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生活給水plc可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-閱讀頁(yè)

2025-07-13 16:01本頁(yè)面
  

【正文】 業(yè)上的過(guò)程控制系統(tǒng)一般都是此類(lèi)系統(tǒng),本系統(tǒng)也比較適合PID調(diào)節(jié))效果比較好。增益取大時(shí),響應(yīng)快,但過(guò)大將產(chǎn)生振蕩。實(shí)際中我們?nèi)?0。操作量(輸出頻率)的變化速度和偏差成比例關(guān)系的動(dòng)作,即輸出按偏差積分的動(dòng)作。積分時(shí)間小時(shí),響應(yīng)速度快,但過(guò)小將產(chǎn)生振蕩。微分時(shí)間:設(shè)定范圍:001~ :不動(dòng)作。微分時(shí)間大時(shí),能使發(fā)生偏差時(shí)P動(dòng)作引起的振蕩很快衰減。 PID設(shè)定值的調(diào)整及控制算法 PID設(shè)定值的調(diào)整PID值可以在用示波器監(jiān)視響應(yīng)波形的同時(shí)進(jìn)行調(diào)整。減小增 PID控制算法:,PID控制原理圖,將壓力傳感器傳來(lái)的電流信號(hào)(0~10mA)通過(guò)一個(gè)1KΩ的電阻轉(zhuǎn)化為0~10V的電壓信號(hào)。轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入PLC內(nèi)部特殊數(shù)據(jù)寄存器D0。經(jīng)三菱PLC的模擬輸出量模塊FX2N4DA的D/A轉(zhuǎn)換,變換成0~5V的電壓信號(hào),送至變頻器的主速指令,并通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)4水泵電機(jī)的工作電流,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的變頻恒壓控制FX2N4DA模塊有四通道的D/A輸出,總體精度+1%, PID控制原理圖在壓力采集時(shí),運(yùn)用FROM(FNC78)指令采樣5次求平均值e(t),在軟件上設(shè)計(jì)數(shù)字濾波程序,實(shí)現(xiàn)每個(gè)通道數(shù)據(jù)的均值濾波,力求在擾動(dòng)多、滯后大的系統(tǒng)中提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。 工作模式區(qū)域劃分當(dāng)e0e(t)≤e1,啟動(dòng)4水泵電機(jī)變頻運(yùn)行,我們把此狀態(tài)稱(chēng)為Z1狀態(tài)當(dāng)e1e(t)≤e2,啟動(dòng)一臺(tái)水泵工頻電機(jī)運(yùn)行,4水泵電機(jī)變頻運(yùn)行,我們把此狀態(tài)稱(chēng)為Z2態(tài)當(dāng)e2e(t)≤e3,啟動(dòng)兩臺(tái)水泵工頻電機(jī)運(yùn)行,4水泵電機(jī)變頻運(yùn)行,我們把此狀態(tài)稱(chēng)為Z3態(tài)當(dāng)e3e(t)≤e4,啟動(dòng)三臺(tái)水泵工頻電機(jī)運(yùn)行,4水泵電機(jī)變頻運(yùn)行,我們把此狀態(tài)稱(chēng)為Z4態(tài) PLC程序可編程控制器是按照用戶的要求編寫(xiě)程序來(lái)進(jìn)行工作的。絕大多數(shù)PLC是使用梯形圖和指令表編程。梯形圖比較形象、直觀,對(duì)于熟悉繼電接觸器控制系統(tǒng)的人來(lái)說(shuō),也容易接受,世界上的各生產(chǎn)廠家都把梯形圖作為第一用戶編程語(yǔ)言。 基本步驟編寫(xiě)程序可分為幾個(gè)基本步驟:1. 首先列出所有I/O設(shè)備和分配給他們的I/O點(diǎn)的目錄,并且寫(xiě)好分配給每一個(gè)I/O設(shè)備I/O位的表格。3. 準(zhǔn)備一張TC編號(hào)和跳轉(zhuǎn)編號(hào)的表格。4. 畫(huà)梯形圖。6. 檢查程序有無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤并更正錯(cuò)誤。8. 當(dāng)整個(gè)控制系統(tǒng)安裝好并準(zhǔn)備使用時(shí),運(yùn)行該程序并按要求仔細(xì)調(diào)試。