【正文】 VB500PID表（共80字節(jié)） 恒壓供水系統(tǒng)程序流程圖 在系統(tǒng)開始工作時(shí)，先要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，在初始化后緊接著要設(shè)定消防/生活兩種供水模式下的水壓給定值以及變頻泵泵號(hào)和工頻泵投入臺(tái)數(shù)。 當(dāng)PID調(diào)節(jié)結(jié)果大于等于變頻運(yùn)行上限頻率（或小于等于變頻運(yùn)行下限頻率）且水泵穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，定時(shí)器計(jì)時(shí)5min后執(zhí)行工頻泵臺(tái)數(shù)加一（或減一）操作，并產(chǎn)生相應(yīng)的泵變頻啟動(dòng)脈沖信號(hào)。增減泵或倒泵時(shí)復(fù)位變頻器為軟啟動(dòng)做準(zhǔn)備，同時(shí)變頻泵號(hào)加一，并產(chǎn)生當(dāng)前泵工頻啟動(dòng)脈沖信號(hào)和下一臺(tái)水泵變頻啟動(dòng)脈沖信號(hào) 。為了防止一臺(tái)水泵長(zhǎng)期工作于變頻狀態(tài)，在程序中編寫了三種運(yùn)行規(guī)律，當(dāng)一種運(yùn)行規(guī)律運(yùn)行超過1h后，自動(dòng)啟動(dòng)下一種運(yùn)行規(guī)律，保證每臺(tái)泵循環(huán)工作，每臺(tái)泵都不會(huì)銹蝕。 水池水位越限報(bào)警指示燈、變頻器故障報(bào)警指示燈。當(dāng)故障信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，相應(yīng)的指示燈被點(diǎn)亮 。程序開始程序結(jié)束調(diào)用初始化子程序報(bào)警指示燈點(diǎn)亮設(shè)置兩種工作方式下水壓給定值NY是否有報(bào)警設(shè)定泵號(hào)規(guī)律NJ變頻器頻率達(dá)上限變頻器故障報(bào)警YNY 變頻器故障5min后，增泵，工頻泵數(shù)加1水位上下限報(bào)警N變頻器頻率達(dá)下限 YN水位越位Y切換運(yùn)行規(guī)律5min后，減泵，工頻泵數(shù)減1N規(guī)律自動(dòng)行 1h產(chǎn)生水泵運(yùn)行規(guī)律切換信號(hào) Y子程序在結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)中是一種方便有效地工具。子程序多用于為程序分段和分塊，使其成為更小的、更易管理的塊。在程序中調(diào)試和維護(hù)過程中，用戶可利用這項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，S7200具有簡(jiǎn)單、方便、靈活的調(diào)用子程序功能。與子程序有關(guān)的操作有：建立子程序、子程序的調(diào)用與返回；與子程序有關(guān)的指令有：子程序的調(diào)用和返回指令。所謂中斷是當(dāng)控制系統(tǒng)執(zhí)行正常程序時(shí)，系統(tǒng)中出現(xiàn)了某些急需處理的情況或特殊請(qǐng)求，這時(shí)系統(tǒng)暫時(shí)中斷現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)去對(duì)隨機(jī)發(fā)生的更緊迫的事件進(jìn)行處理（執(zhí)行中斷服務(wù)程序），當(dāng)該事件處理完后，系統(tǒng)自動(dòng)回到原來被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行。中斷程序亦稱中斷服務(wù)程序，是用戶為處理中斷事件而事先編制的程序。中斷程序以中斷程序號(hào)開始，以無條件返回指令結(jié)束。它不允許嵌套中斷，但在中斷程序中可以調(diào)用一個(gè)嵌套子程序，因?yàn)槔奂悠骱瓦壿嫸褩Ｔ谥袛喑绦蚝捅徽{(diào)用的子程序中是公用的[15]。 子程序的調(diào)用指令和返回指令子程序的調(diào)用指令CALL的功能是將正在執(zhí)行的程序轉(zhuǎn)移到編號(hào)為n的子程序。在子程序中不能使用END指令。