【正文】 數(shù)量。 控制器選取時(shí)應(yīng)注意：控制環(huán)的特性由被控過程或被控機(jī)械的物理特性決定，并且設(shè)計(jì)中可以改變的程度不是很大。例 如只27 需要比例回路或者比例積分回路。如果不想要微分回路，可以把微分時(shí)間設(shè)為 0，如果不想要比例回路，但需要積分或微分回路，分項(xiàng)和微分項(xiàng)時(shí)，把增益當(dāng)作 1 看待。 28 6 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)要求 對(duì)三泵生活 /消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是： (1)生活供水時(shí)，系統(tǒng)低恒壓值遠(yuǎn)行，消防供水時(shí)高桓壓值遠(yuǎn)行。 (5)要有完善的報(bào)警功。選用FX N2 32MR 主機(jī)一臺(tái)，加上一個(gè)模擬量輸入擴(kuò)展模塊 FX N2 4N，再擴(kuò)展一個(gè)模擬量輸出擴(kuò)展模塊 FX N2 2N。 主電路圖 如圖 62 所示為電控系統(tǒng)的主電路圖。 主機(jī)單元 FX N2 32MR 模擬量 輸入模塊FX N2 4N 模擬量輸入 FX N2 2N 31 圖 62 電控系統(tǒng)主電 路 Figure 62 main circuit electronic control system R S T U V W ~ M ~ M ~ M N L1 L2 L3 KM1 KM3 KM5 KM2 KM4 KM6 FR1 FR2 FR3 QS1 QS2 QS3 QS4 CIMR P5A45P5 32 控制電路圖 如圖 63 為電控系統(tǒng)控制電路圖。對(duì)變頻器 R 進(jìn)行復(fù)位時(shí)只提供一個(gè)干觸點(diǎn)信號(hào)，由于 PM 為 4 個(gè)輸出點(diǎn)為一組共用一個(gè) COM 端，而本系統(tǒng)又沒有剩下單 獨(dú)的 COM 端輸出組，所以通過一個(gè)中間繼電器 KA的觸點(diǎn)對(duì)變頻器實(shí)行復(fù)頻控制。若有電源瞬時(shí)停電的情況，則系統(tǒng)停機(jī)；待電源恢復(fù)正常后，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，然后按自動(dòng)運(yùn)行方式啟動(dòng) 1泵變頻，直至在給定水壓值上穩(wěn)定運(yùn)行。這一功能可通過比較指令實(shí)現(xiàn)。具體的操作時(shí)，將現(xiàn)行運(yùn)行 的變頻泵從變頻器上切除，并接上工頻電源運(yùn) 行，將變頻器復(fù)位并用于新運(yùn)行泵的啟動(dòng)。 這樣可節(jié)省掃描時(shí)間。生活供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 70％，消防供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 90％。如用水量進(jìn)一步增加 ， 第二臺(tái)水泵切換至工頻運(yùn)轉(zhuǎn) ,變頻調(diào)速器控制第三臺(tái)水泵調(diào)頻運(yùn)轉(zhuǎn) ,同時(shí)工作 3 臺(tái)水泵。初步確定的增益和時(shí)間常數(shù) ) 增益： ?CK 采樣時(shí)間 sTS ? 積分時(shí)間 min30?iT 程序中使用的 PLC 元件及其功能如表 62 所示； 雙恒壓供水系統(tǒng)的梯形圖程序及程序在附錄中所示。主程序的功能最多，如泵切換信號(hào)的生成、泵組接觸器邏輯控制信號(hào)的綜合及報(bào)警處理等都在主程序。 系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì) 35 開始 自動(dòng)工作？ 手動(dòng)工頻工作 消防供水？ 消防供水 程序初始化 生活供水 程序初始化 供電故障 蓄水池 水位過低？ 緊急停車 已有一 臺(tái)泵工作？ 壓力不到設(shè)定 值 ,頻率達(dá)到上限？ 壓力到設(shè)定值， 頻率達(dá)到下限？ N Y N N N N N N Y Y Y Y Y Y Y 將變頻運(yùn)行的泵從變頻器上切除，并變頻啟動(dòng)下一臺(tái)泵 將變頻運(yùn)行的泵從變頻器上切除，并將上一臺(tái)工頻運(yùn)行的泵接到變頻器上 變頻啟動(dòng) M1 泵 加壓泵是否過載？ 結(jié)束 停止否？ N N N 36 程序的結(jié)構(gòu)及程序 功能的實(shí)現(xiàn) 根據(jù)可知， PLC 上在恒壓供水系統(tǒng)中的功能較多，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，本程序分可為三部分：主程序、子程序和中斷程序。 多泵組泵站泵組管理規(guī)范 由于變頻器泵站希望每一次啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)均為軟啟動(dòng)，又規(guī)定 各臺(tái)水泵必須交替使用，多泵組泵站泵組的投運(yùn)要有個(gè)管理規(guī)范。 