中央空調(diào)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

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天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) Tianjin University of Technology and Education 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 專(zhuān) 業(yè) 電氣技術(shù)教育 班級(jí)學(xué)號(hào) 電氣 0611 05 學(xué)生姓名 付斌 指導(dǎo)教師 田庫(kù) 副教授 二 一一年六月 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 中央空調(diào)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) Central Air Conditioning Electrical Control System Design 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 電氣 0611 學(xué)生姓名 付斌 指導(dǎo)教師 田庫(kù) 副教授 學(xué) 院 自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院 2011 年 6 月 摘 要 該設(shè)計(jì)以紡織車(chē)間為設(shè)計(jì)背景 針對(duì)傳統(tǒng)中央空調(diào)調(diào)節(jié)方式的局限性 選用西 門(mén)子 PLC S7 200 和 MM430 變頻器 充分利用恒 v f 變頻技術(shù) 實(shí)現(xiàn)對(duì)中央空調(diào)風(fēng)機(jī) 轉(zhuǎn)速的控制 以此來(lái)為紡織車(chē)間設(shè)計(jì)了中央空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)電氣控制線(xiàn)路 文中詳細(xì)地介紹了中央空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)電氣控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程 該設(shè)計(jì) 主要包括兩部分 即硬件的選擇和軟件的設(shè)計(jì) 硬件選擇主要是對(duì)低壓電器控制柜 變頻器 PLC 及擴(kuò)展模塊等的選擇 軟件設(shè)計(jì)主要是為滿(mǎn)足中央空調(diào)控制要求而編 寫(xiě)的 PLC 程序及對(duì)一些相關(guān)變頻參數(shù)的設(shè)置 在此基礎(chǔ)上借助變頻調(diào)速技術(shù) 讓風(fēng) 機(jī)在一定范圍內(nèi)平滑調(diào)速 進(jìn)而使系統(tǒng)由局部送風(fēng)來(lái)滿(mǎn)足織機(jī)的濕度要求 而整個(gè) 車(chē)間則按照舒適性空調(diào)的要求進(jìn)行全面送風(fēng) 由于對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)了軟起動(dòng) 大大降低 了起動(dòng)電流 避免了對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)的沖擊 同時(shí)系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了報(bào)警和保護(hù)功能 使 中央空調(diào)在發(fā)生異常時(shí) 能夠自動(dòng)報(bào)警和停機(jī)保護(hù) 關(guān)鍵詞 中央空調(diào) PLC 變頻調(diào)速技術(shù) Abstract The design background of textile design workshop The traditional way of the limitations of central air conditioning Use Siemens PLC S7 200 and MM430 Inverter Full use of constant v f frequency technology Fan speed to achieve control of central air conditioning Textile workshop in order to design a central air conditioning system electrical control circuit Introduced in detail the central air conditioning system electrical control circuit design and development process The design includes two parts That the choice of hardware and software design Hardware choices of the low voltage electrical control cabinet inverter PLC and the choice of expansion modules etc Software designed primarily to meet the requirements of the central air conditioning control program written in PLC and frequency conversion of some related parameter settings On this basis with frequency conversion technology So smooth fan speed within a certain range Then the system by the local air supply to meet humidity requirements loom The entire plant in accordance with the requirements of comfort air conditioning full blast Achieved due to soft start the motor Greatly reduce the starting current Avoid the impact of the motor and power grid At the same time the system is also designed to alarm and protection The central air conditioning when an exception occurs Automatically alarm and shutdown protection Keywords central air conditioning PLC frequency control technology 目 錄 1 引 言 1 1 1 課題的選題背景及意義 1 1 2 課題的主要研究?jī)?nèi)容 1 2 中央空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 3 2 1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思想 3 2 2 系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)與選擇 4 2 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容 5 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6 3 1 系統(tǒng)組成及各部分的分析選擇 6 3 2 系統(tǒng)電氣控制原理圖 7 3 3 PLC 外圍接線(xiàn)圖 10 3 4 控制系統(tǒng)的 I O 地址分配 10 3 5 系統(tǒng)外圍接線(xiàn)圖 12 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試 13 4 1 系統(tǒng)工作過(guò)程分析 13 4 2 PLC 程序設(shè)計(jì) 13 4 3 MM430 參數(shù)設(shè)置 22 4 4 系統(tǒng)調(diào)試 24 5 系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn) 27 5 1 模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)的硬件組成 27 5 2 模擬實(shí)驗(yàn)軟件設(shè)計(jì) 27 5 3 系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程 30 5 4 實(shí)驗(yàn)小結(jié) 30 結(jié) 論 31 參考文獻(xiàn) 32 致 謝 33 1 引 言 隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展 生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步 對(duì)于產(chǎn)品的精度要求也不斷 提高 生產(chǎn)工藝對(duì)車(chē)間內(nèi)溫度 濕度 風(fēng)速 