【文章內(nèi)容簡介】 器的接線圖補水泵有三臺，3。其中1和3補水泵配有變頻器。當1補水泵采用變頻控制啟動后仍不能滿足要求時，讓1補水泵工作于工頻同時啟動2補水泵，2補水泵采用工頻控制。以此類推啟動3。圖53 補水泵系統(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機上，當旋轉方向預設定不一致時，需要調換輸出端子(U, V, W)的任意兩相。特別是對于有變頻/工頻兩種狀態(tài)的電動機，一定要保證在工頻電源拖動和變頻輸出電源拖動兩種情況下電機旋向的一致性，否則在變頻/工頻的切換過程中會產(chǎn)生很大的轉換電流，致使轉換無法成功?？刂齐娐分写嬖陔娐分g互鎖的問題，由于控制系統(tǒng)是實現(xiàn)分組的組內(nèi)自動循環(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機的互鎖，組間互鎖是指不同機組之間電動機的互鎖。在實現(xiàn)組內(nèi)互鎖的時候，嚴禁出現(xiàn)一臺電動機同時接在工頻電源和變頻電源的情況，同時要求變頻器始終只與一臺電動機相連，而且當大容量電動機變頻工作的時候，小容量電動機要么是工頻工作運行，要么是停止工作。所以在大容量電動機變頻工作的時候，要自動切斷小容量電動機的變頻控制電路?？刂齐娐返慕M間互鎖是通過輸入按鈕，控制PLC的輸入端口來實現(xiàn)的，當選擇一組機組運行時，按下另一組起動按鈕則為無效操作。 控制電路中還必須考慮系統(tǒng)電機和閥門的當前工作狀態(tài)指示燈的設計，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常開觸點的斷開和閉合來控制相應電機和閥門的指示燈的亮和熄滅，指示當前系統(tǒng)電機和閥門的工作狀態(tài)。 循環(huán)泵控制系統(tǒng)循環(huán)泵控制系統(tǒng)有4臺循環(huán)泵，本系統(tǒng)配置兩臺變頻器，另外一臺作為備用。每臺循環(huán)泵均通過變頻器啟動，并根據(jù)負荷的變化切換到工頻運行，變頻器啟動下一臺循環(huán)泵，依次類推，最后其中一臺循環(huán)泵變頻運行，其他工作循環(huán)泵工頻運行，剩下循環(huán)泵處于停止狀態(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 鼓風機控制系統(tǒng)鼓風機控制系統(tǒng)包括2臺鼓風機，本文對每臺鼓風機配置一個變頻控制柜，每臺電機配置一臺變頻器。其電氣控制原理相對簡單。圖55 鼓風機電氣圖第6章 PID控制原理 PID算法的實現(xiàn)在模擬量閉環(huán)過程控制領域內(nèi)，擴展模擬量處理模塊，如EM23EM23EM235，根據(jù)PLC提供的PID編程功能模塊，只需設定好PID參數(shù)，運行PID控制指令，就能求得輸出控制值，實現(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運算來執(zhí)行PID回路的功能，PID回路指令使這一任務的編程和實現(xiàn)變得非常容易。如果一個PID回路的輸出M(t)是時間的函數(shù)，則可以看作是比例項、積分項和微分項三部分之和。即： （3）以上各量都是連續(xù)量，第一項為比例項，最后一項為微分項，中間兩項為積分項。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)字計算機處理這樣的控制算式，連續(xù)的算式必須周期采樣進行離散化，同時各信號也要離散化，公式如下（4）公式中包含9個用來控制和監(jiān)視PID運算的參數(shù)，在PID指令使用時構成回路表，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，實數(shù)I過程變量，～設定值（SPn）4雙字，實數(shù)I給定值，～輸出值（Mn）8雙字，實數(shù)I／0輸出值，～增益（Kc）12雙字，實數(shù)I比例常數(shù)，正、負采樣時間（Ts）16雙字，實數(shù)I單位為秒．