序設計 18522.3PID控制器參數(shù)整定 2145392.1.1PID控制及其控制算法 21267692.1.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的近似數(shù)學模型 23217572.1.3PID參數(shù)整定 231系統(tǒng)的硬件設計1.1系統(tǒng)主要設備的選型根據基于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1.1所示：圖1.1系統(tǒng)的電氣控制總框圖從以上系統(tǒng)的電氣框圖可以看出，系統(tǒng)的主要硬件裝置必須包括（1）PLC及擴展模塊、（2）轉換器、（3）泵單元、（4）壓力發(fā)射器、（5）液位發(fā)射器。主要設備選型如表1.1所示：表1.1本系統(tǒng)主要硬件設備清單主要設備型號及其生產廠家可編程控制器（PLC）SiemensCPU226模擬量擴展模塊SiemensEM235變頻器SiemensMM440水泵機組SFL系列水泵3臺（上海熊貓機械有限公司）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)1.1.1PLC及其擴展模塊的選型PLC是頻率變換恒壓控制系統(tǒng)整體的核心。由于必須收集所有輸入數(shù)字、對所有生產單元的控制、實現(xiàn)恒壓和完成外部數(shù)據的交換，所以在選擇PLC時，考慮到指令執(zhí)行的速度、指令的豐富性、存儲空間等，考慮通信接口和協(xié)議、考慮到擴展模塊的容量和編程軟件的便利性，由于自動控制系統(tǒng)的恒壓供水量相對較少，PLC選擇西門子S7-200型，PLCS7-200結構緊湊，西門子PLC可靠性高，擴展性高，通信命令豐富有通信協(xié)議簡單等優(yōu)點。PLC可與控制器連接，監(jiān)視自動控制系統(tǒng)，PLC與上級機之間的通信采用PC電纜/PPI，采用支持點對點接口協(xié)議（PPI）。PC電纜/PPI可容易地從PLCRS485通信接口轉換成RS232CC通信接口。用戶程序有三級密碼保護，可以保護程序的安全。根據控制系統(tǒng)所需的實際端子的數(shù)量，考慮到PLC端子的數(shù)量需要預定，S7-200PLC的主模塊是cpu226，其開關量為16點，輸出模塊是AC220V繼電器輸出。cpu226開關輸入是24點，輸入模塊是+24V直流輸入，實際上需要模擬輸入點和模擬輸出點。選擇EM235作為擴展模塊，具有4個模擬輸入（AIW）和模擬信號信道（aqw），當輸入信號和輸出信號連接到a口時，a/D轉換自動完成，標準輸入信號可以轉換成16位字的數(shù)字信號。當輸出信號連接到a口時，D/one轉換將自動完成，16位數(shù)字信號將轉換為標準輸出信號，EM235模塊可根據不同的標準輸入信號，通過微動開關進行設定。1.1.2變頻器的選型頻率轉換器是系統(tǒng)控制致動器的硬件，通過改變頻率來調節(jié)發(fā)動機的旋轉速度，可以改變水的輸出。頻率轉換器的選擇必須根據泵的電力和電流來決定。頻率轉換器還應具有通信功能，根據控制功能，一般的頻率轉換器分為3種。一般的U/F控制逆變器功能，高性能U/F控制轉換器，扭矩控制功能和高矢量功能轉換器，供水系統(tǒng)泵負荷，低速時扭矩小。可以選擇相對便宜的U/F控制逆變器。本項目的PLC選擇了西門子S7-200的機型，為了方便PLC和頻率轉換器之間的通信，使用西門子。由微處理器控制的三級交流引擎的轉速系列產品。采用分離門雙極晶體管作為能量產生裝置。各種完善的逆變器功能和電機保護集成在RS-485/232C接口和閉環(huán)PI控制器中，用于簡單的過程控制。