潔凈度等參數(shù)的要求更是越來(lái)越高 因此對(duì)恒溫恒濕中央空調(diào)的使用要求也就越來(lái)越高 改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展 也加速了我國(guó)空調(diào)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 這為各種高精度空調(diào)工程的實(shí)現(xiàn)提供了有力的保證 空氣調(diào)節(jié)應(yīng)用于工業(yè)及科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程一般稱(chēng)為工藝性空調(diào) 在各行各業(yè)中 為保證生產(chǎn)的質(zhì)量和精度 對(duì)生產(chǎn)的環(huán)境溫度 相對(duì)濕度和清潔度等參數(shù)提出了不 同的要求 其中恒溫恒濕中央空調(diào)是最常見(jiàn)的一種 1 1 課題的選題背景及意義 紡織工業(yè)中的棉紡織工業(yè) 人造纖維工業(yè) 合成纖維工業(yè)等都對(duì)環(huán)境有一定的 恒溫恒濕要求 棉纖維具有吸濕和放濕性能 對(duì)空氣濕度較敏感 棉纖維的含濕量 直接影響纖維度 也影響纖維之間和纖維與機(jī)械之間相互摩擦的靜電大小 對(duì)紡織 工藝和產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)系密切 隨著無(wú)梭織機(jī)在我國(guó)數(shù)量的不斷增加 轉(zhuǎn)速超過(guò) 1000 rpm 的織機(jī)比比皆是 運(yùn)轉(zhuǎn)速度和電機(jī)功率都大幅增加 紡織車(chē)間內(nèi)的發(fā)熱量也隨之加大 生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn) 生的大量飛花和粉塵 嚴(yán)重影響了車(chē)間生產(chǎn) 這對(duì)紡織車(chē)間的空調(diào)系統(tǒng)也提出了更 高的要求 由于在紡織車(chē)間中同時(shí)存在著工人和織機(jī) 在空調(diào)系統(tǒng)中就必然要綜合 考慮舒適性和工藝性 紡織過(guò)程要求的濕度較高 這么高的濕度對(duì)工人的工作環(huán)境 極為不利 而舒適性空調(diào)所要求的濕度顯然又無(wú)法滿(mǎn)足織機(jī)生產(chǎn)的需要 于是考慮 使用局部送風(fēng)方式 該方式由局部送風(fēng)來(lái)滿(mǎn)足織機(jī)的濕度要求 而整個(gè)車(chē)間則按照 舒適性空調(diào)的要求進(jìn)行全面送風(fēng) 針對(duì)這兩方面的要求 設(shè)計(jì)出了這一新的送風(fēng)方 式和控制系統(tǒng) 即 PLC 控制的恒壓送風(fēng)系統(tǒng) 恒壓送風(fēng)包括局部送風(fēng)的恒壓控制和 全面送風(fēng)的恒壓控制 恒壓送風(fēng)保證了車(chē)間送風(fēng)的質(zhì)量 同時(shí)以 PLC 為主機(jī)的控制 系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能 提高了系統(tǒng)的可靠性 1 2 課題的主要研究?jī)?nèi)容 變頻恒壓送風(fēng)系統(tǒng)主要由變頻器 可編程控制器 人機(jī)界面 各種傳感器等組 成 鑒于變頻調(diào)速恒壓送風(fēng)系統(tǒng)在我國(guó)已成為空調(diào)行業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì) 該系統(tǒng)參 考了各類(lèi)供給設(shè)備并結(jié)合該設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 采用性能可靠的西門(mén)子S7 200系列PLC作為 控制核心 在此基礎(chǔ)上 系統(tǒng)加入變頻調(diào)速技術(shù) 使電機(jī)在很寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速 這樣去掉了大量節(jié)流閥 避免了節(jié)流損耗 從而通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速而改變風(fēng)量 采用變頻調(diào)速技術(shù)的關(guān)鍵是電機(jī)轉(zhuǎn)速的可調(diào)和可控 電機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)是由 PLC控制器進(jìn)行切換和控制的 該系統(tǒng)對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)了軟起動(dòng) 大大降低了起動(dòng)電流 避免了對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)的沖擊 另外系統(tǒng)具備報(bào)警和保護(hù)功能 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí) 能夠自動(dòng)報(bào)警和停機(jī)保護(hù) 為滿(mǎn)足紡織車(chē)間送風(fēng)要求 降低送風(fēng)能耗 實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 可靠 穩(wěn)定的送風(fēng) 需 要采用變頻恒壓送風(fēng)技術(shù) 并輔以計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控 管理及故障報(bào)警 因此 課題內(nèi)容如下 1 研究并完成利用 PLC 變頻器和多臺(tái)風(fēng)機(jī)等主要設(shè)備構(gòu)建變頻調(diào)速恒壓送 風(fēng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與設(shè)備選型 為提高變頻器的使用效率 減少設(shè)備投資 采用一 臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行的方案 2 深入分析變頻恒壓送風(fēng)系統(tǒng)的工況變化過(guò)程 確定工況轉(zhuǎn)換方式 完成 PLC 控制程序的設(shè)計(jì) 保證風(fēng)機(jī)工頻 變頻的可靠 安全切換 3 研究 PLC 和計(jì)算機(jī)的通信模式 確定通信協(xié)議 實(shí)現(xiàn)送風(fēng)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控 管理與報(bào)警 4 加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) 提高系統(tǒng)的冗余度 設(shè)計(jì)手動(dòng) 自動(dòng) 工頻 變 頻運(yùn)行方式 通過(guò)該項(xiàng)目的研究和實(shí)施可以極大地改善紡織車(chē)間中央空調(diào)的可靠性 和穩(wěn)定性 而且可以降低能耗及維護(hù)成本 方便管理 2 中 央 空 調(diào) 送 風(fēng) 系 統(tǒng) 整 體 方 案 設(shè) 計(jì) 2 1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思想 該設(shè)計(jì)以紡織車(chē)間為設(shè)計(jì)背景 紡織車(chē)間空氣調(diào)節(jié)的作用大體可分為二個(gè) 其 一 滿(mǎn)足紡織生產(chǎn)工藝所適合的溫度 濕度條件 其二 保證生產(chǎn)工人擁有一個(gè)良 好 健康的工作環(huán)境 這兩點(diǎn)具有同等的重要性 為了保證整個(gè)車(chē)間的溫 濕度控 制質(zhì)量 首先需要一個(gè)總控開(kāi)關(guān)按照一定控制要求來(lái)啟動(dòng)和關(guān)閉中央空調(diào)系統(tǒng) 利 用中央空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部安裝的傳感器 隨時(shí)檢測(cè)車(chē)間和織機(jī)的溫 濕度狀況 而后將 信號(hào)送給控制機(jī)構(gòu) 控制的對(duì)象就是幾臺(tái)風(fēng)機(jī) 風(fēng)機(jī)啟動(dòng)之后 通過(guò)一個(gè)閥門(mén)根據(jù) 需要來(lái)決定給車(chē)間或織機(jī)送風(fēng) 也就是使系統(tǒng)由局部送風(fēng)來(lái)滿(mǎn)足織機(jī)的濕度要求 或使整個(gè)車(chē)間按照舒適性空調(diào)的要求進(jìn)行全面送風(fēng) 同時(shí)根據(jù)需風(fēng)量的大小 利用 變頻技術(shù)使局部送風(fēng)在恒壓狀態(tài)下進(jìn)行 在用風(fēng)量小的情況下 如果一臺(tái)風(fēng)機(jī)連續(xù) 運(yùn)行超過(guò)一定工作時(shí)間 則按照控制要求自動(dòng)切換到下一臺(tái)風(fēng)機(jī) 即系統(tǒng)具有 風(fēng) 機(jī)轉(zhuǎn)換功能 避免因一臺(tái)風(fēng)機(jī)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 降低生產(chǎn)效率和影響風(fēng)機(jī)工作壽命 同時(shí) 