基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)以西門子s7-200系列plc作為控制器畢業(yè)論文(文件)
【正文】 及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)壓力變送器被測介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在即敏感元件的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測量膜片兩側(cè)。A/D轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，其值被微處理器用來判定輸入壓力值。工程單位換算、阻尼、開方，傳感器微調(diào)等運(yùn)算，以及診斷和數(shù)字通信。KYB800KT型壓力變送器由壓力敏感部件、恒流源供電電路、信號放大處理電路組成。主要性能特點(diǎn)（1） 穩(wěn)定性高（2） 溫度誤差?。?） 實(shí)用性強(qiáng)（4） 安裝維修方便（三） KYB壓力變送器接線方式二線制電流輸出端子連接 二線制電流輸出端子連接三線制電流輸出端子連接 三線制電流輸出端子連接二線制電壓輸出端子連接 二線制電壓輸出端子連接 PLC模擬量擴(kuò)展模塊（EM235）EM235是常用的模擬量擴(kuò)展模塊，它具有4路模擬量輸入和一路模擬量輸出的功能。由該表得，DIP開關(guān)SW6決定模擬量輸入的單雙極性，當(dāng)SW6為ON時，模擬量輸入為單極性輸入，SW6為 OFF時，模擬量輸入為雙極性輸入。（一） PID閉環(huán)控制系統(tǒng)原理本系統(tǒng)的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)原理圖如下圖。CPU只處理數(shù)字信號，故必須經(jīng)過轉(zhuǎn)換，采樣時間T第N次采樣得到的偏差e(n),控制器輸出M（n），則微分用差分代替，積分用求和代替。 本設(shè)計中采用PLC的CPU為S7200，S7200中具有PID指令。給定值和過程變量都是和被控對象有關(guān)的值，對于不同的系統(tǒng)，它們的大小、范圍與工程單位有很大的不同。 PID 指令表 指令中TBL是回路表的起始地址，LOOP是回路編號。每次完成PID運(yùn)算后，都要更新回路表內(nèi)的輸入值Mn，～如果PID指令中的算術(shù)運(yùn)算發(fā)生錯誤，特殊存儲器位SM (溢出或非法數(shù)值)被置為1，并將中止PID指令的執(zhí)行，想要消除這種錯誤，在下一次執(zhí)行PID運(yùn)算之前，應(yīng)改變引起運(yùn)算錯誤的輸入值，而不是更新輸出值。當(dāng)水量發(fā)生變化時，變頻器根據(jù)管內(nèi)的壓力設(shè)定值和變頻器反饋的實(shí)際壓力值之差，經(jīng)過模擬輸入、D/A轉(zhuǎn)換、PID計算、A/D轉(zhuǎn)換、模擬輸出等對電動機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)管內(nèi)所測壓力值比實(shí)際壓力值大時，需要自動控制PLC的模擬輸出模塊，控制變頻器的輸出頻率（降低）但不能低于變頻器的最低頻率（下限）；當(dāng)管內(nèi)所測壓力值比實(shí)際壓力值小時，需要自動控制PLC的模擬輸出模塊，控制變頻器的輸出頻率（升高）但不能高于變頻器的最高頻率（上限）。根據(jù)該工作過程及控制要求可知，系統(tǒng)中只需要自動啟動、自動停止、手動啟動、手動停止按鍵四個數(shù)字量輸入點(diǎn)，一個接受壓力傳感器數(shù)值的模擬輸入信號。其中CPU221無擴(kuò)展功能，CPU222最多能帶兩個模塊的擴(kuò)展模塊，不滿足本系統(tǒng)要求。M為電機(jī)。手動工作方式主要完成電動機(jī)的啟動和停止，以及出現(xiàn)不正常工作情況時通過手動操作使系統(tǒng)回到初始狀態(tài)。一個模擬量輸出一個數(shù)字量輸出。用下面的下式將回路輸出轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)：式中，RScal是回路輸出對應(yīng)的實(shí)數(shù)值；Mn是回路輸出標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)數(shù)值。 整體軟件設(shè)計（整體程序） // 電動機(jī)的停、轉(zhuǎn) //初始化程序 上限VD204=1800；下限VD208=22400； 比例系數(shù)VD112=；采樣時間VD1160=2；積分時間VD120=30； 微分時間VD124=0；采用PI調(diào)節(jié)器，壓力設(shè)定值VD101=//整數(shù)至雙整數(shù)，雙整數(shù)至實(shí)數(shù)，實(shí)數(shù)相除，實(shí)數(shù)傳送等一系列轉(zhuǎn)換，將輸入模擬量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)化的浮點(diǎn)數(shù)(實(shí)數(shù))。用變頻器和PLC來實(shí)現(xiàn)恒壓供水，與其它供水方式相比較而言，其優(yōu)點(diǎn)是非常明顯的。 