這可以根據用戶的特殊要求定制I/O終端的功能，流量控制可以提高動態(tài)響應特性，高個子可以在低頻下輸出，微主440的逆變器的輸出為0.75~90kw，在高要求、大功率的情況下那個輸出信號可以作為75kW的泵引擎的輸入信號使用。西門子頻率轉換器可以通過RS-485的通信協(xié)議和接口直接連接西門子PLC。設備之間的通信很方便。1.1.3水泵機組的選型選擇泵組的基本原則是保證泵的良好運行。第二，為了在高效區(qū)域工作，實現(xiàn)更好的節(jié)能效果，選擇泵必須適應系統(tǒng)用水量的變化范圍。本項目要求發(fā)動機額定功率為75kW，根據設計要求，配合小區(qū)內水的現(xiàn)狀，供水壓力由0.3±0.01Mpa控制，上海熊貓機械有限公司生產的SFL（75kW發(fā)動機功率）系列泵3臺。生活供水泵的低噪音SFL外殼，棒采用不銹鋼，主軸，導向軸采用鑄件，靜電噴霧后效率提高5%以上。降低噪音發(fā)動機、機械關閉、前端壓力保護裝置、噪音低（外部噪聲60分貝）、磨損和使用壽命。下軸承采用低噪音、壽命長的耐磨彈性軸承。采用低投入、低輸出的結構設計，水力模型先進，性能更可靠，可輸送清水和理化性質的水，無顆粒、無雜質、無揮發(fā)性、無弱腐蝕性的土壤，一般為城市供水、鍋爐供水、空調冷卻系統(tǒng)、用于消防供水等。本項目使用上海熊貓機械有限公司生產的3臺75kW發(fā)動機動力SFL系列泵。1.1.4壓力變送器的選型壓力變送器被用于測量管道網的水壓，通常設置在泵的出口。壓力傳感器和壓力發(fā)射器將水管水壓的變化轉換為1～5V或4～20mA的模擬信號，作為模擬輸入模塊（A/D模塊）的輸入。選擇時，為了防止傳輸中的干擾和損失，可以采用4~20mA的輸出壓力，當運行中壓力傳感器和壓力發(fā)射器發(fā)生故障時，系統(tǒng)可以打開所有泵。為了防止因爆炸管道和超高水壓而造成的室內水設備（熱水器、廁所等）損傷，本表的供水系統(tǒng)采用PLC數(shù)字輸入等電極點壓力表的上部輸出，當壓力超過上限時，停止所有泵應該發(fā)出警報輸出[13]。通過以上分析，使用xml-170數(shù)字工具和普通y-100壓力計實現(xiàn)壓力檢測、顯示和傳輸，壓力計的測量范圍為0~1MPa，精度為1.0。數(shù)字顯示工具產生發(fā)送到連接到cpu226的模擬模塊EM235的4到20mA的電流信道。作為PID調整的電反饋信號，可以設置壓力的上下限，并輸出通過兩個中繼控制抑制輸出壓力的信號。1.1.5液位變送器選型考慮到泵的空擺影響發(fā)動機壽命，需要對池的水位進行測量和控制，本圖中池的水位需要2m～5m，因此將檢測到的水位用液位轉換器轉換為標準電信號（4~20mA信號電壓）需要插入窗口的比較器，利用比較器的高水位輸出成為罐的水位的警報信號，輸入到PLC。綜合以上因素：本項目使用淄博丹佛公司生產的ds26分體式液位轉換器，測定范圍為0m~200m，適合水箱、深井等液位的測量。零和全刻度應該可以外部調整。食物：24VDC；輸出信號：2線制4~20mADC，精度等級：0.25級。1.2系統(tǒng)主電路分析及其設計基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路圖如圖1.2所示：三臺電機分別為M1、M2、M3，它們分別帶動水泵1#、2#、3#。接觸器KM1、KM3、KM5分別控制M1、M2、M3的工頻運行；接觸器KM2、KM4、KM6分別控制M1、M2、M3的變頻運行；FR1、FR2、FR3分別為三臺水泵電機過載保護用的熱繼電器；QS1、QS2、QS3、QS4分別為變頻器和三臺水泵電機主電路的隔離開關；FU為主電路的熔斷器。系統(tǒng)采用3個泵的循環(huán)頻率變換方式。