【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器的接線圖補(bǔ)水泵有三臺(tái)，3。其中1和3補(bǔ)水泵配有變頻器。當(dāng)1補(bǔ)水泵采用變頻控制啟動(dòng)后仍不能滿足要求時(shí)，讓1補(bǔ)水泵工作于工頻同時(shí)啟動(dòng)2補(bǔ)水泵，2補(bǔ)水泵采用工頻控制。以此類推啟動(dòng)3。圖53 補(bǔ)水泵系統(tǒng)電氣控制圖變頻器主電路電源輸入端子(R, S, T)經(jīng)過空氣開關(guān)與三相電源連接，變頻器主電路輸出端子(U, V, W)經(jīng)接觸器接至三相電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向預(yù)設(shè)定不一致時(shí)，需要調(diào)換輸出端子(U, V, W)的任意兩相。特別是對(duì)于有變頻/工頻兩種狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)，一定要保證在工頻電源拖動(dòng)和變頻輸出電源拖動(dòng)兩種情況下電機(jī)旋向的一致性，否則在變頻/工頻的切換過程中會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)換電流，致使轉(zhuǎn)換無(wú)法成功?？刂齐娐分写嬖陔娐分g互鎖的問題，由于控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)分組的組內(nèi)自動(dòng)循環(huán)，所以電路的自鎖包括組內(nèi)互鎖和組間互鎖。組內(nèi)互鎖是指同一組中電動(dòng)機(jī)的互鎖，組間互鎖是指不同機(jī)組之間電動(dòng)機(jī)的互鎖。在實(shí)現(xiàn)組內(nèi)互鎖的時(shí)候，嚴(yán)禁出現(xiàn)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)接在工頻電源和變頻電源的情況，同時(shí)要求變頻器始終只與一臺(tái)電動(dòng)機(jī)相連，而且當(dāng)大容量電動(dòng)機(jī)變頻工作的時(shí)候，小容量電動(dòng)機(jī)要么是工頻工作運(yùn)行，要么是停止工作。所以在大容量電動(dòng)機(jī)變頻工作的時(shí)候，要自動(dòng)切斷小容量電動(dòng)機(jī)的變頻控制電路?？刂齐娐返慕M間互鎖是通過輸入按鈕，控制PLC的輸入端口來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)選擇一組機(jī)組運(yùn)行時(shí)，按下另一組起動(dòng)按鈕則為無(wú)效操作。 控制電路中還必須考慮系統(tǒng)電機(jī)和閥門的當(dāng)前工作狀態(tài)指示燈的設(shè)計(jì)，為了節(jié)省PLC的輸出端口，在電路中可以采用PLC輸出端子的中間繼電器的相應(yīng)常開觸點(diǎn)的斷開和閉合來控制相應(yīng)電機(jī)和閥門的指示燈的亮和熄滅，指示當(dāng)前系統(tǒng)電機(jī)和閥門的工作狀態(tài)。 循環(huán)泵控制系統(tǒng)循環(huán)泵控制系統(tǒng)有4臺(tái)循環(huán)泵，本系統(tǒng)配置兩臺(tái)變頻器，另外一臺(tái)作為備用。每臺(tái)循環(huán)泵均通過變頻器啟動(dòng)，并根據(jù)負(fù)荷的變化切換到工頻運(yùn)行，變頻器啟動(dòng)下一臺(tái)循環(huán)泵，依次類推，最后其中一臺(tái)循環(huán)泵變頻運(yùn)行，其他工作循環(huán)泵工頻運(yùn)行，剩下循環(huán)泵處于停止?fàn)顟B(tài)作為備用。系統(tǒng)的電氣控制圖如圖10所示。圖54 循環(huán)泵系統(tǒng)電氣控制圖 鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)包括2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，本文對(duì)每臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)配置一個(gè)變頻控制柜，每臺(tái)電機(jī)配置一臺(tái)變頻器。其電氣控制原理相對(duì)簡(jiǎn)單。圖55 鼓風(fēng)機(jī)電氣圖第6章 PID控制原理 PID算法的實(shí)現(xiàn)在模擬量閉環(huán)過程控制領(lǐng)域內(nèi)，擴(kuò)展模擬量處理模塊，如EM23EM23EM235，根據(jù)PLC提供的PID編程功能模塊，只需設(shè)定好PID參數(shù)，運(yùn)行PID控制指令，就能求得輸出控制值，實(shí)現(xiàn)模擬量閉環(huán)控制。(1)PID算法在模擬量的控制中，經(jīng)常用到PID運(yùn)算來執(zhí)行PID回路的功能，PID回路指令使這一任務(wù)的編程和實(shí)現(xiàn)變得非常容易。