變頻恒壓供水系統(tǒng)完整畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

wordword圖4.9變頻器輸入輸出接線圖Altivar38按照歐洲低壓(73/23/CEE和93/68/CEE)標(biāo)準(zhǔn)和EMC(89/336/CEE)規(guī)X設(shè)計(jì)。因此，Altivar38變頻器具有歐盟認(rèn)可的標(biāo)志。它也嚴(yán)格執(zhí)行了國(guó)際與國(guó)內(nèi)有關(guān)電子工業(yè)控制裝置的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)X(IEC，EN，NFC，VDE)。變頻器在接線時(shí)，必須接地。動(dòng)力電纜和設(shè)備中的弱電信號(hào)〔如PLC信號(hào)等〕電路要保持分隔，以免干擾。輸入方面，主電路的電源端子L1、L2、L3通過線路帶漏電保護(hù)的斷路器連接至380V的三相交流電源。對(duì)于壓力信號(hào)，如此通過AI1或AI2口輸入。對(duì)所有位于變頻器附近的或連接在同一電路上的專門電路如繼電器、接觸器、電磁閥、熒光燈等均應(yīng)安裝干擾抑制器。輸出方面，變頻器的輸出端子〔U，V，W〕按正確的相序連接至交流接觸器的輸入電源端子上。如果電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不對(duì)，如此說明連接相序有錯(cuò)，如此改變U、V、W中的任意兩相的接線。AO1可接電動(dòng)機(jī)頻率輸出[12]。變頻器系統(tǒng)應(yīng)連接專用接地極，不要和別的系統(tǒng)串聯(lián)接地或共同接地。本系統(tǒng)采用錢江儀器儀表廠生產(chǎn)的YYB-ES型壓力變送器，它是四線制帶現(xiàn)場(chǎng)LED數(shù)字顯示的壓力變送器，其供電電源和輸出信號(hào)分別傳送：圖4.10外形尺寸圖①主要性能有：1〕抗干擾能力強(qiáng)〔電源地與信號(hào)地隔離〕，特別適合變頻器應(yīng)用場(chǎng)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(hào)可選〔0～10mA/4～20Ma〕；5〕負(fù)載阻抗：0～600Ω(4～20mA)；0～1.5kΩ(0～10mA)。②校驗(yàn)與調(diào)整：通電預(yù)熱15分鐘后，分別在零壓力和滿量程壓力下，檢驗(yàn)輸出電流值。下顯示面端蓋，在零壓力下調(diào)整輸出零位電位器，使輸出電流為0(Ⅱ型)或4mA(Ⅲ型)或規(guī)定值；調(diào)整顯示零位電位器，使數(shù)字顯示值為"000"或規(guī)定值。在滿量程壓力下，調(diào)整輸出量程電位器，使輸出電流為10mA(Ⅱ型)或20mA(Ⅲ型)或規(guī)定值；調(diào)整顯示量程電位器，使數(shù)字顯示值為滿量程壓力值。變送器經(jīng)校驗(yàn)標(biāo)定后，現(xiàn)場(chǎng)不需要重新標(biāo)定，一般運(yùn)行半年至一年，做一次根本性能檢查[13]。③接線方式旋下接線端蓋，連接電纜上套入密封螺套后，由左〔或右〕引入孔穿入，接至接線端子，旋嚴(yán)密封螺套；另一端旋嚴(yán)密封螺蓋，并蓋緊接線端蓋。如圖4.11所示：圖4.11接線圖5系統(tǒng)開發(fā)本系統(tǒng)的程序開發(fā)主要是PLC的程序開發(fā)，采用的是根據(jù)系統(tǒng)的控制流程和控制目標(biāo)，在計(jì)算機(jī)上先編輯好PLC軟件，然后傳給PLC的方法，所用軟件是三菱GXDeveloper7版本。這是整個(gè)供水系統(tǒng)軟件開發(fā)的重點(diǎn)，系統(tǒng)的重要功能實(shí)現(xiàn)和順序控制都依靠它，它的開發(fā)好壞直接影響對(duì)了整個(gè)控制系統(tǒng)的質(zhì)量好壞和功能實(shí)現(xiàn)，下面就詳細(xì)表示。5.1PLC應(yīng)用的開發(fā)步驟PLC的應(yīng)用設(shè)計(jì)，一般應(yīng)按下述幾個(gè)步驟進(jìn)展。①熟悉被控制對(duì)象首先要全面詳細(xì)地了解被控對(duì)象的機(jī)械結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝過程，了解機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)內(nèi)容、運(yùn)動(dòng)方式和步驟，歸納出工作循環(huán)圖或狀態(tài)〔功能〕流程圖。②明確控制任務(wù)與設(shè)計(jì)要求要了解工藝過程和機(jī)械運(yùn)動(dòng)與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系和對(duì)電控系統(tǒng)的控制要求。例如機(jī)械部件的傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)，液壓、氣動(dòng)的控制，儀表、傳感器的連接與驅(qū)動(dòng)等。歸納出電氣執(zhí)行元件的動(dòng)作節(jié)拍圖。電控系統(tǒng)的根本任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)這個(gè)節(jié)拍圖。