也就是說，3臺泵中只有1臺在變頻器控制下進行變速運轉。剩下的泵在頻率下勻速運轉。使用水量小的情況下，頻率轉換泵的連續(xù)運轉時間超過3小時的話，需要切換到下一個泵。也就是說，系統(tǒng)為了不讓一臺泵的工作時間變長，而具備了“裝泵功能”。只有一個泵可以同時進行頻率轉換工作，但是三個泵可以在不同的時間進行頻率轉換工作。圖1.2變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路圖三級電源i通過低壓熔斷器和切斷開關與逆變器的R、s、t端子連接，逆變器的輸出端子u、V、W通過接觸器的接觸與引擎連接。連接到頻率轉換器的切斷開關和逆變器的出口端的開關關閉，主電路中的低壓保險絲在連接電源的同時提供短路保護。各發(fā)動機的過載保護由其熱繼電器fr實現(xiàn)，頻率轉換電路和電氣頻率電路不能同時連接，逆變器的輸出端子不能直接與電源連接，因此必須通過接觸器的接點。當發(fā)動機進入頻率電路時，請先切斷反相器電路的接觸器。同樣，從頻率切換到頻率轉換器時，在連接反相器輸出開關之前，請切斷頻率開關。因此，KM1與km2、KM3與KM4、KM5與KM6不同時動作，需要設計它們之間的可靠連接。通過電流傳感器和發(fā)射器向上級機發(fā)送4～20mA的電流信號，顯示主電路的電流。電路電壓用與電壓表連接的轉換開關顯示。相同電壓計通過轉換開關顯示不同相位之間的線路電壓。仔細觀察引擎的旋轉方向，使其符合要求。向相反的方向移動的話，可以得到正確的方向轉換。系統(tǒng)的運行和停止不能直接斷開主電路（例如，直接切斷保險絲或切斷保險絲。）必須通過轉換器實現(xiàn)軟件啟動和停止。為了提高頻率轉換器的功率因數(shù)，電抗器必須連接。手動控制時，必須使用自動變壓器啟動或軟啟動來減少電流。1.3系統(tǒng)控制電路分析及其設計PLC是恒壓供水系統(tǒng)的主要控制裝置。控制電路的合理性和程序的可靠性直接關系到整個系統(tǒng)的運行性能。本系統(tǒng)采用西門子S7-200系列PLC。PLC主要用于供水系統(tǒng)的自動恒壓轉換控制，完成了以下功能。自動控制3臺泵的投入運行。可以通過三臺泵之間。三臺泵最初應該有軟啟動功能。泵的操作應具備手動/自動控制功能。手動操作只能在緊急或修理時使用。系統(tǒng)需要顯示完整的警報功能和運行狀態(tài)。圖1.3是電氣控制系統(tǒng)控制電路的示意圖，圖中的SA是手動/自動轉換開關，SA～1的位置是手動控制狀態(tài)。2狀態(tài)為自動控制，手動操作時可以通過SB1~sb6按鈕控制3臺泵的啟動停止。如果自動運行，系統(tǒng)將在PLC程序的控制下運行。圖中的Hl10是自動操作狀態(tài)的功率指示符。為了復位頻率，只提供干式啟動點的信號。系統(tǒng)通過中間繼電器KA的觸點控制頻率轉換器，圖中的Q0.0~Q0.5和q1.1~q1.5是PLC輸出繼電器觸點，旁邊的4、6、8是接線編號，可結合下節(jié)中圖1.4一起讀圖。圖1.3變頻恒壓供水系統(tǒng)控制電路圖注：PLC各I/O端口、各指示燈所代表含義在下一節(jié)I/O端口分配中將詳細介紹。本系統(tǒng)在手動/自動控制下的運行過程如下：（1）手動控制：手動控制僅用于確認故障原因，易于檢測和修理發(fā)動機故障，當單極雙擲開關SA到達第一端時，啟動手動控制模式。此時，開關分別控制3臺電源泵發(fā)動機的運轉和停止，按下SB1，KM1線圈即接通。通常閉合的km2觸點與電路連接，因此常開的KM1觸點關閉，實現(xiàn)自動鎖定功能。M1發(fā)動機在頻率以下穩(wěn)定運行。只需按下SB2，電路就中斷，KML線圈關閉，M1發(fā)動機停止。