基于西門子PLC的恒壓供水系統(tǒng)的程序設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u7233基于西門子PLC的恒壓供水系統(tǒng)的程序設計案例 1208291.1系統(tǒng)控制流程 1270751.2系統(tǒng)程序設計 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)控制流程在硬件設計部分，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。當硬件電路設計完成后，系統(tǒng)軟件設計應該符合以下幾個規(guī)范：水泵開啟數(shù)量方面。為了恒定水壓，當供水壓力不足時，要升高變頻器的輸出頻率，且當一臺水泵不能滿足恒壓時，需要開啟第二臺水泵。啟動新的水泵的標準是變頻器輸出頻率達到上限值，這個功能使用比較指令來實現(xiàn)，所以要過濾掉偶然的頻率波動引起的頻率達到上限值情況，這個功能用時間濾波來實現(xiàn)。水泵軟啟動及交替使用。考慮水泵水泵及電網(wǎng)穩(wěn)定性，電機啟動均為軟啟動。在這次設計中，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)控制泵的變頻運轉。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中，節(jié)省了掃描時間。利用定時器中斷功能實現(xiàn)PID控制的定時采樣及輸出控制。主程序壓力值給定、泵組工頻或變頻運轉邏輯控制、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，在計算機上用編程軟件博圖v14編制程序，編譯后將其下載到PLC中，使得PLC完成控制任務。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容。首先調用初始化子程序，設置壓力值、變頻泵號、上下限頻率等信號，然后進入檢測是否需要加泵或者減泵。在程序的中間，實現(xiàn)了循環(huán)控制功能，即變頻泵號不斷增加，逢4變1，并且在變頻泵單獨運行3h時實現(xiàn)自行倒泵，接下來進入各泵的變頻運行控制和工頻運行控制，在程序后半部實現(xiàn)報警等功能。1.2系統(tǒng)程序設計在第二章完成了硬件的設計及選型，而系統(tǒng)是為了實現(xiàn)自動控制是通過PLC程序實現(xiàn)，即接下開所要提到軟件設計，聯(lián)系系統(tǒng)的控制要求，對供水系統(tǒng)的軟件設計分析如下：(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行調整來實現(xiàn)水壓的恒定，每當管網(wǎng)中水壓下降時需要提高控制水泵的變頻器頻率，而且當一臺水泵無法滿足要求時需要增加水泵來實現(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到上限，此功能可根據(jù)PLC的內置程序進行判斷。(2)水泵機組的運行標準在恒壓供水系統(tǒng)中為了減少電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊，對每臺水泵實行變頻軟啟動。而且為了防止每臺電機工作時間過長對電機造成損壞，對每臺電機的工作時間進行了規(guī)定。在該設計中，對一臺水泵的連續(xù)運行時間設定為3h，那么在每次運行新水泵或轉變?yōu)樽冾l泵時，以新運行電機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),并將變頻器復位作用于新啟動的水泵。水泵工作的標準還涉及到水泵的工作循環(huán)控制問題，本設計中采用對泵號加1的模式對水泵進行變頻循環(huán)管理；通過對工頻泵的運行數(shù)量和泵號對工頻泵進行換泵操作。(3)主要程序功能的實現(xiàn)在系統(tǒng)程序模塊中包括系統(tǒng)主程序、模擬量轉換程序、水泵的循環(huán)加壓程序、給定頻率程序和PID調節(jié)程序。該恒壓供水系統(tǒng)使用PID來進行采樣和輸出控制?？刂瞥绦蛴脕韺崿F(xiàn)泵變換信號的產(chǎn)生以及綜合報警信號的處理。模擬量轉換程序用來實現(xiàn)對系統(tǒng)模擬量到開關量的變換。水泵的循環(huán)加壓程序用來實現(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定頻率和系統(tǒng)的工作程序進行比較。該恒壓供述系統(tǒng)的主程序包括系統(tǒng)主程序、模擬量轉換程序、水泵的循環(huán)加壓程序、給定頻率程序和PID調節(jié)程序。主要的程序包括對變頻器上下限頻率的設定，PID調節(jié)初始化參數(shù)的設定，水泵循環(huán)加壓的設定，設定頻率和工作頻率的比較以及水泵軟啟動的設計。該系統(tǒng)所有程序的編寫都是在博途上進行的，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現(xiàn)的，當切換到手動模式按下手動工頻啟動按鈕時常開觸點M8.1導通，常開觸點M2.2導通，M1.3工頻中間量導通，Q0.0導通，1泵工頻啟動，當手動停止1泵工頻運行狀態(tài)、1#電機過載或1泵變頻啟動時，1泵將停止工頻運行，泵啟停時選擇對應的功能塊。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導通，按下手動變頻啟動按鈕后M2.0導通，M1.1變頻中間量導通，Q0.1導通1泵以變頻模式運行同時1泵停止工頻運行，當手動停止1泵變頻運行狀態(tài)、1#電機過載或1泵工頻啟動時，1泵將停止變頻運行。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液位控制程序當水池液位低于設定值時，會檢測到水池液位下限信號I0.1導通，在進水閥打開且沒有故障的前提下進水電動閥Q0.1就會開啟，當水池進水閥出現(xiàn)故障I1.2會斷開保護，可以通過手動關閉進水閥來讓電動閥I1.0關閉。進水閥打開控制梯形圖如圖1.5所示。圖1.SEQ圖_3.\*ARABIC5進水閥打開控制梯形圖當水池液位達到上限時，會檢測到壓力上限I0.2導通，進而關閉進水閥Q1.1，當水池進水閥出現(xiàn)故障或者手動關閉水池進水閥時，進水電動閥也會關閉,進水閥關閉控制梯形圖如圖1.6所示。圖1.SEQ圖_3.\*ARABIC6進水閥關閉控制梯形圖在水池液位低但沒有達到壓力的上限保護點時，允許加壓進水，當水池壓力達到上限時I0.2會斷開進而斷開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，當按下自動狀態(tài)按鈕時M0.0導通，進而將自動狀態(tài)M8.0置位，將手動狀態(tài)M8.1復位，在自動狀態(tài)下手動狀態(tài)一直處于復位狀態(tài)系統(tǒng)重新開機。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復位將系統(tǒng)重新開機，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行時間，設定切泵時間并轉換成分鐘，當運行時間大于設置的時間，就會切換到另外一臺泵運行