东莞寮步PLC编程培训之恒压供水控制系统设计第一节

东莞寮步PLC编程培训之恒压供水控制系统设计第一节:

东莞PLC编程培训经典案例讲解:

实例：恒压供水控制系统的设计

一、恒压供水系统的控制要求.

在恒压变频供水系统中，PLC作为控制系统的核心单元。在水泵的出水管道上安装一个远传压力表，用于检测管道压力。并把出口压力变成0- 10V或4- 20mA的模拟信号，送到变频器的模拟量输人端，变频器将实际反馈量与设定的压力值进行比较，经PID控制算法计算出控制变频器的输出频奉的大小，控制拖动水泵的电动机转速，达到控制管道压力的目的。当实际管道压力小于给定压力时，变频器输出频率升高，电动机转速加快，管道压力升高:反之，频率降低，电动机转违减小，管道压力降低，最终实现恒压供水。

两台水泵运行的变频恒压供水系统控制要求如下。

(1)系统开始工作时，供水管道内水压为零，在控制系统作用下，变颊器开始运行，第一台水泵 MI启动且转速逐渐升高，当输出压力达到设定值，其供水量与用水量相平衡时，转速才稳定到某一定值，这期间MI工作在变频运行状态。

东莞寮步PLC编程培训之恒压供水控制系统设计第一节

(2)当用水量增加、水压减小时。系统通过压力闭环调节水泵按设定速率加速到另一个稳定转速:反之用水量减少、水压增加时，水泵按设定的速率减連到新的稳定转速。

(3)当用水量继续增加，变频器输出频率增加至设定额率上限时,水压仍低于设定值，PLC 控制水泵MI切换至工频电网后恒速运行:同时，PLC控制第二台水泵M2投人变预运行。系统恢复对水压的闭环调节，直到水压达到设定值为止。

(4)当用水量下降,水压升高，变频器输出额率降至启动额率大时,水压仍高于设定值,系统将变额运行的第二台水泵M2停止,恢复第台泵变顿运行供水,对水压进行闭环调节,使压力重新达到设定值。

二、恒压供水系统的电气控制系统设计。

根据控制要求列出所用的输入/输出点，并为其分配相应的地址，其I/0分配表见表8-1

根据表8-1和控制要求设计PLC控制恒压供水系统电气原理图,如图8-1所示。其中COM1为PLC输入信号的公共端,COM2为输出信号的公共端。

三、编程思想： 东莞寮步PLC编程培训经验总结：

通过选择开关确定供水系统的工作状态,分为恒压供水和手动控制。恒压供水系统根据变频器的频率检出的结果,进行工频泵和变频泵的切换。对于同一水泵来说,既能以工频工作又能变频工作;既可以手动切换又可以自动切换,一定要考虑连锁保护。本实例采用经验  设计法进行设计。

四、控制程序的设计：

根据控制要求设计程序,如图8-2所示。

五、程序执行过程 东莞寮步PLC编程培训工作方式:

1.自动工作方式

(1)水泵变频工作。将转换开关旋转至接通位置,输入信号X002有效,变频调速恒压供水系统工作在自动状态。按下自动工作按钮,输入信号X000有效,中间继电器M0为0N,系统进入到自动工作的启动状态。程序的执行结果控制输出信号Y001为ON,接触器KM2线圈通电,其触点闭合,变频器接到运行信号,同时控制变频器输出频率控制1号泵电动机开始变频工作。系统开始工作时,供水管道内水压力为零,在PID调节器的调节下,变频器开始运行,1号泵电动机M1启动且转速逐渐升高,当输出压力达到设定值,其供水量与用水量相平衡时,转速才稳定到某一定值,这期间1号泵电动机M1工作在变频运行状态。当用水量增加、水压减小时,通过变频器的PID闭环调节,水泵按设定速率加速到另一个稳定转速;反之用水量减少、水压增加时,水泵按设定的速率减速到新的稳定转速。

(2)1号泵电动机变频切换工频,2号泵电动机变频控制。

当供水系统的用水量继续增加,变频器输出频率增加至设定最高频率(达到设定的频率上限)时,水压仍低于设定值,此时变频器的多功能输出变频器输出频率检出上限端子PC-P1接通,PLC的输入信号X011有效,控制输出信号Y001为OFF,接触器KM2线圈断电;同时定时器T1工作,经过0.5s的延时使输出Y000为ON,接触器KM1线圈通电,控制水泵电动机切换,1号泵电动机M1由变频工作状态切换至工频运行;控制输出信号Y003为ON,接触器KM4通电,控制2号泵电动机M2投入变频工作,即2号泵电动机M2由变频器控制,系统恢复对水压的闭环调节,直到水压达到设定值为止。

