PLC电气控制软件设计分析论文

时间:2020-09-06 13:41:18 其他类论文 我要投稿

PLC电气控制软件设计分析论文

  摘要:文章主要对恒压供水系统进行了分析,通过对比传统与现代在控制供水系统中所使用的手段,基于现代社会为供水系统制定的新标准,笔者对用以PLC与变频器为核心的交流变频调速系统使消防与生活实现双恒压供水的方式进行了阐述。在此方法中,涵盖了系统构成、工作机制、系统设计背景等诸多内容。通过该系统能使生活与消防实现双恒压供水,也能在无人值守的情况下实现自动运转,无论是经济价值还是实用性都非常高。

PLC电气控制软件设计分析论文

  关键词:PLC;变频器;组态软件

  对于日常生活的用水量来说,由于它一般会随着季节、昼夜等情况的变化而变化,所以往往会发生供水用水失衡的情况。水压充分体现了这一失衡现象,用水量多但供水量少,导致水压降低;而用水量少但供水量多,就会导致水压升高。这样一来不仅浪费了大量的能源,同时也减少了经济效益。不仅如此,在安全意识日益提升的情况下,使得国家在规划设计各类建筑物时,必须要考虑将消防控制功能加入到供水系统当中,而且由于消防用水水压不同于生活用水水压,因此当发生火情需要灭火时,必须要增大水压。所以,对于恒压供水自动控制系统来说,其不仅具有很好的控制性能,同时它的实用价值也非常高。

  1恒压供水的现实意义及发展

  最近几年,我国中小城市的发展速度越来越快,使得集中用水量不断上升。从相关统计可以看出,在1990年,我国的城市家庭人均日生活用水量为175.7L,而到了1998年则上升到了241.1L,比1990年的用水量增多了37.2%。由于当用水量处于高峰时,供水量远远不足,进而导致城市公用管网的水压常常会出现较大的浮动。同时由于每天不同时段需要不同的供水压力,假如只是凭借工作人员的经验来手动调节水压,一般很难准确的实现目标。基于这种情况,当用水量增多时,水压下降;而当用水量减少时,水压反而上升,这样一来既使得能源发生了浪费,又可能会发生许多安全事故,比如,由于压力过高,导致管道爆裂。对于供水厂而言,他们期望能够借助改造原有的系统,来使其自身的自动化水平提升。同时基于此对相关的系统管理软件进行配置,突破传统的管理模式,规范管理工作,进而使本厂的业务管理能力得到不断提升。由于水厂以往在控制供水系统时,仅仅依靠人工来实现,因此需要基于原有系统来改造该系统技术,并为其建立一套完善的自动控制取水与供水的系统,进而使以往控制期间存在的问题得到解决,减少能源的损耗,避免浪费资源,使设备的可维护性以及运行的安全性得到提升,进而切实的使水厂在生产自来水中所花费的成本降低,并有效的提升生产管理水平。对于规模较大的工业生产供水系统而言,其变频调速恒压供水具有以下几个特点:a.供水量在一天内的变化幅度比较大,往往是几倍甚至几十倍的变化;b.为供水压力制定的要求较为苛刻,供水流量发生改变,一般会使得供水压力产生变化,即使是很少量的水,也需要相应的管道压力;c.通常而言,供水系统水流量的多少一般由水消耗量来决定,而水流量则是由供水水泵所提供。综上述结论可知,通过恒压供水系统(主体为变频器),既可以最大限度的使实际需要得到满足,又能够使整个系统的效率得到提升,同时还可以实现系统寿命的延长以及能源的节约。相比于传统的水塔/高位水箱的气压供水方式,新型供水方式不仅拥有完善的设备、良好的经济性,同时其系统也更加的稳定可靠且自动化程度更高,并且它的节能效果更加的明显。由于该系统的这些优势,使得国内供水设备厂家对它的关注度与研发力度越来越高。现阶段,该系统的可靠性与自动化水平越来越高、品种越来越丰富。对于未来的供水系统而言,为了使城镇实现成片开发建设以及智能化楼宇,并通过网络来调度与规划供水,必定会越来越智能、越来越标准化。