系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)采用軟啟動(dòng)來(lái)提高系統(tǒng)性能 在應(yīng)急或檢修時(shí) 系統(tǒng)配備手動(dòng)控 制功能 最后 為了保證系統(tǒng)安全 順利的工作 還需設(shè)置完善的報(bào)警功能 基于以上的設(shè)計(jì)思想 中央空調(diào)恒壓送風(fēng)系統(tǒng)原理圖如圖2 1所示 中央空調(diào) 總控 1 2 3 電磁閥 Y V 2 局部送風(fēng) 全面送風(fēng) 風(fēng) 量 控 制 器 電磁閥 Y V 1 圖2 1 中央空調(diào)恒壓送風(fēng)系統(tǒng)原理圖 在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 采用了1 2 3 三臺(tái)風(fēng)機(jī) 首先由總控來(lái)控制電磁閥YV1 根據(jù)需求啟動(dòng)和關(guān)閉中央空調(diào) 平時(shí)電磁閥YV2處于失電狀態(tài) 也就是關(guān)閉局部送風(fēng) 閥 中央空調(diào)的局部送風(fēng)或全面送風(fēng) 由傳感器將檢測(cè)到的信號(hào) 采用人工模擬實(shí) 現(xiàn) 直接送給控制機(jī)構(gòu) 來(lái)選擇正確的送風(fēng)方式 局部送風(fēng)和全面送風(fēng)共用 1 2 3 三臺(tái)風(fēng)機(jī) 一般情況下 三臺(tái)風(fēng)機(jī)根據(jù)全面送風(fēng)的需求多少 利用變頻 器按一定的控制邏輯運(yùn)行 使全面送風(fēng)在恒壓狀態(tài)下進(jìn)行 此時(shí)處在運(yùn)行中的織機(jī) 當(dāng)傳感器檢測(cè)到其濕度不足時(shí) 電磁閥YV2得電 此時(shí)關(guān)閉全面送風(fēng)閥 打開(kāi)局部送 風(fēng)閥 1 2 3 風(fēng)機(jī)開(kāi)始提供局部送風(fēng) 以此來(lái)滿(mǎn)足織機(jī)的濕度需求 并根據(jù)需 風(fēng)量的大小 利用變頻器使局部送風(fēng)也在恒壓狀態(tài)下進(jìn)行 系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的工 作 織機(jī)濕度合適后 三臺(tái)風(fēng)機(jī)再次轉(zhuǎn)換為全面送風(fēng)使用 2 2 系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)與選擇 長(zhǎng)時(shí)間以來(lái) 自動(dòng)控制系統(tǒng)存在著多種控制方式 比如繼電接觸器控制方式 邏輯電子電路控制方式 單片機(jī)控制方式 可編程序控制器 PLC 控制方式等四種主 要的控制方式 其特點(diǎn)分別如下 1 繼電接觸器控制的特點(diǎn) 該控制電路硬件接線(xiàn)多 體積大 連線(xiàn)復(fù)雜 修改困難 觸點(diǎn)開(kāi) 閉速度為幾 十毫秒 難以實(shí)現(xiàn)對(duì)控制執(zhí)行速度要求高的場(chǎng)合 而且容易出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng) 時(shí)間繼 電器在限時(shí)控制方面 精度不高 易受環(huán)境影響 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 施工 調(diào)試周期長(zhǎng) 可靠性與可維護(hù)性差 壽命短 因價(jià)格低廉 該系統(tǒng)可用于要求不高的控制場(chǎng)合 2 邏輯電子電路控制的特點(diǎn) 該控制電路往往采用一臺(tái)電機(jī)固定于變頻狀態(tài) 其余電機(jī)均為工頻狀態(tài)的方式 難以實(shí)現(xiàn)電機(jī)機(jī)組全部軟啟動(dòng) 全流量變頻調(diào)節(jié) 控制精度較低 工頻啟動(dòng)時(shí)有沖 擊 抗干擾能力較弱 3 單片機(jī)控制的特點(diǎn) 盡管單片機(jī)控制優(yōu)于邏輯控制 但在對(duì)不同管網(wǎng)調(diào)試麻煩 擴(kuò)展功能時(shí)往往要 對(duì)主電路進(jìn)行修改 不夠靈活方便 4 可編程序控制器控制的特點(diǎn) PLC Programmable Logic Controller 是一種面向生產(chǎn)過(guò)程控制的數(shù)字電子裝 置 它使用了可編程序的存貯器以存貯指令 用以執(zhí)行諸如邏輯 順序 定時(shí) 計(jì) 數(shù)及算術(shù)運(yùn)算等功能 并通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入 輸出接口控制機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程 這種控制電路跟蹤快 控制精度高 抗干擾能力強(qiáng) 擴(kuò)展功能靈活方便 可實(shí)現(xiàn)恒 壓 或變壓 全流量變頻調(diào)節(jié) 具有穩(wěn)定性好 高效節(jié)能 調(diào)試方便等顯著優(yōu)點(diǎn) 鑒于以上四種方案的特點(diǎn)比較 故該設(shè)計(jì)采用可編程序控制器控制方式 在硬 件設(shè)計(jì)上 只需確定 PLC 的硬件配置和 I O 的外部接線(xiàn) 不需要諸如繼電器之類(lèi)的 固體電子器件和大量繁雜的硬接線(xiàn)電路 當(dāng)控制要求改變 需要變更控制系統(tǒng)的功 能時(shí) 只要改變存貯器中的控制程序即可 PLC 的輸入 輸出可直接與交流 220V 直流 24V 等強(qiáng)電相連 并有較強(qiáng)的帶載能力 PLC 抗干擾能力強(qiáng) 可靠性高 在 PLC 的電源電路和 I O 接口中 還設(shè)置了多種濾波電路 以抑制高頻干擾信號(hào) 軟件上 PLC 設(shè)置了故障檢測(cè)及自診斷程序 用來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)硬件是否正常 程序是否正確 便于自動(dòng)地做出相應(yīng)的處理 如報(bào)警 封鎖輸出 保護(hù)數(shù)據(jù)等 通過(guò)計(jì)算機(jī)或編程 器可以方便的對(duì) PLC 控制程序進(jìn)行寫(xiě)入 讀出 檢測(cè) 修改等 還可對(duì) PLC 的工作進(jìn) 行監(jiān)控 使 PLC 的操作及維護(hù)變得容易 PLC 還具有很強(qiáng)的自診斷能力 能隨時(shí)檢 查出自身的故障 并顯示給操作人員 使操作人員能迅速檢查 判斷故障原因 由 于用軟件編程取代了繼電器硬接線(xiàn) 實(shí)現(xiàn)控制 使得工作量大為減少 縮短了施工 周期 該系統(tǒng)主要的設(shè)計(jì)任務(wù)就是利用恒壓控制單元使一臺(tái)變頻器同時(shí)控制多臺(tái)風(fēng)機(jī) 或者循環(huán)控制多臺(tái)風(fēng)機(jī) 實(shí)現(xiàn)送風(fēng)的恒定和風(fēng)機(jī)的軟起動(dòng) 以及風(fēng)機(jī)的工頻與變頻 的切換 同時(shí)還要能對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求 結(jié)合系統(tǒng)的 使用場(chǎng)所 該設(shè)計(jì)決定采用 PLC 變頻器 傳感器 的核心控制模式 該控制方式靈活方便 具有良好的通信接口 可以方便地與其他的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù) 據(jù)交換 而且由于 PLC 產(chǎn)品的系列化和模塊化 所以可靈活組成各種規(guī)模和要求不 同的控制系統(tǒng) 同時(shí)由于 PLC 的抗干擾能力強(qiáng) 可靠性高 因此該系統(tǒng)能適用于各 類(lèi)不同要求的恒壓送風(fēng)場(chǎng)合 并且與送風(fēng)機(jī)組的容量大小無(wú)關(guān) 該控制方案既有擴(kuò) 展功能靈活方便 便于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn) 又能達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定性及控制精度的要求 2 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容 由上一節(jié)選擇 設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案 可以看出該設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上就是 PLC 與變頻器及 傳感器的一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng) 所以系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)兩部分 具 體設(shè)計(jì)內(nèi)容有 1 硬件設(shè)計(jì) 要進(jìn)行硬件的設(shè)計(jì) 首先要正確選取硬件的組成部分 硬件選擇主要是對(duì)變頻 器 風(fēng)機(jī)機(jī)組 傳感器 控制柜及操作臺(tái) PLC 及擴(kuò)展模塊的選擇 由于該系統(tǒng)應(yīng) 用了 PLC 這里需要對(duì)控制系統(tǒng)的 I O 及地址分配做一定的工作 除此之外 