以上兩個(gè)步驟得到的圖、表，綜合而完整地反映了被控對(duì)象的全部功能和對(duì)被控系統(tǒng)的全部要求，是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)所在，必須仔細(xì)分析和掌握。③制定電氣控制方案根據(jù)生產(chǎn)工藝和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制要求，確定電控系統(tǒng)的工作方式，例如全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)、單機(jī)運(yùn)行和多機(jī)聯(lián)線運(yùn)行等。還要確定電控系統(tǒng)應(yīng)有的其他功能，例如故障診斷與顯示報(bào)警、緊急情況的處理、管理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能等。④確定電控系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)通過研究工藝過程和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的各個(gè)步驟、各種狀態(tài)、各種功能的發(fā)生、維持、完畢、轉(zhuǎn)換和聯(lián)系信號(hào)來確定哪些信號(hào)需要輸入PLC，哪些信號(hào)需要PLC輸出或者哪些負(fù)載要由PLC驅(qū)動(dòng)，分類統(tǒng)計(jì)出各種輸入輸出量的性質(zhì)與參數(shù)，做好PLC的I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)。5.2PID調(diào)節(jié)5.2.1PID調(diào)節(jié)原理僅用P動(dòng)作控制，不能完全消除偏差。為了消除殘留偏差，一般采用增加I動(dòng)作的P+I控制。用PI控制時(shí)，能消除由改變目標(biāo)值和經(jīng)常的外來擾動(dòng)等引起的偏差。但是，I動(dòng)作過強(qiáng)時(shí)，對(duì)快速變化偏差響應(yīng)緩慢。對(duì)有積分元件的負(fù)載系統(tǒng)可以單獨(dú)使用P動(dòng)作控制。對(duì)于PD控制，發(fā)生偏差時(shí)，很快產(chǎn)生比單獨(dú)D動(dòng)作還要大的操作量，以此抑制偏差的增加。偏差小時(shí)，P動(dòng)作的作用減小。控制對(duì)象含有積分元件的負(fù)載場(chǎng)合，僅P動(dòng)作控制，有時(shí)由于此積分元件的作用，系統(tǒng)發(fā)生振蕩。在該場(chǎng)合，為使P動(dòng)作的振蕩衰減和系統(tǒng)穩(wěn)定，可用PD控制。換言之，該種控制方式適用于過程本身沒有制動(dòng)作用的負(fù)載。利用I動(dòng)作消除偏差作用和用D動(dòng)作抑制振蕩作用。在結(jié)合P動(dòng)作就構(gòu)成了PID控制，本系統(tǒng)就是采用了這種方式。采用PID控制較其它組合控制效果要好，根本上能獲得無(wú)偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過程。這種控制方式用于從產(chǎn)生偏差到出現(xiàn)響應(yīng)需要一定時(shí)間的負(fù)載系統(tǒng)〔即實(shí)時(shí)性要求不高，工業(yè)上的過程控制系統(tǒng)一般都是此類系統(tǒng)，本系統(tǒng)也比擬適合PID調(diào)節(jié)〕效果比擬好。PID調(diào)節(jié)器的動(dòng)作規(guī)律是：(5.1)(5.1)或(5.2)(5.2)式中Kc：調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)Ti：調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間Td：調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間：比例帶，它是慣用增益的倒數(shù)e：調(diào)節(jié)器的偏差信號(hào)U：輸出PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)是：(5.3)(5.3)不難看出，由上式表示的調(diào)節(jié)器動(dòng)作規(guī)律在物理上是不能實(shí)現(xiàn)的。工業(yè)上實(shí)際采用的PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)一般為(5.4)(5.4)其中K’c=FKc；T’i=FTi；T’d=Δd/F式中帶’的量是調(diào)節(jié)器參數(shù)的實(shí)際值，不帶的為參數(shù)的刻度值。F成為相互干擾系數(shù)：Ki為積分增益；Kd為微分增益。5.2.2PID參數(shù)設(shè)置①P增益：這是操作量和偏差之間有比例關(guān)系的動(dòng)作。增益取大時(shí)，響應(yīng)快，但過大將產(chǎn)生振蕩。增益取小時(shí)，響應(yīng)遲后。實(shí)際中取10。