每個(gè)子程序正在編譯時(shí)，編譯器自動(dòng)在子程序最后加入無條件返回指令RET（不需要用戶寫入無條件返回指令）。當(dāng)用戶需要實(shí)現(xiàn)有條件返回時(shí)，可以在程序使用有條件返回RET指令。在子程序執(zhí)行過程中，如果滿足條件返回指令的返回條件，結(jié)束子程序，返回到原調(diào)用處執(zhí)行。在梯形圖中，子程序調(diào)用指令以功能框的形式編程，子程序返回指令以線圈式編程，指令格式見表 表 子程序指令格式指令名稱梯形圖STL子程序調(diào)用指令 SBR0EN CALL SBR0子程序條件返回指令 ( RET ） CRET (1) CRET多用于子程序的內(nèi)部，由判斷條件是否結(jié)束子程序的內(nèi)部，有判斷條件是否結(jié)束子程序調(diào)用，無條件返回指令RET用于子程序的結(jié)束。用STEP7編程時(shí)，編程人員不能手工輸入RET指令，而是由軟件自動(dòng)加在每個(gè)子程序結(jié)尾。 (2) 子程序嵌套：如果在子程序的內(nèi)部又對(duì)另一子程序調(diào)用，則這種調(diào)用稱謂子程序的嵌套。子程序嵌套深度最多為8級(jí)。 (3) 當(dāng)一個(gè)子程序被調(diào)用時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)保存當(dāng)前的堆棧數(shù)據(jù)，并把堆棧頂置1，堆棧中的其他置為0，子程序占有控制權(quán)。子程序執(zhí)行結(jié)束，通過返回指令自動(dòng)恢復(fù)原來的邏輯堆棧值，調(diào)用程序又重新取得控制權(quán)。 (4) 累加器可在調(diào)用程序和調(diào)用子程序之間自由傳遞，所以累加器在調(diào)用時(shí)不保存也不恢復(fù)。 中斷程序的調(diào)用原則 （1）中斷優(yōu)先級(jí) 在PLC控制系統(tǒng)中通常有多個(gè)中斷源，中斷源可大致分為三類：通信中斷、I/O中斷、時(shí)基中斷。有多個(gè)中斷同時(shí)向CPU申請(qǐng)中斷時(shí)，要求CPU能將全部中斷源按中斷性質(zhì)和處理的輕重緩急進(jìn)行排隊(duì)，并給予優(yōu)先權(quán)。中斷源被處理的順序就是中斷優(yōu)先級(jí)。 中斷優(yōu)先級(jí)由高到低的順序?yàn)椋和ㄐ胖袛唷⒏咚倜}沖串輸出中斷、外部輸入中斷、高速計(jì)數(shù)器中斷、定時(shí)中斷、定時(shí)器中斷。 （2）中斷隊(duì)列在PLC中，CPU一般在指定的優(yōu)先級(jí)內(nèi)按照先來先服務(wù)的原則響應(yīng)中斷事件的中斷請(qǐng)求，在任何時(shí)刻，CPU只執(zhí)行一個(gè)中斷程序。當(dāng)CPU按照中斷優(yōu)先級(jí)響應(yīng)并執(zhí)行一個(gè)中斷程序時(shí)，就不會(huì)響應(yīng)其他中斷事件的中斷請(qǐng)求（即使此時(shí)的可能會(huì)是更高級(jí)別的中斷事件發(fā)出的中斷請(qǐng)求），直到將當(dāng)前的中斷程序執(zhí)行結(jié)束。在CPU執(zhí)行中斷程序期間，對(duì)新出現(xiàn)的中斷性質(zhì)和優(yōu)先級(jí)的順序分別進(jìn)行排隊(duì)，形成中斷隊(duì)列。中斷源向PLC發(fā)出中斷請(qǐng)求，經(jīng)過中斷判優(yōu)，將優(yōu)先級(jí)最高的中斷請(qǐng)求送給CPU，CPU響應(yīng)中斷后自動(dòng)保存邏輯堆棧、累加器和某些特殊標(biāo)志寄存器位。即保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。中斷處理完成后，又自動(dòng)恢復(fù)這些單元保存起來的數(shù)據(jù)，即恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。要完成上述中斷請(qǐng)求和中斷相應(yīng)操作，就需要在編輯程序中使用中斷調(diào)用指令[16]。 