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台达自动化产品恒压供水整合应用
台达自动化产品恒压供水整合应用

时间:2013/12/22 21:58:01

  核心提示:1引言恒压供水主要用于锅炉、楼宇、工业厂房供水等众多给水行业,关于恒压供水项目控制系统技术方案比较成熟,实现方法也比较多,有专用的微机给水控制器、变频器嵌入式pid反馈恒压控制、人机界面和plc整合应...

1 引言
恒压供水主要用于锅炉、楼宇、工业厂房供水等众多给水行业,关于恒压供水项目控制系统技术方案比较成熟,实现方法也比较多,有专用的微机给水控制器变频器嵌入式pid反馈恒压控制、人机界面和plc整合应用等多种架构,其原理和核心控制思路都是采用pid反馈控制模型,实现无负压恒压供水。本文介绍基于台达触摸屏plc的恒压变频恒压供水设计方案,主要体现台达系统集成应用技术方案提供完善的自动化系统。

2 系统设计
2.1 恒压供水原理
根据设备工作要求设定系统给定压力(mpa),作为pid自整定控制模型的sv值,压力仪表传感器将被控对象管道压力(mpa)实时采集作为pid自整定模型的pv值,二者数值大小比较后生成偏差值et,按照调整好的比例系数kp、积分系数ki、微分系数k0,plc控制程序pid指令运算结果控制输出mv值,转换为模拟量(0~10v)作为变频器频率给定信号,控制变频器拖动水泵电机输出不同转速,达到调节供水管道压力的控制效果。见表1。

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2.2 台达plc的pid控制
台达plc主要利用pid指令算法构成反馈控制回路,达到恒压供水控制要求,原理设计如图1所示。

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图1 s3+4为k0~k2的控制方块


●控制方块图:
图1中的s表示微分的动作,其动作定义为现在pv值减去前次pv值后,再除以取样时间的动作;另外1/s表示积分的动作,其动作定义为前次积分值加上这次偏差量乘以取样时间的值;最后图中的g(s)表示受控装置。
●pid的基本表达式

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其中pv(t)s表示pv(t)的微分值,以及台达自动化产品恒压供水整合应用表示e(t)的积分值,当动作方向选择正向或逆向动作,e(t)值小于等于0,则被视为0。
动作方向pid运算方式
正向动作、自动 e(t)=sv-pv
逆向动作e(t)=pv-sv

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另外pv(t)s表示pv(t)的微分值,以及台达自动化产品恒压供水整合应用表示e(t)的积分值。
●符号说明:
mv:输出值
kp:比例增益
e(t):偏差值
pv:测定值
sv:目标值
kd:微分增益
pv(t)s:pv(t)的微分值
k1:积分增益
台达自动化产品恒压供水整合应用:e(t)的积分值
(1) plc控制程序中管道压力读取部分
管道压力读取部分的梯形图如图2所示。

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图2 管道压力读取部分的梯形图


(2) plc控制程序中关于采集管道压力处理
滤除掉06xa模块采集数字量0~4000之外的数值,根据压力传感器和压力变送器量程对应关系计算出管道实际压力(mpa)值。采集管道压力处理的梯形图如图3所示。

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图3 采集管道压力处理的梯形图


(3) plc控制程序中pid指令运用方法
pid处理的梯形图如图4所示。

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图4 pid运算的梯形图


(4) 频率数值用于人机界面显示
pid指令运算输出作为变频器频率给定信号,同时转换为频率数值用于人机界面显示,如图5所示。

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图5 人机界面显示的梯形图


2.3 配置设计
控制系统技术方案配置如表2所示。元件表格列举出控制系统主要控制原件,其他辅助器件未给出。

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3 基于台达hmi宏程序的动画设计
人机界面设计提供直观生动的供水管理监控。人机界面主要有3个画面,实现参数设置和实时显示,水泵运行动画显示,工作方式选择等功能。主画面如图6所示。水泵运行动画动态显示画面如图7所示。

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图6 供水系统主画面

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图7 基于台达hmi宏指令的动画画面


水泵运行动画动态显示水泵运行的动画显示是通过人机界面宏指令来完成的,效果虽没有工控组态软件生动,但是还是把工业现场的运行状态真实表现出来,满足了客户的需要。
宏程序分为三部分:clock宏;子宏1;子宏2。
clock macro根据两台水泵不同运行状态分别调用submacro 1和submacro 2。

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图8 clock macro


submacro 1用于显示水泵1的动态运行水流动画显示,见图9。

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图9 submacro 1


submacro 2用于显示水泵2的动态运行水流动画显示,见图10。

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图10 submacro 1



4 结束语
台达机电产品整合应用完成恒压供水系统功能全面满足工程需求,用户十分肯定台达产品,通过本案介绍提供给成熟可靠的技术方案,应用hmi与plc集成设计,提供功能全面的自动化控制技术。


作者简介
孙承志(1979-) 男 电气工程师,主要从事电气控制系统设计和研发工作,现供职于中达电通股份有限公司沈阳机电业务处,产品应用工程师(fae),负责台达自动化产品整合应用技术支持。

参考文献
[1] 台达dvp-plc应用技术手册程序篇
[2] 台达dvp-plc应用技术手册特殊模块篇
[3] 台达dop系列人机界面应用技术手册
[4] 台达vfd-f系列交流变频器使用手册

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