系統(tǒng)還 對(duì)主電路 控制電路及變頻調(diào)速電路作了具體的設(shè)計(jì) 2 軟件設(shè)計(jì) 應(yīng)用軟件是根據(jù)指令系統(tǒng)及系統(tǒng)功能的要求進(jìn)行的 因此 選擇的指令系統(tǒng) 其功能好壞對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)影響很大 該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主要是為配合硬件控 制要求編寫(xiě)的 PLC 程序及一些相關(guān)變頻參數(shù)的設(shè)置 當(dāng)接下來(lái)調(diào)試系統(tǒng)時(shí) 也主要 是對(duì)系統(tǒng)中的 PLC 程序及變頻器關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行一番調(diào)試 為了直觀的體現(xiàn)該系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 和進(jìn)一步檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性 系統(tǒng)借助自 動(dòng)化系 MM430 變頻器實(shí)驗(yàn)室已有的控制設(shè)備 從實(shí)際應(yīng)用的角度 在正確連接控 制線(xiàn)路的基礎(chǔ)上 通過(guò) PLC 編程和 MM430 參數(shù)設(shè)置 簡(jiǎn)單的模擬了一下該系統(tǒng)基 本的主要控制功能 3 系 統(tǒng) 硬 件 設(shè) 計(jì) 3 1 系統(tǒng)組成及各部分的分析選擇 3 1 1 系統(tǒng)組成 系統(tǒng)所需的主要硬件有 軟啟動(dòng)器 變頻器 風(fēng)機(jī)機(jī)組 傳感器 PLC 及擴(kuò)展模 塊 控制柜及操作臺(tái)等 其組成框圖如圖 3 1 所示 圖 3 1 系統(tǒng)硬件組成 3 1 2 系統(tǒng)各部分的分析選擇 1 PLC PLC 是整個(gè)變頻恒壓送風(fēng)控制系統(tǒng)的核心 它要完成對(duì)系統(tǒng)中所有輸入信號(hào)的 采集 所有輸出單元的控制 恒壓的實(shí)現(xiàn)以及對(duì)外的數(shù)據(jù)交換 西門(mén)子 S7 200 PLC 系統(tǒng)是緊湊型可編程序控制器 系統(tǒng)的硬件構(gòu)架由豐富的 CPU 模塊和擴(kuò)展模塊組成 它能夠滿(mǎn)足各種設(shè)備的自動(dòng)化控制需求 S7 200 除具有 PLC 基本的控制功能外 更在以下方面有獨(dú)到之處 功能強(qiáng)大的指令集 豐富 而強(qiáng)大的通訊功能 編程軟件的易用性 CPU 226 24 點(diǎn)輸入 16 點(diǎn)輸出 DC24V 集成了以下豐富的內(nèi)置功能 高速 記速器輸入 短暫脈沖捕捉功能 高速脈沖輸出 I O 硬件中斷事件 PID 控制 PID 自整定功能 支持多種工藝配方 數(shù)據(jù)記錄 歸檔 選擇 PLC 時(shí) 考慮到了西門(mén)子 PLC S7 200 的指令執(zhí)行速度 指令豐富程度 內(nèi) 存空間 通訊接口及協(xié)議 帶擴(kuò)展模塊的能力和編程軟件方便等多方面因素 所以 系統(tǒng)選用了西門(mén)子 PLC S7 200 作為中央空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的程序控制平臺(tái) 2 變頻器和風(fēng)機(jī)機(jī)組 軟 啟 動(dòng) 器傳 感 器 PLC及擴(kuò) 展 模 塊 變頻器 風(fēng)機(jī)機(jī)組 變頻器和風(fēng)機(jī)機(jī)組作為系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 完成系統(tǒng)對(duì)外的送風(fēng)量輸送 風(fēng)機(jī)是 輸出環(huán)節(jié) 變頻器是對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元 變頻器根據(jù)傳感器送來(lái)的控制信 號(hào)改變風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率 從而完成對(duì)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制 MM430 為水泵和風(fēng)機(jī)的專(zhuān)用型變頻器 功率為 7 5kw 250kw 三相交流電源 380v 480v 內(nèi)置 PID 控制器 具有 6 個(gè)數(shù)字輸入 2 個(gè)模擬輸入 1 個(gè)用于電 動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)的 PTC KTV 輸入 2 個(gè)模擬輸出 3 個(gè)繼電器輸出 是 S7 200 自動(dòng)化 系統(tǒng)的理想配套設(shè)備 從 7 5kw 至 250kw 的變頻器都具有統(tǒng)一的控制方法和 I O 界 面 MM430 調(diào)速系統(tǒng)的電機(jī)使用了專(zhuān)用于變頻調(diào)速的進(jìn)口西門(mén)子三相異步電動(dòng)機(jī) 250kW 4 極 380V 進(jìn)線(xiàn) 3 傳感器 傳感器直接對(duì)系統(tǒng)中的各種信號(hào)進(jìn)行采集 得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案 通過(guò) 變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 即風(fēng)機(jī) 進(jìn)行控制 該設(shè)計(jì)主要是將織機(jī)濕度信號(hào) 變成模擬量信號(hào) 在運(yùn)行過(guò)程中 當(dāng)傳感器出現(xiàn)故障時(shí) 系統(tǒng)有可能開(kāi)啟所有的風(fēng)機(jī) 而此時(shí)的 用風(fēng)量又達(dá)不到 出現(xiàn)這樣的情況時(shí) 關(guān)閉所有風(fēng)機(jī)并進(jìn)行報(bào)警 4 軟啟動(dòng)器 當(dāng)系統(tǒng)采用手動(dòng)或變頻固定方式運(yùn)行時(shí) 如果電機(jī)的功率較大 不允許直接啟 動(dòng)時(shí) 需采用軟啟動(dòng)器進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng) 在選擇軟啟動(dòng)器時(shí) 注意了與電機(jī)的額定功 率 額定電流相匹配 當(dāng)系統(tǒng)的自動(dòng)部分出現(xiàn)問(wèn)題時(shí) 而此時(shí)的送風(fēng)又不能中斷 因 此手動(dòng)啟動(dòng)是系統(tǒng)不可缺少的組成部分 5 控制柜及操作臺(tái) 控制柜內(nèi)裝有空氣開(kāi)關(guān) 交流接觸器 快速熔斷器 三相進(jìn)線(xiàn)電抗器 MM430 變頻器 出線(xiàn)電抗器 S7 200PLC 等主器件 柜門(mén)裝有運(yùn)行指示燈 顯示儀表等 操作臺(tái)上需裝有各種指示燈 按鈕 電壓表 電流表 頻率顯示儀表等 便于觀察 和記錄 計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝 MM430 變頻器調(diào)試軟件和 S7 200PLC 編程軟件 6 報(bào)警裝置 作為一個(gè)控制系統(tǒng) 報(bào)警是必不可少的重要組成部分 由于該系統(tǒng)能適用于不 同的送風(fēng)領(lǐng)域 所以為了保證系統(tǒng)安全 可靠 平穩(wěn)的運(yùn)行 防止因電機(jī)過(guò)載 變 頻器報(bào)警 電網(wǎng)過(guò)大波動(dòng)等故障 因此系統(tǒng)必須要對(duì)各種報(bào)警量進(jìn)行監(jiān)測(cè) 由 PLC 判斷報(bào)警類(lèi)別 進(jìn)行顯示和保護(hù)動(dòng)作控制 以免造成不必要的損失 以上就是對(duì)系統(tǒng)所需設(shè)備的簡(jiǎn)單分析及選擇 這項(xiàng)工作正確合理與否關(guān)系著整 個(gè)系統(tǒng)的工作性能和狀態(tài) 3 2 系統(tǒng) 電 氣控制原理圖 3 2 1 系統(tǒng)主電路圖 圖 3 2 所示為電氣控制系統(tǒng)主電路圖 三臺(tái)風(fēng)機(jī)分別為 M1 M2 M3 接觸器 KM1 KM3 KM5 分別控制 M1 M2 M3 的工頻運(yùn)行 接觸器 KM2 KM4 KM6 分別控制 M1 M2 M3 的變頻運(yùn)行 FR1 FR2 FR3 分別為三臺(tái)風(fēng)機(jī)過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器 QS1 QS2 QS3 QS4 分別為變頻器和三臺(tái)風(fēng)機(jī)主電路的隔離開(kāi)關(guān) FU1 為主電路的 熔斷器 VVVF 為西門(mén)子 MM430 變頻器 在 QS1 QS2 QS3 QS4 隔離開(kāi)關(guān)閉合的情況下 若 KM1 得電吸合 風(fēng)機(jī) M1 起 動(dòng) 執(zhí)行全面送風(fēng) 當(dāng)需局部送風(fēng) 變頻運(yùn)行時(shí) KM2 得電閉合 