基于plc的流量控制系統(tǒng)方案(文件)
【正文】 下: (l) 系統(tǒng)通電，按照接收到有效的自控系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)后，首先啟動(dòng)變頻器拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，根據(jù)流量變送器測(cè)得的管道實(shí)際流量和設(shè)定流量的偏差調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，控制水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)輸出流量達(dá)到設(shè)定值，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定到某一定值，這期間水泵電機(jī)工作在調(diào)速運(yùn)行狀態(tài)。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。 （2）CPU單元設(shè)計(jì) 集成的24V 負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU 221，222 具有180mA 輸出，CPU 224，CPU 224XP，CPU 226 分別輸出280，400mA。本機(jī)模擬量輸入/輸出點(diǎn)：CPU 224XP 具有2 個(gè)輸入點(diǎn)，1 個(gè)輸出點(diǎn)。CPU 222/224/224XP/226 ：可方便地用數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。6K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。CPU 222：本機(jī)集成8 輸入/6 輸出共14 個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)。1 個(gè)RS485 通訊/編程口，具有PPI 通訊協(xié)議、MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。具有較強(qiáng)控制能力的控制器。是具有模擬量I/O 和強(qiáng)大控制能力的新型CPU。6 個(gè)獨(dú)立的30kHz 高速計(jì)數(shù)器，2 路獨(dú)立的20kHz 高速脈沖輸出，具有PID 控制器?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。6 個(gè)獨(dú)立的30kHz 高速計(jì)數(shù)器，2 路獨(dú)立的20kHz 高速脈沖輸出，具有PID控制器。如 所示。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手 系統(tǒng)電路圖 變頻器的選擇變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。當(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí)，如果流量要求減小，通過(guò)降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。根據(jù)控制功能不同，通用變頻器可分為三種類型：普通功能型U/f控制變頻器、具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型U/f控制變頻器以及矢量控制高功能型變頻器。它采用模塊化結(jié)構(gòu)，組態(tài)靈活，有多種完善的變頻器和電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能，有內(nèi)置的RS485/232C接口和用于簡(jiǎn)單過(guò)程控制的PI閉環(huán)控制器，可以根據(jù)用戶的特殊需要對(duì)I/O端子進(jìn)行功能自定義。 水泵電機(jī)的選擇 水泵是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。水泵電機(jī)的選型基本原則，一是要確保平穩(wěn)運(yùn)行；二是要經(jīng)常處于高效區(qū)運(yùn)行，以求取得較好的節(jié)能效果。SFL型低噪音生活給水泵在外殼、軸上采用不銹鋼材質(zhì)，葉輪、導(dǎo)葉采用鑄造件，經(jīng)過(guò)靜電噴塑處理，效率可提高5%以上；采用低噪音電機(jī)，機(jī)械密封，前端配有泄壓保護(hù)裝置，噪聲更低(室外噪音60分貝)、磨損小、壽命更長(zhǎng)；下軸承采用柔性耐磨軸承，噪音低，壽命長(zhǎng)；采用低進(jìn)低出的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，水力模型先進(jìn)，性能更可靠。 流量變送器用于檢測(cè)管道中的水流量，常裝設(shè)在泵站的出水口，流量傳感器和流量轉(zhuǎn)換器是將水管中的水流量變化轉(zhuǎn)變?yōu)?4~20mA 的模擬量信號(hào)，作為模擬輸入模塊(A/D 模塊)的輸入，在選擇時(shí)，為了防止傳輸過(guò)程中的干擾與損耗，我們采用 4~20mA 輸出流量轉(zhuǎn)換器。該軟件的 SIMATIC 指令集包含三種語(yǔ)言，即語(yǔ)句表(STL)語(yǔ)言、梯形圖(LAD)語(yǔ)言、功能塊圖(FBD) 語(yǔ)言。PLC 控制程序由一個(gè)主程序、若干子程序構(gòu)成，程序的編制在計(jì)算機(jī)上完成，編譯后通過(guò) PC/PPI 電纜把程序下載到 PLC，控制任務(wù)的完成，是通過(guò)在 RUN 模式下主機(jī)循環(huán)掃描并連續(xù)執(zhí)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 系統(tǒng)流程圖. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手圖 系統(tǒng)流程圖. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手 程序 程序初始化與故障分析程序初始化一個(gè)程序基本的編程方式。當(dāng) PLC 執(zhí)行用戶程序時(shí)，M8000 為 ON，停止監(jiān)視時(shí)，M8000 為OFF；M8002 為初始化脈沖，僅在可編程控制器運(yùn)行開始的瞬間接通一個(gè)掃描周期，M8002 的常開觸點(diǎn)常用于某些元件的復(fù)位和清零，也可作為啟動(dòng)條件。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的 其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。 比例(P)控制 比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的 或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn) 態(tài)誤差。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。圖 PID 初始化在 PID 調(diào)節(jié)中，程序固然重要，但是程序里的 PID 參數(shù)更重要，沒(méi)有PID 參數(shù)就不可能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)該有的功能。PID 參數(shù)主要是：采樣時(shí)間 17 秒、PID 濾波常數(shù) 80%、比例增益 Kp=70、積分時(shí)間 Ti=100、微分增益與微分時(shí)間為 0。該系統(tǒng)不僅有效地保證了管道流量恒定，而且工作可靠。這個(gè)過(guò)程雖然是有一定的難度但還是通過(guò)自己的慢慢的摸索和老師的指導(dǎo)下從熟悉到上手，經(jīng)過(guò)這次努力對(duì)自己的信心很好的提高。是狼就要練好牙，是羊就要練好腿。拼一個(gè)春夏秋冬！贏一個(gè)無(wú)悔人生！早安！ —————獻(xiàn)給所有努力的人.。不奮斗就是每天都很容易，可一年一年越來(lái)越難。本次的設(shè)計(jì)只是對(duì)流量的一個(gè)簡(jiǎn)單控制，如果要運(yùn)用到生產(chǎn)中還需要一些改進(jìn)，如果要精確的控制還需要加大對(duì)積分調(diào)節(jié)部分的控制；在本次設(shè)計(jì)中也運(yùn)用到了組態(tài)的的控制，但是在此次設(shè)計(jì)中只是對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行了靜態(tài)的控制，如果想精確地觀察整個(gè)過(guò)程還需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。比如：在硬件設(shè)備之間的連接，I/O 端口的分配，地址的分配這幾方面自己不是很了解，通過(guò)查找相關(guān)書籍，向老師、同學(xué)們請(qǐng)教，我對(duì)這些知識(shí)有了更深入的理解；對(duì)三菱中模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊以及 PID 模塊的不熟悉，通過(guò)在網(wǎng)上查詢相關(guān)資料解決了我在這方面的疑惑。該系統(tǒng)利用變頻器實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)調(diào)速，把水泵電機(jī)控制納入自動(dòng)控制系統(tǒng)。此次設(shè)計(jì)主要就是實(shí)現(xiàn)比例控制，所以比例環(huán)節(jié)是必不可少的，而積分調(diào)節(jié)的作用：是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無(wú)差度。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在 調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。PID 控制，實(shí)際中也有 PI 和 PD 控制。以下為故障控制程序：圖 故障控制程序 PID 初始化及程序分析在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱 PID 控制，又稱 PID 調(diào)節(jié)。在此設(shè)計(jì)初始化程序中用到了特殊輔助繼電器 M8000 和 M8002。系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子
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