基于PLC的中央空調(diào)水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計說明

1、基于PLC的中央空調(diào)水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計摘 要本文針對中央空調(diào)的節(jié)能問題，對中央空調(diào)水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)進行分析與設(shè)計。利用可編程控制器、模擬量擴展模塊、變頻器、溫度傳感器等代替?zhèn)鹘y(tǒng)再熱量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實現(xiàn)中央空調(diào)水泵的變頻調(diào)速。通過對空調(diào)出口溫度進行檢測，變頻系統(tǒng)實時調(diào)節(jié)中央空調(diào)水泵轉(zhuǎn)速，達到節(jié)能目的。采用變頻技術(shù)控制中央空調(diào)水泵，是當(dāng)前空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的有效途徑。關(guān)鍵詞：中央空調(diào)，變頻調(diào)速技術(shù)，可編程控制器PLC，PID66 / 69目 錄1 緒論11.1 中央空調(diào)變頻調(diào)速的意義11.2 變頻調(diào)速技術(shù)介紹11.3 本文的主要工作32 系統(tǒng)原理分析與方案設(shè)計52.1 中央空調(diào)結(jié)構(gòu)原理52.2 變頻調(diào)

2、速系統(tǒng)工作原理72.3空調(diào)變頻控制系統(tǒng)的構(gòu)架82.4總體設(shè)計方案的確定93 系統(tǒng)硬件設(shè)計113.1 可編程控制器的選型113.1.1 可編程控制器概述113.1.2 可編程控制器的選型123.2 模擬量I/O模塊與傳感器選型143.2.1 模擬量輸入模塊選型（A/D）143.2.2 模擬量輸出模塊選型（D/A）173.2.3 溫度傳感器選型183.3 變頻器的選型與參數(shù)設(shè)置203.3.1 變頻器的選型203.3.1 變頻器的參數(shù)設(shè)置213.4 總體電路圖234 系統(tǒng)軟件設(shè)計254.1存變量分配254.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計274.2.1 主程序設(shè)計274.2.2 PID控制的設(shè)計與實現(xiàn)314.2

3、.3 冷卻水系統(tǒng)循環(huán)控制與PID調(diào)節(jié)程序334.2.4 冷凍水系統(tǒng)循環(huán)控制與PID調(diào)節(jié)程序374.2.5 傳送冷卻水和冷凍水PID參數(shù)子程序384.2.6中斷服務(wù)程序405 系統(tǒng)調(diào)試445.1 初始化程序調(diào)試445.2 冷卻水、冷凍水系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)程序調(diào)試47參考文獻54致55附錄1 完整程序56附錄2 系統(tǒng)總體電路圖661 緒論1.1 中央空調(diào)變頻調(diào)速的意義隨著空調(diào)應(yīng)用的日益普與，其能耗在社會總能耗中所占的比例越來越高。減少空調(diào)系統(tǒng)的能耗對全社會的節(jié)能，促進國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展具有重大意義。常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量是根據(jù)空調(diào)房間的最大熱、濕負荷確定，且保持不變?？照{(diào)負荷減少時，通過調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度

4、（調(diào)節(jié)再熱量）來維持室溫。這種方法不僅浪費了熱量而且浪費制冷機組相當(dāng)?shù)睦淞俊Ｔ谧冿L(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中，可根據(jù)房間溫濕度參數(shù)的變化，通過變頻調(diào)速裝置調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，改變送風(fēng)量（應(yīng)大于最小送風(fēng)量），送風(fēng)溫度保持不變。顯然變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)可充分利用最大送風(fēng)溫差，節(jié)約再熱量和與之相應(yīng)的冷量，減少風(fēng)機的功率消耗，提高空調(diào)系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性1。在夏季室負荷下降時，先減少送風(fēng)量，當(dāng)送風(fēng)量減至最小送風(fēng)量時可利用末端再熱裝置適應(yīng)室冷負荷的減少。當(dāng)再熱量不足以補償室負荷變化時，系統(tǒng)由夏季工況轉(zhuǎn)至冬季運行工況，系統(tǒng)開始送熱風(fēng)。為節(jié)省能量，可先進行定風(fēng)量變風(fēng)溫的調(diào)節(jié)方法，當(dāng)供熱負荷繼續(xù)增加時，再改為變風(fēng)量調(diào)節(jié)方法。1.2 變頻

5、調(diào)速技術(shù)介紹變頻調(diào)速具有高效率、寬圍和高精度等特點，是運用最廣、最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的種類很多，從50年代提出的電壓源型變頻器開始，相繼發(fā)展了電流源型、脈寬調(diào)制型等各種變頻器。（1）變頻器按變換環(huán)節(jié)分交-交變頻器把頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源。其主要優(yōu)點是沒有中間環(huán)節(jié)，故變換效率高。但其連續(xù)可調(diào)的頻率圍窄，一般為額定頻率的一半以下，故它主要用于容量較大的低速拖動系統(tǒng)中。交-直-交變頻器先把頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電。由于把直流電逆變成交流電的環(huán)節(jié)容易控制，因此，在頻率的調(diào)節(jié)圍，以與改善變頻后電動機的特性等

6、方面，都具有明顯的優(yōu)勢。目前迅速地普與應(yīng)用的主要是這一種。（2）變頻器按電壓的調(diào)制方式分PAM（脈幅調(diào)制）變頻器輸出電壓的大小通過改變直流電壓的大小來進行調(diào)制。在中小容量變頻器中，這種方式幾乎己經(jīng)不采用了。PWM（脈寬調(diào)制）變頻器輸出電壓的大小通過改變輸出脈沖的占空比來進行調(diào)制。目前普遍應(yīng)用的是占空比按正弦規(guī)律安排的正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）方式。（3）變頻器按直流環(huán)節(jié)的儲能方式分電流型直流環(huán)節(jié)的貯能元件是電感線圈。電壓型直流環(huán)節(jié)的貯能元件是電容器。變頻器的功用是將頻率固定（通常為工頻50Hz）的交流電（三相的或單相的）變換成頻率連續(xù)可調(diào)（多數(shù)為0400Hz）的三相（或單相）交流電2。由上式可

