【正文】 轉換后的數(shù)據存入 PLC 內部特殊數(shù)據寄存器 D0。 PID 設定值的調整 及控制算法響 應 調 整 前調 整 后 時 間圖 PID 設定值的調整①PID 值可在用示波器監(jiān)視響應波形的同時進行調整。操作量（輸出頻率）和偏差的微分值成比例動作（D 動作） 。積分時間大時，響應遲后，另外，對外部擾動的控制能力變差。增益取小時，響應遲后。1()diccidTsGsK??其中 K’c = FKc ；T ’i = FT i ；T ’d = Δd / F 式中帶’的量是調節(jié)器參數(shù)的實際值，不帶的為參數(shù)的刻度值。PID 調節(jié)器的動作規(guī)律是： 01[]tcdieUKeTt???或 0[]tdieet??式中 Kc：調節(jié)器的比例系數(shù)T i：調節(jié)器的積分時間Td：調節(jié)器的微分時間?：比例帶，它是慣用增益的倒數(shù) e：調節(jié)器的偏差信號 U：輸出PID 調節(jié)器的傳遞函數(shù)是： 1()[]cdiGsTs???不難看出，由上式表示的調節(jié)器動作規(guī)律在物理上是不能實現(xiàn)的。利用 I 動作消除偏差作用和用 D 動作抑制振蕩作用。偏差小時，P 動作的作用減小。用 PI 控制時，能消除由改變目標值和經常的外來擾動等引起的偏差。還要確定電控系統(tǒng)應有的其他功能，例如故障診斷與顯示報警、緊急情況的處理、管理功能、聯(lián)網通信功能等。歸納出電氣執(zhí)行元件的動作節(jié)拍圖。 PLC 應用的開發(fā)步驟PLC 的應用設計，一般應按下述幾個步驟進行。變送器經校驗標定后，現(xiàn)場不需要重新標定，一般運行半年至一年，做一次基本性能檢查 [13]。如圖 ：接 線 端 調 整 端圖 外形尺寸圖①主要性能有：1）抗干擾能力強（電源地與信號地隔離） ，特別適合變頻器應用場合；2）LED 數(shù)字顯示；3）供電電源可選（交流 220V / 直流 24V） ；4）輸出信號可選（0～10 mA / 4～20Ma） ；5）負載阻抗： 0～600Ω ( 4～20 mA)；0～ ( 0～10 mA)。如果電機旋轉方向不對，則說明連接相序有錯，則改變U、V、W中的任意兩相的接線。輸入方面，主電路的電源端子LLL3通過線路帶漏電保護的斷路器連接27 / 62至380V的三相交流電源。因此，Altivar 38 變頻器具有歐盟認可的 標志。它有一個操作盤可用于修改編程、調整、控制或檢測功能，以便適應和優(yōu)化應用以滿足不同客戶的要求。 Altivar 38 通過對能耗進行優(yōu)化可以降低運行成本，同時提高了用戶的舒適程度。無反饋矢量控制在改善異步電動機在低頻時的機械特性方面，己經取得了令人滿意的結果，故對于一些在動態(tài)特性方面無嚴格要求的場合，速度反饋可以不用。②基本框圖如下圖所示，給定控制器將信號分解成兩個相互垂直且獨立的直流信號 iM和 iT，然后通過直/交變換將 iM 和 iT 變換成兩相直流電流信號 i1 和 i2，又經過 2/3()25 / 62變換，得到三相交流控制信號 iA、 iB、 iC，去控制逆變橋?，F(xiàn)在許多新型的變頻器都提供了相應的矢量控制的功能。滿足上式的機械特性曲線在所有頻率下的臨界轉矩 Tkx 都與 Tkn 相等。 V/F 控制的概念①基本思想針對 kf = km 時，當頻率下降，ΔU x 在 Ux 中所占的比例增大，造成了 φ m 和Tkx 下降的情況，采取適當提高調壓比而使 kf km 的方法，來抵償比值 ΔU x / Ux()()24 / 62的增大，從而保持 φ m = Kφ Ex/fx = const，最終使電動機的臨界轉矩得到補償。③因為負載轉矩是和轉速的平方成正比，所以一旦轉速超過額定轉速，就會造成電動機嚴重過載。 20LrLTKn??3P其中：T 0 一空載轉矩，P 0 一空載時的功率損耗，K T 和 KP 為比例常數(shù) [10]。這無疑給變頻調速帶來了瑕點。因此，在降速停機時應設定足夠的降速時間，使轉速緩慢下降，從而保護管道。使用變頻器后，由于其輸出頻率可以從很低頻率開始，頻率上升的快慢()22 / 62可以任意設定，從而可以有效地將啟動電流限制在一定的范圍內。兩者之間的差異可由轉差率表示，轉差率 s=( n0 n1)/n0 根據 n0=60f/p 可知，當頻率 f 連續(xù)可調時，電動機的同步轉速n0 也連續(xù)可調，而異步電機的轉子轉速 n1，總是比同步轉速略低一點，所以當 n1連續(xù)可調時，n 1 也是連續(xù)可調 [9]。異步電動機的定子主磁通是以一定的轉速旋轉，旋轉磁場實際是三個交變磁場合成的結果。這時電壓的平均值和占空比成正比，所以在調節(jié)頻率時，不改變直流電壓的幅值，21 / 62而是改變輸出電壓脈沖的占空比，同樣可以實現(xiàn)變頻也變壓的效果。VVVF 實施的基本方法包括：脈幅調制(PAM)和脈寬調制(PWM) [8]。 