恒压供水的基本思路用水量大时

情境8：恒压供水8.1任务资讯8.2任务分析8.3任务决策8.4任务计划8.5任务实施8.6评价提高S7-200S7-200情境8：恒压供水8.1任务资讯8.2任务分析8.3任务决策8.4任务计划8.5任务实施8.6评价提高S7-200S7-2008.1任务资讯生产及生活都离不开水。而将水送到较远或较高的地方，管路中是需要有一定水压的。产生水压的设备是水泵，水泵转动得越快，产生的水压越高。传统的维持水压的方法是建造水塔，水泵开着时将水打到水塔中，水泵休息时，借助水塔的水位继续供水。建造水塔需花费财力，水塔还会造成水的二次污染。恒压供水的基本思路：用水量大时，增加水泵数量或提高水泵的转动速度以保持管网中的水压不变，用水量小时又需做出相反的调节。这在电动机速度调节技术不发达的年代是不可设想的，交流变频器的诞生为水泵转速的平滑连续调节提供了方便。8.1.1任务目标序号类别目标一知识点1.供水泵站组成。2.PID指令3.变频器原理二技能1.变频器接线2.EM235配置3.熟练运用PID指令三职业素养1.学生的沟通能力及团队协作精神2.良好的职业道德3.质量、成本、安全、环保意识恒压供水泵站一般需设多台水泵及电机。恒压供水的主要目标是保持管网水压的恒定，水泵电机的转速要跟随用水量的变化而变化，这就要用变频器为水泵电机供电。数台电机配一台变频器，变频器与电机间可以切换，供水运行时，一台水泵变频运行，其余水泵工频运行，以满足不同用水量的需求。8.1.2供水泵站组成变频恒压供水系统的基本构成8.1.3变频器交流变频器是微计算机及现代电力电子技术高度发展的结果。微计算机是变频器的核心，电力电子器件构成了变频器的主电路。通用变频器多是交-直-交变频器，由主回路，包括整流器、中间直流环节、逆变器和控制回路组成交-直-交变频器的基本结构变频器的控制有四种方式：(1)操作面板控制方式(2)外输入端子数字量操作方式。(3)外输入端子模拟量操作方式。(4)通信数字量操作方式。8.1.4模拟量模块EM235模拟量模块在接入电路工作前需完成配置及校准，配置指根据实际需接入的信号类型对模块进行的一些设定。校准可以简单地理解为仪器仪表使用前的调零及调满度。配置及校准操作位置见图9-7。图中可见增益及偏置调节使用的电位器及配置调节使用的6只开关。开关状态组合所对应的输入范围及分辨率，表中分成单极性输入及双极性输入两种情况。8.1.5PID指令PID控制即比例、积分、微分控制比例部分与误差信号在时间上是一致的，具有调节及时的特点。Kc越大，比例调节作用越强，系统的稳态精度越高，但过大会使系统的输出量震荡加剧，稳定性降低。积分部分与误差的大小和历史有关，即与过去有关，只要误差不为零，积分就一直起作用，因此积分部分可以消除稳态误差，提高控制精度。Ti越大，系统的稳定性可能有所改善，但积分动作越缓慢，消除稳态误差的速度减慢。微分部分反映了被控量变化的趋势（误差变化速度），即与将来有关，较比例调节更为及时，具有超前和预测的特点。Td增大，超调量减小，动态性能得到改善，但系统抑制高频干扰的能力下降。西门子PLC的PID指令有两个参数，其一是LOOP为回路号，取值0~7，表示在一个程序中最多可设8个PID调节回路。第二个参数是TABLE，为参数表或称回路表，TABLE用回路表的起始地址表示。该表是存储PID参数的相关单元。表中包含9个参数，用来控制和监视PID运算。这些参数分别是过程变量当前值(PVn)，过程变量前值(PVn-l)，给定值(SPn，输出值(Mn)，增益(Kc)，采样时间(Ts)，积分时间(TI)，微分时间(TD)和积分项前值(MX)。情境8：恒压供水8.1任务资讯8.2任务分析8.3任务决策8.4任务计划8.5任务实施8.6评价提高S7-200S7-200（1）代替调节器实现水压给定值与反馈值的综合与调节工作，实现数字式PID调节。一只传统调节器往往只能实现一路PID设置，用PLC作调节器可同时实现多路PID设置，在多功能供水泵站的各类工况中PID参数可能不一样，使用PLC作数字式调节器十分方便。8.2任务分析（2）控制水泵的运行与切换。在多泵组恒压供水泵站中，为了使设备均匀地磨损，水泵及电机是轮换工作的。在设单一变频器的多泵组泵站中，如规定和变频器相连接的泵为主泵，主泵也是轮流担任的。主泵在运行时达到最高频率时，增加一台工频泵投入运行。（3）变频器的驱动控制。