(3)2号泵切出,1号泵由工频切换到变频工作。当用水量下降,水压升高,变频器输出频率降至设定的频率下限时,水压仍高于设定值,此时变频器的多功能输出变频器输出频率检出下限端子PC-P2接通,PLC的输入信号X012有效为ON,使输出信号Y000和Y003复位,接触器KM1和接触器KM4断电,1号泵电动机M1停止工频运行,2号泵电动机M2也同时停止变频工作;同时定时器T2工作,经过1s的延时其接点动作,此时由于输出信号Y000和Y003复位,输出信号Y001重新变为ON,1号泵电动机M1重新进入变频工作状态,系统由1号泵电动机变频运行,恢复对水压的闭环调节,使压力重新达到设定值。

当供水系统的用水量继续增加,变频器输出频率增加至设定最高频率(达到设定的频率上限)时,水压仍低于设定值,此时变频器的多功能输出变频器输出频率检出上限端子PC-P1接通,PLC的输入信号X011有效,使中间继电器M2断开,控制输出信号Y001断开,接触器KM2断电,1号泵停止变频工作,又开始控制两台水泵进行变频和工频的切换。

(4)系统的停止,按下停止按钮SB2,输人信号X001有效,输出信号Y000.Y001和Y003为OFF,接触器KM1、KM2和KM4线圈断电,其触点复位控制供水系统停止工作。

2.手动工作方式 寮步PLC编程培训特别提示:

将转换开关旋转至断开位置,输人信号X002无效,变频调速恒压供水系统工作在手动状态,两个水泵都可以独立工频工作。

启动1号泵电动机,按下1号泵电动机启动按钮SB3.输入信号X003有效为ON,使输出信号Y000为ON,控制接触器KM1线圈通电,1号泵电动机工频启动工作;需要停止时,按下1号泵电动机停止按钮SB4,输入信号X004有效为ON,控制输出信号Y000为OFF,接触器KMI线圈断电,1号泵电动机M1停止工作。

启动2号泵电动机,按下2号泵电动机启动按钮SB5,输入信号X005有效为ON,使输出信号Y002为0N,控制接触器KM3线圈通电,2号泵电动机工频启动工作;需要停止时,按下2号泵电动机停止按钮SB6,输入信号X006有效为ON,控制输出信号Y002为OFF,接触器KM3线圈断电,2号泵电动机M2停止工作。

六、变频品参数的设定

本控制系统选择欧姆龙3G3RV-ZV1变频器来对电动机的调速进行控制,为了使变频恒压供水系统能够正常运行,必须对变频器参数进行正确的选择和设定。东莞寮步PLC编程培训以下参数：

(1)按要求对电动机进行自学习,以测定电动机的额定参数。

(2)设定速度给定方式为模拟量设定。

(3)加减速时间的调整及S曲线的调整。加减速时间参数为C1-01、C1-02,S字曲线参数为C2-01、C2-02、C2-03、C2-04。

(4)根据实际情况对变频器的PID参数作适当调整。

(5)变频器多功能端子的设定。将变频器的多功能输出端子PC一P1设定为频率一致(变频器参数L4-04设定),即选择频率检出上限,当变频器的输出频率等于该频率时,多功能输出端子PC-P1接通,PLC接收到该信号进行变频切换到工频的增泵控制:将变频器的多功能输出端子PC=P2设定为任意频率一致2(变频器参数L4-03设定),即选择频率检出下限,当变频器的输出频率等于该频率时,多功能输出端子PC一P2接通,PLC接收到该信号进行工频切换到变频的减泵控制。

将变频器的多功能输出端子MC一MB设定为变频器故障信号;变频器的多功能输出端子M1-M2设定为变频器运行信号。

(6)PD参数的调整。使用PID功能时,如希望尽早形成稳定的控制状态,可增加比例系数(P)。当产生宽幅的振荡,或在重复超调达不到目标值时,很可能因为积分动作过强,通过增加积分系数(I),或减少比例系数(P),可以减少振荡。产生短周期的振荡时,控制系统的响应变快,很可能因为微分动作过强,可以缩小微分系数(D)。

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七、编程体会

PLC控制变频恒压供水系统是一个应用比较广泛的实例,利用变频器自身的PID调节器可以降低系统的成本,简化PLC控制电路。本实例的关键在于如何切换两泵的工作状态,实现恒压供水,变频器相关参数的设定一定要满足控制要求,PID参数的要根据实际控制过程反映出的问题加以设定调整。从供水系统的实际运行情况考虑,为确保供水系统的压力不至于过高，在手动控制时不允许两台泵同时工作,在程序设计中,笔者采取了互锁措施保证手动工作时只有一台泵工作。