同時(shí)斷開(kāi) KM1 風(fēng) 機(jī) M1 執(zhí)行變頻調(diào)速的局部送風(fēng) 同理 風(fēng)機(jī) M2 M3 在系統(tǒng)需要時(shí) 按照要求起停 M 1 M 2 M 3 N L 1 L 2 L 3 F U 1 Q S 1 Q S 2 V V V F R S T U V W K M 1 K M 2 F R 1 F R 2 F R 3 K M 4 K M 6 K M 5K M 3 Q S 3 Q S 4 圖 3 2 系統(tǒng)主電路圖 3 2 2 系統(tǒng)控制電路圖 圖 3 3 所示為電氣控制系統(tǒng)控制電路 圖中 SA 為手動(dòng) 自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SA 打在 1 的位置為手動(dòng)控制狀態(tài) 打在 2 的狀態(tài)為自動(dòng)控制狀態(tài) 手動(dòng)運(yùn)行時(shí) 可用按鈕 SB1 SB8 控制三臺(tái)風(fēng)機(jī)的啟 停和電磁閥 YV2 的通 斷 自動(dòng)運(yùn)行時(shí) 系統(tǒng)在 PLC 程 序控制下運(yùn)行 圖 3 3 的 HL10 為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)電源指示燈 Q1 0 Q1 7 為 PLC 的輸出繼電器 旁邊的 4 6 8 等數(shù)字為接線(xiàn)編號(hào) N L 1 F U 2 S A 1 0 2 P L C N 1 S B 1 K M 1 S B 2 K M 2 Q 1 0 K M 1 F R 1 H L 1 Q 1 1 4 6 K M 1 K M 2 H L 2 S B 3 K M 3 S B 4 Q 1 2 Q 1 3 K M 4 K M 3 K M 3 H L 3 F R 2 K M 4 H L 4 8 1 0 S B 5 K M 5 S B 6 Q 1 4 K M 6 1 2 K M 5 H L 5 F R 3 K M 6 H L 6 K M 5 1 4 Q 1 5 S B 7 S B 8 Y V 2 Q 2 0 Y V 2 1 6 Q 2 1 1 8 H L 7 Q 2 2 2 0 H L 8 Q 2 3 2 2 H L 9 Q 2 4 2 4 H A Q 2 5 2 6 K A H L 1 0 圖 3 3 系統(tǒng)控制電路圖 3 3 PLC 外圍接線(xiàn)圖 選用主機(jī)為 CPU226 24 入 16 繼電器輸出 一臺(tái) 由于系統(tǒng)需要 4 個(gè)輸入端口 12 個(gè)輸出端口 但所選設(shè)備西門(mén)子 PLC 與 MM430 之間本身占用了 16 個(gè)輸入端口 7 個(gè)輸出口 因此這里加上一臺(tái)擴(kuò)展模塊 EM222 8 繼電器輸出 再擴(kuò)展一個(gè)模擬量模 塊 EM235 4AI AO 整個(gè) PLC 系統(tǒng)的配置如圖 3 4 所示 PLC 外圍接線(xiàn)圖 如圖 3 5 所示 當(dāng)織機(jī)濕度不足時(shí) 傳感器信號(hào) SA1 被觸動(dòng) I1 0 為 1 主機(jī)單元 C P U 2 2 6 A C D C 繼電器 擴(kuò)展單元 8 點(diǎn)繼電器 模擬量單元 E M 2 2 2 E M 2 3 5 4 A I 1 A O 圖 3 4 PLC 系統(tǒng)組成 2 L Q 1 0 Q 1 1 Q 1 2 Q 1 3 3 L Q 1 4 Q 1 5 N L 1 2 M I 1 0 I 1 1 I 1 2 I 1 3 I 1 4 3 M I 1 5 I 1 6 I 1 7 M L M L 2 L 0 4 0 5 0 6 0 7 1 L 0 0 0 1 0 2 0 3 M L N M 0 V 0 I 0 R A A A R B B B R C C C R D D D S A 3 S u S B 9 S B 1 0 C P U 2 2 6 E M 2 2 2 E M 2 3 5 2 2 4 2 6 2 1 6 1 8 2 0 2 2 N 1 4 6 8 2 模擬電壓信號(hào) 去變頻器頻率 信號(hào)輸入端 1 0 1 2 1 4 2 2 0 A C 2 4 D C 圖 3 5 PLC 外圍接線(xiàn)圖 3 4 控制系統(tǒng)的 I O 地址分配 控制系統(tǒng)的輸入 輸出信號(hào)的名稱(chēng) 代碼及地址編號(hào)如表3 1和表3 2所示 表3 1 輸入 輸出信號(hào)的代碼及地址編號(hào) 名稱(chēng) 代碼 地址編碼 變頻器合閘指令 SB1 I0 0 變頻器分閘指令 SB2 I0 1 變頻器啟動(dòng)指令 SB3 I0 2 變頻器停止指令 SB4 I0 3 急停 S I0 4 合閘反饋 KM I0 5 正反轉(zhuǎn)指令 SA1 I0 6 故障 SA2 I0 7 變頻器合閘 KA1 Q0 0 變頻器運(yùn)行 KA2 Q0 1 柜合閘指示 HG1 Q0 2 臺(tái)合閘指示 HG2 Q0 3 正反轉(zhuǎn) KA3 Q0 4 柜故障指示 HY1 Q0 5 臺(tái)故障指示 HY2 Q0 6 表3 2 輸入 輸出信號(hào)的代碼及地址編號(hào) 續(xù)表 名稱(chēng) 代碼 地址編號(hào) 輸 入 信 號(hào) 局部送風(fēng)傳感器信號(hào) SA3 I1 0 變頻器報(bào)警信號(hào) Su I1 1 消鈴按鈕 SB9 I1 2 試燈按鈕 SB10 I1 3 模擬量電壓值 Up AIW0 輸 出 信 號(hào) 1 風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)接觸器及指示燈 KM1 HL1 Q1 0 1 風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)接觸器及指示燈 KM2 HL2 Q1 1 2 風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)接觸器及指示燈 KM3 HL3 Q1 2 2 風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)接觸器及指示燈 KM4 HL4 Q1 3 3 風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)接觸器及指示燈 KM5 HL5 Q1 4 3 風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)接觸器及指示燈 KM6 HL6 Q1 5 局部 全面送風(fēng)轉(zhuǎn)換電磁閥 YV2 Q1 6 局部送風(fēng)報(bào)警指示燈 HL9 Q1 7 報(bào)警電鈴 HA Q0 7 控制變頻器頻率電壓信號(hào) Vf AQW0 3 5 系統(tǒng) 外圍接線(xiàn)圖 2 L Q 1 0 Q 1 1 Q 1 2 Q 1 3 3 L Q 1 4 Q 1 5 N L 1 2 M I 1 0 I 1 1 I 1 2 I 1 3 I 1 4 3 M I 1 5 I 1 6 I 1 7 M L M L 2 L 0 4 0 5 0 6 0 7 1 L 0 0 0 1 0 2 0 3 M L N M 0 V 0 I 0 R A A A R B B B R C C C R D D D S A 3 S u S B 9 S B 1 0 C P U 2 2 6 E M 2 2 2 E M 2 3 5 2 2 4 2 6 2 1 6 1 8 2 0 2 2 N 1 4 6 8 2 模擬電壓信號(hào) 1 0 1 2 1 4 2 2 0 A C 2 4 D C 1 L Q 0 0 Q 0 1 Q 0 2 Q 0 3 Q 0 4 Q 0 5 Q 0 6 1 M 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 S B 1 S B 2 S B 3 S B 4 S K M S A 1 K A 1 K A 2 H G 1 H G 2 K A 3 H Y 1 H Y 2 D C 2 4 V D C 0 V 1 1 0 V 2 0 V 3 4 9 2 4 V 5 D I N 1 6 D I N 2 A I N 1 7 D I N 3 8 D I N 4 1 6 D I N 5 1 7 D I N 6 2 8 0 V M M 4 3 0 主回路電源 B B L 1 2 P E 1 K A 1 K A 2 D V M M 4 3 0 6 S E 6 4 3 0 2 U D 3 2 0 D G 0 2 2 K W R L 1 N C 1 8 R L 1 N O 1 9 R L 1 C O M 2 0 R L 2 N O 2 1 R L 2 C O M 2 2 R L 3 N C 2 3 R L 3 N O 2 4 R L 3 C O M 2 5 A O U T 1 A O U T 2 1 2 2 6 1 3 2 7 L 1 L 2 L 3 VU W M 1 M 2 M 3 S A 2 圖 3 6 系統(tǒng)外圍接線(xiàn)圖 如圖 3 6 所示 控制系統(tǒng)使 S7 200 PLC 控制 MM430 變頻器 由變頻器直接控制 M1 M2 M3 三臺(tái)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行 4 系 統(tǒng) 軟 件 設(shè) 計(jì) 與 調(diào) 試 應(yīng)用軟件是根據(jù)指令系統(tǒng)及系統(tǒng)功能的要求進(jìn)行的 鑒于該設(shè)計(jì)的控制方案 系統(tǒng)適時(shí)的選用了西門(mén)子 S7 200PLC 及 MM430 變頻器 配合硬件共同實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各 