7、知道：當(dāng)頻率連續(xù)可調(diào)時，電動機的同步轉(zhuǎn)速也連續(xù)可調(diào)。又因為異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比同步轉(zhuǎn)速略低一些，所以，當(dāng)連續(xù)可調(diào)時，也連續(xù)可調(diào)。由于磁極對數(shù)不同的異步電動機，在一樣頻率時的轉(zhuǎn)速是不同的。所以，即使頻率的調(diào)節(jié)圍一樣，轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)圍也是各異的，因此采用變頻和變極調(diào)速相結(jié)合的方法，可以大大提高變頻器的工作效率。由于轉(zhuǎn)速與頻率成正比，即：=（1-1）式中：-轉(zhuǎn)速； -頻率；-電機磁極對數(shù)；-轉(zhuǎn)差率。若將電機的運行頻率由原來的50Hz下調(diào)到40Hz時，電機的實際轉(zhuǎn)速n，降為額定轉(zhuǎn)速的80%,即，由于電機的額定功率，因此，電機運行在40Hz時的實際功率為：（1-2）則節(jié)電率為：（1-3）由此可見，若風(fēng)

8、機和水泵的電機運行在40Hz時，理論上，電機實際消耗的功率只有額定功率的一半左右，此時，理論上節(jié)電率為48.8%，交流變頻調(diào)速的節(jié)電效果相當(dāng)顯著，經(jīng)濟效益十分可觀。中央空調(diào)系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)，電機可在很寬的圍平滑調(diào)速, 可將所有節(jié)流閥去掉, 使管道暢通，可免去節(jié)流損耗。通過改變電機轉(zhuǎn)速而改變水的流速, 從而改變水的流量，達到制冷機正常工作要求和平衡熱負荷所需冷量要求，達到節(jié)能目的。采用變頻調(diào)速技術(shù)的關(guān)鍵是電機轉(zhuǎn)速的可調(diào)和可控。這種系統(tǒng)可由多臺水泵電機組成，其中只有一臺水泵處于變頻調(diào)速狀態(tài)，就可以達到節(jié)能目的。這種系統(tǒng)最大程度地節(jié)約了設(shè)備。電機的變頻調(diào)速系統(tǒng)是由PLC控制器進行切換和控制。1.

9、3 本文的主要工作中央空調(diào)系統(tǒng)通常分為冷凍水和冷卻水兩個系統(tǒng)?，F(xiàn)在水泵系統(tǒng)節(jié)能改造的方案大都采用變頻器來實現(xiàn)。（1）冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制該方案在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的情況下，確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來控制變頻器的頻率增減，控制方式是：冷凍回水溫度大于設(shè)定溫度時頻率無極上調(diào)。（2）冷卻水系統(tǒng)的閉環(huán)控制該方案在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下，通過控制變頻器的輸出頻率來調(diào)節(jié)冷卻水流量。當(dāng)中中央空調(diào)冷卻水出水溫度低時，減少冷卻水流量；

10、當(dāng)中中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時，加大冷卻水流量，在保證中中央空調(diào)機組正常工作的前提下，達到節(jié)能增效的目的?？刂圃碚f明如下：PLC控制器通過溫度模塊與溫度傳感器將冷凍機的回水溫度和出水溫度讀入控制器存，并計算出溫差值；然后根據(jù)冷凍機的回水與出水的溫差值來控制變頻器的頻率，以控制電機轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出水的流量，控制熱交換的速度；溫差大，說明室溫度高系統(tǒng)負荷大，應(yīng)提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度和流量，加快熱交換的速度；反之溫差小，則說明室溫度低，系統(tǒng)負荷小，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度和流量，減緩熱交換的速度以節(jié)約電能。由于冷凍機組運行時，其冷凝器的熱交換量是由冷卻水帶到冷卻塔散熱降

11、溫，再由冷卻泵送到冷凝器進行不斷循環(huán)的。冷卻水進水出水溫差大，說明冷凍機負荷大，需冷卻水帶走的熱量大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，加大冷卻水的循環(huán)量；溫差小，則說明，冷凍機負荷小，需帶走的熱量小，可降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減小冷卻水的循環(huán)量，以節(jié)約電能。通過溫度傳感器PT100將溫度信號經(jīng)過變送器和A/D轉(zhuǎn)換模塊傳送到PLC中進行處理，然后由PLC將控制信號送至變頻器中，變頻器根據(jù)控制信號做出相應(yīng)的頻率調(diào)整，實現(xiàn)對水泵電機轉(zhuǎn)速的控制。主要工作有：溫度檢測部分設(shè)計；選擇變頻器；設(shè)計主電路；選擇PLC器件并選擇擴展模塊；I/O口的分配與輸入輸出接口電路的設(shè)計；報警等接口設(shè)計；編制設(shè)計PLC程序；系統(tǒng)仿真。2 系

12、統(tǒng)原理分析與方案設(shè)計2.1 中央空調(diào)結(jié)構(gòu)原理中央空調(diào)是由一臺主機通過風(fēng)道過風(fēng)或冷熱水管或管線連接多個末端的方式來控制不同的房間以達到室空氣調(diào)節(jié)目的的空調(diào)。 一般酒店，大型商場用的是風(fēng)管試的中央空調(diào)，它的原理是主機通過通往各個空間區(qū)域的通風(fēng)管道將處理后的冷熱空氣輸送到位。它的優(yōu)點是成本低、操控簡便、噪音低，最主要的缺點是：各個區(qū)域（房間）控溫不準(zhǔn)確。中央空調(diào)的工作原理與家用一樣，都是利用冷媒（運輸熱量的媒質(zhì)叫冷媒）的物理原理把室的熱量帶到室外去達到制冷的效果。中央空調(diào)工作原理如圖2-1所示。圖2-1中央空調(diào)工作原理中央空調(diào)系統(tǒng)主要由冷凍主機、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)機盤管系統(tǒng)、風(fēng)機和冷