指令名稱梯形圖STL功能描述開中斷指令ENI （ENI ）ENI全局的開放所有中斷事件關(guān)中斷指令DISI （DISI ）DISI全局的關(guān)閉所有被連接的中斷事件中斷連接指令A(yù)TCH ATCHEN ENOINTEVNTATCH INT ,EVENTEN有效時(shí)，把一個(gè)中斷事件EVENT和一個(gè)中斷程序INT聯(lián)系起來，并允許這一中斷事件中斷分離指令DTCH DTCHEN ENOEVNTDTCH EVENTEN有效時(shí)，切斷一個(gè)中斷事件和所有中斷程序的聯(lián)系，并禁止該中斷事件中斷返回指令RETI和CRETI （RETI ）RETI CRETI當(dāng)中斷結(jié)束時(shí)，通過中斷返回指令退出中斷服務(wù)程序，返回主程序。RETI是無條件返回指令，CRETI是有條件返回指令 供水壓力采集程序 壓力采集的平移式平均值濾波法 由于壓力管道的原因，在實(shí)際壓力信號(hào)采集過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些無效的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致壓力PID控制失控，這在遠(yuǎn)傳壓力表信號(hào)中尤為明顯。因此，必須對(duì)供水壓力信號(hào)進(jìn)行濾波處理。在壓力模擬信號(hào)中，一般采用平均值濾波法和加權(quán)平均值濾波法兩種，適用于供水系統(tǒng)隨機(jī)干擾信號(hào)的濾波。采樣次數(shù)越多，濾波效果越明顯，但考慮到采樣時(shí)間及系統(tǒng)控制的要求，采樣系數(shù)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)而定。 這里采用PLC中常用的平移式平均值法，其基本原理為：若要采樣N次，則用這N次采樣值的的平均值代替當(dāng)前值。每一次的采樣值與前N1次的采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算，結(jié)果作為本次采樣的濾波值。這樣每個(gè)掃描周期只需要采樣一次，但都要取N1個(gè)采樣值（一個(gè)當(dāng)前值，N1個(gè)歷史值）來計(jì)算濾波值。每采樣一次，采樣值向前平移一次，為下次濾波做準(zhǔn)備。開始變量表清零是否采樣向變量表中移入當(dāng)前采樣值，移除最早一次采樣值結(jié)束是否結(jié)束計(jì)算平均值采樣值總和中減去最早一次的采樣值，加上當(dāng)前采樣值開始變量表清零否是 采樣值總和中減去最早一次的采樣值，加上當(dāng)前采樣值否是 采用平移式平均值濾波法，對(duì)五次采樣進(jìn)行處理， 表 平移式平均值濾波法處理壓力信號(hào)存儲(chǔ)器地址所存內(nèi)容存儲(chǔ)器地址所存內(nèi)容存儲(chǔ)器地址所存內(nèi)容存儲(chǔ)器地址所存內(nèi)容VW110所存內(nèi)容個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)VW114第一次采樣值VW118第三次采樣值VW122第五次采樣值VW112實(shí)際數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)VW116第二次采樣值VW120第四次采樣值VW162平均值 L+ N CPU226 AC/DC/RelayM L1M RA EM235 A+ 4AI/1AO AL+ 220V AC 壓力傳感器 壓力信號(hào)采集電氣接線圖 本次壓力采樣中對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行5次采樣，取其平均值為當(dāng)前壓力值，即平移式平均值濾波法，將采集到的模擬量AIW0填寫到數(shù)據(jù)表中，并將數(shù)據(jù)表中的5個(gè)數(shù)進(jìn)行累加，計(jì)算5個(gè)數(shù)的平均值，保存到VD160單元，最后累加器清零。 控制系統(tǒng)PID整定部分程序設(shè)計(jì) PID回路指令及使用 PID回路指令功能：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。 