同樣，按Sb3和S5時，m2和M3發(fā)動機將啟動，按Sb4和S6時，m2和M3發(fā)動機將停止。（2）自動控制：通常情況下，頻率轉換器恒壓供水系統(tǒng)自動工作，當兩個端子轉動SPDT開關SA時，自動控制模式啟動，自動控制的工業(yè)情況由PLC控制，Q0.0輸出1-655。頻率轉換泵運轉信號，Q0.1輸出1-655泵頻率轉換信號。當q0.0結束1時，KML線圈激活，1-655HL1泵的工作頻率指示符打開，并且KML觸點總是斷開，從而形成KM1和km2的電互鎖。當q0.1退出1時，km2線圈打開，1655泵的頻率轉換燈HL2點亮，總是切斷km2觸點，實現(xiàn)km2和KML電的聯(lián)動，相同2655和3-655；泵的控制原理相同，q1.1退出1時，池水位的上下限HL7警報燈亮。q1.2退出1后，逆變器警報燈亮燈。退出1點，HL9天的供水指示燈亮燈。q1.4結束后，響鈴。當q1.5退出1時，KA中間繼電器線圈開關，并且KA觸點總是閉合，并且逆變器頻率復位。在自動控制狀態(tài)下，hl10電源燈始終處于活動狀態(tài)。1.4PLC的I/O端口分配及外圍接線圖基于PLC的頻率轉換恒壓供水系統(tǒng)的基本要求如下：。（1）由于晝夜用水量差異明顯，本項目采用晝夜兩種供水方式，兩種供水方式的水壓值不同。小區(qū)使用水量大，系統(tǒng)恒壓運行高。夜間使用水量低，系統(tǒng)以低恒壓運行。（2）使用水量小的情況下，1臺泵連續(xù)超過3小時的情況下，需要切換到下一個泵。也就是說，系統(tǒng)為了防止泵的工作時間過長，僅在頻率轉換泵的工作時間長的情況下才使用泵。（3）考慮到泵的節(jié)能和壽命因素，原則上是先啟、先停、先啟。（4）3臺泵在啟動時應具備軟啟動功能，并提供泵運轉的自動手動控制功能。手動操作僅在緊急或維護時使用。（5）系統(tǒng)需要完全的警報功能。根據以上控制要求統(tǒng)計控制系統(tǒng)的輸入輸出信號的名稱、代碼及地址編號如表1.2所示。表1.2輸入輸出點代碼及地址編號名稱代碼地址編號輸入信號供水模式信號(1-白天，0-夜間)SA1I0.0水池水位上下限信號SLHLI0.1變頻器報警信號SUI0.2試燈按鈕SB7I0.3壓力變送器輸出模擬量電壓值UpAIW0輸出信號1#泵工頻運行接觸器及指示燈KM1、HL1Q0.01#泵變頻運行接觸器及指示燈KM2、HL2Q0.12#泵工頻運行接觸器及指示燈KM3、HL3Q0.22#泵變頻運行接觸器及指示燈KM4、HL4Q0.33#泵工頻運行接觸器及指示燈KM5、HL5Q0.43#泵變頻運行接觸器及指示燈KM6、HL6Q0.5輸出信號水池水位上下限報警指示燈HL7Q1.1變頻器故障報警指示燈HL8Q1.2白天模式運行指示燈HL9Q1.3報警電鈴HAQ1.4變頻器頻率復位控制KAQ1.5變頻器輸入電壓信號UfAQW0結合系統(tǒng)控制電路圖1.3和PLC的I/O端口分配表1.2，畫出PLC及擴展模塊外圍接線圖，如圖1.4所示：圖1.4PLC及擴展模塊外圍接線圖頻率變換供水系統(tǒng)有5個輸入，包括4位數(shù)字和1個模擬量。壓力發(fā)射器將管網的測量壓力輸入到EM235PLC擴展模塊的模擬端口。輸入模擬量。SA1開關用于控制晝夜模式的切換。i0.0用作開關輸入。液位轉換器將池的水位轉換為標準電信號，并發(fā)送給窗的比較器。池塘水位的上下限被設定為窗口比較器。超過上限和下限時，窗口與高級別1相比發(fā)送給i0.1。逆變器故障輸出的目的是連接PLC的i0.2，作為逆變器故障警報信號。S7開關作為光測試信號連接到i0.3，并手動檢測每個燈是否正常工作。頻率變換供水系統(tǒng)需要11位的輸出信號和1模式的輸出信號，Q0.0~Q0.5分別輸出3臺泵機的頻率/頻率轉換信號。