正數(shù)積分時間（Ti）20雙字，實數(shù)I單位為分鐘，正數(shù)微分時間（Td）24雙字，實數(shù)I單位為分鐘，正數(shù)積分項前值（Mx）28雙字，實數(shù)I／0積分項前值，～過程變量前值PVn132雙字，實數(shù)I／0最近一次PID變量值(2)PID指令使能輸入有效時，該指令利用回路表中的輸入信息和組態(tài)信息，進行PID運算。梯形圖的指令盒中有2個數(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，是0～7的常數(shù)。指令格式：PID TBL， LOOP (3)PID回路號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，否則會產(chǎn)生意外的后果。(4)數(shù)值轉換及標準化用可編程序控制器控制PID回路時，要把實際測量輸入量、設定值和回路表中的其他輸入?yún)?shù)進行標準化處理，即用程序轉化為PLC能夠識別和處理的數(shù)據(jù)的標準，例如把從AIW ～。標準化實數(shù)又分為雙極性()和單極性()兩種。程序執(zhí)行時把各個標準化實數(shù)量用離散化PID算式進行處理，產(chǎn)生一個標準化的實數(shù)運算結果，這一結果同樣也要用程序將其轉化為相應的16位整數(shù)，然后周期性將其傳送到指定的AQW，用以驅動模擬量的輸出負載，實現(xiàn)控制。轉換方法如下：應用實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，通過對常量參數(shù)的設置，可以關閉不需要的控制類型。關閉積分回路：把積分時間n 設置為無窮大，此時雖然由于有初值MX使積分項不為零，但積分作用可以忽略。關閉微分回路：把微分時間TD設置為0，微分作用即可關閉。關閉比例回路：把比例增益K 設置為0，則可以只保留積分和微分項。（6）應用實例系統(tǒng)使用比例積分微分控制。PID程序如圖13所示。設采用下列控制參數(shù)值：，T為0．1秒，T為30分鐘。本供水系統(tǒng)的設定值是水箱滿水位的75％時的水位，過程變量是由漂浮在水面的水位測量儀給出。輸出值是進水泵的速度，可以從允許最大值的0％變到100％。設定值可以預先設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單極性模擬量，用來控制水泵速度?！?，分辨率為1/32000(標準化)。本文的特點是在系統(tǒng)中，水泵的機械慣性比較大，故系統(tǒng)僅采用比例和積分控制。其增益和時間常數(shù)可以通過工程計算初步確定。實際上還需要進一步調整，以達到最優(yōu)控制效果。系統(tǒng)啟動時，關閉出水口，用手動控制進水泵速度，使水位達到滿水位的75％，然后打開出水口，同時水泵控制由手動方式切換到自動方式。這種切換由一個輸入的開關量控制，具體描述如下：，0代表手動，1代表自動。圖13 PID程序當工作在手動方式下，可以把水泵的速度(～)直接寫入回路表中的輸出寄存器(VD108)。應用PID指令控制系統(tǒng)時，要注意積分作用引起的超調問題。為了避免這一現(xiàn)象，可以加一些保護。比如當過程變量達到甚至超過設定值時，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控制方式的設計。子程序SBRO的功能是形成PID的回路表，建立100ms的定時中斷，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時進行PID“自動”控制，把PID運算的輸出值送到AQWO中，從而控制進水泵的速度，以保持水箱的水面高度。第7章 程序設計主程序鍋爐起?？刂颇M量輸入循環(huán)泵控制補水泵控制鼓風機控制通信控制圖14 主程序結構 子程序設計(1) 鍋爐啟/?？刂瞥绦蛲瓿慑仩t中鼓風機、引風機和爐排電機的啟/?？刂坪瓦h程/就地控制的切換。每臺鍋爐的控制程序都相同，下面鍋爐電機啟/停控制程序梯形圖，其它鍋爐程序相似，此處不再重復。圖15鍋爐啟動前狀態(tài)檢測鍋爐起?？刂瞥绦虻墓δ苁清仩t檢測，沒有異常狀態(tài)，輸出鍋爐允許啟動信號。這個條件無論是自動控制還是手動控制都需要給到鍋爐燃燒機才能啟動鍋爐。