PID指令格式指令名稱梯形圖STLPID回路指令PIDEN ENOTBLLOOPPID TBL ,LOOP PID指令在系統(tǒng)中的使用 在恒壓供水系統(tǒng)中，PLC采集壓力傳感器信號(hào)后，進(jìn)行壓力設(shè)計(jì)值與檢測(cè)元件反饋值的比較、PID運(yùn)算等調(diào)節(jié)器功能，通過參數(shù)整定后輸出標(biāo)準(zhǔn)控制信號(hào)，該信號(hào)再進(jìn)入到變頻器控制模擬信號(hào)輸入端，從而控制變頻器輸出頻率，最終達(dá)到控制水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。通過PLC PID控制，當(dāng)用戶使用流量增大時(shí)，根據(jù)水泵特性，水泵出口壓力降低，壓力傳感器將壓力作為反饋信號(hào)送到PLC，通過調(diào)節(jié)后輸出刷新，送給變頻器，使變頻器增大輸出頻率，水泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也隨之增大，管網(wǎng)壓力增大。下面對(duì)程序編制中主要中間變量進(jìn)行說明， 序號(hào)變量名稱含義1VB500PID表（共80個(gè)字節(jié)）2VD500采樣輸入值（供水實(shí)際壓力）3VD504供水設(shè)定值4VD508PID輸出值5VD512增益6VD516采樣周期7VD520積分時(shí)間8VD524微分時(shí)間9SMB34定時(shí)中斷 PID中斷程序主要包括將輸入采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理和對(duì)PID輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行工程量轉(zhuǎn)換兩部分， PID運(yùn)算程序圖 第六章 PLC程序仿真及調(diào)試 本次設(shè)計(jì)PLC程序的調(diào)試共分為仿真軟件調(diào)試和實(shí)驗(yàn)室調(diào)試兩部分， 版完成的，實(shí)驗(yàn)室調(diào)試過程是在實(shí)驗(yàn)室完成的，實(shí)際的輸入信號(hào)可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通／斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接PLC實(shí)際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)。 仿真軟件調(diào)試 （1）恒壓供水控制系統(tǒng)程序完成后，在編程軟件STEP 7Micro/WIN “文件” “導(dǎo)出”命令，在“導(dǎo)出程序塊”對(duì)話框填入文件名和保存路徑。單擊保存按鈕。 （2） 啟動(dòng)仿真程序，選擇CPU 單擊仿真軟件菜單欄中“配置”“PLC型號(hào)”，選擇與編程軟件相應(yīng)的CPU型號(hào)和CPU版本號(hào)后，單擊Accept按鈕， 226選擇 （3）選中模擬塊和仿真文件 “執(zhí)行程序”“裝載程序”菜單命令，在“裝載程序”對(duì)話框中僅選擇“邏輯塊”項(xiàng)，單擊“確定”按鈕，進(jìn)入打開對(duì)話框，在對(duì)話框中選中導(dǎo)出的文件 （4）對(duì)加減泵規(guī)律子程序和自動(dòng)泵運(yùn)行規(guī)律子程序進(jìn)行仿真1）加減泵子程序仿真 導(dǎo)入程序后對(duì)內(nèi)存變量監(jiān)控進(jìn)行觀察，程序中由于三種自動(dòng)運(yùn)行規(guī)律重合度較大，故此處只對(duì)一號(hào)泵自動(dòng)運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行分析，下面是對(duì)一號(hào)泵自動(dòng)運(yùn)行規(guī)律內(nèi)存狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果 一號(hào)規(guī)律下，當(dāng)規(guī)律控制VB11=1時(shí)，輸出運(yùn)行狀態(tài)為200000001，一號(hào)泵變頻運(yùn)行， VB11=1情況 一號(hào)規(guī)律下，當(dāng)規(guī)律控制VB11=2時(shí)，輸出運(yùn)行狀態(tài)為200001010，即 ，二號(hào)泵變頻運(yùn)行，一號(hào)泵工頻運(yùn)行，