【基于西門子PLC的恒壓供水系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)案例2800字】

基于西門子PLC的恒壓供水系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u7233基于西門子PLC的恒壓供水系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)案例 1208291.1系統(tǒng)控制流程 1270751.2系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 2242721.2.1模擬量采集功能程序 3216561.2.2水泵的工頻/變頻啟動停止程序 413781.2.3液位控制程序 5188981.2.4狀態(tài)切換程序 642401.2.5水泵的循環(huán)加壓程序 71.1系統(tǒng)控制流程在硬件設(shè)計(jì)部分，對系統(tǒng)提出了幾個要求，即先啟先停、變頻泵不連續(xù)工作3h以上、KM1和KM2、KM3和KM4、KM5和KM6互鎖、水泵軟啟動。當(dāng)硬件電路設(shè)計(jì)完成后，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)應(yīng)該符合以下幾個規(guī)范：水泵開啟數(shù)量方面。為了恒定水壓，當(dāng)供水壓力不足時，要升高變頻器的輸出頻率，且當(dāng)一臺水泵不能滿足恒壓時，需要開啟第二臺水泵。啟動新的水泵的標(biāo)準(zhǔn)是變頻器輸出頻率達(dá)到上限值，這個功能使用比較指令來實(shí)現(xiàn)，所以要過濾掉偶然的頻率波動引起的頻率達(dá)到上限值情況，這個功能用時間濾波來實(shí)現(xiàn)。水泵軟啟動及交替使用?？紤]水泵水泵及電網(wǎng)穩(wěn)定性，電機(jī)啟動均為軟啟動。在這次設(shè)計(jì)中，控制要求各水泵交替使用，任何一臺水泵連續(xù)變頻工作不超過3h，每次需要啟動新泵時，新泵作為變頻泵。采用泵號加1方法循環(huán)控制泵的變頻運(yùn)轉(zhuǎn)。本程序分為主程序、PID給定程序、頻率給定程序和加壓程序。系統(tǒng)初始化放在初始化子程序當(dāng)中，節(jié)省了掃描時間。利用定時器中斷功能實(shí)現(xiàn)PID控制的定時采樣及輸出控制。主程序壓力值給定、泵組工頻或變頻運(yùn)轉(zhuǎn)邏輯控制、報警處理等。PLC控制程序由一個主程序和初始化子程序、中斷子程序組成，在計(jì)算機(jī)上用編程軟件博圖v14編制程序，編譯后將其下載到PLC中，使得PLC完成控制任務(wù)。在用梯形圖編程之前首先要完成程序流程圖，根據(jù)系統(tǒng)的要求，繪制流程圖如下，主程序流程圖如圖1.1所示。圖1.SEQ圖_3.\*ARABIC1系統(tǒng)流程圖從程序流程圖圖1.1可以看出主程序包含的內(nèi)容。首先調(diào)用初始化子程序，設(shè)置壓力值、變頻泵號、上下限頻率等信號，然后進(jìn)入檢測是否需要加泵或者減泵。在程序的中間，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)控制功能，即變頻泵號不斷增加，逢4變1，并且在變頻泵單獨(dú)運(yùn)行3h時實(shí)現(xiàn)自行倒泵，接下來進(jìn)入各泵的變頻運(yùn)行控制和工頻運(yùn)行控制，在程序后半部實(shí)現(xiàn)報警等功能。