變頻與變壓(VVVF) 原理當在實際利用變頻器調節(jié)電機轉速的過程中，當頻率 f 下降時，定子繞組的反電動勢 E 有所下降，定子電流增大，但是轉子側的負載并未增加，故轉子段電流不變，根據電流平衡方程可知，勵磁電流比增大，因而磁通 φ m 增大。相控整流器將交流電壓整流為可控的直流電壓，經濾波由電容 Cd 輸出直流電壓 Vd，逆變器將直流 Ud 變換成頻率可調的交流電源供給電機進行變頻調速。 變頻器的原理與特性(ATV38) 變頻器簡介變頻器的功能是將頻率固定的(通常為 50Hz)的交流電變換成頻率連續(xù)可調的三相交流電源。177。236。228。238。228。232。228。166。243。197。228。246。235。228。166。235。208。184。228。228。253。177。168。177。236。228。238。228。232。228。166。161。197。228。246。235。228。166。235。208。184。228。228。253。177。168。從 PLC 的工作過程可知當 PLC 工作在程序執(zhí)行階段時，既使輸入狀態(tài)發(fā)生變化，即輸入狀態(tài)寄存器的內容發(fā)生變化，CPU 執(zhí)行的輸入信號也不會變化，而要到下—個周期的輸入、輸出更新階段，才能有效。注意：當沒有外設與 PLC 相連時 t4＝0ms。4）執(zhí)行外設命令所需時間 t4。需要注意的是，若輸出通道數(shù)大于輸入通道數(shù)，則 N 應取輸出通道數(shù)減 1。各部分時間計算如下：18 / 621）公共處理時間 t1。圖 4. 2 PLC 內部工作過程圖 進一步說明了上述 PLC 內部工作過程。214。201。235。190。193。214。195。205。237。172。237。188。243。207。199。241。175。242。236。181。180。163。177。179。 201。179。187。202。203。228。247。211。187。238。242。180。202。224。180。252。232。208。163。193。178。198。180。179。188。178。177。202。206。189。212。178。202。203。184。198。188。196。179。181。212。CPU 對各個輸入端進行掃描，并將輸入端的狀態(tài)送到輸入狀態(tài)寄存器中；同時，把輸出狀態(tài)寄17 / 62存器的狀態(tài)通過輸出部件轉換成外部設備能接受的電壓或電流信號，以驅動被控設備。這部分時間是固定的，對 P 型機來說，為 。②PLC 的工作過程 PLC 一般采用循環(huán)掃描方式工作。3）輸出部分 這部分的作用是驅動外部負載。內部控制電路實際上也就是用戶根據控制要求編制的程序。輸入接線端是 PLC 與外部的開關、按鈕、傳感器轉換信號等連接的端口。15 / 62⑦維修方便。PLC 可取代原繼電器控制系統(tǒng)，有利于對老設備的技術改造。②控制功能強。目前，可編程序控制器既保留了原來可編程序邏輯控制器的所有優(yōu)點，又吸收和發(fā)展了其他控制裝置的優(yōu)點，包括計算機控制系統(tǒng)、過程儀表控制系統(tǒng)、集散系統(tǒng)、分散系統(tǒng)等。它應用大規(guī)模集成電路、微型機技術和通信技術的發(fā)展成果，逐步形成具有多種優(yōu)點和微型、小型、中型、大型、超大型等各種規(guī)格的 PLC 系列產品，應用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計算機之間的許多過程控制領域。例如：定時開關系統(tǒng)、消防聯(lián)動、小流量和零流量自動關機睡眠、上位機集中管理等。⑥多臺泵有多種循環(huán)運行方式，均衡各泵運行時間，避免其中某臺水泵因閑置而銹蝕。③具備多種故障顯示及備查記錄，完善的欠壓、過壓、過流、過載、短路、缺相、水源缺水自動保護停機等保護功能，使用安全，維護簡便。7 / 62壓 力 傳 感 器 4 AD手 動 ／ 自 動 開 關水 位 信 號 傳 統(tǒng) 低 壓 電 器 設 備PLC3 水 泵1水 泵2水 泵變 頻 水 泵變 頻 器圖 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制框圖恒壓供水控制系統(tǒng)將交流變頻調速技術、可編程控制技術應用于水泵自動控制設備中，與水泵組相結合為電一體化供水裝置。 系統(tǒng)框圖及工作模式如圖 所示，有兩種工作模式，其工作情況如下：手動模式：按工作人員的自由操作，可以只啟動水泵電機組的任何水泵電機。通過對工頻泵的啟動和停止臺數(shù)及變頻泵轉速的調節(jié)，及變頻器對變頻泵轉速的調節(jié)，將用戶管網中的水壓穩(wěn)定于用戶預先設定的壓力值，使供水泵組“提升”的水量與用戶管網不斷變化的用水量保持一致，達到“變量恒壓供水”的目的。變頻柜由變頻器，PLC 低壓電器等構成。