大部分指令至少有一個(gè)或多個(gè)與它們相關(guān)的操作數(shù)。有時(shí)這些作為實(shí)際數(shù)字的形式輸入,但是通常它們是包含將使用數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)字或位的地址。這個(gè)位置也將被表示為一個(gè)操作數(shù)。如果輸入的實(shí)際數(shù)值是個(gè)常數(shù),那么它前面加#表示它不是一個(gè)地址。在左邊的這條線就叫做母線;分支線稱(chēng)指令行或回路。這些條件的邏輯組合決定右邊的指令何時(shí)和怎樣執(zhí)行。 基本梯形圖,指令行可以分支,然后匯合。無(wú)斜線穿過(guò)它們的條件稱(chēng)為常開(kāi),對(duì)應(yīng)著LOAD(載入),AND(與),和OR(或)指令。每個(gè)條件上方的數(shù)字表示指令的操作數(shù)位。下面將說(shuō)明對(duì)應(yīng)一個(gè)條件的每個(gè)指令的運(yùn)行方法。 基本術(shù)語(yǔ) 常開(kāi)和常閉條件 梯形圖中的每個(gè)條件是“ON”還是“OFF”,取決于分配給它的操作數(shù)位的狀態(tài)。如果操作數(shù)位為“OFF”,則常閉條件為“ON”;如果操作數(shù)位為“ON”,則常閉條件為“OFF”。常閉條件常開(kāi)條件 常開(kāi)和常閉條件執(zhí)行條件 在梯形圖編程中,一個(gè)指令前面ON和OFF條件的邏輯組合確定了指令執(zhí)行的組合條件,指令在此條件下執(zhí)行。除了LOAD指令外所有指令都是執(zhí)行條件。這也就是說(shuō)在梯形圖中的條件可由I/O位、標(biāo)志位、工作位、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等來(lái)決定。邏輯塊 與指令行相連的條件間的關(guān)系決定了條件對(duì)應(yīng)什么指令。盡管可以在沒(méi)有經(jīng)實(shí)際分析的單獨(dú)邏輯塊情況下寫(xiě)出梯形圖,但理解邏輯塊對(duì)于更有效地編程是必要的。指令塊 指令塊由梯形圖內(nèi)部相連的所有指令組成,因此,一個(gè)指令塊是在沒(méi)有任何相交垂直線情況下在梯形圖中畫(huà)出一條水平線的地方和能畫(huà)出同類(lèi)型水平線的下一個(gè)位置之間的所有指令組成。它的梯形圖如下圖所示。XO導(dǎo)通(TRUE)后,TO從零開(kāi)始累加計(jì)數(shù),一直到達(dá)設(shè)定的常數(shù)值,TO導(dǎo)通,YO導(dǎo)通輸出ON信號(hào)。這里需要說(shuō)明的是,定時(shí)器的導(dǎo)通條件必須保持導(dǎo)通到計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)完成為止,否則計(jì)數(shù)器是不會(huì)導(dǎo)通的,也就不會(huì)驅(qū)動(dòng)Y0導(dǎo)通了。本系統(tǒng)經(jīng)總體規(guī)劃后,在程序中使用了如下一些繼電器。輸入繼電器的識(shí)別符號(hào)為X,輸出為Y。具有以下幾個(gè)特點(diǎn): 不能直接向外部輸出; PLC的電源OFF或者停止RUN時(shí),數(shù)據(jù)清除; 程序內(nèi)接點(diǎn)的使用數(shù)不限; 能以位為單位以及以字為單位進(jìn)行處理; 使用高速計(jì)數(shù)器的場(chǎng)合,有作為預(yù)置繼電器使用的位; 以位為單位使用擴(kuò)充內(nèi)部繼電器的指令(LD、OUT等),程序存儲(chǔ)器必需兩步。它具有不能直接向外部輸出,能以位為單位以及以字為單位進(jìn)行處理的特點(diǎn)。30秒的修正M8018 檢測(cè)RTC卡盒是否插入M8019 實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)出錯(cuò)  M8020 零(加減運(yùn)算結(jié)果為0時(shí)置位)  M8021 借位  M8022 進(jìn)位  M8023 小數(shù)點(diǎn)運(yùn)算標(biāo)志  M8025 HSC方式  M8026 RAMP方式  M8027 PR方式  M8028 FROM./TO指令  M8029 指令執(zhí)行完成  M8030 電池LED燈滅指令  M8031 全清非保持存儲(chǔ)器  M8032 全清保持存儲(chǔ)器  M8033 停止時(shí)存儲(chǔ)器保持  M8034 禁止所有輸出  