1.2系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)在第二章完成了硬件的設(shè)計(jì)及選型，而系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)自動控制是通過PLC程序?qū)崿F(xiàn)，即接下開所要提到軟件設(shè)計(jì)，聯(lián)系系統(tǒng)的控制要求，對供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分析如下：(1)恒壓供水系統(tǒng)對水泵的要求在恒壓供水系統(tǒng)中水壓變化時需要對水泵的頻率進(jìn)行調(diào)整來實(shí)現(xiàn)水壓的恒定，每當(dāng)管網(wǎng)中水壓下降時需要提高控制水泵的變頻器頻率，而且當(dāng)一臺水泵無法滿足要求時需要增加水泵來實(shí)現(xiàn)恒壓。決定是否啟動新泵是根據(jù)變頻器所輸出頻率是否達(dá)到上限，此功能可根據(jù)PLC的內(nèi)置程序進(jìn)行判斷。(2)水泵機(jī)組的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)在恒壓供水系統(tǒng)中為了減少電機(jī)啟動時對電網(wǎng)的沖擊，對每臺水泵實(shí)行變頻軟啟動。而且為了防止每臺電機(jī)工作時間過長對電機(jī)造成損壞，對每臺電機(jī)的工作時間進(jìn)行了規(guī)定。在該設(shè)計(jì)中，對一臺水泵的連續(xù)運(yùn)行時間設(shè)定為3h，那么在每次運(yùn)行新水泵或轉(zhuǎn)變?yōu)樽冾l泵時，以新運(yùn)行電機(jī)為變頻模式時是合理的。具體的執(zhí)行為:把正在工作的水泵從變頻器上移除，切換到工頻狀態(tài),并將變頻器復(fù)位作用于新啟動的水泵。水泵工作的標(biāo)準(zhǔn)還涉及到水泵的工作循環(huán)控制問題，本設(shè)計(jì)中采用對泵號加1的模式對水泵進(jìn)行變頻循環(huán)管理；通過對工頻泵的運(yùn)行數(shù)量和泵號對工頻泵進(jìn)行換泵操作。(3)主要程序功能的實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)程序模塊中包括系統(tǒng)主程序、模擬量轉(zhuǎn)換程序、水泵的循環(huán)加壓程序、給定頻率程序和PID調(diào)節(jié)程序。該恒壓供水系統(tǒng)使用PID來進(jìn)行采樣和輸出控制?？刂瞥绦蛴脕韺?shí)現(xiàn)泵變換信號的產(chǎn)生以及綜合報警信號的處理。模擬量轉(zhuǎn)換程序用來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)模擬量到開關(guān)量的變換。水泵的循環(huán)加壓程序用來實(shí)現(xiàn)水泵的變工頻的切換以及加泵減泵的控制。給定頻率程序用來對變頻器的設(shè)定頻率和系統(tǒng)的工作程序進(jìn)行比較。該恒壓供述系統(tǒng)的主程序包括系統(tǒng)主程序、模擬量轉(zhuǎn)換程序、水泵的循環(huán)加壓程序、給定頻率程序和PID調(diào)節(jié)程序。主要的程序包括對變頻器上下限頻率的設(shè)定，PID調(diào)節(jié)初始化參數(shù)的設(shè)定，水泵循環(huán)加壓的設(shè)定，設(shè)定頻率和工作頻率的比較以及水泵軟啟動的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)所有程序的編寫都是在博途上進(jìn)行的，在編譯成功后通過PC/PPI電纜把程序下載到PLC，控制整個恒壓供水系統(tǒng)的運(yùn)行。1.2.1模擬量采集功能程序主程序中包括模擬量采集功能，其中包括壓力采集功能、液位采集功能變頻器功率反饋功能和變頻器電流反饋功能，這幾個功能通過使用系統(tǒng)功能塊FB和數(shù)據(jù)塊DB來完成。模擬量采集模塊圖如圖1.2所示。圖1.SEQ圖_3.