如果一個(gè)PID回路的輸出M(t)是時(shí)間的函數(shù)，則可以看作是比例項(xiàng)、積分項(xiàng)和微分項(xiàng)三部分之和。即： （3）以上各量都是連續(xù)量，第一項(xiàng)為比例項(xiàng)，最后一項(xiàng)為微分項(xiàng)，中間兩項(xiàng)為積分項(xiàng)。其中P是給定值與被控制變量之差，即回路偏差。K為回路的增益。用數(shù)字計(jì)算機(jī)處理這樣的控制算式，連續(xù)的算式必須周期采樣進(jìn)行離散化，同時(shí)各信號(hào)也要離散化，公式如下（4）公式中包含9個(gè)用來控制和監(jiān)視PID運(yùn)算的參數(shù)，在PID指令使用時(shí)構(gòu)成回路表，回路表的格式見表3。表61 PID回路表參數(shù)偏移地址數(shù)據(jù)格式I／0類型中斷描述過程變量(PVn)0雙字，實(shí)數(shù)I過程變量，～設(shè)定值（SPn）4雙字，實(shí)數(shù)I給定值，～輸出值（Mn）8雙字，實(shí)數(shù)I／0輸出值，～增益（Kc）12雙字，實(shí)數(shù)I比例常數(shù)，正、負(fù)采樣時(shí)間（Ts）16雙字，實(shí)數(shù)I單位為秒．正數(shù)積分時(shí)間（Ti）20雙字，實(shí)數(shù)I單位為分鐘，正數(shù)微分時(shí)間（Td）24雙字，實(shí)數(shù)I單位為分鐘，正數(shù)積分項(xiàng)前值（Mx）28雙字，實(shí)數(shù)I／0積分項(xiàng)前值，～過程變量前值PVn132雙字，實(shí)數(shù)I／0最近一次PID變量值(2)PID指令使能輸入有效時(shí)，該指令利用回路表中的輸入信息和組態(tài)信息，進(jìn)行PID運(yùn)算。梯形圖的指令盒中有2個(gè)數(shù)據(jù)輸入端：TBL，回路表的起始地址，是由VB指定的字節(jié)型數(shù)據(jù)；指令LOOP，回路號(hào)，是0～7的常數(shù)。指令格式：PID TBL， LOOP (3)PID回路號(hào)用戶程序中最多可有8條PID回路，不同的PID回路指令不能使用相同的回路號(hào)，否則會(huì)產(chǎn)生意外的后果。(4)數(shù)值轉(zhuǎn)換及標(biāo)準(zhǔn)化用可編程序控制器控制PID回路時(shí)，要把實(shí)際測(cè)量輸入量、設(shè)定值和回路表中的其他輸入?yún)?shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即用程序轉(zhuǎn)化為PLC能夠識(shí)別和處理的數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，例如把從AIW ～。標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)又分為雙極性()和單極性()兩種。程序執(zhí)行時(shí)把各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)量用離散化PID算式進(jìn)行處理，產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)數(shù)運(yùn)算結(jié)果，這一結(jié)果同樣也要用程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為相應(yīng)的16位整數(shù)，然后周期性將其傳送到指定的AQW，用以驅(qū)動(dòng)模擬量的輸出負(fù)載，實(shí)現(xiàn)控制。轉(zhuǎn)換方法如下：應(yīng)用實(shí)例中斷程序中的程序片斷。(5)選擇PID回路類型在大部分模擬量的控制中，使用的回路控制類型并不是比例、積分和微分三者俱全。例如只需要比例回路或只需要比例積分回路，通過對(duì)常量參數(shù)的設(shè)置，可以關(guān)閉不需要的控制類型。關(guān)閉積分回路：把積分時(shí)間n 設(shè)置為無(wú)窮大，此時(shí)雖然由于有初值MX使積分項(xiàng)不為零，但積分作用可以忽略。關(guān)閉微分回路：把微分時(shí)間TD設(shè)置為0，微分作用即可關(guān)閉。關(guān)閉比例回路：把比例增益K 設(shè)置為0，則可以只保留積分和微分項(xiàng)。（6）應(yīng)用實(shí)例系統(tǒng)使用比例積分微分控制。PID程序如圖13所示。設(shè)采用下列控制參數(shù)值：，T為0．1秒，T為30分鐘。本供水系統(tǒng)的設(shè)定值是水箱滿水位的75％時(shí)的水位，過程變量是由漂浮在水面的水位測(cè)量?jī)x給出。輸出值是進(jìn)水泵的速度，可以從允許最大值的0％變到100％。設(shè)定值可以預(yù)先設(shè)定后直接輸入回路表中，過程變量是來自水位表的單極性模擬量，回路輸出值也是一個(gè)單極性模擬量，用來控制水泵速度?！直媛蕿?