Q1.1水位超過警報信號。出口頻率報警信號Q1.2；日常模式輸出信號Q1.3；出口警報信號Q1.4；D1.5變頻器輸出頻率調整信號。模擬輸出信號Aqw0用于控制逆變器的輸出頻率。圖1.4不是狹義上的，只是簡單地示出PLC和擴展模塊的外圍布線，而忽略（1）電源的容量（2）電源的干擾對策（3）生產的保護措施（4）系統(tǒng)保護措施等。2系統(tǒng)的軟件設計2.1系統(tǒng)軟件設計分析硬件連接確定后，系統(tǒng)控制功能主要通過軟件實現(xiàn)。結合站用泵控制要求，泵軟件的設計分析如下。（1）恒壓工作泵組的定量管理為了保持水壓恒定，當水壓下降時，頻率轉換器的輸出頻率增加，當泵不能滿足恒壓要求時，必須啟動第二臺泵判斷是否需要啟動新泵的基準是頻率轉換器的輸出頻率達到設定的上限值。說明一下。為了評價頻率變換器的頻率是否達到上限，需要對頻率變動導致的頻率達到上限時進行濾波。（2）多泵站泵單元管理規(guī)范頻率轉換泵確認了各啟動的引擎容易啟動，各泵交替使用，所以多泵組的泵，泵組的運轉需要管理基準。有要求泵的頻率不能連續(xù)運轉3個小時以上。因此，如果需要啟動新泵，或者作為頻率轉換泵使用新泵是合理的。具體操作是，逆變器的電流操作從頻率變換器與頻率操作連接，頻率變換器被復位，新的電流泵被啟動。另外，泵組的管理還有一個問題。在泵的循環(huán)控制中加入泵的頻率，實現(xiàn)頻率轉換泵的循環(huán)控制，將頻率轉換泵的總臺數(shù)和泵的臺數(shù)組合起來，實現(xiàn)頻率轉換泵的旋轉。（3）方案的結構和方案功能的執(zhí)行情況為了完成初始化和中斷程序，模擬單元和PID控制被分成主程序、子例程和中斷程序三個部分，一部分系統(tǒng)初始化工作在初始化子例程中完成利用計時器中斷功能對PID控制進行時間采樣和輸出控制，主程序中泵開關信號的產生、輸出、輸出等大部分功能是泵接觸器的邏輯控制信號的合成和警報處理。白天和晚上的模式所給予的壓力值是不同的。兩個定壓值直接用數(shù)字設定為程序。白天模式的系統(tǒng)設定值為90%的比例，夜間模式的系統(tǒng)設定值為70%的比例。程序中使用的PLC元件及其功能如表2.1所示。表2.1程序中使用的PLC元件及其功能器件地址功能器件地址功能VD100過程變量標準化值T37工頻泵增泵濾波時間控制VD104壓力給定值T38工頻泵減泵濾波時間控制VD108PID計算值M0.0故障結束脈沖信號VD112比例系數(shù)KcM0.1水泵變頻啟動脈沖(增泵)VD116采樣時間TsM0.2水泵變頻啟動脈沖(減泵)VD120積分時間TiM0.3倒泵變頻啟動脈沖VD124微分時間TdM0.4復位當前變頻泵運行脈沖VD204變頻運行頻率下限值M0.5當前泵工頻運行啟動脈沖VD208變頻運行頻率上限值M0.6新泵變頻啟動脈沖VD250PID調節(jié)結果存儲單元M2.0泵工頻/變頻轉換邏輯控制VB300變頻工作泵的泵號M2.1泵工頻/變頻轉換邏輯控制VB301工頻運行泵的總臺數(shù)M2.2泵工頻/變頻轉換邏輯控制VD310變頻運行時間存儲器M1.0故障信號匯總T33工頻/變頻轉換邏輯控制M1.1水池水位越限邏輯T34工頻/變頻轉換邏輯控制T35工頻/變頻轉換邏輯控制2.2PLC程序設計PLC控制程序由西門子提供的phase7-microwin-v40編程軟件開發(fā)，SIMPATIC軟件指令組包括三種語言，即聲明列表語言（STL），比例圖（LAD）包括語言，功能框圖（FWD）包括語言[14]。聲明表（STL）的語言類似于計算機匯編語言。特別適合計算機領域的工程師。利用命令補碼生成用戶程序，屬于硬件語言，比例圖語言（LAD）是最常見的編程語言，最接近中繼控制系統(tǒng)的電控制原理圖。