13、卻塔等組成。（1）冷凍主機也叫致冷裝置，是中央空調(diào)的致冷源，通往各個房間的循環(huán)水由冷凍主機進行部熱交換，降溫為冷凍水。（2）冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由冷卻泵、冷卻水管道與冷卻塔組成。冷凍主機在進行熱交換、使水溫冷卻的同時，必將釋放大量的熱量。該熱量被冷卻水吸收，使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入冷卻塔，使之在冷卻塔中與大氣進行熱交換，然后再將降溫了的冷卻水，送回到冷凍機組。如此不斷循環(huán)，帶走了冷凍主機釋放的熱量。（3）冷凍水循環(huán)系統(tǒng)由冷凍泵與冷凍水管道組成。從冷凍主機流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，通過各房間的盤管，帶走房間的熱量，使房間的溫度下降。同時，房間的熱量被冷凍水吸收，使冷凍

14、水的溫度升高。溫度升高了的循環(huán)水經(jīng)冷凍主機后又成為冷凍水。（4）風(fēng)機盤管系統(tǒng)。安裝于所有需要降溫的房間，用于將由冷凍水盤管冷卻了的冷空氣吹入房間，加速房間的熱交換。（5）風(fēng)機。用于降低冷卻塔中的水溫，加速將“回水”帶回的熱量散發(fā)到大氣中去。（6）冷卻塔。冷凍主機在致冷過程中，必然會釋放熱量，使機組發(fā)熱。冷卻水塔用于為冷凍主機提供“冷卻水”。冷卻水在盤旋流過冷凍主機后，將帶走冷凍主機所產(chǎn)生的熱量，使冷凍主機降溫。工作原理：冷凍主機是中央空調(diào)的致冷源，從冷凍主機流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，通過各房間的盤管，帶走房間的熱量，使房間的溫度下降。冷卻水塔為冷凍主機提供冷卻水，冷卻水經(jīng)管道盤旋

15、流過冷凍主機后，將帶走冷凍主機所產(chǎn)生的熱量，使冷凍主機降溫。空調(diào)系統(tǒng)中的控制對象多屬于熱工對象，從控制的角度分析具有以下特點：（1）多干擾性。例如：通過窗戶進入的太陽輻射熱是時間的函數(shù)，也受氣象條件的影響；室外空氣溫度通過圍護結(jié)構(gòu)對室溫產(chǎn)生的影響；為了換氣所采用的新風(fēng)，其溫度變化對室溫有直接的影響；室人員的變動，照明、機電設(shè)備的啟停，均會干擾變動時控制的難度以與能源浪費的問題。（2）多工況性。空調(diào)系統(tǒng)中對空氣的處理過程具有很強的季節(jié)性，一年中，至少要分為冬季，過渡季和夏季。另外在同一天中，夜晚和白天的空氣工況也不完全一樣，因此，空調(diào)對空氣的處理過程也具有多變性。多工況性的特點就決定了空調(diào)的運行

16、不能設(shè)定在某一不變的參數(shù)下，而這就要求空調(diào)的控制系統(tǒng)必須要靈活的動作來適應(yīng)變化的工況。在中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中，冷凍泵、冷卻泵的裝機容量是取系統(tǒng)最大負荷再增加10%20%余量作為設(shè)計系數(shù)。根據(jù)計算中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷凍水、冷卻水循環(huán)用電約占夏季酒店總用電的25%30%，冷卻塔的用電占8%10%。因此，實施對冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)以與冷卻塔的能量自動控制是中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造與自動控制的重要組成部分。根據(jù)異步電動機原理 （2-1）式中：n-轉(zhuǎn)速；f-頻率；p-電機磁極對數(shù)；s-轉(zhuǎn)差率。由上式可見，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速有3種方法，改變頻率、改變電機磁極對數(shù)、改變轉(zhuǎn)差率。在以上調(diào)速方法中，變頻調(diào)速性能最好，調(diào)速圍大，

17、靜態(tài)穩(wěn)定性好，運行效率高。因此改變頻率而改變轉(zhuǎn)速的方法最方便有效。以前的冷卻塔是人為的根據(jù)冷卻水溫度選擇冷卻塔開啟的臺數(shù)，非常容易造成能源的浪費現(xiàn)象，現(xiàn)在根據(jù)冷卻水的溫度，由溫度傳感器傳送信號至PLC，由PLC經(jīng)計算后對冷卻水泵依次開啟，以達到節(jié)能效果。2.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)工作原理PLC是變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。其作用是協(xié)調(diào)各機組與變頻器之間的電氣連接，通過接觸器與變頻器柜的繼電器和接觸器進行邏輯切換來實現(xiàn)系統(tǒng)的控制方案。PLC的輸入信號有機組選擇信號、運行方式選擇信號、冷卻塔和主機開/關(guān)信號、冷凍泵和冷卻泵的起/停信號等。輸入信號經(jīng)程序運算，發(fā)出相應(yīng)的動作信號，經(jīng)微型繼電器與相應(yīng)的常閉、

18、常開觸頭分別控制變頻器與中央空調(diào)系統(tǒng)的運行，以與聲、光報警器件的動作。PLC軟件程序設(shè)計采用梯形圖語言編程，直觀易懂。該系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器、主接觸器、水泵機組與溫度檢測裝置組成閉環(huán)自動控制系統(tǒng)。水泵機組都可運轉(zhuǎn)在工頻以下和變頻以下兩種狀態(tài)。這由系統(tǒng)根據(jù)實際需要進行切換控制?？删幊炭刂破饔肐/O擴展接口分別接入A/D和D/A模塊，A/D模塊通過PLC將溫度模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，D/A模塊將PLC輸出的開關(guān)量轉(zhuǎn)換為模擬量，以控制變頻器的升速過程與降速過程。溫度檢測裝置將狀態(tài)送A/D,A/D有多個數(shù)字量（x0,x1,x2,x3）輸人PLC,進行控制熱負荷從小至大之間的變化，首先對PLC進行

19、設(shè)定上限x1、下限x0。剛開始工作熱交換量為零。x0、x1處于關(guān)斷狀態(tài)。PLC控制下，KM3接通，1號泵接入變頻器電源，同時啟動升速程序，按D/A模塊輸出電壓的設(shè)定曲線升速,從而使1號泵進行軟啟動。1號泵轉(zhuǎn)速逐漸增大，熱交換量也逐漸增加。若達到設(shè)定的下限x0時，則1號泵在該頻率下穩(wěn)定運行；若頻率增至50Hz時還未達到下限x0，則PLC發(fā)出指令KM3釋放，KM2閉合，1號泵由工頻電網(wǎng)直接供電，全速運轉(zhuǎn)，同時D/A輸出為0。PLC指令KM5閉合，2號泵接入變頻調(diào)速狀態(tài)，并由PLC控制按設(shè)定曲線升速。若升到50Hz頻率下還未達到設(shè)定下限x0，則2號泵切換為工頻，3號泵為變頻調(diào)速, 繼續(xù)下去, 直到熱