方面工作要求 西門(mén)子 S7 200PLC 的編程語(yǔ)言是 STEP 7 micro win32 它是用于 S7 200 系列 PLC 進(jìn)行編程 調(diào)試的全新軟件 該軟件可以運(yùn)行于通用微機(jī)中 在 WINDOWS 環(huán)境 下進(jìn)行語(yǔ)言編程 將它通過(guò)計(jì)算機(jī)的串口和一根 PC MPI 轉(zhuǎn)接電纜與 PLC 的 MPI 口相 連 即可進(jìn)行相互間的通信 通過(guò) STEP 7micro win32 編程軟件 不僅可以非常方 便的使用梯形圖和語(yǔ)句表等形式進(jìn)行離線(xiàn)編程 經(jīng)過(guò)編譯后通過(guò)轉(zhuǎn)接電纜直接下載 入 PLC 的內(nèi)存中執(zhí)行 而且在調(diào)試運(yùn)行時(shí) 還可以在線(xiàn)監(jiān)視程序中的各個(gè)輸入輸出 或狀態(tài)點(diǎn)的通斷狀況 甚至進(jìn)行在線(xiàn)修改程序中的變量 給調(diào)試工作也帶來(lái)極大的 方便 STEP7 micro win32 軟件的一個(gè)特點(diǎn)是調(diào)試功能很強(qiáng)大 不僅能在線(xiàn)讀取數(shù)據(jù) 而且能在線(xiàn)修改過(guò)程數(shù)據(jù) 對(duì)于調(diào)試大型復(fù)雜控制程序非常有效 STEP 7 micro win32 軟件還附帶一些控制程序模塊 如 PID 調(diào)節(jié)模塊 這些模塊可以從主 控制程序中直接調(diào)用 以便實(shí)現(xiàn)不同的功能 STEP 7 micro win32 軟件工具包采用 模塊化的程序設(shè)計(jì)方法 它采用文件塊的形式管理用戶(hù)編寫(xiě)的程序及程序運(yùn)行所需 的數(shù)據(jù) 該工具軟件包為 S7 200 CPU 與其它系統(tǒng)部件 如觸摸屏 變頻器 的使用 提供了便利 4 1 系統(tǒng)工作過(guò)程分析 正常情況下 中央空調(diào)的風(fēng)機(jī)機(jī)組按照程序要求工頻運(yùn)行 給車(chē)間全面送風(fēng) 若傳感器檢測(cè)到織機(jī)濕度不足時(shí) 啟動(dòng)報(bào)警指示 關(guān)閉全面送風(fēng) 開(kāi)啟局部送風(fēng) 此時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)變頻運(yùn)行方式 首先使1 風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行 在1 風(fēng)機(jī)工作過(guò)程中 變頻 器根據(jù)送風(fēng)信號(hào)的變化通過(guò)PID調(diào)節(jié)器調(diào)整1 風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制風(fēng)量 若用風(fēng)量繼續(xù) 增加 變頻器輸出頻率達(dá)到上限頻率時(shí) 仍達(dá)不到設(shè)定要求 那么同時(shí)起動(dòng)2 風(fēng)機(jī) 變頻運(yùn)行 若還達(dá)不到設(shè)定要求 那么也同時(shí)起動(dòng)3 風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行 這樣三臺(tái)風(fēng)機(jī) 共同變頻送風(fēng) 直至滿(mǎn)足織機(jī)濕度要求 報(bào)警指示消失 同時(shí)系統(tǒng)再次起動(dòng)全面送 風(fēng) 工頻運(yùn)行 循環(huán)工作 當(dāng)用風(fēng)量較小的時(shí)候 系統(tǒng)按照 先起先停 原則逐臺(tái) 關(guān)閉處于工頻或變頻運(yùn)行的風(fēng)機(jī) 4 2 PLC 程序設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)的程序是建立中央空調(diào)恒壓送風(fēng)方案基礎(chǔ)上的 是按照 PLC 應(yīng)用的步驟開(kāi) 發(fā)完成的 程序控制的目的是實(shí)現(xiàn)整個(gè)送風(fēng)系統(tǒng)的恒壓運(yùn)行 為此必須控制變頻器的頻率 以及三臺(tái)風(fēng)機(jī)的順序投入與切除 以此保證系統(tǒng)的安全性與可靠性 該程序共分為三部分 主程序 子程序以及中斷程序 把邏輯運(yùn)算及報(bào)警處理 等放在主程序 系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序中完成 這樣可以節(jié)省掃 描時(shí)間 利用定時(shí)器中斷功能實(shí)現(xiàn) PID 控制的定時(shí)采樣及輸出控制 PID 控制器的參數(shù) 整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容 它是根據(jù)被控過(guò)程的特性確定 PID 控制器的比例 系數(shù) 積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小 全面送風(fēng)時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿(mǎn)量程的 70 局部 送風(fēng)時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿(mǎn)量程的 90 在該系統(tǒng)中 只是用比例 P 和積分 I 控制 其回路增益和時(shí)間常數(shù)可通過(guò)計(jì)算初步確定 但還需要進(jìn)一步調(diào)整以達(dá)到最優(yōu)控制 效果 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(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩 記下此 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(guò)公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù) 常規(guī) PID 參數(shù)整定的理論方法要有對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型 但這對(duì)大多數(shù)的工業(yè) 控制系統(tǒng)是難以做到的 因此通常的做法 可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)整定 PID 參數(shù) 該系統(tǒng)的 PID 參數(shù)整定采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)整定法 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)整定法 是人們?cè)陂L(zhǎng)期的工程實(shí)踐中 從各種控制規(guī)律對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì) 量的影響的定性分析中 總結(jié)出來(lái)的一種行之有效 并且得到廣泛應(yīng)用的工程整定 方法 在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用中 將調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)按先比例 后積分 最后微分的程序 置于某些經(jīng)驗(yàn)數(shù)值后 把系統(tǒng)閉合起來(lái) 然后再作給定值擾動(dòng) 觀察系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程 曲線(xiàn) 若曲線(xiàn)不夠理想 則改變調(diào)節(jié)器的 Ti 和 Td 值 進(jìn)行反復(fù)湊試 以尋求 最佳 的整定參數(shù) 直到控制質(zhì)量符合要求為止 從而確定 PID 的參數(shù) 在具體整定時(shí) 令 PID 調(diào)節(jié)器的 Td 0 Ti 使其成為純比例調(diào)節(jié)器 比例 度 按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置 如表 4 1 常用過(guò)程控制系統(tǒng)控制器的參數(shù)經(jīng)驗(yàn)范圍 整定 純比例控制系統(tǒng)的比例度 使系統(tǒng)達(dá)到 4 1 衰減振蕩的過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn) 然后 再加 積分作用 在加積分作用之前 應(yīng)將比例度加大為原來(lái)的 1 2 倍 將積分時(shí)間由大 到小進(jìn)行調(diào)整 直到系統(tǒng)得到 4 1 衰減振蕩的過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)為止 該系統(tǒng)初步確定的增益和時(shí)間常數(shù)為 增益 Kc 0 25 采樣時(shí)間 Ts 0 2s 積分時(shí)間 Ti 30min 表 4 1 常用過(guò)程控制系統(tǒng)控制器的參數(shù)經(jīng)驗(yàn)范圍 調(diào)節(jié)器參數(shù) 控制系統(tǒng) Ti min Td min 風(fēng)量 20 80 壓力 