M8035 強(qiáng)制RUN方式  M8036 強(qiáng)制RUN信號(hào)  M8037 強(qiáng)制STOP信號(hào)  M8038 RAM文件寄存器全清零  M8039 恒定掃描方式 PLC I/O表元件名作用X0001 KM的反饋信號(hào)X0012 KM的反饋信號(hào)X0023 KM的反饋信號(hào)X003低液位信號(hào)X004變頻器故障信號(hào)Y0021 泵的控制信號(hào)Y0032 泵的控制信號(hào)Y0043 泵的控制信號(hào)Y005PLC控制故障輸出Y0121 泵的故障指示信號(hào)Y0132 泵的故障指示信號(hào)Y0143 泵的故障指示信號(hào)Y0154 泵的故障指示信號(hào) 程序流程本程序是按照PLC應(yīng)用的步驟開(kāi)發(fā)完成的。具體原理前面己經(jīng)介紹的很詳細(xì),這里不再加以敘述。 2.系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)水泵電機(jī)出現(xiàn)故障是采用的是“備用自投”,以確保正常情況下有水泵電機(jī)運(yùn)行,使整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加;3.系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)水泵電機(jī)采用“自動(dòng)故障檢測(cè)”,如果出現(xiàn)故障有所指示,采用故障指示輸出,可以外接聲光設(shè)備來(lái)提醒工作人員。然后根據(jù)2水泵電機(jī)的反饋信號(hào)X0001是否為ON來(lái)做故障檢測(cè),如果故障反饋信號(hào)X0001為OFF時(shí),則直接啟動(dòng)3水泵電機(jī);如果故障反饋信號(hào)X0001為ON時(shí),則使2水泵電機(jī)運(yùn)行3個(gè)小時(shí),然后把2水泵電機(jī)停止;延時(shí)5秒后,再啟動(dòng)3水泵電機(jī);此時(shí)啟動(dòng)了3水泵電機(jī)。②當(dāng)突然變?yōu)樵摴ぷ髂J綍r(shí),我們先根據(jù)此時(shí)在未變化時(shí)是哪幾臺(tái)電機(jī)在工作,按照水泵電機(jī)的“先啟先停”原則先停止一臺(tái)電機(jī),運(yùn)行一段時(shí)間后,再按照啟動(dòng)原則啟動(dòng)另外的水泵電機(jī);當(dāng)M101突然為ON時(shí),我們檢測(cè)是M32,M33,M34中那兩個(gè)位為ON;⑴如果是M32和M33 ,我們就停止1水泵電機(jī);使2水泵電機(jī)工作運(yùn)行3小時(shí),并且隨時(shí)的檢測(cè)2水泵電機(jī)是否有故障;如果故障反饋信號(hào)X0001為OFF時(shí),則直接啟動(dòng)3水泵電機(jī);如果故障反饋信號(hào)X0001為ON時(shí),則使2水泵電機(jī)運(yùn)行3個(gè)小時(shí),然后把2水泵電機(jī)停止;延時(shí)5秒后,再啟動(dòng)3水泵電機(jī);然后,循環(huán)地按照“先啟先停”原則來(lái)運(yùn)行這個(gè)系統(tǒng)。⑶如果是M34和M 32,我們就停止3水泵電機(jī);使1水泵電機(jī)工作運(yùn)行3小時(shí),并且隨時(shí)的檢測(cè)1水泵電機(jī)是否有故障;如果故障反饋信號(hào)X0000為OFF時(shí),則直接啟動(dòng)2水泵電機(jī);如果故障反饋信號(hào)X0000為ON時(shí),則使3水泵電機(jī)運(yùn)行3個(gè)小時(shí),然后把1水泵電機(jī)停止;延時(shí)5秒后,再啟動(dòng)2水泵電機(jī);然后,循環(huán)地按照“先啟先?!痹瓌t來(lái)運(yùn)行這個(gè)系統(tǒng) 二臺(tái)主泵電機(jī)工作程序流程圖 如圖 所示 二臺(tái)主泵電機(jī)工作程序流程圖①當(dāng)開(kāi)機(jī)時(shí)2KA為ON,我們按照水泵電機(jī)的啟動(dòng)原則先啟動(dòng)1水泵電機(jī),然后根據(jù)1水泵電機(jī)的故障反饋信號(hào)X0000是否為ON來(lái)做故障檢測(cè),如果故障反饋信號(hào)X0000為OFF時(shí),則直接啟動(dòng)2水泵電機(jī);如果故障反饋信號(hào)X0000為ON時(shí),則延時(shí)5秒后,再啟動(dòng)2水泵電機(jī);然后根據(jù)2水泵電機(jī)的故障反饋信號(hào)X0001是否為ON來(lái)做故障檢測(cè),使1水泵電機(jī)運(yùn)行3個(gè)小時(shí),然后把1水泵電機(jī)停止;延時(shí)5秒后,再啟動(dòng)3水泵電機(jī);然后,循環(huán)地按照“先啟先?!