20、交換量達到下限x0，電機穩(wěn)定運行于此狀態(tài)下。如果熱交換量超過上限x1，設(shè)定下調(diào)時，接入變頻器的第n個水泵，其輸出頻率降低，若降至0Hz時，還未達到上限x1，則第n個水泵停，同時D/A置5V，第n-1個水泵切換變頻狀態(tài)，并按設(shè)定曲線降低直至達其設(shè)定上限x1，水泵穩(wěn)定運行于此狀態(tài)下。需注意，在水泵進行工頻和變頻電網(wǎng)的切換過程盡可能快，各接觸器間互鎖和動作時間要設(shè)置好。該控制系統(tǒng), 在任何狀態(tài)下, 只需一臺水泵電機處于調(diào)速狀態(tài), 其它電機可根據(jù)需要處于工頻狀態(tài)或停機狀態(tài), 就可實現(xiàn)熱交換從零至最大的控制過程。冷卻水、冷凍水系統(tǒng)可分別用一臺PLC控制器和一臺變頻調(diào)速器來控制。2.3空調(diào)變頻控制系統(tǒng)的構(gòu)

21、架空調(diào)變頻控制系統(tǒng)，依據(jù)水泵變頻曲線和系統(tǒng)曲線計算出最佳運行模式后，使n臺水泵在最佳頻率下運行。隨著用戶量的不斷變化,實際差壓值會經(jīng)常偏離設(shè)定值。為了徹底消除該水泵系統(tǒng)的剩余揚程，空調(diào)變頻系統(tǒng)將作進一步的PID調(diào)節(jié)。控制原理方框圖如圖2-2所示。圖2-2 系統(tǒng)的控制原理圖系統(tǒng)將差壓變送器的實時反饋值與目標(biāo)設(shè)定值比較,其差值被送入PLC的部PID調(diào)節(jié)器，經(jīng)過運算,輸出頻率信號對水泵進行調(diào)速，以達到消除差壓動態(tài)偏差的目的。其算法為：（2-2）式中 -調(diào)節(jié)器的輸出；-比例時間常數(shù)；-差壓設(shè)定值()與差壓實測值()之差；-差壓積分時間常數(shù)；-差壓微分時間常數(shù)。以上所有算法，將在西門子的PLCS7-20

22、0上實現(xiàn)。2.4總體設(shè)計方案的確定對中央空調(diào)冷卻水和冷凍水回水溫度進行檢測，然后將檢測溫度信號經(jīng)變送器和A/D轉(zhuǎn)換模塊反饋給PLC進行處理，再由PLC輸出通過變頻器控制冷卻泵和冷凍泵轉(zhuǎn)速，從而對溫度進行控制。目前，對冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)分別進行調(diào)速的方案最為常見，節(jié)電效果也較為顯著。該方案在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下，通過控制變頻器的輸出頻率來調(diào)節(jié)冷卻水流量。當(dāng)中央空調(diào)冷卻水出水溫度低時，減少冷卻水流量；當(dāng)中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時，加大冷卻水流量。冷凍水系統(tǒng)也是如此。在冷凍水和冷卻水的回水管道上安裝溫度傳感器，只檢測回水溫度，然后經(jīng)過PLC的處理對變頻器實行控制。這樣可確保中央空

23、調(diào)機組正常工作的前提下達到節(jié)能增效的目的。溫度傳感器可采用PT100熱電阻；A/D轉(zhuǎn)換模塊；PLC；D/A轉(zhuǎn)換模塊都選用西門子公司的產(chǎn)品，變頻器采用三菱公司的變頻器。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示。圖2-3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 可編程控制器的選型3.1.1可編程控制器概述可編程控制器，英文稱Programmable Logic Controller，簡稱PLC?？删幊炭刂破魇怯糜诠I(yè)現(xiàn)場的電控制器，它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計算機?？删幊炭刂破魍ㄟ^運行存儲在其存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進而再通過輸出電路的物理過程去實現(xiàn)對負載的控制

24、。如果說初期發(fā)展起來的可編程控制器主要是以它的高可靠性、靈活性和小型化來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電接觸控制，那么當(dāng)今的可編程控制器則吸取了微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的最新成果，得到了更新的發(fā)展。從單機自動化到整條生產(chǎn)線的自動化，乃至整個工廠的生產(chǎn)自動化；從柔性制造系統(tǒng)、工業(yè)機器人到大型分散控制系統(tǒng)，可編程控制器均承擔(dān)著主要角色4。（1）可編程控制器的硬件組成?？删幊炭刂破鞯挠布糠钟芍醒胩幚砥鲉卧–PU模塊）、存儲器、輸入/輸出（I/O）模塊、電源模塊、通信模塊、編程器等部分組成。如圖3-1所示。（2）可編程控制器的工作原理可編程控制器是以順序掃描的方式工作的。用戶程序通過編程器輸入并存放在可編程控制器的用

25、戶存儲器中。當(dāng)可編程控制器運行時，用戶程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但CPU是不能同時執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作原理工作，即每一時刻只執(zhí)行一個操作。由于CPU的運算處理速度很高，使得外部出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)從宏觀上看好像是同時完成的。這種按分時原則，順序執(zhí)行程序的各種操作的過程稱為CPU對程序的掃描。執(zhí)行一次掃描的時間成為掃描周期。可編程控制器的工作過程?？删幊炭刂破魇窃谙到y(tǒng)軟件的控制和指揮下，采用循環(huán)順序掃描的方式工作的，其工作過程就是程序的執(zhí)行過程，它分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。圖3-1 可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)框圖可編程控制器的基本功能可編程控制器有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I