33 圖 63 電控系統(tǒng)控制電路圖 Figure 63 electronic control system control circuit SA 1 0 2 FU2 SB1 SB2 KM1 Y000 Y001 PLC SB3 SB4 KM3 SB5 SB6 KM5 SB7 SB8 YV2 KM1 FR1 HL1 KM2 HL2 Y002 Y003 Y004 Y005 Y010 16 Y011 18 Y012 20 Y013 22 Y014 Y015 24 26 HL7 HL8 HL9 HA KA HL10 KM6 HL6 YV2 14 KM5 KM3 FR2 HL3 KM4 HL4 KM5 FR3 HL5 KM2 KM1 KM3 KM6 KM5 N L1 34 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 硬件連接確定之后，系統(tǒng)的控制功能主要通過軟件實(shí) 現(xiàn)結(jié)合前述泵站的控制要求，對(duì)泵站軟件設(shè)計(jì)分折如下： 由“恒壓”要求出發(fā)的工作泵組數(shù)量管理 前邊已經(jīng)說過，為了恒定水壓，在水壓降落時(shí)要升高變頻器的輸出頻率，且在一臺(tái)泵工作不能滿足恒壓要求時(shí)，需啟動(dòng)第二臺(tái)泵或第三臺(tái)泵。該方式主要供檢修及變頻器故障時(shí)用。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可用按鈕 SBl～ SB8 控制三臺(tái)泵的啟 /停和電磁閥 YV2的通斷；自動(dòng)運(yùn) 行時(shí)，系統(tǒng)在 PLC 程序控制下運(yùn)行。接觸器 KM KM KM5 分別控制 M M M3 的工頻運(yùn)行；電機(jī)分別為 M M M3。整個(gè) PLC 系統(tǒng)的配置如圖 51 所示。 控制系統(tǒng)的 I/O 及地址分配 將系統(tǒng)所有的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)統(tǒng)一進(jìn)行編址，該系統(tǒng)有 7個(gè)輸入信號(hào)和 13 個(gè)輸出信號(hào)，表 61 是將 控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào)。 (3)在用水量小的情況下，如果一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過 3h，則要切換下即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)泵工作時(shí)間過長(zhǎng)。如果增益為負(fù)，那么是反作用回路。 如果不想要積分回路，可以把積分時(shí)間設(shè)為無窮大。不用通過編程就可以生成控制器的大部分功能 （ 構(gòu)造、參數(shù)設(shè)置和在程序中的調(diào)用等），前提是必須已經(jīng)掌握 STEP 7的編程基礎(chǔ)知識(shí)。 過程分析時(shí)應(yīng)注意：控制過程的靜態(tài)性能 （ 比例）和動(dòng)態(tài)性能（ 時(shí)間延遲、死區(qū)和重設(shè)時(shí)間等）對(duì)被控過程控制器的構(gòu)造和設(shè) 計(jì)以及靜態(tài) （ 比例）和動(dòng)態(tài)參量 （ 積分和微分）的維數(shù)選取有著很大的影響。 PID 指令的使用注意事項(xiàng) 1． PID 控制器的選取 PID 控制器的性能和處理速度只與所采用的 CPU 的性能有關(guān)。 對(duì)于含有噪音的過程，不宜引入微分作用，否則高頻分量放大得很厲害。一般取 iT =(0。 (2)依據(jù)驗(yàn)前知識(shí) (如對(duì) T的了解 )，把 Ti和 Td置于合適的數(shù)值，然后主要對(duì) CK 值進(jìn)行湊試，得出最合宜的數(shù)值。 5左右。在 其他因素相同的情況下，當(dāng)大的時(shí)候， CK 應(yīng)該小一些， 0K 小的時(shí)候， CK 應(yīng)該大一些。采用 PID控制較其它組合控制效果要好，基本上能獲得無偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過程?？刂茖?duì)象含有積分元件的負(fù)載場(chǎng)合，僅 P動(dòng)作控制，有時(shí)由于此積分元件的作用，系統(tǒng)發(fā)生振蕩。但是， I動(dòng)作過強(qiáng)時(shí)，對(duì)快速變化偏差響應(yīng)遲緩。同時(shí)包含這三項(xiàng)的是 PID作用。 微分環(huán)節(jié) ： 能反應(yīng)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì) (變化速率 )，并能在偏差信號(hào)值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。 軟件型，使用離散形式的 PID控制算法在可編程序控制器上做 PID控制器。若有偏差，則通過此功能的控制動(dòng)作使偏差為零。 (2)BFM17。 COM IOUT VOUT COM IOUT VOUT 基本單元 FX N2 2DA 記錄儀器 電流輸出 變頻器等 電壓輸出 21 圖 45 模擬量輸入模塊 FX N2 4AD 的編程 Fig 45 Simulation quantity load module FX N2 4AD programming 模擬量輸出模塊的偏置、增益及分配 FX N2 2DA 模塊在出廠時(shí)，其偏置和增益是經(jīng)過調(diào)整的，數(shù) 字值為 0~4000， 電壓輸 出為 0~10V。