基于plc的恒壓供水控制系統(tǒng)的研究畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-08-07 18:27本頁面
【正文】 ，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。 積分（I）控制 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會隨著時(shí)間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。 微分（D）控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。 PID控制器的參數(shù)整定 PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。利用該方法進(jìn)行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)?！?』此供水泵站為雙恒壓供水系統(tǒng)，系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖如圖41所示。水池的高低水位信號也直接送給PLC，作為高/低水位報(bào)警。生活用水和消防用水共享三臺泵，平時(shí)電磁閥YV2處于斷電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)。當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，電磁閥YV2通電，關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，三臺泵供消防用水使用，并維持消防用水的高恒壓值。對三臺泵生活/消防供水系統(tǒng)的基本要求是：（1）生活供水時(shí)，系統(tǒng)低恒壓運(yùn)行，消防供水時(shí)系統(tǒng)高恒壓運(yùn)行。（3）在用水量小的情況下，如果一臺泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過3h，則要切換下一臺泵，即系統(tǒng)具有倒泵功能，避免某一臺泵工作時(shí)間過長。（5）要有完善的報(bào)警功能。在本系統(tǒng)中，水壓的恒定是對水泵電動機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速和改變水泵的運(yùn)行臺數(shù)實(shí)現(xiàn)的。如果電動機(jī)轉(zhuǎn)速無法進(jìn)一步改變，則通過改變水泵的運(yùn)行臺數(shù)來穩(wěn)定壓力。 系統(tǒng)的控制器 FX2n—32MR 三菱FX2n系列屬于FX家族中高功能型的子系列，經(jīng)過擴(kuò)展適當(dāng)?shù)奶厥夤δ苣K并使用PID指令，完全可以滿足對中等規(guī)模恒壓供水系統(tǒng)死循環(huán)模擬量的控制要求。 系統(tǒng)的模擬量輸入、輸出模塊 1. 模擬量輸入模塊FX2n—4AD的功能FX2n—4AD模擬量輸入模塊具有四個(gè)信道，可同時(shí)接收并處理4路模擬量輸入信號，最大分辨率為12位。2. 模擬量輸出模塊FX2n—2DA的功能FX2n—2DA模擬量輸出模塊用來將12位數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬量電壓或電流輸出。這兩個(gè)通道都可以輸出0~10VDC（）、0~5VDC（）的電壓信號或4~20mA（分辨率為4uA）的電流信號。~800KW,采用先進(jìn)磁通向量控制方式，可實(shí)現(xiàn)在線自動調(diào)整功能，調(diào)速比可達(dá)1：120（~60HZ）。 壓力傳感器TPT503TPT503壓力傳感采用全不銹鋼封焊結(jié)構(gòu)，具有良好的防潮能力及較好的介質(zhì)兼容性。TPT503壓力傳感的主要性能指針如下：量程：0~1450MP；綜合精度：%FS、%FS、%FS、%FS；輸出型式：4~20mA/0~5V/1~5V/0~10V。負(fù)載阻抗:電流型最大800，電壓型50K以上。水位上下限信號分別為X001，X002，它們在水淹沒時(shí)為0，露出時(shí)為1。選用三菱FX2n—32MR一臺、加上一臺模擬量擴(kuò)展模塊FX2n—4AD、一臺模擬量擴(kuò)展模塊FX2n—2DA構(gòu)成系統(tǒng)。主機(jī)單元FX2n—32MR模擬量輸入模塊FX2n—4AD模擬量輸出模塊FX2n—2DA主機(jī)單元FX2n—32MR圖32 PLC系統(tǒng)組成 恒壓供水系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)原理圖主要包括主電路圖、控制電路圖、PLC系統(tǒng)外部接線圖和變頻器電氣原理圖。FRFR2 、FR3分別為三臺水泵的電動機(jī)熱繼電器。FU1為主電路的熔斷器，UF為變頻器。同時(shí)，UF輸出頻率迅速降為0；然后是M2投入變頻運(yùn)行。相反，當(dāng)用水量減少時(shí)，則一號水泵先退出，然后2號水泵一次退出工作，完成一次加減泵的循環(huán)。系統(tǒng)的控制電路圖如圖4圖34 系統(tǒng)控制電路圖在圖中，SA為手動/自動選擇開關(guān)，SA打在“1”的位置時(shí)為手動狀態(tài)，打在“2” 的位置時(shí)為自動狀態(tài)。當(dāng)自動運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在PLC程控下運(yùn)行。對變頻器頻率進(jìn)行復(fù)位時(shí)只提供一個(gè)干觸點(diǎn)信號，由于PLC為4個(gè)輸出點(diǎn)為一組共享一個(gè)COM端，而本系統(tǒng)又沒有剩下單獨(dú)的COM端輸出組，所以通過一個(gè)中間繼電器KA的觸點(diǎn)對變
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