TKB2121 CPC-G227B01A-11PLC功能指令實現(xiàn)高壓變頻器PID閉環(huán)控制

　　用戶現(xiàn)場對變頻器閉環(huán)控制提出的要求是:變頻器能夠根據(jù)用戶系統(tǒng)用水量的變化，自動調(diào)整變頻泵的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)管網(wǎng)恒壓供水;同時還可以在液晶屏上設(shè)定壓力目標(biāo)值。

　　針對用戶的要求，TKB2121 CPC-G227B01A-11PLC另外配置了模擬特殊模塊FX2N-4AD和FX2N-2DA。FX2N-4AD為模擬輸入模塊，有四個輸入通道，zui大分辨力12位，模擬值輸入范圍為-10V～10V或者4～20mA;FX2N-2DA為模擬輸出模塊，有2個輸出通道，zui大分辨力12位，模擬值輸出值范圍為-10V到10V或者4到20 mA。這樣通過讀取指令（FROM）和寫入指令（TO），以及PLC帶有的PID閉環(huán)控制功能指令（如圖3所示），就可以實現(xiàn)對用戶現(xiàn)場的管網(wǎng)水壓進(jìn)行PID閉環(huán)控制。

圖3 帶有的PID閉環(huán)控制功能指令的PLC 程序  

　　其具體編程過程是這樣:PLC讀取指令（FROM）讀取用戶水壓反饋值，把反饋值用移動指令（MOV）存入PID指令中的D12數(shù)據(jù)地址里; 把用戶的水壓設(shè)定值用移動指令（MOV）存入PID指令中的D10數(shù)據(jù)地址里;D200～D222保存PID的運行參數(shù);D14為PID指令的運算值輸出，通過PLC的寫入指令（TO）把PID閉環(huán)運算結(jié)果D14寫入模擬輸出模塊，再通過模擬輸出模塊轉(zhuǎn)換成-10V～10V或者4～20mA的模擬信號送入高壓變頻器控制器進(jìn)行頻率設(shè)定。

　　TKB2121 CPC-G227B01A-11在進(jìn)行PID運行參數(shù)設(shè)置時，P、I、D的參數(shù)設(shè)定尤其重要，其設(shè)定的好壞直接關(guān)系到管網(wǎng)水壓控制的好壞。P表示比例增益，設(shè)定范圍為0～99(%)，比例調(diào)節(jié)設(shè)定大，系統(tǒng)出現(xiàn)偏差時，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過大的比例增益，會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定;I表示積分時間，設(shè)定范圍為0～32767(*100ms)，積分時間越小，積分作用就越強(qiáng)，反之I越大則積分作用弱;D表示微分時間，設(shè)定范圍為0～32767(*10ms)，微分調(diào)節(jié)有超前的控制作用，合適的微分時間能改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。

　　攀鋼污水處理廠供水管網(wǎng)比較龐大，管網(wǎng)水壓對水泵轉(zhuǎn)速的變化響應(yīng)比較緩慢， 因此PID的計算速度不能過快，即比例調(diào)節(jié)不能過快，否則如果管網(wǎng)水壓突然變化大時，變頻器的調(diào)節(jié)容易形成較長時間的振蕩。根據(jù)這一情況，如圖3所示，可以在PLC控制程序中加入PID間隔計算時間    （T0）以及PID運算死區(qū)（M0），這樣就可以把PID的計算速度調(diào)節(jié)至與管網(wǎng)水壓變化速度相*，避免管網(wǎng)水壓震蕩。

　　（4）TKB2121 CPC-G227B01A-11PLC功能指令實現(xiàn)PLC與變頻器上位機(jī)通信

　　為了使變頻器上位機(jī)能對PLC進(jìn)行顯示、報警及記錄，PLC還配置了通信模塊FX2N-232BD，實現(xiàn)與變頻器上位機(jī)的串口通信，通信編程指令如圖4所示。

圖4 通信編程指令

　　TKB2121 CPC-G227B01A-11PLC RS232串口通信可使用無協(xié)議（RS指令）或協(xié)議與上位機(jī)進(jìn)行通信，本例中使用無協(xié)議與上位機(jī)進(jìn)行通信，如圖四所示:D8120用于設(shè)定PLC通信格式，D50表示發(fā)送起始地址，K60表示發(fā)送字節(jié)數(shù)量，D150表示接收起始地址，K20表示接收字節(jié)數(shù)量。

4、結(jié)束語

　　TKB2121 CPC-G227B01A-11高壓變頻器自動旁路柜采用PLC進(jìn)行旁路邏輯控制，通過在攀鋼污水處理廠運行的智光高壓變頻器模擬故障說明，高壓變頻器自動旁路柜在從變頻轉(zhuǎn)工頻，工頻轉(zhuǎn)變頻的相互切換非常方便，能在10s以內(nèi)完成，大大提高了水泵運行的可靠性?，F(xiàn)場PID閉環(huán)控制效果非常理想，水壓波動非常小，波動在超過0.1kg時，變頻器能迅速調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，把水壓控制在設(shè)定范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速時不會產(chǎn)生任何振蕩。同時通過PLC與高壓變頻器控制器的串口RS-232通信，在高壓變頻器液晶屏上能監(jiān)視系統(tǒng)管網(wǎng)水壓及PLC各種狀態(tài)量。

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