②積分時(shí)間：設(shè)定X圍：0.1～3600s，0.0：不動(dòng)作。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)間大時(shí)，響應(yīng)遲后，另外，對(duì)外部擾動(dòng)的控制能力變差。積分時(shí)間小時(shí)，響應(yīng)速度快，但過小將產(chǎn)生振蕩。實(shí)際中取150s。③微分時(shí)間：設(shè)定X圍：001～10.0s0.0：不動(dòng)作。操作量〔輸出頻率〕和偏差的微分值成比例動(dòng)作〔D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。微分時(shí)間小時(shí)，發(fā)生偏差時(shí)的衰減作用小。實(shí)際中取取0.4。5.2.3PID設(shè)定值的調(diào)整與控制算法圖5.1PID設(shè)定值的調(diào)整①PID值可在用示波器監(jiān)視響應(yīng)波形的同時(shí)進(jìn)展調(diào)整。可作如下總體調(diào)整：1〕P增益，在不發(fā)生振蕩條件下增大其值；2〕I積分時(shí)間，在不發(fā)生振蕩條件下減小其值；3〕D微分時(shí)間，在不發(fā)生振蕩條件下增大其值；4〕對(duì)于抑制超調(diào)，可以增大積分時(shí)間，減小微分時(shí)間；5〕對(duì)于加快響應(yīng)速度，如果允許有小量超調(diào)的話，可以減小積分時(shí)間，增大微分時(shí)間；6〕抑制比積分時(shí)間長(zhǎng)的周期振蕩，增大積分時(shí)間；7〕抑制大約和微分時(shí)間同樣長(zhǎng)周期的振蕩，減小微分時(shí)間。②PID控制算法：如圖5.3，PID控制原理圖，將壓力傳感器傳來的電流信號(hào)〔0～10mA〕通過一個(gè)1KΩ的電阻轉(zhuǎn)化為0～10V的電壓信號(hào)。這個(gè)電壓信號(hào)經(jīng)RTD模塊放大后送給三菱PLC的模擬輸入量模塊FX2N-4AD轉(zhuǎn)化為12位的數(shù)字信號(hào)，該模塊有四個(gè)模擬量輸入通道，12位的分辨率，總體精度在+1%，轉(zhuǎn)換速度15ms/通道。轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入PLC內(nèi)部特殊數(shù)據(jù)存放器D0。PLC根據(jù)采集的信號(hào)計(jì)算出偏差e(t)和偏差變化率ec(t)，按照PID的控制規(guī)如此計(jì)算控制量u(t)，并輸出控制量u(t)。經(jīng)三菱PLC的模擬輸出量模塊FX2N-4DA的D/A轉(zhuǎn)換，變換成0~5V的電壓信號(hào)，送至變頻器，并通過變頻器調(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FX2N-4DA模塊有四通道D/A輸出，總體精度+1%，轉(zhuǎn)換速度2.1ms。圖5.3PID控制原理圖③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。然后對(duì)照如下圖5.4來4#水泵電機(jī)變頻運(yùn)行實(shí)現(xiàn)變頻恒壓控制。圖5.4工作模式區(qū)域劃分1〕當(dāng)e0<e(t)≤e1，啟動(dòng)4#水泵電機(jī)變頻運(yùn)行，此狀態(tài)稱為Z1狀態(tài)；2〕當(dāng)e1<e(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，此狀態(tài)稱為Z2態(tài)；3〕當(dāng)e2<e(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，此狀態(tài)稱為Z3態(tài)；4〕當(dāng)e3<e(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，此狀態(tài)稱為Z4態(tài)。5.3PLC程序可編程控制器是按照用戶的要求編寫程序來進(jìn)展工作的。程序的表達(dá)方式根本有四種：梯形圖、指令表、邏輯功能圖和高級(jí)語(yǔ)言。絕大多數(shù)PLC是使用梯形圖和指令表編程。梯形圖是一種圖形語(yǔ)言，它沿用了傳統(tǒng)的繼電接觸器控制中的觸點(diǎn)、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和圖形符號(hào)，而且參加了許多功能強(qiáng)而又使用靈活的指令，將微機(jī)的特點(diǎn)結(jié)合進(jìn)去，使得編程容易。梯形圖比擬形象、直觀，對(duì)于熟悉繼電接觸器控制系統(tǒng)的人來說，也容易承受，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。本系統(tǒng)所使用的方法就是將控制任務(wù)用梯形圖編程實(shí)現(xiàn)，離線灌入PLC，攜帶至現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)其現(xiàn)場(chǎng)功能。本步驟編寫程序可分為幾個(gè)根本步驟：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，并且寫好分配給每一個(gè)I/O設(shè)備I/O位的表格。