这个PLC变频恒压供水系统的梯形图程序, 它是由四个方面的功能模块构成来的, 这四个方面具体是什么? 一个是压力采样和偏差计算的功能, 另一个呢是变频器进行调节的功能, 还有泵组的开启和停止以及切换的功能, 最后是故障保护的功能。
下面我们就按照这个程序实际执行的顺序, 一段一段地给大家把梯形图的设计方法讲清楚, 这个方法, 它是适用于S7-1200这个型号的、还有S7-200这个型号的, 以及三菱FX系列这些PLC的设备的。
压力采样与偏差计算
模拟量模块会去采集管网的压力信号, 这个信号的电流范围是4到20毫安。然后这个信号要经过A加D转换。转换后的结果会被存入AI寄存器, 比如说S7加1200里的IW64这样的位置。
在梯形图程序里, 会把实际的压力值和设定的压力值放在一起相减。这样就能得到偏差P的变化量。设定好的压力值通常是通过HMI写入到MW寄存器里面的。默认的那个压力值对应的是管网的额定压力, 比如在例子里面显示为0.4兆帕。
当压力差超过零点零二的兆帕的时候就去触发加压动作, 要是压力差低于负零点零二的兆帕的话那就去触发减压操作, 把这个死区带的范围设定为正负零点零二兆帕, 这样做的目的就是为了防止调频的动作发生得太过频繁一点。
变频恒压控制（PID回路）
在梯形图编程里要调用PLC自己带有的PID指令块, 这里拿S7-1200系列和FX系列来做例子, S7-1200用的是CTRL_PID指令块, 而FX系列直接调用PID指令, 把检测到的压力差ΔP作为输入信号传进去, 让程序计算出结果后, 输出一个控制变频器频率的信号, 这个数值是从0Hz到50Hz的范围内变化,它对应着电流为4毫安到20毫安的模拟量输出过程plc变频恒压供水系统梯形图, 具体的关键参数设置方面, 比例带PB的大小比较建议放在百分之十五到百分之三十之间, 积分时间Ti则设定在30秒到60秒这样的时间段内, 而微分时间Td的范围则是从0秒一直调整到最多5秒。
梯形图的结构安排是这样的, 首先是进行PID运算, 接着要进行限幅操作, 这里的目的是为了设置最低频率不小于20Hz, 这样可以防止失速现象发生, 然后是将信号转换为模拟量输出, 最后是将输出的信号送到变频器的AO模块那里去。
泵组启停与切换逻辑
关于多泵并联系统这种形式的切换规则的具体情况, 该系统里面通常是会有两台或者三台泵在一起的, 这样的形式算是比较常见的。
当频率大于或等于48Hz,并且这个状态持续的时间大于30秒的时候大城群众说事, 就会启动第二台泵, 同时两泵的转速都会降低到35Hz。
当频率大于或者等于四十八赫兹, 并且这种状态持续的时间超过三十秒的时候, 就要启动第三台泵。
负荷下降的情况是, 当频率小于或者等于二十五赫兹的时候, 并且这种情况持续的时间超过了六十秒, 就要把最后一个启动的泵给停掉。
切换操作采用先开后备再停主用的方式, 这一策略在梯形图中通过定时器和互锁触点得以实现, 从而避免了因两台水泵同时停机而导致压力出现骤降的情况。
故障保护
在梯形图里面,你要把下面这些硬保护条件给设置好plc变频恒压供水系统梯形图, 只要其中有一个条件被触发了, 系统就会直接停机并且发出报警的提示。
所谓超压保护, 指的是当压力数值大于设定值加上零点三兆帕的时候, 立刻停止所有泵的运行, 并且关闭变频器。
出现欠压保护的情况, 其具体条件为压力小于0.1MPa, 并且这种情况持续的时间大于10秒。当满足这些条件时, 就会判定管路存在过载现象或者发生了泄漏问题。
如果出现变频器故障, 就会读取变频器故障寄存器, 比如用S7-1200去读MW1044这个位置, 如果触发, 就会切断对应的泵。
干转保护: 当液位传感器的检测数值低于低液位的阈值时, 系统将禁止启动设备。
实施要点
1. 梯形图主程序采用的是循环扫描的结构, 它进行扫描的周期小于或者等于100毫秒, 并且在每一个刷新周期内, PID都会完成一次数据的刷新工作。
2. 把所有模拟量输入都加上硬件滤波, 这个RC滤波的时间常数要设定在2秒到5秒之间, 然后, 在梯形图里面还得再用软件均值滤波, 并且, 要把8次取均值的这个过程给做上。
3. 在泵的启动与停止所对应的接触器梯形图设计里面, 咱们是必须把自锁触点还有互锁触点这俩东西加进去的。
4. 在调试的时候, 首先要把变频器的运行频率固定在20赫兹这个数值上, 以此来对管路进行验证, 然后再逐渐去放宽对于频率调节的范围。
5. 在程序上线之前, 使用仿真软件来进行全逻辑验证是必须的, 这里提到的仿真软件包括TIA Portal以及GX Works2, 目的是确认没有短路现象和死锁情况发生。
上述的梯形图框架, 它把从压力采集直到多泵协调运行的完整控制链路全覆盖了, 这个框架可以直接拿来当作编程的基础。