30 70 0 4 3 流量 40 100 0 1 1 程序中使用的 PLC 元器件及其功能如表 4 2 所列 表 4 2 程序中使用的元器件及功能 器件 地址 功能 器件 地址 功能 VD100 過(guò)程變量標(biāo)準(zhǔn)化值 T37 工頻增加風(fēng)機(jī)濾波時(shí)間控制 VD108 PI 計(jì)算值 T38 工頻減少風(fēng)機(jī)濾波時(shí)間控制 VD112 比例系數(shù) T39 工頻 變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 VD116 采樣時(shí)間 M0 0 故障結(jié)束脈沖信號(hào) VD120 積分時(shí)間 M0 1 風(fēng)機(jī)變頻啟動(dòng)脈沖 VD124 微分時(shí)間 M0 3 轉(zhuǎn)換風(fēng)機(jī)變頻啟動(dòng)脈沖 VD204 變頻器運(yùn)行頻率下限值 M0 4 復(fù)位當(dāng)前變頻運(yùn)行風(fēng)機(jī)脈沖 VD208 全面送風(fēng)變頻器運(yùn)行頻率上限值 M0 5 當(dāng)前風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行啟動(dòng)脈沖 VD212 局部送風(fēng)變頻器運(yùn)行頻率上限值 M0 6 新風(fēng)機(jī)變頻啟動(dòng)脈沖 VD250 PI 調(diào)節(jié)結(jié)果存儲(chǔ)單元 M2 0 風(fēng)機(jī)工頻 變頻轉(zhuǎn)化邏輯控制 VD300 變頻工作風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)號(hào) M2 1 風(fēng)機(jī)工頻 變頻轉(zhuǎn)化邏輯控制 VD301 工頻運(yùn)行風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)總臺(tái)數(shù) M2 2 風(fēng)機(jī)工頻 變頻轉(zhuǎn)化邏輯控制 VD310 轉(zhuǎn)換風(fēng)機(jī)時(shí)間存儲(chǔ)器 M3 0 故障信號(hào)匯總 T33 工頻 變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 M3 1 變頻器故障消鈴邏輯 T34 工頻 變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 M3 2 織機(jī)濕度不足消鈴邏輯 4 2 1 系統(tǒng)運(yùn)行主程序 系統(tǒng)運(yùn)行主程序首先要使擴(kuò)展模塊 通訊模塊 A D 模塊等 變頻器等設(shè)備與 PLC 的數(shù)據(jù)傳輸正常 同時(shí)在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中要及時(shí)進(jìn)行故障檢測(cè) 以防止設(shè)備損 壞和意外發(fā)生 當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí) 要及時(shí)進(jìn)行報(bào)警輸出 方便維修人員維修 有利于系 統(tǒng)恢復(fù)正常工作 無(wú)故障情況下 系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)后 進(jìn)行恒壓控制 其參考程序梯 形圖如圖 4 1 所示 網(wǎng)絡(luò) 1 網(wǎng)絡(luò) 2 網(wǎng)絡(luò) 3 網(wǎng)絡(luò) 4 I 0 5 Q 0 2 Q 0 3 網(wǎng)絡(luò) 5 I 0 6 Q 0 4 網(wǎng)絡(luò) 6 I 0 5 Q 0 5 Q 0 6 I 0 2 I 0 3 M 0 0 Q 0 1 Q 0 1 I 0 0 I 0 1 M 0 0 M 0 0 Q 0 0 Q 0 0 I 0 4 I 0 7 急停 變頻器合閘 變頻器啟動(dòng) 合閘反饋 正反轉(zhuǎn)控制 故障報(bào)警 網(wǎng)絡(luò) 7 上電初始化 調(diào)初始化子 程序 S B R 0 E N S M 0 0 網(wǎng)絡(luò) 8 局部 全面送風(fēng)給定值設(shè)置 M O V R O U T E N O E N I N0 9 V D 1 0 4 M O V R O U T E N O N O T E N I N 0 7 I 1 0 網(wǎng)絡(luò) 9 上電和故障結(jié)束時(shí)重新 激活變頻風(fēng)機(jī)號(hào)存儲(chǔ)器 I N C B E N I N E N O O U T V B 3 0 0V B 3 0 0 S M 0 1 M 0 0 V D 1 0 4 網(wǎng)絡(luò) 1 0 變頻器頻率上限時(shí)增加風(fēng)機(jī)濾 波 D D I 1 0 I 1 0 V D 2 5 0 V D 2 1 2 V D 2 5 0 V D 2 0 8 M 0 1 T 3 7 I N T O N P T 5 0 網(wǎng)絡(luò) 1 1 符合增加風(fēng)機(jī)條件時(shí) 工頻風(fēng)機(jī) 運(yùn)行數(shù)加 1 B P T 3 7 V B 3 0 1 1 M 0 1 I N C B E N I N E N O O U T V B 3 0 1 V B 3 0 1 網(wǎng)絡(luò) 1 2 頻率下限時(shí)減少風(fēng)機(jī)濾波 D V D 2 5 0 1 8 0 0 M 0 2 T 3 8 I N P T T O N 1 0 0 網(wǎng)絡(luò) 1 3 符合減少風(fēng)機(jī)條件時(shí) 工頻風(fēng)機(jī) 運(yùn)行數(shù)減 1 B P T 3 8 V B 3 0 1 0 M 0 2 D E C B E N I N E N O O U TV B 3 0 1 V B 3 0 1 變頻增加風(fēng)機(jī)或轉(zhuǎn)換風(fēng)機(jī)時(shí) 置位 M 2 0 M 0 1 M 0 3 M 2 0 S 1 復(fù)位變頻器頻率 為軟啟動(dòng)做準(zhǔn)備 M 2 0 T 3 3 I N T O N P T 1 Q 2 5 產(chǎn)生關(guān)斷當(dāng)前變頻風(fēng)機(jī)脈沖信號(hào) T 3 3 P 網(wǎng)絡(luò) 1 4 網(wǎng)絡(luò) 1 5 網(wǎng)絡(luò) 1 6 M 0 4 網(wǎng)絡(luò) 1 7 工頻風(fēng)機(jī)數(shù)加 1 M 0 4 M 2 1 S 1 I N C B E N I N E N O O U T V B 3 0 0 網(wǎng)絡(luò) 1 8 M 2 1 T 4 4 I N T O N P T 2 V B 3 0 0 網(wǎng)絡(luò) 1 9 產(chǎn)生當(dāng)前風(fēng)機(jī)工頻啟動(dòng) 脈沖信號(hào) T 3 4 P M 0 5 M 2 1 R 1 網(wǎng)絡(luò) 2 0 M 0 5 M 2 2 S 1 網(wǎng)絡(luò) 2 1 M 2 2 T 3 9 I N T O N P T 3 0 網(wǎng)絡(luò) 2 2 產(chǎn)生下一臺(tái)風(fēng)機(jī) 變頻運(yùn)行啟動(dòng)信號(hào) T 3 9 P M 0 6 M 2 2 R 1 M 2 0 R 1 變頻工作的風(fēng)機(jī)號(hào)轉(zhuǎn)移 B V B 3 0 0 3 M O V B E N I N 1 E N O O U T V B 3 0 0 一個(gè)變頻風(fēng)機(jī)運(yùn)行的 持續(xù)時(shí)間判斷 B V B 3 0 1 0 S M 0 4 P I N C D W E N I NV D 3 1 0 3 h 時(shí)間到 則產(chǎn)生下一臺(tái) 風(fēng)機(jī)的變頻啟動(dòng)信號(hào) D V D 3 1 0 1 8 0 P M 0 3 M O V D W E N E N O I N O U T 0 有工頻風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí) 復(fù)位 V D 3 1 0 B V B 3 0 1 0 M O V D W E N E N O I N O U T 0 V D 3 1 0 網(wǎng)絡(luò) 2 3 網(wǎng)絡(luò) 2 4 網(wǎng)絡(luò) 2 5 網(wǎng)絡(luò) 2 6 V D 3 1 0 V D 3 1 0 網(wǎng)絡(luò) 2 7 1 號(hào)泵變頻運(yùn)行控制邏輯 B S M 0 1 M 0 0 M 0 6 Q 1 1 1 V B 3 0 0 M 3 0 M 4 0 Q 1 0 Q 1 1 網(wǎng)絡(luò) 2 8 2 號(hào)泵變頻運(yùn)行控制邏輯 B M 0 6 Q 1 3 V B 3 0 0 2 M 3 0 M 0 4 Q 1 2 Q 1 3 網(wǎng)絡(luò) 2 9 3 號(hào)泵變頻運(yùn)行控制邏輯 B M 0 6 Q 1 5 V B 3 0 0 3 M 3 0 M 0 4 Q 1 4 Q 1 5 1 號(hào)泵工頻運(yùn)行控制邏輯 B B B B M 0 5 Q 1 0 V B 3 0 0 2 V B 3 0 0 3 V B 3 0 1 0 V B 3 0 1 1 Q 1 1 Q 1 0 2 號(hào)泵工頻運(yùn)行控制邏輯 B B B B M 0 5 Q 1 0 V B 3 0 0 3 V