②確定工作位用什么字，寫出使用它們時(shí)能分配它們的表格。③準(zhǔn)備一XTC編號(hào)和跳轉(zhuǎn)編號(hào)的表格。一XTC號(hào)程序中僅能定義一次；跳轉(zhuǎn)號(hào)01－99在每個(gè)程序也只能使用一次。④畫梯形圖。⑤將程序輸入到CPU單元。⑥檢查程序有無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤并更正錯(cuò)誤。⑦運(yùn)行改程序以檢查是否存在運(yùn)行錯(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。電控系統(tǒng)的邏輯功能實(shí)際上就是接收各種輸入信號(hào)并經(jīng)過處理后發(fā)出相應(yīng)的輸出信號(hào)。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。①輸入輸出繼電器輸入輸出繼電器區(qū)是PLC與外部設(shè)備進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送的窗口，它通過按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、傳感器等輸入裝置，將指令送給PLC，經(jīng)內(nèi)部處理后，把程序的控制結(jié)果輸出到繼電器、電磁線圈、顯示器、接觸器等。表5.1系統(tǒng)中的I/O設(shè)置名稱編程地址說明1#泵反應(yīng)信號(hào)X00001#泵運(yùn)行時(shí)的反應(yīng)信號(hào)2#泵反應(yīng)信號(hào)X00012#泵運(yùn)行時(shí)的反應(yīng)信號(hào)3#泵反應(yīng)信號(hào)X00023#泵運(yùn)行時(shí)的反應(yīng)信號(hào)4#泵反應(yīng)信號(hào)X00034#泵運(yùn)行時(shí)的反應(yīng)信號(hào)水位信號(hào)X0004此時(shí)一臺(tái)水泵電機(jī)工作變頻器故障信號(hào)X0005變頻器故障信號(hào)1#泵運(yùn)行Y00021#水泵電機(jī)運(yùn)行輸出信號(hào)2#泵運(yùn)行Y00032#水泵電機(jī)運(yùn)行輸出信號(hào)3#泵運(yùn)行Y00043#水泵電機(jī)運(yùn)行輸出信號(hào)4#泵運(yùn)行Y00054#水泵電機(jī)運(yùn)行輸出信號(hào)PLC故障指示Y0006PLC故障指示輸出信號(hào)1#泵故障指示Y00121#水泵電機(jī)故障指示輸出信號(hào)2#泵故障指示Y00132#水泵電機(jī)故障指示輸出信號(hào)3#泵故障指示Y00143#水泵電機(jī)故障指示輸出信號(hào)4#泵故障指示Y00154#水泵電機(jī)故障指示輸出信號(hào)②內(nèi)部繼電器區(qū)內(nèi)部繼電器區(qū)是PLC內(nèi)部的存儲(chǔ)區(qū)域，作為輔助編程用。具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1〕不能直接向外部輸出；2〕PLC的電源OFF或者停止RUN時(shí)，數(shù)據(jù)去除；3〕程序內(nèi)接點(diǎn)的使用數(shù)不限；4〕能以位為單位以與以字為單位進(jìn)展處理；5〕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；6〕以位為單位使用擴(kuò)大內(nèi)部繼電器的指令〔LD等〕，程序存儲(chǔ)器必需兩步。表5.2內(nèi)部繼電器分配表名稱編程地址說明1#水泵〔Z2〕M00021#水泵在Z2狀態(tài)的控制信號(hào)2#水泵〔Z2〕M00032#水泵在Z2狀態(tài)的控制信號(hào)3#水泵〔Z2〕M00043#水泵在Z2狀態(tài)的控制信號(hào)1#水泵轉(zhuǎn)換AM0012Z3轉(zhuǎn)到Z2狀態(tài)水泵1的內(nèi)部停機(jī)記錄2#水泵轉(zhuǎn)換AM0013Z3轉(zhuǎn)到Z2狀態(tài)水泵2的內(nèi)部停機(jī)記錄3#水泵轉(zhuǎn)換AM0014Z3轉(zhuǎn)到Z2狀態(tài)水泵3的內(nèi)部停機(jī)記錄1#水泵(Z3)M00221#水泵在Z3狀態(tài)的控制信號(hào)2#水泵(Z3)M00232#水泵在Z3狀態(tài)的控制信號(hào)3#水泵(Z3)M00243#水泵在Z3狀態(tài)的控制信號(hào)1#水泵轉(zhuǎn)換BM0032Z2轉(zhuǎn)到Z3狀態(tài)水泵1的內(nèi)部停機(jī)記錄2#水泵轉(zhuǎn)換BM0033Z2轉(zhuǎn)到Z3狀態(tài)水泵2的內(nèi)部停機(jī)記錄3#水泵轉(zhuǎn)換BM0034Z2轉(zhuǎn)到Z3狀態(tài)水泵3的內(nèi)部停機(jī)記錄1#水泵(Z4)M00621#水泵在Z4狀態(tài)的控制信號(hào)2#水泵(Z4)M00632#水泵在Z4狀態(tài)的控制信號(hào)3#水泵(Z4)M00643#水泵在Z4狀態(tài)的控制信號(hào)③特殊繼電器區(qū)特殊繼電器是告知PLC運(yùn)行狀態(tài)或異常狀態(tài)，由用途決定的繼電器。