26、/O接口、通信接口，有大容量的存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本的功能：a）邏輯處理功能；b）數(shù)據(jù)運算功能；c）準(zhǔn)確定時功能；d）高速技術(shù)功能；e）中斷處理（可以實現(xiàn)各種外中斷）功能；f）程序與數(shù)據(jù)存儲功能；g）自檢測、自診斷功能?？梢哉f，凡普通小型計算機能實現(xiàn)的功能，可編程控制器幾乎也都可以做到。豐富的功能為可編程控制器的廣泛應(yīng)用提供了可能。同時，也為自動化行業(yè)的遠程化、信息化與智能化創(chuàng)造了條件。3.1.2 可編程控制器的選型在可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計時，確定控制方案之后，下一步工作就是可編程控制器工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要設(shè)計選型的主要依據(jù)。工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細分析工

27、藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定可編程控制器的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的可編程控制器和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。（1）輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商可編程控制器的產(chǎn)品特點，對輸入輸出電數(shù)進行圓整。本設(shè)計輸入點有15個，輸出點11個。（2）存儲器容量的估算程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采

28、用存儲器容量的估算來替代。存儲器存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為存的總字數(shù)（16位為一個字）。另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的可編程控制器存容量選擇應(yīng)能存儲2000條梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。（3）機型的選擇目前，國眾多的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了多種系列功能各異的可編程控制器產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。通過對輸入/輸出點的選擇、對存儲容量的選擇、對I/O相應(yīng)時間的選擇以與輸出負載的特點選型的分析。并且根據(jù)轎廂樓層位置檢測方法，要求可編程控制器必須具有高速技術(shù)器，又

29、因為電梯是雙向運行的，所以可編程控制器還需具有可逆技術(shù)器。綜合考慮后，本設(shè)計選擇SIEMENS公司生產(chǎn)的S7系列的S7-200可編程控制器。S7-200系列PLC的主要特點如下：采用整體固定I/O型與基本單元加擴展的結(jié)構(gòu)，PLC的CPU、電源、I/0安裝于一體，結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡單。運算速度快，基本邏輯控制指令每條0.22us，可以實現(xiàn)高速控制。編程指令、編程元件較豐富，性價比高。PLC集成有固定點數(shù)的告訴計數(shù)輸入與高速脈沖輸出，脈沖頻率可以達到20100kHz。PLC帶有RS-485串行通信接口，可以支持無協(xié)議通信與點到點通信（PPI）、多點通信（MPI）、PROFIBUS總線通信。通過擴展模

30、塊，S7-200還可以增加如下功能。通信功能擴展。通過PROFIBUS-DP（EM227）、AS-i（CP243-2）、調(diào)制解調(diào)器（EM241）、以太網(wǎng)（CP243-1、CP243-1IT）等通信模塊，PLC可以與工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線網(wǎng)等不同的網(wǎng)絡(luò)進行連接，組成PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。特殊功能擴展。通過多通道模擬量I/O模塊、各種溫度測量模塊、定位脈沖模塊等，實現(xiàn)現(xiàn)場溫度、速度、位置等參數(shù)的控制、測量、調(diào)節(jié)功能。本文選配的SIMATIC S7-200 PLC主要由CPU226、模擬量輸入EM231模塊和模擬量輸出EM232模塊三部分組成。3.2 模擬量I/O模塊與傳感器選型3.2.1 模擬量輸入模塊選

31、型（A/D）模擬量的輸入在過程控制中的應(yīng)用很廣泛，如常用的溫度、壓力、速度、流量、堿度、位移等的工業(yè)檢測都是對應(yīng)電壓、電流的大小模擬量，再通過一定的運算(如PID)后控制生產(chǎn)過程達到一定的目的(如恒溫等)。模擬量輸入的電平大多是從傳感器通過變換后得到的，模擬量輸入信號按IEC標(biāo)準(zhǔn)為420mA電流信號或05V、-10V10V，010V的直流電壓信號。模擬量輸入模塊的基本功能就是將輸入PLC的外部模擬量轉(zhuǎn)換為PLC所需的數(shù)字量，以供給主控模塊進行數(shù)據(jù)處理和控制。模擬量輸入模塊可以直接與熱電偶，鉑電阻等溫度檢測元件相連，接受采自溫度傳感器的信號，溫度控制模塊實際上就相當(dāng)于變送器和A/D轉(zhuǎn)換器。將生產(chǎn)

32、現(xiàn)場的溫度信號值傳送給PLC，經(jīng)過PLC處理后，通過模擬量輸出模塊輸出。這樣就可以實現(xiàn)溫度的自動控制。EM231熱電阻模塊可以通過DIP開關(guān)來選擇熱電阻的類型，接線方式，測量單位和開路故障方向。連接到同一個擴展模塊上的熱電阻必須是一樣類型的。改變DIP開關(guān)后必須將PLC斷電后再通電，新的設(shè)置才能起作用4。EM231的主要參數(shù)，見表3-1。表3-1 EM231主要參數(shù)耗電量自+5V DC（自I/O總線）自L+L+電壓圍，2級或DC傳感器供電87mA60mA20.4至28.8V DCLED 指示燈24V DC電源供電良好ON=無錯，OFF=無24V DC電源，SF：ON=模塊故障，閃爍=輸入信號錯

33、誤,OFF=無錯模擬量輸入特性現(xiàn)場至邏輯現(xiàn)場至24V DC24V到邏輯500V AC500V AC500V AC共模輸入圍（輸入通道至輸入通道）120V AC共模抑制>120dB 120V AC輸入類型無隔離差分輸入輸入圍RTD類型(選一種)Pt-100，200，500，PT-1000-10000Cu-9.035Ni-10，120，1000R-150，300，600輸入分辨率溫度電阻0.115位加符號位模塊更新時間：所有通道405ms連線長度（最大）100米至傳感器線回路電阻（最大）最大為20數(shù)據(jù)字格式電壓：-32000至+32000最大輸入電壓30V DCEM231的配置區(qū)有3個設(shè)定開

