PLC程序實現變頻恒壓補水的睡眠功能

譚偉　王勇

摘要：在過去的一些小系統里，可能僅僅用到一臺變頻器，已經算是自動化程度比較高的工程了。現階段，單獨的工程中能用到這種系統的已經比較少見，恒壓補水控制方式往往作為一些大型的DCS系統的一個子系統出現，我們希望這種控制方式能夠融合到現在大型的集散控制系統中去，通過對程序逐步的優化和完善，使其適應不同的工況需求。本文介紹了變頻器恒壓供水的睡眠與喚醒功能，重點介紹了通過PLC程序實現此功能，并進一步完善此功能在實際應用中的不足之處。

關鍵詞：PLC 變頻器 恒壓補水

中圖分類號：TU991.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）09-0019-01

1 工藝原理

現在的很多變頻器里，已經存在了這種對傳統的PID模式的人為干預，通過設定幾個參數的值，能夠簡單的實現我們所說的恒壓補水睡眠系統。由于變頻器內程序比較固定，不易更改，往往只是外設幾個參數來達到目的，為了進一步的完善這套系統，并且能夠與DCS等大中型系統進行無縫銜接，很有必要將此系統轉換為PLC程序語言，下面以ABB系列變頻器為例進行說明。

1.1 相關詞語

（1）睡眠選擇（SLEEP SELECTION）-PID的睡眠功能控制。可通過DI點得電、失電選擇是否啟用PID的睡眠功能。（2）睡眠頻率（PID SLEEP LEVEL）-設定啟動PID睡眠功能的電機頻率，當電機頻率低于這個值后，再經過睡眠延時規定的時間，變頻器開始睡眠。（變頻器停車）。（3）睡眠延時（PID SLEEP DELAY）-設定PID睡眠功能延時，變頻器頻率低于睡眠頻率以后，經過這個時間后，變頻器開始睡眠。（4）喚醒偏差（WAKE-UP DEVIATION）-定義喚醒偏差值，當對應給定值的喚醒偏差超過這個參數定義的值后，經過喚醒延時定義的延時時間，PID調節重新啟動。（5）喚醒延時（WAKE-UP DEL

AY）-喚醒延時時間，當對應給定值的喚醒偏差超出參數喚醒偏差定義的值后，經過這個參數定義的時間，PID調節器重新啟動。

1.2 原理舉例

下面簡要敘述一下工藝調節原理，以實際的恒壓供水系統為例：

設定值=0.4MPa。反饋值=0.38MPa。（會隨著PID調節變化）；控制水泵變頻器輸出值=0Hz。（會隨著PID調節變化）；睡眠選擇=開；睡眠頻率=20Hz；睡眠延時=10s；喚醒偏差=0.05MPa；喚醒延時=5s。

假設現在壓力反饋值>（給定值-喚醒偏差）也就是0.38>0.35—-此時變頻器不動作，一旦反饋值因為一些外部原因例如系統漏水，壓力會下降，當下降至0.35時，系統計時開始，計時超過喚醒延時5s后，變頻器啟動，開始執行PID程序，在此過程中，隨著PID的調節，變頻器的頻率輸出的大小會隨著給定值和反饋值得偏差而變化，一段時間后PID調節達到穩定狀態，如果此時系統漏水修復致使系統壓力變化的外部干擾消除，變頻器的頻率會在PID的調節下持續下降，一旦將至睡眠頻率20Hz，計時器開始計時，在此頻率下超過20s、變頻器停機。這期間喚醒延時開始計時是以反饋值超過喚醒偏差為觸發條件，同樣睡眠延時是以實際頻率低于睡眠頻率為觸發條件，若果條件觸發后還沒達到延時時間，此時觸發條件如果被破壞，那么下次達到觸發條件時會重新計時。

2 程序編寫

在PLC程序里，我們仿照S7300模塊中的，集成模塊程序編寫了模擬量轉換模塊FC105分別將4-20ma的信號變為0-50Hz或者0- 1.6MPa，FC106將信號0-50Hz轉化為4-20ma。利用兩個轉換模塊程序將變頻器的頻率反饋、頻率給定和壓力信號在程序中做了轉換，為了便于操作均轉換到PLC的V區中，可通過點表查詢。程序中，我們引入了定時器，作為睡眠時鐘，程序中只有反饋壓力大于了設定壓力，輸出頻率低于了睡眠頻率兩個條件成立才會觸發睡眠時鐘，不同于變頻器控制程序，這樣完全可以避免系統在啟動之初，因為啟動過慢而觸發睡眠功能頻繁啟動水泵的情況。

經過上電調試能夠完全符合恒壓補水睡眠系統的要求，也彌補了變頻器內部簡單程序的不足。依照編程軟件的PID向導，我們在程序里對壓力值和頻率給定值分別轉為0-100之間的數進行PID的輸入。向導中開啟了PID模塊的手自動功能，手動控制時，操作員可直接改變變頻器的頻率設定值對變頻器進行操控，自動控制時通過PID模塊進行操控，在自動狀態下我們引入了變量MA_MP11作為總的手自動切換，它在閉合的狀態下，系統自動選擇是否應該進入PID調整階段還是睡眠階段。

3 結語

經過以上的論述和實驗，證明用PLC程序編寫變頻恒壓補水的睡眠功能，是完全可行的，但往往一個程序功能的實現并不僅僅局限在一種工況下，還需要在不同的現場條件下進行程序的調試和運行。一段程序編寫的成功與否，不僅僅要看其可行性還要有良好的穩定性和兼容性，同樣的道理恒壓補水睡眠功能也不能僅僅局限在一方面，我們主要涉及的還是PID的人為干預方向的研究，希望通過這一個研究能夠擴展到各個工程的方方面面，在不同行業的工藝流程中能夠逐步實現更完善的管理，更優化的控制，這就是我們的工匠精神。

參考文獻

[1]西門子（中國）有限公司.S7-200系統手冊[K].2008.8.

[2]西門子（中國）有限公司.深入淺出s7-200PLC[M].北京航空航天大學出版社，2008.