恒压供水泵站中变频器常常采用模拟量控制方式，这需采用PLC的模拟量控制模块，该模块的模拟量输入端接受传感器送来的模拟信号，输出端送出经给定值与反馈值比较并经PID处理后得出的模拟量控制信号，并依此信号的变化改变变频器的输出频率。（4）泵站的其他逻辑控制。除了泵组的运行管理工作外，泵站还有许多逻辑控制工作，如手动、自动操作转换，泵站的工作状态指示，泵站工作异常的报警，系统的自检等。情境8：恒压供水8.1任务资讯8.2任务分析8.3任务决策8.4任务计划8.5任务实施8.6评价提高S7-200S7-2008.3任务决策传统的水塔控制，不仅存在二次污染，恒压也是相对的。利用PLC和变频器实现恒压供水，是现代恒压控制的主要设计思路。情境8：恒压供水8.1任务资讯8.2任务分析8.3任务决策8.4任务计划8.5任务实施8.6评价提高S7-200S7-2008.4任务计划整个项目计划书主要包含以下几个方面内容：项目设计、材料准备、项目实施、项目验收。情境8：恒压供水8.1任务资讯8.2任务分析8.3任务决策8.4任务计划8.5任务实施8.6评价提高S7-200S7-2008.5任务实施8.5.1变频器模拟量外控接线为了方便与输出量为模拟电流或电压的调节器、控制器的连接，变频器还设有模拟量输入端，Cl端为电流输入端。L1、L2、L3端为三相电压输入端，当接在这些端口上的电流或电压量在一定范围内平滑变化时，变频器的输出频率在一定范围内平滑变化。8.5.2EM235校准（1）切断模块电源。选择需要的输入范围。（2）接通CPU各模块电源，并稳定15min。（3）用一个传感器、一个电压源或一个电流源，将零值信号加到一个输入端。（4）读出CPU中测量值。（5）调节偏置电位器，使读数为零或为一个所需要的数据值。（6）将一个满刻度信号接入某个输入端，读取CPU的值。（7）调节增益电位器，直到CPU的读数为32000，或所需要的数据值。必要时，重复偏置及增益的校准过程。8.5.3系统选型系统共有开关量输入点6个、开关量输出点12个、模拟量输入点1个、模拟量输出点1个。如果选用CPU224PLC，也需要扩展单元，如果选用CPU226PLC，则价格较高，浪费较大。参照西门子S7-200产品目录及市场实际价格，选用主机为CPU222(8入/6继电器输出)一台，加上一台扩展模块EM222(8继电器输出)，再扩展一个模拟量模块EM2358.5.4主电路三台电机分别为M1、M1、M3。接触器KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3的工频运行；接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3的变频运行。FR1、FR2、FR3分别为三台电机过载用的热继电器；QS1、QS2、QS3、QS4分别为三台泵电机主电路的隔离开关；FU1为主电路的熔断器；VVVF为通用变频器。8.5.5软件编程1.程序的结构由于PLC在恒压供水系统中的功能较多，由于模拟量单元及PID调节都需要编制初始化及中断程序，本程序分可为三部分：主程序、子程序和中断程序。系统初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，这样可节省扫描时间。利用定时器中断功能实现PID控制的定时采样及输出控制。主程序的功能最多，如泵切换信号的生成、泵组接触器逻辑控制信号的综合及报警处理等都在主程序。2.初始化子程序3.模拟量采集及处理给定值和过程变量都是实际的工程量，其幅度、范围及测量单位都会不同，用PLC完成PID运算时，要把实际的测量输入量、设定值和回路表中的其他输入参数进行标准化处理，即用程序将它们转化为PLC能够识别及处理的数据，也即把它们转化为无量纲的归一化纯量，采用浮点数形式。情境8：恒压供水8.1任务资讯8.2任务分析8.3任务决策8.4任务计划8.5任务实施8.6评价提高S7-200S7-2008.6评价提高8.6.1评价验收依据国家标准对工程进行验收，验收过程可以分为几个小组，当一个小组担当工程实施施工队伍，而另一组的将做为监理队伍实施全过程监理。有依据工程建设标准的模板设计的表格，针对上述施工的项目，对应相应的条目，进行施工质量的验收。8.6.2总结1.供水泵站的构成。2.变频器组成与控制模式。3.EM235的结构与连接。4.PID指令。