  2恒压供水系统的组成

  图1所显示的便是双恒压无塔供水系统的具体结构。在该系统中,涵盖PLC、变频器、水泵机组等诸多器件。借助控制面板上的指示灯、按钮以及转换开关,用户能够很好的了解系统,并对系统进行控制。借助总出水管网上的压力变送器,将出口压力的信号转变为4~20mA的标准信号,并将其送到变频器内部的PID调节器当中,通过PID进行运算之后,对比给定压力参数,继而获得4~20mA参数,并将其送到变频器当中。在整个控制系统中,供水量由水泵的转速来调节,而水泵的'转速则由变频器来控制。由于用水量不一致,因此变频器的工作频率、水泵的转速也会出现一定的差异。利用变频器检测时,可以分别设置一个上限与下限频率,假如用水量增大,那么变频器会立刻升至上限频率,在这个时候,变频器会给PLC输出一个开关信号;假如用水量减少,那么变频器会降至下限频率,在这个时候,变频器同样会给PLC输出一个开关信号;需要注意的是,两个信号的产生时间并非一致。一旦其中一个信号产生,PLC会立刻接收到反馈信号,接着利用其内部程序对I/O端口开关量的输出进行驱动,使交流接触器组得到切换,同时对投入的水泵电机数量进行协调,并实现开关电机与切换变、工频。通过对投入电机数量的调整以及对电机组当中某一台电机变频转速的控制,使系统管网长期保持在稳定的运行状态,从而切实的实现恒压供水。借助人机界面,可以使将系统参数在线显示出来,便于操作人员的设置与修改,进而达到实时监控的目的。

  3恒压供水软件设计

  硬件是自动控制系统的基础,而软件则是自动控制系统的核心所在。作为计算机系统的主体,软件可以对系统的先进性、可靠性、实用性与实时性起到决定性的作用。(1)恒压供水软件的选取。在编写系统程序时,必须要使用专门的应用软件,本文中主要运用了STEP7-MICRO/WIN32编程软件。对于该编程软件而言,其基本功能包括协助用户研发PLC应用程序、对PLC参数进行设置等。同时当该软件处于离线环境中时,依旧能够输入、编辑以及编译程序。不仅如此,通过联机工作的方式,即将PLC同编程PC连接起来,该编程软件还能够下载数据、测试通讯信号等。(2)恒压供水程序设计。对于本系统而言,其运行的关键在于PLC程序是否合理可行。在该系统程序中,主要涵盖两部分程序:一部分是主程序;另一部分是启动子程序。在主程序中,同样包括两部分程序:①参与调节程序;②电机切换程序(电机程序与减电机程序)。对于启动程序而言,它其实属于清零程序,当PLC通电时,需要进行初始化操作,使数据清零。由于在此系统中运用了变频器内置的PID调节器,因而此处不必再使用PLC的模拟量模块与PID功能指令,只需要用通信电缆将PLC同变频器连接起来就可以进行通信。同时在主程序中运行逻辑运算、变频器复位等功能,而在子程序中则运行系统初始化的相关操作,如此一来能够使得扫描时间大大缩减。将生活供水与消防供水的数值分别设定为70%与90%。

  4结语

  通过对比现代与传统的供水系统与控制方式,可以发现综合系统当中所运用的PLC、变频器、工作机制与系统构成具有以下几大特点:(1)双恒压无塔供水系统在控制变频调速时,主要利用的是PLC。基于实际的用水量,利用PLC对投入电机的数量进行控制,而水泵电机的转速则借助变频器来控制;利用传感器来实现信号的实时采集,同时借助屏蔽电缆,将这些实时信号送到变频器当中,并利用PID调节器来运算处理,接着通过调节变频器将这些信号输出去或者将信号发给PLC;通过编写程序对控制进行优化,同时使泵组的运行台数实现自动调节,当管网流量发生改变时,供水压力能够实现闭环控制并达到稳定状态,同时使电能得到了节约。(2)作为二次方律性质的负载,水泵的转矩与转速的平方、功率与转速的立方均呈现出正相关关系,所以如果想要改变水泵的功率,那么只需要改变其转速即可实现。借助变频器,对电源的频率进行改变,接着改变电机的转速,然后使水泵性能曲线产生改变,进行实现水泵工况的调节。因此,通过变频调速能够使供水实现恒压,假如转速下降,那么流量与转速就会呈现出正相关关系,此时在用闸时引入恒速泵供水方式,可以使能量损耗得到一定的减少,降低冲击的力度,使系统的使用寿命延长,进而达到节能的目的。不过,必须要在一定的范围内调节水泵转速的工况,即适度降低变频器的频率,防止水泵的运行效率过低。(3)相比于传统的供水系统,现代变频调速系统具有很多优势与新功能,同时它对能源的控制更加有效。对于传统控制当中存在的问题,笔者总结出了相应的解决方案,使得控制系统的设计与改造具备了相应的理论依据。

  参考文献

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