它具有不能直接向外部輸出，能以位為單位以與以字為單位進(jìn)展處理的特點(diǎn)。一下是本系統(tǒng)中使用的特殊繼電器。表5.3特殊繼電器功能表[14]編程地址說明編程地址說明M8000RUN監(jiān)控M8021借位M8002初始脈沖M8022進(jìn)位M8004發(fā)生出錯(cuò)M8023小數(shù)點(diǎn)運(yùn)算標(biāo)志M8005電池電壓下降M8025HSC方式M8006電池電壓下降鎖存M8026RAMP方式M8007電源瞬停檢測(cè)M8027PR方式M8008停電檢測(cè)M8028FROM./TO指令M8009DC24V關(guān)斷M8029指令執(zhí)行完成M8011震蕩周期10msM8030電池LED燈滅指令M8012震蕩周期100msM8031全清零非保持存儲(chǔ)器M8013震蕩周期1sM8032全清零保持存儲(chǔ)器M8014震蕩周期1分鐘M8033停止時(shí)存儲(chǔ)器保持M8015計(jì)時(shí)停止與預(yù)置M8034禁止所有輸出M8016時(shí)間讀出時(shí)顯示停止M8035強(qiáng)制RUN方式M8017±30秒的修正M8036強(qiáng)制RUN信號(hào)M8018檢測(cè)RTC卡盒是否插入M8037強(qiáng)制STOP信號(hào)M8019實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)出錯(cuò)M8038RAM文件存放器全清M8020零標(biāo)志位M8039零恒定掃描方式5.3.3PLCI/O表表5.4PLCI/O表元件名作用X0001KM的反應(yīng)信號(hào)X0012KM的反應(yīng)信號(hào)X0023KM的反應(yīng)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)本程序是按照PLC應(yīng)用的步驟開發(fā)完成的。程序控制的目的是實(shí)現(xiàn)整個(gè)供水系統(tǒng)的恒壓自動(dòng)運(yùn)行，因此必須控制3臺(tái)水泵的順序投入與切除，使得供水量變化與用戶用水量變化根本同步，以此保證水網(wǎng)壓力恒定，同時(shí)要保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。程序開發(fā)的原如此是：a．水泵投入順序采用的是“先停先啟〞，切除順序?yàn)椤跋葐⑾韧（?，以確保3臺(tái)水泵的平均使用量一致，損耗大致一樣；b．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；c．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)備來提醒工作人員。本程序分為四大局部介紹：①工作模式選擇流程圖：如圖5.5所示：圖5.5工作模式選擇流程圖在初始化后，通過壓力傳感器進(jìn)展采集，把壓力傳感器的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)后，通過4AD將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為12位數(shù)字信號(hào)，運(yùn)用FROM(FNC78)指令從4AD單塊中采樣5次求平均值e(t)，然后把此平均值e(t)與分界值進(jìn)展比擬：1〕當(dāng)0<e(t)≤1023，啟動(dòng)4#水泵電機(jī)變頻運(yùn)行，2〕當(dāng)1024<e(t)≤2047，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3〕當(dāng)2048<e(t)≤3070，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4〕當(dāng)3071<e(t)≤4096，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②一臺(tái)主泵電機(jī)工作程序流程圖：如圖5.6所示：圖5.6一臺(tái)主泵電機(jī)工作流程圖1〕當(dāng)開機(jī)時(shí)為該工作模式，按照水泵電機(jī)的啟動(dòng)原如此先啟動(dòng)1#水泵電機(jī)，然后根據(jù)1#水泵電機(jī)的故障反應(yīng)信號(hào)X0000是否為ON來做故障檢測(cè)。a．如果故障反應(yīng)信號(hào)X0000為OFF時(shí)，如此直接啟動(dòng)2#水泵電機(jī)；b．如果故障反應(yīng)信號(hào)X0000為ON時(shí)，如此使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)2#水泵電機(jī)；此時(shí)啟動(dòng)了2#水泵電機(jī)。然后根據(jù)2#水泵電機(jī)的反應(yīng)信號(hào)X0001是否為ON來做故障檢測(cè)；c．如果故障反應(yīng)信號(hào)X0001為OFF時(shí)，如此直接啟動(dòng)3#水泵電機(jī)；d．如果故障反應(yīng)信號(hào)X0001為ON時(shí)，如此使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)；e．