34、關(guān)，用于模擬量輸入圍（量程）、分辨率、類型等的選擇，設(shè)定開關(guān)的作用如表3-2所示。表3-2 EM231設(shè)定開關(guān)表輸入類型與圍分辨率開關(guān)設(shè)定SW1SW2SW3單極性，010V電壓輸入2.5mV單極性，05V電壓輸入1.25mV單極性，020mA電流輸入5uA雙極性，0±5V電壓輸入2.5mV雙極性，0±2.5V電壓輸入1.25mV-設(shè)定開關(guān)ON；-設(shè)定開關(guān)OFF由于本設(shè)計采用的A/D轉(zhuǎn)換模塊，EM231輸入類型為單極性，05V電壓輸入。所以選擇分辨率為1.25mV，SW1、SW2、SW3分別為ON、ON、OFF的設(shè)定。模擬量輸入端的接線方式： 模擬量是通過帶屏蔽的雙絞線把信號

35、輸入每個信道，將第一路測量信號接入EM231的A+和A-端；將第二路測量信號介入EM231的B+和B-端。EM231需要外部提供DC24V電源，電源從L+、M端輸入。硬件連接圖如圖3-2所示。圖3-2 熱電阻與EM231硬件連接圖A/D轉(zhuǎn)換的輸入/輸出關(guān)系曲線如圖3-3所示。圖3-3 A/D轉(zhuǎn)換的輸入/輸出關(guān)系曲線3.2.2 模擬量輸出模塊選型（D/A）模擬量輸出模塊是將中央處理器的二進制數(shù)字信號(如4095等)轉(zhuǎn)換成420mA的電流輸出信號或010V，05V的直流電壓輸出信號，以提供給執(zhí)行機構(gòu)。模擬量輸出模塊選用西門子公司的EM232模塊。其主要參數(shù)指標(biāo)見表3-3：表3-3 EM232模塊的

36、主要參數(shù)模擬量輸出特性模擬量輸出點數(shù)2隔離(現(xiàn)場側(cè)到邏輯線路)無信號圍電壓輸出電流輸出±10V020mA數(shù)據(jù)字格式電壓電流-32000+320000+32000分辨率全量程電壓電流12位11位數(shù)字量到模擬量轉(zhuǎn)換器（DAC）的12位讀數(shù)，其輸出數(shù)據(jù)格式是左端對齊的，最高有效位：0表示是正值數(shù)據(jù)字，數(shù)據(jù)在裝載到DAC寄存器之前，4個連續(xù)的0是被裁斷的，這些位不影響輸出信號值4。 D/A轉(zhuǎn)換模塊輸入/輸出關(guān)系如圖3-4所示。圖3-4 D/A轉(zhuǎn)換模塊輸入/輸出關(guān)系（1）模擬量輸出端的接線方式：經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后，模擬量通過雙絞線把信號輸出，如果是輸出電壓信號，則將雙絞線接到信道的M0，V0端；

37、如果輸出的是電流信號，那么應(yīng)先將雙絞線接到信道的M0和I0端。（2）接線方式如圖3-5所示。圖3-5 EM232端子接線圖3.2.3 溫度傳感器選型溫度檢測的主要方法根據(jù)敏感元件和被測介質(zhì)接觸與否，可以分成接觸式與非接觸式兩大類。接觸式檢測方法主要包括基于物體受熱體積膨脹性質(zhì)的膨脹式溫度檢測儀表；基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值所溫度變化的熱電阻溫度檢測儀表；基于熱電效應(yīng)的熱電偶溫度檢測儀表。非接觸式檢測方法是利用物體的熱輻射特性與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系，對物體的溫度進行檢測，主要有亮度法、全輻射法和比色法等。熱敏電阻是用金屬氧化物或半導(dǎo)體材料作為電阻體的測溫敏感元件。熱敏電阻有正溫度系數(shù)（PTC）、負溫度

38、系數(shù)（NTC）和臨界溫度系數(shù)（CTR）三種。溫度特性曲線如圖3-6所示。圖3-6各種熱敏電阻特性溫度檢測用的主要是負溫度系數(shù)熱敏電阻，PTC和CTR熱敏電阻則利用在特定溫度下電阻值急劇變化的特性構(gòu)成溫度開關(guān)器件。負溫度系數(shù)的熱敏電阻主要由單晶以與錳、鎳、鈷等金屬氧化物制成，測溫圍為-50到300。它可以制成不同的結(jié)構(gòu)形式，有珠狀、片狀、桿狀和薄膜狀等，其中珠狀和柱狀的金屬氧化物熱敏電阻穩(wěn)定性較好。熱敏電阻的優(yōu)點是值大，一般為金屬電阻的十幾倍，靈敏度很高，而且組織也高，在使用時引線電阻所引起的誤差可以忽略。缺點是互換性差，部分產(chǎn)品穩(wěn)定性不好。但由于它結(jié)構(gòu)簡單，熱響應(yīng)快，靈敏度高并且價格便宜，因此

39、在汽車、家電等領(lǐng)域得到大量應(yīng)用3。PT100溫度傳感器的測量溫度圍是：-50450。Pt100熱電阻隔離變送器：型號：RS3011。該產(chǎn)品是用PT100傳感器測量溫度的隔離變送器，在工業(yè)上主要用于測量-200+500的溫度。變送器有線性化和長線補償功能，出廠時按照PT100國標(biāo)分度表校正，完全達到0.2級精度要求。輸入、輸出和輔助電源之間是完全隔離（三隔離），可以承受2500VDC的隔離耐壓。產(chǎn)品采用DIN35國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝方式，體積小、精度高，性能穩(wěn)定、性價比高，可以廣泛應(yīng)用在石油、化工、電力、儀器儀表和工業(yè)控制等行業(yè)。主要特性：（1）輸 入： Pt100(-20+400) (圍可選擇)（

40、2）輸出信號： 420mA/05V（3）精度等級： 0.2級(FSR%)（4）含線性化和長線補償功能（5）隔離耐壓：2500VDC(0.5mA,60S)（6）DIN35導(dǎo)軌安裝（7）精度高、性能穩(wěn)定可靠3。因本設(shè)計需求，特選擇輸入溫度圍為0+100。3.3 變頻器的選型與參數(shù)設(shè)置3.3.1 變頻器的選型常規(guī)設(shè)計的交流電動機，通常都是在額定頻率、額定電壓下工作的。此時，軸上輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率都可以達到額定值。在變頻調(diào)速的情況下，供電頻率是變化的，電機的實際輸出也會變化。由于變頻器有一定的通用性，因此在與不同拖動場合的電機配合時，需要選配相應(yīng)的變頻器。在一臺變頻器驅(qū)動一臺電機的情況下，變頻器的容量