/32000(標(biāo)準(zhǔn)化)。本文的特點(diǎn)是在系統(tǒng)中，水泵的機(jī)械慣性比較大，故系統(tǒng)僅采用比例和積分控制。其增益和時(shí)間常數(shù)可以通過工程計(jì)算初步確定。實(shí)際上還需要進(jìn)一步調(diào)整，以達(dá)到最優(yōu)控制效果。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，關(guān)閉出水口，用手動(dòng)控制進(jìn)水泵速度，使水位達(dá)到滿水位的75％，然后打開出水口，同時(shí)水泵控制由手動(dòng)方式切換到自動(dòng)方式。這種切換由一個(gè)輸入的開關(guān)量控制，具體描述如下：，0代表手動(dòng)，1代表自動(dòng)。圖13 PID程序當(dāng)工作在手動(dòng)方式下，可以把水泵的速度(～)直接寫入回路表中的輸出寄存器(VD108)。應(yīng)用PID指令控制系統(tǒng)時(shí)，要注意積分作用引起的超調(diào)問題。為了避免這一現(xiàn)象，可以加一些保護(hù)。比如當(dāng)過程變量達(dá)到甚至超過設(shè)定值時(shí)，可以限制輸出值在某一定范圍之內(nèi)。本例中的程序僅有自動(dòng)控制方式的設(shè)計(jì)。子程序SBRO的功能是形成PID的回路表，建立100ms的定時(shí)中斷，并且開中斷。程序如圖13所示。中斷程序INT0的功能是輸入水箱的水面高度AIW0的值，并送人回路表。=1時(shí)進(jìn)行PID“自動(dòng)”控制，把PID運(yùn)算的輸出值送到AQWO中，從而控制進(jìn)水泵的速度，以保持水箱的水面高度。第7章 程序設(shè)計(jì)主程序鍋爐起?？刂颇M量輸入循環(huán)泵控制補(bǔ)水泵控制鼓風(fēng)機(jī)控制通信控制圖14 主程序結(jié)構(gòu) 子程序設(shè)計(jì)(1) 鍋爐啟/停控制程序完成鍋爐中鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和爐排電機(jī)的啟/停控制和遠(yuǎn)程/就地控制的切換。每臺(tái)鍋爐的控制程序都相同，下面鍋爐電機(jī)啟/停控制程序梯形圖，其它鍋爐程序相似，此處不再重復(fù)。圖15鍋爐啟動(dòng)前狀態(tài)檢測(cè)鍋爐起?？刂瞥绦虻墓δ苁清仩t檢測(cè)，沒有異常狀態(tài)，輸出鍋爐允許啟動(dòng)信號(hào)。這個(gè)條件無(wú)論是自動(dòng)控制還是手動(dòng)控制都需要給到鍋爐燃燒機(jī)才能啟動(dòng)鍋爐。(2) 鍋爐啟動(dòng)的程序：圖16啟動(dòng)程序鍋爐啟動(dòng)過程是這樣的：首先、判斷是自動(dòng)啟動(dòng)還是手動(dòng)啟動(dòng)；第二、判斷是否有啟動(dòng)信號(hào)，是何種啟動(dòng)信號(hào)（自動(dòng)啟動(dòng)/手動(dòng)啟動(dòng)）；第三、判斷鍋爐閥是否打開，也就是說鍋爐本體是否能夠形成水循環(huán)。這樣做的目的是處于安全的考慮，如果鍋爐本體水流不能循環(huán)會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。鍋爐閥沒有打開，那么如圖16所示的鍋爐啟動(dòng)前提條件必不滿足，鍋爐允許啟動(dòng)信號(hào)不滿足導(dǎo)致鍋爐不能啟動(dòng)。待鍋爐碟閥打開后啟動(dòng)條件滿足，啟動(dòng)程序輸出啟動(dòng)信號(hào)；需要注意的一點(diǎn)是自動(dòng)啟動(dòng)和手動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)的互鎖，即選擇自動(dòng)控制時(shí)復(fù)位手動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)，選擇手動(dòng)控制時(shí)，復(fù)位自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)。第四、鍋爐啟動(dòng)信號(hào)輸出。(3) 鍋爐停止的程序鍋爐停止是相對(duì)于鍋爐啟動(dòng)的一個(gè)逆向過程?？吹骄W(wǎng)絡(luò)5中代碼的作用是復(fù)位計(jì)時(shí)器和PLC的繼電器輸出。(4) 鍋爐的閥門控制模擬量控制的閥門一般是用4－20毫安電流信號(hào)控制閥門開度，對(duì)應(yīng)的閥門開度從0%100%，對(duì)應(yīng)PLC內(nèi)存的數(shù)據(jù)大小從6400－32000。換句話說，我們輸出一個(gè)大小在6400與32000之間的整數(shù)，即可傳送到閥門一個(gè)開度在0到100之間的給定值。根據(jù)這個(gè)原理，我們?cè)O(shè)計(jì)代碼如下：圖17 停止程序Network 1 // 三通閥閥門設(shè)置 LD MOVW VW900, VW3600 //將數(shù)據(jù)傳如轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)區(qū)，VW900是0－100的整數(shù)。