痹瓌t來(lái)運(yùn)行這個(gè)系統(tǒng)。②如果是M13,我們就保持2水泵電機(jī)運(yùn)行,延時(shí)5秒后,再啟動(dòng)3水泵電機(jī)啟動(dòng);使3水泵電機(jī)工作運(yùn)行3小時(shí),并且隨時(shí)的檢測(cè)3水泵電機(jī)是否有故障;如果故障反饋信號(hào)X0002為OFF或X0003為OFF時(shí),則直接啟動(dòng)1水泵電機(jī);如果故障反饋信號(hào)無(wú)故障時(shí),則使3水泵電機(jī)運(yùn)行3個(gè)小時(shí),然后把3水泵電機(jī)停止;延時(shí)5秒后,再啟動(dòng)1水泵電機(jī);然后,循環(huán)地按照“先啟先?!痹瓌t來(lái)運(yùn)行這個(gè)系統(tǒng)。 三臺(tái)主泵電機(jī)工作程序流程圖 三臺(tái)主泵電機(jī)工作程序流程圖如圖 所示,按照主泵電機(jī)啟動(dòng)的順序依次啟動(dòng)三臺(tái)主泵電機(jī),但在啟動(dòng)下臺(tái)主泵電機(jī)時(shí),讓其有5秒鐘間隔時(shí)間。在線工作方式時(shí),可以在線編輯軟件,方便了調(diào)試程序和監(jiān)控PLC的運(yùn)行狀況。調(diào)試時(shí),輸入各種按鈕輸入信號(hào),檢查PLC的輸出是否和預(yù)期的輸出相符,PLC的輸出端子并不需要真正的連接執(zhí)行單元,我們只需根據(jù)PLC上面的I/O指示燈來(lái)判斷正確與否。第六章.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和小結(jié)前期準(zhǔn)備工作完成后,就可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程了。一般的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試分為硬件線路與系統(tǒng)總體調(diào)試,先分述如下: 硬件功能性調(diào)試 硬件功能性調(diào)試主要是測(cè)試硬件的功能是否正常,這部分的調(diào)試內(nèi)容包括: 1.供電線路的設(shè)置和檢驗(yàn),主要用萬(wàn)用表檢測(cè)電路的連通是否實(shí)現(xiàn),以及保證接線的正確性,防止220V與24V線路的錯(cuò)位接線發(fā)生; 2.電機(jī)直接加三相電源調(diào)試,檢測(cè)電機(jī)工作狀態(tài); 3.變頻器單獨(dú)調(diào)試,檢測(cè)能否正常進(jìn)行參數(shù)設(shè)置; 4.變頻器加電機(jī)進(jìn)行調(diào)試,檢測(cè)能否正常進(jìn)行變頻調(diào)速,在外部控制模式下,控制端子是否能正常控制電機(jī)啟動(dòng),調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速等; 5.PLC單獨(dú)檢測(cè),檢查PLC單元能否正常工作,指示燈是否正常,該部分工作實(shí)際上在計(jì)算機(jī)模擬調(diào)試前就己經(jīng)完成: ,檢查PLC、變頻器是否能實(shí)現(xiàn)對(duì)此系統(tǒng)控制。 系統(tǒng)總體調(diào)試功能測(cè)試完成后并檢查完線路后就可以開(kāi)始系統(tǒng)總體調(diào)試了,內(nèi)容包括:,能否正常啟動(dòng)和停止各臺(tái)泵;,給變頻器持續(xù)欠壓信號(hào),系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)泵3的變頻和工頻投入,最后全部工作在工頻方式;給變頻器持續(xù)超壓信號(hào),能否實(shí)現(xiàn)泵的工頻、變頻順序切除;,是否滿足先投先停,先停先投的既定原則;4.給外部故障信號(hào)時(shí),系統(tǒng)能否停止運(yùn)行; ,系統(tǒng)能否繼續(xù)運(yùn)行,故障處理是否正確; ,檢查PLC能否自動(dòng)轉(zhuǎn)入全自動(dòng)工頻運(yùn)行方式; 7.