41、選擇要保證變頻器的額定電流大于該電動機的額定電流，或者是變頻器所適配的電動機功率大于當(dāng)前該電動機的功率。按連續(xù)恒負載運轉(zhuǎn)時所需的變頻器容量(kVA)的計算式計算6： （3-1）式中：負載所要求的電動機的軸輸出功率，單位為W；電動機的效率(通常約0.85)；電動機的功率因數(shù)(通常約0.75)；電流波形的修正系數(shù)，對PWM方式，取=1.05；變頻器的額定容量。由于本系統(tǒng)所用的單臺水泵功率為2.2kW，取=1.05，=2.2kW，=0.85=0.75，代入公式（2.3）得：1.05×2.2/0.85×0.75=3.62kW三菱FR-A540系列變頻器的容量為0.4kW55kW。由

42、于本系統(tǒng)采用的是一臺變頻器只為一臺電機提供電源，即一臺變頻器對應(yīng)一臺水泵，所以根據(jù)計算得出，應(yīng)選擇三菱FR-A540-3.7K-CH的變頻器。交流變頻調(diào)速日益完善，調(diào)速方便簡單成為電機調(diào)速主流。三菱變頻器以其高性能，適中的價格應(yīng)和了中國工控行業(yè)的需要，在國得到了廣泛的應(yīng)用。節(jié)能的需要為三菱變頻器的應(yīng)用帶來了巨大的契機，三菱變頻驅(qū)動產(chǎn)品在中國得到了更大的發(fā)展。具體參數(shù)如下6：（1）功率：3.7KW（三相380V，50Hz）（2）電流：9A（3）特點：采用先進磁通矢量控制方式，調(diào)速可達1：120（0.5-50Hz）。采用可直接監(jiān)視并控制主回路的智能驅(qū)動回路（最新開發(fā)的ASIC），使低速時不均勻旋轉(zhuǎn)

43、得到大幅度的改善?？刹鹦妒斤L(fēng)扇和接線端子，維護方便。置RS485通信口，可插擴展卡符合全世界主要通信標(biāo)準(zhǔn)。三菱FR-A540變頻器調(diào)制方式為PWM調(diào)制，控制方式為V/F控制，具有轉(zhuǎn)矩提升，點動，制動與上位機通訊等功能。3.3.1 變頻器的參數(shù)設(shè)置在本系統(tǒng)中，PLC通過D/A轉(zhuǎn)換模塊將控制量通過“2”引腳（既電壓輸入）引入。將頻率調(diào)整到響應(yīng)值。要使變頻器能夠按預(yù)定的狀態(tài)工作，還要對變頻器進行參數(shù)設(shè)定。見表3-4。表3-4變頻器參數(shù)參數(shù)號設(shè)定值名稱Pr.02%轉(zhuǎn)矩提升Pr.150Hz上限頻率Pr.20Hz下限頻率Pr.350Hz基底頻率Pr.46Hz低速設(shè)定Pr.73S加速時間Pr.81S減速時間

44、Pr.97.65A電子過電流保護Pr.130.5Hz啟動頻率Pr.140適用負荷選擇Pr.290加/減速曲線Pr.607智能模式選擇Pr.7113適用電機Pr.793操作模式選擇Pr.802.2KW電機容量Pr.814電機極數(shù)Pr.83380V電機額定電壓Pr.8450Hz電機額定頻率Pr.951在線自動調(diào)整選擇Pr.96101自動調(diào)整設(shè)定/狀態(tài)3.4 總體電路圖由于三菱FR-A500系列變頻器的輸入信號出廠設(shè)定為漏型邏輯。而S7-200PLC，CPU226DC/DC/DC的輸出均屬于源型邏輯。所以需要改變FR-A540變頻器控制邏輯，將其改為源型邏輯。在變頻器控制回路端子板的背面，把跳線從漏

45、型邏輯位置轉(zhuǎn)移到源型邏輯位置。即將跳線從“SINK”位置移到“SOURCE”位置。由于本設(shè)計中PLC輸出晶體管是由外部電源供電。所以用變頻器SD端子作為公共端，以防止漏電流產(chǎn)生的誤差。系統(tǒng)總體電路圖見附錄2?？删幊炭刂破鬏斎胼敵鯥/O口分配情況，見表3-5。表3-5 輸入輸出I/O口分配表模塊號輸入端子號輸出端子號地址號信號名稱說明CPU2261I0.01號啟動按鈕2I0.11號停止按鈕3I0.22號啟動按鈕4I0.32號停止按鈕5I0.43號啟動按鈕6I0.53號停止按鈕7I0.6緊急停車按鈕8I0.7總啟動按鈕9I1.01號變頻器啟動按鈕10I1.11號變頻器停止按鈕11I1.21號電機故

46、障熱繼電器12I1.32號電機故障熱繼電器13I1.43號電機故障熱繼電器14I1.52號變頻器啟動按鈕15I1.62號變頻器停止按鈕1Q0.0變頻器給電繼電器2Q0.11號泵工頻啟動繼電器3Q0.21號泵變頻運行繼電器4Q0.32號泵工頻啟動繼電器5Q0.42號泵變頻運行繼電器6Q0.53號泵工頻啟動繼電器7Q0.63號泵變頻運行繼電器8Q0.72號變頻器給電繼電器9Q1.0冷凍泵變頻運行繼電器10Q1.11號變頻器啟停數(shù)字量11Q1.22號變頻器啟停數(shù)字量EM2311AIW01號熱敏電阻PT1002AIW22號熱敏電阻PT100EM2321AQW01號變頻器電壓2AQW22號變頻器電壓4

47、系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件由初始化程序、主程序和中斷服務(wù)程序三部分組成。主程序主要對存儲區(qū)標(biāo)志位、緩沖區(qū)、定時器和PID調(diào)節(jié)器進行初始化。子程序由PID調(diào)節(jié)子程序和尋找最佳工作模式子程序組成。PLC控制下變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作原理，可編程邏輯控制器PLC是變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。其作用是協(xié)調(diào)各機組與變頻器之間的電氣連接，通過接觸器與變頻器的繼電器和接觸器進行邏輯切換來實現(xiàn)系統(tǒng)的控制方案。PLC的輸入信號有機組選擇信號、運行方式選擇信號、冷卻塔和主機開/關(guān)信號、冷凍泵和冷卻泵的起/停信號等。輸入信號經(jīng)程序運算，發(fā)出相應(yīng)的動作信號，經(jīng)微型繼電器與相應(yīng)的常閉、常開觸頭分別控制變頻器與中央空調(diào)系統(tǒng)的運行，以