模擬量輸出可通過雙絞屏蔽電纜與驅(qū)動(dòng)負(fù)載相連，連接方法如所圖 34 所示，當(dāng)使用電壓輸出時(shí)，需要 IOUT 和 COM 端短接。它具有 2 個(gè)模擬量輸出通道。其中， b0 為，表示有錯(cuò) 誤；當(dāng) b1 為 ON 時(shí)，表示存在偏置及增益錯(cuò)誤；b2 為 ON 時(shí)表示存在電源故障； b3 為 ON 時(shí)，表示存在硬件錯(cuò)誤等。 BFM23為偏置值與增益值存儲(chǔ)單元，單位為 mV， 或 μA。 BFM22為增益與偏置調(diào)整的指定單元。 （ 7） BFM21。 （ 6） BFM20。 1～ 4通道的采樣當(dāng)前值。 1～ 4通道的采樣次數(shù) (設(shè)定范圍為 1～ 4096)，默認(rèn)值為 8。 4個(gè)通道的模擬輸入信號(hào)范圍用 4位 16進(jìn)制數(shù)表示。 模擬量輸入模塊緩沖存儲(chǔ)器 （ BFM）的分配 為了能適用于多種規(guī)格的 輸入、輸出量，模擬量處理模塊都設(shè)成可編程的。 圖 41 FX N2 4AD模塊的連接方法 Fig41 FX N2 4AD method of connecting module FX N2 4AD的寬及高與 FX N2 相同，在安裝時(shí)裝在 FX N2 基本單元的右邊，將總線連接器接入左側(cè)單元的總線插孔中。 以下介紹 三菱 FX N2 系列 PLC的模擬量模塊 以及 ，它們分別具有 FX N2 4AD及 FX N2 2DA， 它們分別具有 4路模擬量輸入及 2路模擬量輸出，可以用于恒壓供水控制中。除了泵組的運(yùn)行管理工作外，泵站還有許多邏輯控制工作 ， 如手動(dòng)、自動(dòng)操作轉(zhuǎn)換，泵站的工作狀態(tài)指示，泵站工作異常的報(bào)警，系統(tǒng)的自檢等 ， 這些都可以 在 PLC的控制程序中安排。 (3)變頻器的驅(qū)動(dòng)控制。在多泵組恒壓供水泵站中，為了使設(shè)備均勻地磨損，水泵及電機(jī)是輪換工作的。 供水系統(tǒng)的壓強(qiáng)是 gh??P ，下面單位都是估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)單位310?? ， g=，一般情況下， h60 米，所以本系統(tǒng)供水系統(tǒng)輸出壓力一般小于或等于 ， 系統(tǒng)選用 YTZ150 型帶電接點(diǎn)式的壓力傳感器， 其水壓檢測(cè)范圍為 0～ 1MPa，檢測(cè)精度為土 ，該傳感器將 0～ 1MPa 范圍的壓力對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換成 0～ 10V 的電信號(hào) 。s converter CIMRP5A45P5 Yasukawa in the circuit in the wiring diagram 壓力傳感器 在 智能 系統(tǒng)中 檢測(cè)是非常重要的一 部分 ，它將檢測(cè)到控制量反饋給系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，給系統(tǒng)所用的檢測(cè)的是水壓， 這個(gè)系統(tǒng)中 選用壓力傳感器，它的作用是通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口 壓力信號(hào)變成 4～ 20mA 變化的電流信號(hào)或 0～ 10V間變化的電 壓信號(hào) 的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入 PLC 的端口進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)，經(jīng)運(yùn)R S T S1 U S2 V S3 W VVVF FI FC M1 M2 M3 M4 接 PLC 接 PLC 接指示燈 接 電 機(jī) ~380V 7 8 15 算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出一 個(gè) 調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當(dāng)用水量超過一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過 PLC控制切換器進(jìn)行加減泵。變頻控制系統(tǒng)主回路如圖 62所示。 MA、 MC 為變頻器發(fā)生故障的輸出信號(hào)，該兩端連接信號(hào)燈，以顯示變頻器故障，變頻器面板上有故障復(fù)位按鍵，輕故障用復(fù)位按鍵復(fù)位，可重新啟動(dòng)變頻器。 該產(chǎn)品可以和三菱 PLC 工作協(xié)調(diào)。為了方便與輸出量為模擬電流或電壓的調(diào)節(jié)器、控制器的連接，變頻器還設(shè)有模擬量輸入中的端，如圖 34中的 C1端為電流輸入端，端為電壓輸入端，當(dāng)接在這些端口上的電流或電壓量在一定范圍內(nèi)平滑變化時(shí)，變頻器的輸13 出頻率在一定范圍內(nèi)平滑變化。各段頻率值通過功能碼設(shè)定，頻率段的選擇通過外部端子選擇。這是通過操作面板上的按鈕手動(dòng)設(shè)