PLC在大楼供水机械设备中的应用
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PLC在大楼供水机械设备中的应用摘要大楼供水系统机械设备由于其适应性强,在很多的场合都有用途。
在大楼供水机械设备中,核心部分就是plc。
本文对于plc 系统在大楼供水机械设备自动控制中的应用现状,根据装置的基本情况,运用增量式pid进行调节,并且重点阐述软硬件的配合使用,实现了软启动和停止的功能,并且能够保持恒压供水。
关键词 plc;大楼供水机械设备;pid;恒压供水
中图分类号tu991 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)50-0156-02
目前,计算机自动化的发展,给与很多机械设备新的信息化技术应用,从而提高了这些机械设备的应用程度和深度。
控制技术上的发展和完善,使得变频器在目前机械和电子的各个领域发展迅速,机械行业尤其如此。
与信息化的结合使得机械行业的发展越来越快,plc与变频器的可靠性与灵活性得到了用户的认可。
从传统上来说,原有的大楼供水机械设备暴露了很多的缺点。
比如水的污染在很多地区尤其的严重,在用水过程中楼层的用水不平衡现象比较明显。
另外由于传统的供水机械在使用寿命和使用的保养方面,性价比都不如现在新的机械设备,所以在这样的情况下对于大楼供水机械设备的新研究就层出不穷。
1 系统工作原理
供水楼层对于供水压力的设定非常重要,要有充分的设定,才
能够保证足够的压力。
在早期的大楼里,我们常常会发现在高层的住户早上开水龙头,水很小,就是因为压力不足的原因。
在新技术的发展下,目前水压基本可以达到满足大楼越来越高的水压要求。
当用户用量增大的时候,压力传感器检测到的水压就会越来越小,水压的实际值和水压的设定偏差就会增大。
所以当偏差大小发生,就可以根据这个大小值来决定启动泵的数量,在解决方法上主要是运用加大流量的方法,这种方法可以解决用水量增大的问题。
相反,当用水量减少的某些时段,那么水泵的压力输出就会变小,在这种情况下输出的压力偏差越小,根据这个偏差值来决定关闭泵的数量,用来最大限度地节省电能。
另外一旦在火灾发生以后,四台泵在启动的时候,可以保证供水量最大,利用水泵的数量对水量的供水进行恒压的控制。
系统具体硬件包括几种,比如三菱变频器,四台继电器,接触器,变频电机等,都是必须在系统中进行严格设置的。
2 系统工作方式
系统可以进行如下的操作:第一是在上行过程中,系统要对启动进行控制,一般使用软启动。
当在自动运行的时候,要对启动的软键进行控制,一般是按下td200上的起动。
正常来说,plc程序控制模拟量模块em235给定变频器一固定频率输出,此时若用 pid 运算输出直接控制变频器则变频器依设定的上升时间运行,升速太快,系统冲击很大。
而在下行过程中,对于plc程序判断运行很重
要。
如果系统压力比较大,那么变频器运行大约是在18hz左右,且一般保持在一个水平上,不能效率很低,经验值大约就是18赫兹。
3 软件设计
1)pid调节以实现恒压供水
该系统为了克服内存容量的不足,我们选用增量式pid控制,即输出量是两个采样周期值之差e(k),控制器的输出增量为△u (k)。
表达式如下:
△u(k)=u(k)-u(k-1)
=kp{e(k)-e(k-1)+ t* e(k ) /t2+t0[e(k)-2e(k-1)+e(k-2) ]/t}
=kp[(1+t/t2+t0/t)*e(k)-(1+2t0/t)*e(k-1)+t0*e (k-2)/t]
=k1*e(k)-k2*e(k-1)+k3*e(k-2)
其中:k1、k2、 k3为经验系数,需要现场调试修改。
e(k)、 e(k-1)、e(k-2)为对应采样时刻的偏差。
当用水量增加时,uf减小,e(k)增大,需要添加水泵供水,以达到设定水压,通过这种方法实现恒压供水。
增量式控制程序框图。
2)数字滤波来保证采样数据的准确性
对于数字滤波的作用,就是要用于防止瞬时的抖动所带来的各
种问题,这样才能够在数据采样中保持一定的准确性,一般采用两种方法进行处理:
(1)当采样值比最大值还大时,我们取最大值为这次的采样值;
(2)考虑到精度的要求不高,我们采用数字滤波中的平均值滤波方法。
3)编程思路及安全连锁
工艺控制(控制对象主要是对4台水泵的控制)按用户用水量的大小,可自动完成工作过程的控制。
利用优先级控制:压力的优先级比时间的优先级高,来确保压力恒定。
一般对于系统的经济实用性要进行常规思维的突破,才能够不再对热继电器的状态进行检测。
4)工作数据的处理
工作数据的处理显得尤为重要,尤其是在配水装置中,数据的查阅能力非常重要,这对于系统的稳定性来说,很有价值。
运用工作数据可以对配水装置进行控制,而且数据的读取在其中也有较大的意义,为降低供水成本、修改程序提供依据。
通过对动态数据的查阅,可以使系统管理员对系统的动态过程能够很好的监控,从而有效地、合理的分配水资源。
5)报表输出及监控
输出的报表实际过程中可以分为两类:第一类是定时报表,第二类是动态数据分析报表。
在组态软件中,上位计算机就是利用一
类组态软件的,报表的编辑器可以实现这种功能,而且将鼠标放在一个对象上即可完成。
4 结论
本文所描述的增量式pid控制的dcs系统完全能满足高楼供水机械的供水要求,且具有功能完善、使用方便、控制精确等特点,稍加变化可适合任何需要恒压流量(液压)系统。
该系统在各大楼宇试用,效果较为理想。
参考文献
[1]曾玮.plc在供水系统中的应用[j].龙岩学院学报,2007(6).
[2]尹耕钦,唐绪伟.plc在供水系统中的应用[j].微计算机信息,2004(4).。