恒压供水系统的任务实施及相关配置

1. I/O 地址分配

由分析可知, 恒压供水系统共有3 个开关量输入, 5 个开关量输出, 1 个模拟量输入, 1个模拟量输出。 PLC 选用S7 -200 PLC CPU226, 模拟量I/O 扩展模块采用EM235, 变频器选用西门子MM440 变频器。 恒压供水系统I/O 端口分配见表4 -4 -6。

表4-4-6　恒压供水系统I/O 端口分配

2. 外部接线

与表4 -4 -6 相对应, 恒压供水系统外部接线图如图4 -4 -6 所示。

主电路部分, M1 和M2 为1 号和2 号水泵, 接触器KM1 和KM3 控制两台水泵的工频运行, 接触器KM2 和KM4 控制两台水泵的变频运行。

图4-4-6　恒压供水系统外部接线图

控制电路中, 转换开关SA 为手动/自动开关, -45°时为PID 手动控制, +45°时为PID自动控制, PID 手动控制时可用按钮SB1 ～SB4 控制两台水泵的工频状态启停。 KA 为中间继电器, MM440 变频器的控制端子9 为自身直流24 V 电源的正极; 端子5 为数字量输入端口DIN1, 此处通过参数P0701 定义为ON/OFF1, 即该端子为高电平时, 变频器开始正转; 端子3 和4 是模拟量输入的正负极, 由PLC 经EM235 的V0、 M0 端口输出0 ～10 V 的直流电压信号进行变频器频率的调节。 变频器的参数设置为: P0700 =2; P0701 =1; P1000 =2。变频器的详细说明请参见本书5.2 节。

3. 程序设计

恒压供水系统程序分为3 部分: 主程序、 子程序和中断程序。 增益、 采样时间、 积分时间等的初始化放在子程序中, 主程序完成逻辑运算, 利用定时器中断实现PID 算法的定时采样及输出控制。 设定值为满量程的80%, 控制规律采用PI 控制, 增益和时间常数根据经验初步确定为增益Kc = 0.25 ; 采样时间Ts =0.2 s; 积分时间TI = 30 min。 这些常数需在系统运行过程中进一步调整以达到最优效果。

根据控制要求, 恒压供水系统共有4 种工作状态:

(1) 1 号泵变频, 2 号泵停机;

(2) 变频器的工作频率上升到频率上限, 1 号泵工频, 2 号泵变频;(www.xing528.com)

(3) 变频器的工作频率下降到频率下限, 1 号泵停机, 2 号泵变频;

(4) 变频器的工作频率上升到频率上限, 1 号泵变频, 2 号泵工频。

上述四种工作状态循环执行。 恒压供水系统的顺序功能图如图4 -4 -7 所示。 其中S0.1、 S0.3、 S0.4 和S0.6 步分别为上述4 种工作状态; S0.0 为等待初始步, 梯形图在执行该步之前应完成子程序的初始化; S0.2 和S0.5 为变频到工频的转换; VD226 中为PID 算法的输出值; VD220 和VD224 中分别装有变频器下限和上限频率。

根据图4 -4 -7, 画出的恒压供水系统梯形图如图4 -4 -8 所示。

图4-4-7　恒压供水系统的顺序功能图

图4-4-8　恒压供水系统梯形图

图4-4-8　恒压供水系统梯形图(续)

图4-4-8　恒压供水系统梯形图(续)

图4-4-8　恒压供水系统梯形图(续)