與計算機語言相比，boy被視為高級PLC語言，幾乎不考慮內部結構原理和系統(tǒng)硬件邏輯，易于被電氣設計和運行維護的一般人員所接受。這是初學者的理想編程工具。功能框圖的圖形構成與數(shù)字電路非常相似。FWD的各模塊有輸入輸出端子。輸出與輸入之間的函數(shù)關系不使用或不使用異種邏輯運算。模塊間的連接方式和電路基本相同。PLC控制程序由一個主程序和幾個子例程組成。這個程序是由計算機編譯的。編譯后，程序通過PC電纜/PPI下載到PLC。通過掃描主機周期，以當前模式連續(xù)執(zhí)行用戶程序，完成控制活動。2.2.1控制系統(tǒng)主程序設計PLC主程序主要由系統(tǒng)初始化程序、泵啟動程序、泵轉換程序、泵交換程序、模擬量（壓力、頻率）比較程序和報警程序構成。（1）系統(tǒng)初始化程序系統(tǒng)開始動作時，需要初始化整個系統(tǒng)。即系統(tǒng)開始動作時，首先檢測系統(tǒng)各部分的當前運行狀態(tài)。如果發(fā)生錯誤，會發(fā)生警報。然后，設定頻率轉換器的頻率轉換功能的上下限和PID控制參數(shù)，給出一定的初始值，在初始化子例程的末尾切斷連接，系統(tǒng)的初始化通過調用主程序的子例程來進行初始化后需要設定規(guī)定的水壓值，設定2個日/夜的供水方式的頻率轉換泵頻率和頻率泵數(shù)。（2）決定泵增減及操作規(guī)程如果PID調節(jié)結果大于頻率轉換操作的上限頻率（或低于下變頻操作的下限頻率），則如果泵永久操作，則計時器計數(shù)5min（除去水壓波動的干擾），然后將頻率泵的個數(shù)加（或減），生成對應的頻率泵脈沖信號。（3）泵的軟啟動方案增加或減少泵，或反轉泵，為了準備穩(wěn)定的啟動，將變頻器復位。同時，頻率轉換泵的編號加1，產生當前的泵點火頻率的脈沖信號和下一個泵的脈沖速率轉換信號，延遲后開始運行。當單個頻率轉換泵長時間工作時，檢查連續(xù)運行時間，超過3小時設置自動下變頻泵。（4）各泵的頻率轉換運轉邏輯控制程序各泵的頻率轉換運轉的控制邏輯基本上相同?，F(xiàn)在只以一臺泵為例進行說明。發(fā)生泵1啟動脈沖信號的故障取消信號或頻率轉換信號，系統(tǒng)無故障，無復位，泵1頻率轉換信號和泵1不工作。q0.1設置為1，始終閉合k2觸點，將頻率轉換器轉換為泵頻率。km2即使經常打開接點也可以自動鎖定。（5）控制各泵的電頻率的邏輯程序泵的運轉不僅取決于頻率轉換泵的數(shù)量，還取決于泵的數(shù)量。各泵的頻率控制邏輯基本上相同?，F(xiàn)在只以一臺泵為例，如果發(fā)生電流泵啟動脈沖，電流是2'35。泵處于頻率轉換狀態(tài)，并且頻率泵頻率在0或3’35；由于泵處于頻率變換狀態(tài)，頻率功率泵的個數(shù)大于1，所以q0.0設定為1，KML線圈通電，始終限制開啟觸點。泵的頻率起作用，KML1接點是常閉接觸點，防止k2活性化，頻率變換和頻率之間可以得到良好的電聯(lián)鎖。KM1常開觸點也可達到自動鎖定功能。（6）警報和問題解決步驟系統(tǒng)包含水位限制警報燈、頻率變換器的錯誤警報燈、白天模式運轉指示燈和警報鈴，發(fā)生故障信號時相應的燈熄滅。一按照明測試按鈕，指示燈就一直亮著。發(fā)生故障后，頻率轉換泵頻率和頻率泵頻率復位，故障后會發(fā)生故障停止信號。恒頻供水系統(tǒng)的主要轉換程序比比例圖復雜，對所有繪制都不方便。這里只描繪了控制過程的流程圖。主程序的詳細比例圖請參照附錄C。程序的主要流程圖如圖2.1所示。在圖2.1中，由于沒有詳細說明各泵的頻率轉換和頻率控制，所以圖2.2是以泵2為例的頻率轉換流程圖，圖2.3是以泵2為例的頻率轉換流程圖。泵1和3的運轉控制與泵2的運轉控制相似，這里不重復。如圖2.1所示。