48、與聲、光報警器件的動作。PLC軟件程序設(shè)計采用梯形圖語言編程，直觀易懂。通常情況下，變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器、主接觸器、水泵機組與溫度檢測裝置組成閉環(huán)自動控制系統(tǒng)。每臺電機都可以運轉(zhuǎn)在工頻和變頻兩種狀態(tài)下，這由PLC系統(tǒng)根據(jù)需要進行切換控制?？删幊炭刂破饔肐/O擴展板接口分別接入A/D和D/A從模塊。A/D模塊通過PLC將溫度模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，D/A模塊將PLC輸出的開關(guān)量轉(zhuǎn)換為模擬量，以控制變頻器升速過程與降速過程。需要注意的是，在水泵進行工頻和變頻電網(wǎng)的切換過程盡可能快，各接觸器間互鎖和動作時間要設(shè)置好。本系統(tǒng)是利用電壓信號控制變頻器，進而控制水泵轉(zhuǎn)速和溫度。控制程序采用P

49、ID控制算法控制輸出電壓。其中子程序SBR-0為1號變頻器的電壓控制參數(shù)；SBR-1為2號變頻器的電壓控制參數(shù)。主程序OBI分別調(diào)用SBR-0，SBR-1子程序塊傳送PID控制參數(shù)。定時中斷0為每10毫秒中斷一次，進入INT-0。中斷服務(wù)程序INT-0對2個變頻器分別控制。4.1存變量分配存變量分配如圖4-1。表4-1 存變量分配序號名稱地址注釋序號名稱地址注釋11號啟動I0.0上升沿291號變頻器控制電壓AQW012bit21號停止I0.1上升沿302號變頻器控制電壓AQW212bit32號啟動I0.2上升沿311號PID表VB08bit42號停止I0.3上升沿321號過程變量VD032bi

50、t53號啟動I0.4上升沿331號設(shè)定值VD432bit63號停止I0.5上升沿341號輸出值VD832bit7緊急停車I0.6上升沿351號增益VD1232bit8總啟動I0.7上升沿361號采樣時間VD1632bit91號變頻器啟動I1.0上升沿371號積分時間VD2032bit101號變頻器停止I1.1上升沿381號微分時間VD2432bit111號電機故障I1.2上升沿391號積分前項VD2832bit122號電機故障I1.3上升沿401號過程前值VD3232bit133號電機故障I1.4上升沿412號PID表VB368bit142號變頻器啟動I1.5上升沿422號過程變量VD3632

51、bit152號變頻器停止I1.6上升沿432號設(shè)定值VD4032bit16變頻器給電Q0.0“1”有效442號輸出值VD4432bit171號泵工頻啟動Q0.1“1”有效452號增益VD4832bit181號泵變頻運行Q0.2“1”有效462號采樣時間VD5232bit192號泵工頻啟動Q0.3“1”有效472號積分時間VD5632bit202號泵變頻運行Q0.4“1”有效482號微分時間VD6032bit213號泵工頻啟動Q0.5“1”有效492號積分前項VD6432bit223號泵變頻運行Q0.6“1”有效502號過程前值VD6832bit232號變頻器給電Q0.7“1”有效512號PID

52、輸出VW41816bit24冷凍泵變頻運行Q1.0“1”有效53EM232最大值VW40016bit251號變頻器啟停Q1.1“1”有效54EM232最小值VW40216bit262號變頻器啟停Q1.2“1”有效551號PID輸出VW41616bit271號熱敏電阻AIW012bit56中間值變量VD7232bit282號熱敏電阻AIW212bit4.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計4.2.1 主程序設(shè)計在本系統(tǒng)中，PLC程序設(shè)計的主要任務(wù)是接受外部開關(guān)信號(按鈕、繼電器)的輸入，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)以與輸出信號去控制接觸器、繼電器等器件，以完成相應(yīng)的控制任務(wù)。PLC程序設(shè)計共有四個模塊：（1）控制按鈕模塊

53、主要處理各電機和電磁閥的啟?？刂?。（2）報警處理模塊主要處理變頻器的故障報警和報警信息。（3）變頻器給定模塊將處理變頻器的工作模式，調(diào)用變頻器設(shè)定模塊。（4）變頻器設(shè)定模塊，是接受由模擬量輸入模塊(EM231)接受溫度傳感器轉(zhuǎn)換而來的信號，與頻率給定值進行比較后再作為輸入信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量給變頻器PLC主程序設(shè)計，當(dāng)PLC的主程序開始運行之后，就處于反復(fù)的循環(huán)執(zhí)行之中，每一次循環(huán)被稱為一次掃描：即對主程序的語句逐條掃描執(zhí)行。主程序主要完成初始化、遙信自處理、通信處理三方面的工作。只有第一次掃描才執(zhí)行初始化程序，然后進行遙信自處理程序，若有通信要求，則進行通信處理，否則結(jié)束主程序，完成一次掃描工作7。PLC主程序流程圖如圖4-1所示。圖4-1 初始化程序流程圖梯形圖程序與相應(yīng)注釋，圖4-2：圖4-2 初始化程序梯形圖與注釋4.2.2 PID控制的設(shè)計與實現(xiàn)在生產(chǎn)過程自動控制的發(fā)展歷程中，PID控制是歷史最久、生命力最強的基本控制方式。在本世紀40年代以前，除在最簡單的情況下可采用開關(guān)控制外，它是唯一的控制方式。PID控制具有很多優(yōu)點。（1）算法簡單，使用方便，容易通過簡單的硬件和軟件方式實現(xiàn)；（2）適應(yīng)性強，可以廣泛的應(yīng)用于各種行業(yè)。由于其有這些優(yōu)點，PID控制直到現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的基本控制方式之一。溫度是一個普通而又重要的物