自動(dòng)方式下,模擬壓力輸入信號(hào)發(fā)生微調(diào),系統(tǒng)能否工作在一臺(tái)變頻、若干臺(tái)工頻的基本穩(wěn)定狀態(tài);經(jīng)過(guò)不停的調(diào)試和修改,上述試驗(yàn)結(jié)果完全正確,說(shuō)明程序基本能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。根據(jù)流體力學(xué)原理和試驗(yàn)結(jié)論,對(duì)于水機(jī)水泵等的流量與轉(zhuǎn)速成正比,壓力與轉(zhuǎn)速的二次方成正比,所需功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比,所以水泵調(diào)速運(yùn)行的節(jié)電效果非常顯著。 實(shí)習(xí)報(bào)告通過(guò)將近三個(gè)月的研究設(shè)計(jì)和調(diào)試,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常工作并且基本上達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)這樣一個(gè)過(guò)程,使我學(xué)到了很多知識(shí),積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn),鍛煉了自己的獨(dú)立思考能力和實(shí)際動(dòng)手能力,學(xué)會(huì)了如何綜合實(shí)施一個(gè)工程項(xiàng)目的研究與設(shè)計(jì)。,通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的不斷修改和調(diào)試,基本上達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求,使出口管網(wǎng)壓力恒定于用戶要求的范圍在設(shè)計(jì)完成以后,也發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)中存在著一些不足之處和需要改進(jìn)的地方:變頻器的功能十分豐富,由于時(shí)間的關(guān)系,我們只用了其中的變頻功能,對(duì)于系統(tǒng)的加速、減數(shù)時(shí)間等這一類(lèi)能提高水泵響應(yīng)特性的功能應(yīng)用還不夠深入,多了解其中的功能將會(huì)對(duì)系統(tǒng)的特性有進(jìn)一步提高。該設(shè)備由原裝進(jìn)口交流變頻調(diào)速器、工業(yè)級(jí)可編程控制器、數(shù)字PID調(diào)節(jié)器、引進(jìn)低壓電器、壓力傳感器、液位控制器及電機(jī)泵組構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)變頻調(diào)速供水控制系統(tǒng)。在供水系統(tǒng)中應(yīng)用,可取代傳統(tǒng)給水設(shè)備中的水塔供水、高位水箱供水或氣壓供水等供水方式,節(jié)能效果顯著,是國(guó)家重點(diǎn)推廣應(yīng)用的節(jié)能新技術(shù)產(chǎn)品。多年來(lái),我公司的產(chǎn)品已在全國(guó)各地廣泛應(yīng)用。致 謝回想畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程,首先要感謝我的導(dǎo)師 教授對(duì)我的諄諄教導(dǎo)。他教會(huì)我的一些學(xué)習(xí)方法和處理問(wèn)題技巧使我受益終身。參考文獻(xiàn)[1] 鄭萍,現(xiàn)代電氣控制技術(shù) 重慶大學(xué)出版社 2001[2] ,廣州:華南理工大學(xué)出版社,1999.[3] 李景學(xué)、,北京:電子工業(yè)出版社,1995.[4] 馬云峰、,濰坊:濰坊高等專(zhuān)科學(xué)校.[5] ,廣州:廣東工業(yè)大學(xué)電信工程系.[6] 三菱FX2N可編程控制器操作手冊(cè)及編程手冊(cè)[7] Schneider ATV38變頻器用戶手冊(cè)、產(chǎn)品目錄、編程手冊(cè)[8] 滑海穗、,哈爾濱:哈爾濱市自來(lái)水公司.[9] ,廣東:廣東汕頭大學(xué)機(jī)電系. PLC 梯形圖//產(chǎn)生一個(gè)周期為1秒的脈沖,取其上升沿為M98,其下降沿為M99//數(shù)據(jù)采集階段//上升沿時(shí)
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