此時(shí)啟動(dòng)了3#水泵電機(jī)。然后根據(jù)3#水泵電機(jī)的反應(yīng)信號(hào)X0002是否為ON來做故障檢測(cè)，f．如果故障反應(yīng)信號(hào)X0002為OFF時(shí)，如此直接啟動(dòng)3#水泵電機(jī)；g．如果故障反應(yīng)信號(hào)X0002為ON時(shí)，如此使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)3#水泵電機(jī)；h．然后，循環(huán)地按照“先啟先停〞原如此來運(yùn)行這個(gè)系統(tǒng)。2〕當(dāng)突然變?yōu)樵摴ぷ髂Ｊ綍r(shí)，先是根據(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〞原如此先停止一臺(tái)電機(jī)，運(yùn)行一段時(shí)間后，再按照啟動(dòng)原如此啟動(dòng)另外的水泵電機(jī)。當(dāng)M101突然為ON時(shí)，檢測(cè)M32，M33，M34中那兩個(gè)位為ON：a．如果是M32和M33，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；如果故障反應(yīng)信號(hào)X0001為OFF時(shí)，如此直接啟動(dòng)3#水泵電機(jī)；如果故障反應(yīng)信號(hào)X0001為ON時(shí)，如此使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〞原如此來運(yùn)行這個(gè)系統(tǒng)。b．如果是M33和M34，就停止2#水泵電機(jī)；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；如果故障反應(yīng)信號(hào)X0002為OFF時(shí)，如此直接啟動(dòng)1#水泵電機(jī)；如果故障反應(yīng)信號(hào)X0002為ON時(shí)，如此使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)3#水泵電機(jī)；然后，循環(huán)地按照“先啟先停〞原如此來運(yùn)行這個(gè)系統(tǒng)。c．如果是M34和M32，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；如果故障反應(yīng)信號(hào)X0000為OFF時(shí)，如此直接啟動(dòng)2#水泵電機(jī)；如果故障反應(yīng)信號(hào)X0000為ON時(shí)，如此使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“先啟先停〞原如此來運(yùn)行這個(gè)系統(tǒng)。③二臺(tái)主泵電機(jī)工作程序流程圖如圖5.7所示：圖5.7二臺(tái)主泵電機(jī)工作流程圖1〕當(dāng)開機(jī)時(shí)2KA為ON，按照水泵電機(jī)的啟動(dòng)原如此先啟動(dòng)1#水泵電機(jī)，然后根據(jù)1#水泵電機(jī)的故障反應(yīng)信號(hào)X0000是否為ON來做故障檢測(cè)，a．如果故障反應(yīng)信號(hào)X0000為OFF時(shí)，如此直接啟動(dòng)2#水泵電機(jī)；b．如果故障反應(yīng)信號(hào)X0000為ON時(shí)，如此延時(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)的故障反應(yīng)信號(hào)X0001是否為ON來做故障檢測(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)；c．然后，循環(huán)地按照“先啟先停〞原如此來運(yùn)行這個(gè)系統(tǒng)。2〕當(dāng)突然變化到該工作模式時(shí)，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〞原如此先啟動(dòng)下一臺(tái)電機(jī)，運(yùn)行一段時(shí)間后，再按照啟動(dòng)原如此啟動(dòng)另外的水泵電機(jī)。當(dāng)M102突然為OFF時(shí)，檢測(cè)M12，M13，M14中那一個(gè)位為ON：a．如果是M12，就保持1#水泵電機(jī)運(yùn)行，延時(shí)5秒后，再啟動(dòng)2#水泵電機(jī)啟動(dòng)。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；如果故障反應(yīng)信號(hào)X0000為OFF或X0001為OFF時(shí)，如此直接啟動(dòng)3#水泵電機(jī)；如果故障反應(yīng)信號(hào)無(wú)故障時(shí)，如此使2#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“先啟先停〞原如此來運(yùn)行這個(gè)系統(tǒng)。b．