(2) 鍋爐啟動的程序：圖16啟動程序鍋爐啟動過程是這樣的：首先、判斷是自動啟動還是手動啟動；第二、判斷是否有啟動信號，是何種啟動信號（自動啟動/手動啟動）；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)會發(fā)生危險。鍋爐閥沒有打開，那么如圖16所示的鍋爐啟動前提條件必不滿足，鍋爐允許啟動信號不滿足導致鍋爐不能啟動。待鍋爐碟閥打開后啟動條件滿足，啟動程序輸出啟動信號；需要注意的一點是自動啟動和手動啟動信號的互鎖，即選擇自動控制時復位手動啟動信號，選擇手動控制時，復位自動啟動信號。第四、鍋爐啟動信號輸出。(3) 鍋爐停止的程序鍋爐停止是相對于鍋爐啟動的一個逆向過程。看到網(wǎng)絡5中代碼的作用是復位計時器和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毫安電流信號控制閥門開度，對應的閥門開度從0%100%，對應PLC內(nèi)存的數(shù)據(jù)大小從6400－32000。換句話說，我們輸出一個大小在6400與32000之間的整數(shù)，即可傳送到閥門一個開度在0到100之間的給定值。根據(jù)這個原理，我們設計代碼如下：圖17 停止程序Network 1 // 三通閥閥門設置 LD MOVW VW900, VW3600 //將數(shù)據(jù)傳如轉換數(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和停止2個控制點，相對變頻控制操作簡單。變頻控制需要給定變頻器一個頻率給定值，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)泵控制程序主要實現(xiàn)循環(huán)泵系統(tǒng)中水泵電機的啟/停控制、變頻器頻率設定、出水壓力PID控制等。系統(tǒng)根據(jù)出水壓力的設定值初步確定啟動幾臺循環(huán)泵，每臺泵都通過變頻啟動，切換到工頻運行，最后其中一臺泵進入變頻運行，其它泵工頻運行。然后通過壓力PID控制調節(jié)變頻器頻率，以穩(wěn)定出水壓力。循環(huán)泵控制程序的設計流程圖如圖18所示。(7) 補水泵控制補水泵控制程序主要實現(xiàn)補水泵系統(tǒng)中水泵電機的啟/停控制、變頻器頻率設定、補水壓力PID控制等。補水泵系統(tǒng)用1變頻器拖動1補水泵，2變頻器拖動3補水泵。運行時，系統(tǒng)根據(jù)回水壓力的設定值初步確定啟動幾臺補水泵，若兩臺泵或者只用一臺即可滿足回水壓力，則只啟動1泵系統(tǒng)或34泵系統(tǒng)(包括2變頻器)，若需要兩臺以上泵才能達到回水壓力的設定值，則先用1變頻器(或2變頻器)啟動12泵(或34泵)，切換到工頻運行，然后再用2變頻器(或1變頻器)拖動34泵(或12泵)，進入變頻器運行。最后通過壓力PID控制調節(jié)變頻器頻率，穩(wěn)定回水壓力。補水泵控制程序的設計流程圖如圖19所示。圖18 循環(huán)泵控制流程圖(8) PLC模擬量模塊轉換程序程序代碼// 采樣 ：這段代碼主要作用是把16位（一個字）的數(shù)據(jù)轉換為實數(shù)類型的數(shù)據(jù)，并且啟動計數(shù)器和累加器LD ITD LW0, LD26 //16整數(shù)轉換為32位整數(shù)DTR LD26, LD30 //32位整數(shù)轉換為實數(shù)+R LD30, LD12 //啟動累加器INCW LW16 //啟動計數(shù)器Network 2 // 濾波與轉換：這段代碼通過一系列運算進行數(shù)據(jù)濾波，并且將數(shù)值轉換為可讀性很好// 同時累加器與計數(shù)器歸零便于下一次采集使用。LDW= LW16, LW6 //比較當前采樣次數(shù)是否等于預制采樣次數(shù)ITD LW6, LD42DTR LD42, LD46 //將采樣次數(shù)有16位整數(shù)轉換位32位實數(shù)MOVR LD12, LD18/R LD46, LD18 //求出采樣平均值MOVR , LD12 //清空累加器MOVW +0, LW16 //清空計數(shù)器R , LD18*R LD8, LD18 //轉換為十進制數(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