本設計主程序大體包括以下幾部分：（1）調用首字母子例程，設置初始值。（2）泵的運轉臺數(shù)必須根據泵的運轉狀況增減。（3）頻率轉換泵的數(shù)量必須通過泵的增加和泵的反轉來確定。（4）每臺泵的運轉由頻率轉換泵的臺數(shù)和頻率轉換泵的臺數(shù)來控制。（5）警告和故障問題處理。圖2.1變頻恒壓供水系統(tǒng)主程序流程圖圖2.22#泵變頻運行控制流程圖圖2.32#泵工頻運行控制流程圖2.2.2控制系統(tǒng)子程序設計（1）SBR_0初始化子程序首先，啟動頻率轉換操作的高頻。在第二章泵切換分析中，泵的頻率的高度、低頻分別為50Hz和20Hz，所選擇的頻率轉換器的輸出范圍為0~100Hz，上限和下限分別為16000和6400，在初始化PID控制參數(shù)（KC、TS、Ti、TD）時在下一節(jié)中詳細說明各參數(shù)的值，最后設定連接停止時間。具體程序梯形圖如圖2.4所示。圖2.4初始化子程序SBR_0梯形圖(2)PID控制中斷子程序首先，將aiw0的采樣數(shù)據輸入標準化，進行轉換。PID運算后，標準值轉換為輸出值，模擬信號從aqw0發(fā)送。具體程序梯形圖如圖2.5所示。圖2.5PID控制中斷子程序INT_0梯形圖2.3PID控制器參數(shù)整定2.1.1PID控制及其控制算法在供水系統(tǒng)的設計中，使用帶PID調整的PLC進行閉環(huán)控制，保證供水系統(tǒng)的恒壓。在連續(xù)控制系統(tǒng)中，經常使用比例控制、集成控制、派生控制的方法，PID控制在連續(xù)控制系統(tǒng)中最成熟，應用最廣泛的控制方法，理論上成熟，算法簡單，控制效果好它有容易被人們熟悉、掌握等優(yōu)點。PID控制器是一種線性控制器，它是對給定值r(t)和實際輸出值y(t)之間的偏差e(t)[15]：（2.1）經比例(P)、積分(I)和微分(D)運算后通過線性組合構成控制量u(t)，對被控對象進行控制，故稱PID控制器。系統(tǒng)由模擬PID控制器和被控對象組成，其控制系統(tǒng)原理框圖如圖2.6所示，圖中u(t)為PID調節(jié)器輸出的調節(jié)量。圖2.6PID控制原理框圖PID控制規(guī)律為：（2.2）式中：Kp為比例系數(shù)；Ti為積分時間常數(shù)；Td為微分時間常數(shù)。相應的傳遞函數(shù)形式：（2.3）控制PID控制器的各連接的功能和規(guī)則如下所示。（1）比例環(huán)：比例地反映控制系統(tǒng)偏差信號的影響。產生偏差后，（T）控制器可以立即減小偏差，但不能完全消除系統(tǒng)的偏差。系統(tǒng)的偏差隨著比例系數(shù)Kp的增加而減小，比例系數(shù)過了大會導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。（2）積分部分：表示控制器的輸出與偏差持續(xù)時間有關。積分部分主要消除靜態(tài)誤差，增加系統(tǒng)的自由誤差率，積分作用的力取決于積分時間常數(shù)。這個越大積分作用越弱，系統(tǒng)越容易變大。積分效應越強，越容易引起系統(tǒng)振動。（3）微分部分：響應于轉向信號的變化趨勢，在轉向信號過大之前引入對系統(tǒng)有效的早期修正信號，差分部分主要控制調節(jié)量的變動，減少超限，加快系統(tǒng)的響應時間改善系統(tǒng)的動態(tài)特性。自從計算機進入控制區(qū)域后，數(shù)字計算機代替模擬穩(wěn)壓器實現(xiàn)了PID控制算法，提高了靈活性和可靠性，并且通過離散式（2.2）實現(xiàn)了數(shù)字PID控制算法。以一階后向差分近似代替連續(xù)系統(tǒng)的微分，得到PID位置控制算法表達式：（