如果是M13，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；如果故障反應(yīng)信號(hào)X0002為OFF或X0003為OFF時(shí)，如此直接啟動(dòng)1#水泵電機(jī)；如果故障反應(yīng)信號(hào)無(wú)故障時(shí)，如此使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“先啟先停〞原如此來運(yùn)行這個(gè)系統(tǒng)。c．如果是M14，就保持3#水泵電機(jī)運(yùn)行，延時(shí)5秒后，再啟動(dòng)1#水泵電機(jī)啟動(dòng)；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。如果故障反應(yīng)信號(hào)X0000為OFF或X0002為OFF時(shí)，如此直接啟動(dòng)2#水泵電機(jī)；如果故障反應(yīng)信號(hào)無(wú)故障時(shí)，如此使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“先啟先停〞原如此來運(yùn)行這個(gè)系統(tǒng)。④三臺(tái)主泵電機(jī)工作程序流程圖如圖5.8所示：圖5.8三臺(tái)主泵電機(jī)工作流程圖按照主泵電機(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。5.3.5PLC程序的運(yùn)行和模擬調(diào)試PLC程序編制完成后，將PLC和計(jì)算機(jī)用RS232C電纜連接，將程序傳給PLC，PLC可以單獨(dú)運(yùn)行程序，也可以在計(jì)算機(jī)上在線運(yùn)行程序。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。在模擬調(diào)試中，主要目的是檢查程序的流程是否正確，硬件需要PLC、RS232C電纜、微機(jī)、24V直流電源。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，只需根據(jù)PLC上面的I/O指示燈來判斷正確與否。通過計(jì)算機(jī)模擬調(diào)試后，說明PLC的軟件根本上問題不會(huì)太大。6調(diào)試調(diào)試主要是檢查它是否與預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)相吻合，分為硬件線路與系統(tǒng)總體調(diào)試，先分述如下：硬件功能調(diào)試主要是測(cè)試硬件的功能是否正常，這局部的調(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)，以與保證接線的正確性，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)展參數(shù)設(shè)置；④變頻器加電機(jī)進(jìn)展調(diào)試，檢測(cè)能否正常進(jìn)展變頻調(diào)速，在外部控制模式下，控制端子是否能正?？刂齐姍C(jī)啟動(dòng)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速等；⑤PLC單獨(dú)檢測(cè)，檢查PLC單元能否正常工作，指示燈是否正常，該局部工作實(shí)際上在計(jì)算機(jī)模擬調(diào)試前就己經(jīng)完成；⑥PLC加變頻器聯(lián)機(jī)調(diào)試，檢查PLC、變頻器是否能實(shí)現(xiàn)對(duì)此系統(tǒng)控制；經(jīng)過測(cè)試，結(jié)果明確上述功能一切正常，可以進(jìn)展總體調(diào)試。功能測(cè)試完成后并檢查完線路后就可以開始系統(tǒng)總體調(diào)試了，內(nèi)容包括：①手動(dòng)方式下，能否正常啟動(dòng)和停止各臺(tái)泵；②自動(dòng)方式下，給變頻器持續(xù)欠壓信號(hào)，系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)泵1、2、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；③系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，是否滿足先投先停，先停先投的既定原如此；④給外部故障信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)能否停止運(yùn)行；⑤模擬其中一臺(tái)水泵發(fā)生故障，系統(tǒng)能否繼續(xù)運(yùn)行，故障處理是否正確；⑥給PLC輸入變頻器故障信號(hào)，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、假如干臺(tái)工頻的根本穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)過不停的調(diào)試和修改，程序根本能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。結(jié)論通過四個(gè)月的研究設(shè)計(jì)和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常工作并且根本上達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)這樣一個(gè)過程，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)?