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-文庫吧在線文庫
【正文】 輸入輸出模塊（EM235）的模擬量輸入端并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 是PLC的基本功能，得力于PLC具有強大的邏輯運算功能，可以實現(xiàn)各種簡單和復雜的邏輯運算。該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖為：整流電路直流中間電路 控制電路交流電源逆變電路頻率和電壓可調(diào)的交流電 變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) （1） 整流電路—交直部分 整流電路通常由二極管或晶閘管構(gòu)成的橋式電路組成，把頻率、電壓都固定的交流電整流成直流電（2） 直流中間電路部分—濾波電路 根據(jù)儲能元件不同，濾波電路分為電容濾波和電感濾波兩種，分別構(gòu)成電壓型變頻器和電流型變頻器。壓力變送器和絕對壓力變送器的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空，內(nèi)含有 A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器。 KYB壓力變送器變送器由擴散硅壓力芯片和信號處理電路組成，當外加壓力時，將引起壓力芯片的輸出電壓以生變化，再經(jīng)信號處理電路將其放大，并轉(zhuǎn)換為與輸入壓力成線性對應(yīng)關(guān)系的標準電流輸出信號。（二） PLC模擬量擴展模塊（EM235）的技術(shù)參數(shù)常用技術(shù)參數(shù)：模擬量輸入特性模擬量輸入點數(shù)4 輸入范圍電壓（單極性）010V、05V、01V、0500mV、0100mV、050mV電壓（雙極性）10V、5V、1V、500VmV、250mV、100mV、50mV、25mV電流020mA數(shù)據(jù)字格式單極性 全量程范圍32000+32000雙極性 全量程范圍032000分辨率12位A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸出特征模擬量輸出點數(shù)1信號范圍電壓輸出10V電流輸出020mA數(shù)據(jù)字格式電壓 32000+32000電流 032000分辨率電流電壓 12位電流11位 PLC模擬量擴展模塊（EM235）常用技術(shù)參數(shù)：EM235開關(guān)單/雙極性選擇SW1SW2SW3SW4SW5SW6單極性O(shè)N雙極性O(shè)FFOFFOFFX1OFFONX10ONOFFX100ONON無效ONOFFOFFOFFONOFFOFFOFFON EM235擴展模塊開關(guān)設(shè)置 上表說明如何用DPI開關(guān)設(shè)置EM235擴展模塊，開關(guān)1到6可選擇輸入模擬量的單/雙極性、增益和衰減。PID控制器的輸入輸出關(guān)系為式中e(t)=sp(t)pv(t)稱為偏差值，M(t)為PID控制器的輸出，Kp為比例系數(shù)，回路增益Kc、采樣時間Ts、積分時間TI、微分時間TD。給定值通常是固定值，過程變量通常是經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換和計算后得到的被控量的實測值?；芈繁砣缦卤硭酒频刂纷兞扛袷筋愋兔枋?過程變量雙字節(jié)數(shù)輸入4給定值雙字節(jié)數(shù)輸入8輸出值雙字節(jié)數(shù)輸入/輸出12增益雙字節(jié)數(shù)輸入比例常數(shù)，可正可負16采樣時間雙字節(jié)數(shù)輸入單位s，必須為正20積分時間雙字節(jié)數(shù)輸入單位min，必須為正24 微分時間雙字節(jié)數(shù)輸入單位min，必須為正28上一次的積分值雙字節(jié)數(shù)輸入/輸出32上一次過程變量雙字節(jié)數(shù)輸入/輸出最后一次運算過程變量值 回路表 過程變量與給定值是PID運算的輸入值，在回路表中他們只能被PID指令讀取而不能改寫。該模塊只需要一個模擬輸入模塊一個模擬輸出模塊，故選用模擬輸入輸出模塊（EM235）。輸入輸出點分配 輸入 輸出自動啟動電動機啟動自動停止AQW0模擬量輸出手動啟動手動停止AIW0模擬量輸入輔助繼電器表格VD101壓力設(shè)定值VD112比例系數(shù)VD204頻率上限VD116采樣時間VD208頻率下限VD120積分時間VD100處理后模擬量輸入值VD124 微分時間VD250PI調(diào)節(jié)結(jié)果存儲單元VD108PI計算值 外部硬件電路設(shè)計 主電路圖。PLC輸入端只有四個數(shù)字量輸入，一個模擬量輸入。使用PID指令，在自動方式下運行。各項控制指標達到了用戶的要求。 致謝詞首先要感謝我的大學老師們，特別是李文宏老師，李老師在教我知識的同時給我創(chuàng)造了一個和諧自由的設(shè)計環(huán)境，給我們充分發(fā)揮的空間，提高了我學習創(chuàng)造的積極性。感謝我的家人，感謝他們對我精神上的鼓勵、生活上的關(guān)心和支持，讓我安心設(shè)計，無后顧之憂。特別是遇到難題時，與他們談?wù)撨^程中，使知識更深的印到腦海中。根據(jù)恒壓供水的原理，系統(tǒng)的學習了MM420變頻器、S7200 PLC、EM23PID控制、KYB壓力變送器等器件的原理及應(yīng)用。實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換 程序設(shè)計梯形結(jié)束語 隨著變頻調(diào)速技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)普遍使用。將回路輸出送給D／A轉(zhuǎn)換器之前，必須轉(zhuǎn)換成16位二進制數(shù)，這一過程是將pv與sp轉(zhuǎn)換成標準化數(shù)值的逆過程。圖3. 16 控制電路圖 PLC外圍接線圖3. 17 PLC外圍接線圖4 基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)軟件設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)控制要求，系統(tǒng)有兩種工作方式：手動和自動。分別是CPU22CPU22CPU22CPU226及CPU226XM。利用PID計算形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。 （四） PID指令及其回路表 S7200的PID指令如下圖所示。如S7200的PID指令 (3) 用自編的程序?qū)崿F(xiàn)PID閉環(huán)控制：在沒有PID過程控制模塊和功能指令的情況下，仍希望采用某種改進的PID控制算法，此時用戶需要自己編制PID控制程序。其優(yōu)點是不需要精確的控制系統(tǒng)數(shù)學模型，有較強的靈活性和適應(yīng)性，而且PID控制器的結(jié)構(gòu)典型、程序設(shè)計簡單、工程上易于實現(xiàn)、參數(shù)調(diào)整方便。（二） KYB壓力變送器技術(shù)特點 KYB800KT系列產(chǎn)品采用國際先進生產(chǎn)工藝及電子元部件，在嚴格的質(zhì)量保證體系的保障下生產(chǎn)制造，具有精度高、體積小、重量輕、安裝方便、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。重置測量范圍。例如在機床上，變頻器能使其選擇無級的最佳速度運轉(zhuǎn)；在各種搬運機械中，調(diào)節(jié)多臺電動機的轉(zhuǎn)速，變頻或者工頻運轉(zhuǎn)。（本課題中未用該指令）（5） 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)在PLC不僅具備數(shù)字運算（包含四則運算、矩陣運算、函數(shù)運算、浮點運算）和數(shù)據(jù)傳送功能，而且還具有數(shù)據(jù)比較、轉(zhuǎn)換、通信、顯示等功能。采用了典型的計算機結(jié)構(gòu)，主要有CPU、電源、存儲器和專門設(shè)計的輸入/輸出接口電路組成。通過PLC設(shè)定一個恒定壓力值、變頻器上限（最高頻率）和下限（最低頻率）。 ： 水泵電機是輸出環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)速由變頻器調(diào)節(jié)，變頻器接受PLC控制器的信號對轉(zhuǎn)速進行控制，PLC控制器綜合給定和反饋
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