通過對變頻調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展歷程、在國內(nèi)外發(fā)展趨勢的了解，確定了設(shè)計的方向。本設(shè)計中采用最簡單的順序控制利用可編程控制器PLC和變頻器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。在我做設(shè)計期間，他盡心盡責(zé)的指導(dǎo)我，引導(dǎo)我，每當(dāng)設(shè)計過程中遇到困難時，給予我莫大的支持和幫助，讓我一步步前進(jìn)。在老師引導(dǎo)下，能最快的無意間解決一直困惑的難題。參考文獻(xiàn)[1]張宏林,PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐,北京:人民郵電出版社,[2]海心、馬銀忠、劉樹青，西門子PLC開發(fā)入門與典型實(shí)例,北京:人民郵電出版社,[3]張萬忠,可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例（西門子S7200系列）,北京：中國電力出版社,2004[4]張發(fā)玉,可編程控制器應(yīng)用技術(shù),西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2006[5]鄒金慧,可編程控制器及其系統(tǒng),重慶:重慶大學(xué)出版社,2002[6]王永華,現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù),北京:被金華航空航天大學(xué)出版社,2003[7]王衛(wèi)星、傅立思、孫耀杰,可編程控制器原理及應(yīng)用,北京:中國水利電力出版社,2002[8]肖朋生、張文、王建輝,變頻器及其控制系統(tǒng),北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008[9]MITSUBISHI ELECTRIC Series Programmable Controllers programming manual,2000[10]MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION. FX Communication user’s Manual,2000[11]Schickhuber. Mccarthy Distributed Fieldbus and Control Network System. Computing ＆Control Engineering Journal,1997。為我們畢業(yè)后踏入社會奠定基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)上，給我指導(dǎo)。從而保證管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓供水。 通過本系統(tǒng)的設(shè)計，對基于變頻器的恒壓供水系統(tǒng)有了深入的理解。供水控制系統(tǒng)提高了的供水質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)PI計算//pi計算值與頻率的上下限值進(jìn)行比較，判斷出進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換值// 實(shí)數(shù)相乘 ，取舍， 雙整數(shù)變整數(shù) ，字傳送。所以在軟件設(shè)計中，只需要設(shè)定PID中控制器參數(shù)初值如壓力設(shè)定值、回路增益Kc、采樣時間Ts、積分時間TI、微分時間TD等。下面的程序?qū)⑸鲜鲛D(zhuǎn)換后得到的AC0中的雙極性數(shù)(其中span=64 000)～： R ,AC0//將累加器中的實(shí)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化 +R ,AC0、加上偏移量， MOVR AC0,VD100//將標(biāo)準(zhǔn)化的值存入回路表中 （二） 回路輸出的轉(zhuǎn)換(D／A) 回路輸出即PID控制器的輸出，～。KYB壓力變送器測定值 B 系流程圖 系統(tǒng)流程圖 軟件設(shè)計 電機(jī)啟動模塊設(shè)計電機(jī)啟動分為自動啟動手動啟動和自動停止手動停止。SB1為自動啟動、SB2為自動停止、SB3為手動啟動、SB4為手動停止。故選用S7200CPU224型號。 PLC型號選擇，輸入輸出點(diǎn)分配 S7200CPU22*系列PLC共有5種CPU模塊。 系統(tǒng)I/O確定 YBT壓力傳送器檢測到的管內(nèi)水壓需轉(zhuǎn)換為模擬信號輸送到PLC,同時經(jīng)過PID計算，A/D轉(zhuǎn)換后得到模擬量輸出PLC，所以系統(tǒng)需要一個模擬輸入輸出模塊。通過PLC設(shè)定一個恒定壓力值、變頻器上限（最低頻率）和下限（最低頻率）。PID指令對回路表中的某些輸入值不進(jìn)行范圍檢查，應(yīng)保證過程變量、定值等不超限。同樣，對于PID指令的輸出，在將其送給D／A轉(zhuǎn)換器之前，也需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。（三） 輸入輸出變量的轉(zhuǎn)換 PID控制有輸入量2個：給定值sp和過程變量pv。 (2) 使用PI
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