，F(xiàn)將工作總結(jié)如下：①首先制定系統(tǒng)的總體方案和實(shí)施的步驟，了解系統(tǒng)的工作原理、控制任務(wù)、總體結(jié)構(gòu)、工作流程以與完成系統(tǒng)所需要的硬件，設(shè)計(jì)好相關(guān)的電路接線圖，控制原理圖，外部端子圖等。②熟悉了PLC硬件的工作原理，完成了PLC軟件的開發(fā)。③完成了整個(gè)系統(tǒng)的模擬調(diào)試，通過對(duì)系統(tǒng)的不斷修改和調(diào)試，根本上達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。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良的地方：①變頻器的功能十分豐富，由于時(shí)間的關(guān)系，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。②因?yàn)閷?duì)通訊技術(shù)不熟悉的緣故，沒有應(yīng)用最先設(shè)想的RS-485串口通訊方式進(jìn)展PID控制。如果使用此方式，將給遠(yuǎn)程控制帶來很大的方便。致謝回想四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程，首先要感謝我的導(dǎo)師**教師對(duì)我的諄諄教誨。**教師在論文的前期準(zhǔn)備、撰寫過程與收尾階段都給予了很多幫助和指導(dǎo)意見，并且為我的設(shè)計(jì)提供了各種必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和很好的環(huán)境。他教會(huì)我的一些學(xué)習(xí)方法和處理問題技巧使我受益終身，在次也表示衷心感謝。同時(shí)也感謝我的同學(xué)，在實(shí)驗(yàn)室做設(shè)計(jì)和調(diào)試的配合過程中，始終互相提醒，互相幫助，共同完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。最后感謝電子信息工程學(xué)院的各位教師對(duì)我的教育和幫助。還要感謝各位師兄弟的支持。參考文獻(xiàn)1汪建.三峽永久水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究..超星數(shù)據(jù)庫(kù).2004.1-42符錫理.變頻調(diào)速供水泵原理和實(shí)踐.變頻器世界.1999.10期.1543X.某某工程技術(shù)卷3期.35-534符錫理.變頻恒壓給水設(shè)備變頻泵固定運(yùn)行方式與循環(huán)運(yùn)行方式的比照分析.變頻器世界期.2137李良仁，王兆晶.變頻調(diào)速技術(shù)與應(yīng)用..2004.87-948X9丁莉.交11X美俊.通用變頻器應(yīng)用技術(shù)..2004.11912趙大為..31050122——13朱玉堂.變頻恒壓供水系統(tǒng)的研究.變頻器世界.2005.11期.3-6附錄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//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)從4AD中采集數(shù)據(jù)，取五次數(shù)據(jù)//數(shù)據(jù)處理階段//把這五個(gè)數(shù)據(jù)求平均值//把他們的和放在D5//把他們的平均值放在D6//下面與其分界值比擬，來決定工作模式//是否在Z4狀態(tài)//求出變頻值，并放在D7Z中//是否在Z3狀態(tài)//是否在Z2狀態(tài)//把變頻值傳給4DA//是否在Z2狀態(tài)//把變頻值傳給4DA//通過1#水泵電機(jī)的故障反應(yīng)信號(hào)X0000是否有故障//通過2#水泵電機(jī)的故障反應(yīng)信號(hào)X0001是否有故障//通過3#水泵電機(jī)的故障反應(yīng)信號(hào)X0002是否有故障//通過4#水泵電機(jī)的故障反應(yīng)信號(hào)X0003是否有故障//當(dāng)有水位信號(hào)Z2狀態(tài)工作信號(hào)和1#水泵無(wú)故障時(shí)，就延時(shí)5秒后，再啟動(dòng)1#水泵電機(jī)//M3、M4是對(duì)M2互鎖//M32、M34是狀態(tài)轉(zhuǎn)化時(shí)，如果是1、3#水泵在工作與保持1#水泵運(yùn)行。//M2是自鎖//M0是為狀態(tài)轉(zhuǎn)化而設(shè)置的//如果2、3#水泵電機(jī)都無(wú)故障時(shí)1#水泵電機(jī)運(yùn)行3小時(shí)否如此一直運(yùn)行//如果1#水泵電機(jī)沒有故障時(shí)運(yùn)行3小時(shí)后為啟動(dòng)做準(zhǔn)備2#水泵電機(jī)//如果2、3#水泵電機(jī)都無(wú)故障時(shí)1#水泵電機(jī)運(yùn)行3小時(shí)否如此一直運(yùn)行//如果1#水泵電機(jī)沒有故障時(shí)運(yùn)行3小時(shí)后