B 3 0 0 1 V B 3 0 1 0 V B 3 0 1 1 Q 1 3 Q 1 2 3 號(hào)泵工頻運(yùn)行控制邏輯 B B B B M 0 5 Q 1 2 V B 3 0 0 1 V B 3 0 0 2 V B 3 0 1 0 V B 3 0 1 1 Q 1 5 Q 1 4 織機(jī)的濕度不足時(shí) 閥 Y V 2 打開(kāi) I 1 0 Q 2 0 變頻器故障指示燈 M 3 1 I 1 5 I 1 3 Q 2 2S M 0 5 織機(jī)濕度不足時(shí)指示燈 S M 0 5 M 3 2 I 1 5 I 1 0 Q 2 3 網(wǎng)絡(luò) 3 0 網(wǎng)絡(luò) 3 1 網(wǎng)絡(luò) 3 2 網(wǎng)絡(luò) 3 3 網(wǎng)絡(luò) 3 4 網(wǎng)絡(luò) 3 5 變頻器故障消鈴邏輯 I 1 4 I 1 3 M 3 1 M 3 1 網(wǎng)絡(luò) 3 6 織機(jī)濕度不足消鈴邏輯 I 1 4 I 1 0 M 3 2 M 3 2 網(wǎng)絡(luò) 3 7 圖 4 1 系統(tǒng)主程序 4 2 2 系統(tǒng)運(yùn)行子程序 系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序程序中完成 這樣可節(jié)省掃描時(shí)間 其梯形圖如圖 4 2 所示 網(wǎng)絡(luò) 1 初始化子程序 S M 0 0 M O V D W E N E N O I N O U T 1 8 0 0 V D 2 0 4 M O V D W E N E N O I N O U T 2 2 4 0 0 V D 2 0 8 M O V D W E N I N E N O O U T 2 8 8 0 0 V D 2 1 2 M O V R E N I N E N O O U T0 2 5 V D 1 1 2 M O V R E N I N E N O O U T0 2 V D 1 1 6 M O V R E N I N E N O O U T 3 0 0 V D 1 2 0 M O V R E N I N E N O O U T 0 0 V D 1 2 4 M O V R E N I N E N O O U T2 0 0 S M B 3 4 A T C H E N O E N I N E V N T I N T 0 1 0 圖 4 2 系統(tǒng)子程序 4 2 3 系統(tǒng)運(yùn)行中斷程序 利用定時(shí)器中斷功能實(shí)現(xiàn) PID 控制的定時(shí)采樣及輸出控制 全面送風(fēng)時(shí)系統(tǒng)設(shè) 定值為滿(mǎn)量程的 70 局部送風(fēng)時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿(mǎn)量程的 90 其梯形圖如圖 4 3 所 示 網(wǎng)絡(luò) 1 P I 控制中斷程序 E N O E N O E N O S M 0 0 I D I E N I N E N O O U T A C 0A I W 0 D I R E N I N E N O O U T A C 0 A C 0 D I V R E N I N 1 I N 2 A C 0 3 2 0 0 0 0 A C 0O U T M O V R E N I N E N O O U TA C 0 V D 1 0 0 P I D E N T B L L O O P V B 1 0 0 0 M O V R E N I N E N O O U T V D 1 0 8 A C 0 M U L R E N I N 1 I N 2 O U T A C 0 V D 1 0 8 3 2 0 0 0 0 網(wǎng)絡(luò) 2 I A C 0 V D 2 0 4 T 3 9 2 5 E N I NV D 2 0 4 A C 0 R 網(wǎng)絡(luò) 3 M O V D W E N O O U T E N O O U T E N O O U T E N O O U T E N O O U T S M 0 0 R O U N D E N I NA C 0 A C 0 M O V D W E N I NA C 0 V D 2 5 0 D I I E N I N A C 0 A C 0 M O V W E N I N A C 0 A Q W 0 圖 4 3 系統(tǒng)中斷程序 4 3 MM430 參數(shù)設(shè)置 常規(guī)中央空調(diào)的風(fēng)機(jī)為恒轉(zhuǎn)速 即基本上以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行 該系統(tǒng)為了配合 PLC 使風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行 采用了 MM430 變頻器 MM430 為風(fēng)機(jī)專(zhuān)用型變頻器 通過(guò)改變 電機(jī)的轉(zhuǎn)速可降低電耗 改善設(shè)備運(yùn)行 為使該系統(tǒng)風(fēng)機(jī)可靠運(yùn)行 就要對(duì) MM430 參數(shù)進(jìn)行精確的設(shè)置 4 3 1 設(shè)置參數(shù)流程 系統(tǒng)要對(duì)變頻器進(jìn)行正確的參數(shù)設(shè)計(jì) 首先要編輯變量符號(hào) 輸入和編輯程序 編譯 在完成編程計(jì)算機(jī)與 CPU 通訊之后 下載程序 對(duì)此進(jìn)行運(yùn)行和調(diào)試 然后 合閘操作 最后輸入?yún)?shù) 其參數(shù)設(shè)置流程圖如圖 4 4 所示 圖 4 4 參數(shù)設(shè)置流程圖 4 3 2 參數(shù)設(shè)置 1 恢復(fù)工廠設(shè)置 為了把所有參數(shù)復(fù)位到工廠缺省設(shè)置值 對(duì)下列參數(shù)進(jìn)行以下設(shè)定 編 輯變 量 符 號(hào)輸 入 和編 輯 程 序編 譯 編 程 計(jì) 算 機(jī)與 CPU通 訊 下 載程 序運(yùn) 行 調(diào) 試合 閘 操 作 輸 入 參 數(shù) 設(shè)定 P0010 30 P0970 1 2 快速調(diào)試 用戶(hù)的參數(shù)訪問(wèn)級(jí)一般采用標(biāo)準(zhǔn)級(jí) 故設(shè)P0003 3 要快速調(diào)試 P0010 1 為 了使變頻器的參數(shù)設(shè)置與所用電機(jī)相吻合 根據(jù)風(fēng)機(jī)額定電壓380V 額定電流 15 00A 額定功率250KW 電機(jī)額定頻率 50 00HZ 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1450r min 故設(shè) P0304 380V P0305 15A P0307 7 5 P0310 50HZ P0311 1450 電流 電壓 頻率 功率都參照了電機(jī)上的名牌上額定數(shù)據(jù) 有效的提高了系 統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性 3 運(yùn)行指令 選擇命令源端子 即終端數(shù)字輸入 設(shè) P700 2 當(dāng)從 P0700 1 變成 P0700 2 時(shí) 使所有的數(shù)字量輸入設(shè)定成缺省設(shè)置 4 正反轉(zhuǎn)指令 風(fēng)機(jī)正向運(yùn)行使P701 2 反向運(yùn)行使P702 12 5 故障輸出 傳動(dòng)裝置故障激活時(shí) 使 P732 52 3 其詳細(xì)的參數(shù)設(shè)置如下 1 恢復(fù)工廠設(shè)置 P0010 30 調(diào)試用的參數(shù) P0970 1 復(fù)位為工廠設(shè)置值 2 快速調(diào)試 P0003 3 用戶(hù)的參數(shù)訪問(wèn)級(jí) 標(biāo)準(zhǔn)級(jí) P0010 1 快速調(diào)試 P0304 380V 電機(jī)額定電壓 380V P0305 15A 電機(jī)額定電流 15 00A P0307 250 電機(jī)額定功率 250KW P0310 50HZ 電機(jī)額定頻率 50 00HZ P0311 1450 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 1450r min P3900 2 快速調(diào)試 結(jié)束 進(jìn)行電動(dòng)機(jī)計(jì)算和 I O 復(fù)位 3 運(yùn)行指令 P700 2 選擇命令源端子 終端數(shù)字輸入 P701 2 ON OFF1 數(shù)字輸入1的功能 正向運(yùn)行 4 正反轉(zhuǎn)指令 P702 12 數(shù)字輸入 2 的功能 反向運(yùn)行 P1110 0 禁止負(fù)向的頻率給定值 5 故障輸出 P732 52 3 數(shù)字輸出 2 的功能 故障輸出 6 模擬量輸入 P756 0 ADC 的類(lèi)型 P757 0 ADC1 輸入特性定標(biāo)的值x1 V mA P758 0 ADC1 輸入特性定標(biāo)的值y1 P759 10 ADC輸入特性定標(biāo)的值x2 V mA P760 100 ADC輸入特性定標(biāo)的值y2 P1000 2 選擇模擬給定值1 P1070 755 0 CI 主給定值 7 模擬量輸出 電流輸出 P776 0 0 DAC類(lèi)型 P777 0 0 DAC輸入特性定標(biāo)的值x1 P778 0 0 DAC輸入特性定標(biāo)的值y1 P779 0 100 DAC輸入特性定標(biāo)的值x2 P780 0 15 DAC輸