AENO*I +256, VW3600 //數(shù)據(jù)乘以256AENOMOVW VW3600, VW3602AENO+I +6400, VW3602 //數(shù)據(jù)＋6400AENOMOVW VW3602, AQW0 //輸出給定值 (5) 鍋爐水泵的控制水泵分為工頻控制和變頻控制工頻控制就是啟動(dòng)和停止2個(gè)控制點(diǎn)，相對(duì)變頻控制操作簡(jiǎn)單。變頻控制需要給定變頻器一個(gè)頻率給定值，一種方式是通信傳輸，另一種方式給定模擬量值。我們這里只介紹給定模擬量的控制方式。Network 1 // 變頻器給定 LD MOVW VW940, VW3600 //VW940為頻率給定值輸入，范圍0－50HZAENO*I +256, VW3600 //數(shù)據(jù)乘以256AENOMOVW VW3600, VW3602AENO+I +6400, VW3602 //數(shù)據(jù)＋6400AENOMOVW VW3602, AQW2 //輸出給定值
(6) 循環(huán)泵控制循環(huán)泵控制程序主要實(shí)現(xiàn)循環(huán)泵系統(tǒng)中水泵電機(jī)的啟/停控制、變頻器頻率設(shè)定、出水壓力PID控制等。系統(tǒng)根據(jù)出水壓力的設(shè)定值初步確定啟動(dòng)幾臺(tái)循環(huán)泵，每臺(tái)泵都通過變頻啟動(dòng)，切換到工頻運(yùn)行，最后其中一臺(tái)泵進(jìn)入變頻運(yùn)行，其它泵工頻運(yùn)行。然后通過壓力PID控制調(diào)節(jié)變頻器頻率，以穩(wěn)定出水壓力。循環(huán)泵控制程序的設(shè)計(jì)流程圖如圖18所示。(7) 補(bǔ)水泵控制補(bǔ)水泵控制程序主要實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水泵系統(tǒng)中水泵電機(jī)的啟/?？刂啤⒆冾l器頻率設(shè)定、補(bǔ)水壓力PID控制等。補(bǔ)水泵系統(tǒng)用1變頻器拖動(dòng)1補(bǔ)水泵，2變頻器拖動(dòng)3補(bǔ)水泵。運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)回水壓力的設(shè)定值初步確定啟動(dòng)幾臺(tái)補(bǔ)水泵，若兩臺(tái)泵或者只用一臺(tái)即可滿足回水壓力，則只啟動(dòng)1泵系統(tǒng)或34泵系統(tǒng)(包括2變頻器)，若需要兩臺(tái)以上泵才能達(dá)到回水壓力的設(shè)定值，則先用1變頻器(或2變頻器)啟動(dòng)12泵(或34泵)，切換到工頻運(yùn)行，然后再用2變頻器(或1變頻器)拖動(dòng)34泵(或12泵)，進(jìn)入變頻器運(yùn)行。最后通過壓力PID控制調(diào)節(jié)變頻器頻率，穩(wěn)定回水壓力。補(bǔ)水泵控制程序的設(shè)計(jì)流程圖如圖19所示。圖18 循環(huán)泵控制流程圖(8) PLC模擬量模塊轉(zhuǎn)換程序程序代碼// 采樣 ：這段代碼主要作用是把16位（一個(gè)字）的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)類型的數(shù)據(jù)，并且啟動(dòng)計(jì)數(shù)器和累加器LD ITD LW0, LD26 //16整數(shù)轉(zhuǎn)換為32位整數(shù)DTR LD26, LD30 //32位整數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)+R LD30, LD12 //啟動(dòng)累加器INCW LW16 //啟動(dòng)計(jì)數(shù)器Network 2 // 濾波與轉(zhuǎn)換：這段代碼通過一系列運(yùn)算進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波，并且將數(shù)值轉(zhuǎn)換為可讀性很好// 同時(shí)累加器與計(jì)數(shù)器歸零便于下一次采集使用。LDW= LW16, LW6 //比較當(dāng)前采樣次數(shù)是否等于預(yù)制采樣次數(shù)ITD LW6, LD42DTR LD42, LD46 //將采樣次數(shù)有16位整數(shù)轉(zhuǎn)換位32位實(shí)數(shù)MOVR LD12, LD18/R LD46, LD18 //求出采樣平均值MOVR , LD12 //清空累加器MOVW +0, LW16 //清空計(jì)數(shù)器R , LD18*R LD8, LD18 //轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)值+R LD2, LD18 //修正Network 3 LD MOVR LD18, LD22 //輸出Network 4 LD //返回主程序求比例值的子程序Netw