它只在管網用戶流量需求變化時自動投入變頻運行，維持管網的壓力，補充小流量用水或管網的滲漏，同時使主泵在管網小流量和零流量時處于停機狀態(tài)。其中主要內容包括恒壓供水原理，PLC 原理，變頻調速原理，通過設置幾個主要器件 I/O 參數(shù)，實現(xiàn) PLC，變頻器，壓力傳感器之間的通訊、控制功能。 按照“先啟先?！?、“備用自投”運行，這個方案主要沒有變頻調節(jié)作用，這對水資源不能合理的分配利用，浪費電力，這個方案僅對用戶需求流量較為穩(wěn)定的情況應用。變頻泵固定方式最多可以控制 7 臺泵，可選擇“先開先關 ”和“ 先開后關”(適用泵容量不同場合) 兩種水泵關閉順序；變頻泵循環(huán)方式最多可以控制 4 臺泵，系統(tǒng)以“先開先關”的順序關泵。每日可設定多段壓力運行，以適應供水壓力的需要。這類變頻器的價格僅比通用變頻器略高一點，但功能卻強很多，所以采用帶有內置 PID 功能的變頻器生產出的恒壓供水設備，降低了設備成本，提高了生產效率，節(jié)省了安裝調試時間。這些產品將 PID 調節(jié)器以及簡易可編程控制器的功能都綜合進變頻器內，形成了帶有各種應用宏的新型變頻器。這樣，可編程控制器的成本沒有降低，還增加了連線和附加設備，降低了整套設備的可靠性。還有一種辦法是將壓力設定信號和壓力反饋信號送入 PID 回路調節(jié)器，由后者進行運算后，輸給變頻器一個轉速控制信號。隨著電力電子技術的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越來越強。由于計算機技術的介入，使得變頻器具有豐富的功能和方便好用的特點，因此人們才有可能按照實際要求，自行構成一個適用和可靠的調速系統(tǒng)。在本次設計中，主要設計基于PLC 生活給水控制系統(tǒng)設計的實現(xiàn)，通過三菱 FX2N32MR PLC 和 ATV38(施耐德) 變頻器進行對生活給水控制系統(tǒng)的手動、自動控制，達到變頻恒壓的理想狀態(tài)。節(jié)電節(jié)水，不僅潛力巨大，而且意義深遠。關鍵詞： PLC 控制 變頻調速 恒壓供水 水泵 節(jié)能II / 62AbstractThe present paper unifies in our country the small city for the water works present situation, has designed a set based on the PLC frequency conversion velocity modulation constant pressure water supply automatic control system.In order to pledge water supply, the unit is in the super pressure state usually moving, not only the efficiency is low and power consumption is big, but also Guan Wang in city over a long period of time is in the super pressure running state, and it is also very serious to wear and tear. This thesis bines the middle and small city water supply present situation of factory of our country, and has designed basseting on the fast constant voltage water supply automatic control system of frequency conversion accent of PLC.The fast constant voltage water supply automatic control system of frequency conversion accent forms by programmable controller and frequency converter and water pump electrical machinery group, sensor as well as control cupboard etc. This system uses frequency converter to pull to move many electromotor to start, moves and accent speed, uses respectively to circulate the method operating of use, by way of super ordinate machine.Key word: PLC control, frequency conversion velocity