\*ARABIC2模擬量采集模塊程序圖1.2.2水泵的工頻/變頻啟動停止程序水泵的手動狀態(tài)下工頻啟動停止是通過工頻中間量實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)切換到手動模式按下手動工頻啟動按鈕時常開觸點(diǎn)M8.1導(dǎo)通，常開觸點(diǎn)M2.2導(dǎo)通，M1.3工頻中間量導(dǎo)通，Q0.0導(dǎo)通，1泵工頻啟動，當(dāng)手動停止1泵工頻運(yùn)行狀態(tài)、1#電機(jī)過載或1泵變頻啟動時，1泵將停止工頻運(yùn)行，泵啟停時選擇對應(yīng)的功能塊。1泵的工頻啟停程序圖如圖1.3所示，泵啟停時選擇對應(yīng)的功能塊圖如圖1.4所示。圖1.SEQ圖_3.\*ARABIC3水泵工頻啟停程序圖在手動狀態(tài)下M8.1導(dǎo)通，按下手動變頻啟動按鈕后M2.0導(dǎo)通，M1.1變頻中間量導(dǎo)通，Q0.1導(dǎo)通1泵以變頻模式運(yùn)行同時1泵停止工頻運(yùn)行，當(dāng)手動停止1泵變頻運(yùn)行狀態(tài)、1#電機(jī)過載或1泵工頻啟動時，1泵將停止變頻運(yùn)行。1泵變頻啟停程序如圖1.4所示。圖1.SEQ圖_3.\*ARABIC4水泵變頻啟停程序圖1.2.3液位控制程序當(dāng)水池液位低于設(shè)定值時，會檢測到水池液位下限信號I0.1導(dǎo)通，在進(jìn)水閥打開且沒有故障的前提下進(jìn)水電動閥Q0.1就會開啟，當(dāng)水池進(jìn)水閥出現(xiàn)故障I1.2會斷開保護(hù)，可以通過手動關(guān)閉進(jìn)水閥來讓電動閥I1.0關(guān)閉。進(jìn)水閥打開控制梯形圖如圖1.5所示。圖1.SEQ圖_3.\*ARABIC5進(jìn)水閥打開控制梯形圖當(dāng)水池液位達(dá)到上限時，會檢測到壓力上限I0.2導(dǎo)通，進(jìn)而關(guān)閉進(jìn)水閥Q1.1，當(dāng)水池進(jìn)水閥出現(xiàn)故障或者手動關(guān)閉水池進(jìn)水閥時，進(jìn)水電動閥也會關(guān)閉,進(jìn)水閥關(guān)閉控制梯形圖如圖1.6所示。圖1.SEQ圖_3.\*ARABIC6進(jìn)水閥關(guān)閉控制梯形圖在水池液位低但沒有達(dá)到壓力的上限保護(hù)點(diǎn)時，允許加壓進(jìn)水，當(dāng)水池壓力達(dá)到上限時I0.2會斷開進(jìn)而斷開M5.1，停止加壓。壓力控制程序圖如圖1.7所示。圖1.SEQ圖_3.\*ARABIC7壓力控制梯形圖1.2.4狀態(tài)切換程序本系統(tǒng)有兩種狀態(tài)，一種是手動狀態(tài)另一種是自動狀態(tài)，兩種狀態(tài)可以切換，當(dāng)按下自動狀態(tài)按鈕時M0.0導(dǎo)通，進(jìn)而將自動狀態(tài)M8.0置位，將手動狀態(tài)M8.1復(fù)位，在自動狀態(tài)下手動狀態(tài)一直處于復(fù)位狀態(tài)系統(tǒng)重新開機(jī)。自動狀態(tài)選擇控制梯形圖如圖1.8所示。圖1.SEQ圖_3.\*ARABIC8自動狀態(tài)選擇控制梯形圖手動狀態(tài)的控制與自動控制狀態(tài)的控制原理相同，當(dāng)按下手動狀態(tài)控制按鈕時會將手動狀態(tài)M8.1置位，將自動狀態(tài)M8.0復(fù)位將系統(tǒng)重新開機(jī)，手動狀態(tài)選擇控制梯形如圖1.9所示。圖1.SEQ圖_3.\*ARABIC9手動狀態(tài)選擇控制梯形圖1.2.5水泵的循環(huán)加壓程序在自動狀態(tài)下會檢測運(yùn)行時間，每60秒發(fā)送一次脈沖通過一個上電模塊檢測并讀取運(yùn)行時間，設(shè)定切泵時間并轉(zhuǎn)換成分鐘，當(dāng)運(yùn)行時間大于設(shè)置的時間，就會切換到另外一臺泵運(yùn)行