广州西门子授权一级代理商电源供应商

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    日常的生活用水量随季节、昼夜、上下班的时间不同而有较大变化，因而经常出现供水用水的不平衡，主要表现在水压上，用水多而供水少则水压低，用水少而供水多则水压高。某公司住宅区由于自来水管网的水压较低，自来水通常不能到达住宅的较高楼层。要用水泵再次将水送至楼的高位水箱，再供应给用户。但是，这种二次供水方式不可避免造成污染，影响居民的身体健康。为保证小区的供水正常，我们利用PLC，配以不同功能的传感器，根据网管的压力，通过变频器控制水泵的转速，使水管中的压力始终保持在合适的范围。这种变频恒压供水系统直接取代水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置。另外水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常明显，平均耗电量较通常供水方式节省40％。结合使用可编程控制器，可实现循环变频，电机软启动，具有短路保护、过流保护功能，工作稳定，大大延长了设备的使用寿命。1　系统设计

    (1)原理

系统采用3台水泵并联运行方式，压力传感器将主水管网水压变换为电信号，经模拟量输入模块，输入PLC，PLC根据给定的压力设定值与实际检测值进行PID运算，输出控制信号经模拟量输出模块至变频器，调节水泵电机的供电电压和频率。当用水量较小时，一台泵在变频器的控制下稳定运行，当用水量大到水泵全速运行也不能保管网的压力稳定时，PLC给定的压力下限信号与变频器的高速信号同时被PLC检测到，PLC自动将原工作在变频状态下的泵投入到工频运行，以保持压力的连续性，同时将下一台备用泵用变频器起动后投入运行，以加大管网的供水量保证压力稳定。若2台泵运转仍不能满足压力的要求，则依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行，再将一台备用泵投入变频运行。当用水量减少时，表现为变频器已工作在速信号有效，这时压力上限信号如仍出现，PLC将工频运行的泵停掉，以减少供水量。当上述2个信号仍存在时，PLC再停掉2台工频运行的电机，直到后一台泵用变频器恒压供水。

所有水泵电机从停止到启动及从启动到停止都由变频器来控制，实现带载软启动，避免了启动大电流给水泵电机带来冲击，相对延长了电机的使用寿命。同时，系统供水采用变频泵循环方式，以“先开先关”的顺序关泵，工作泵与备用泵不固定死，这样，既保证供水系统有备用泵，又保证系统泵有相同的运行时间，有效地防止因为备用泵长期不用发生锈死现象，提高了设备的综合利用率，降低了维护费用。 (2)系统硬件

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系统选用了西门子公司的S7-214PLC，辅以输入/输出扩展模块组成，主要检测元件有光电开关、压力检测开关，共计12个输入信号。执行部件有电机、变频调速器、声光报警器等，共3个输出点。PLC主要完成现场的数据采集、转换、存储、报警、控制变频器完成压力调节等功能。3台水泵由变频器直接驱动，进行恒压控制，变频器的起动、停止分为手动和PLC控制。控制面板上设有一个手动/自动转换开关，PLC对该开关的状态实时检测，当选择手动功能时，PLC只进行检测报警，由人工通过面板上的按钮和开关进行水泵的起、停和切换。当选择自动功能时，所有控制、报警均由PLC完成。控制系统原理图如图1所示。

    2　系统软件

为方便调试和编程，系统控制器采用模块化编程，主要由手动运行模块、自动运行模块和故障诊断与报警模块组成。

    (1)手动运行模块

当系统处于手动运行时，PLC只接收各电路保护信号和各传感器信号，并由此判断各工作水泵的运行状态，在出现故障的情况下，输出报警信号。水泵的起、停和切换由人工通过面板上的按钮和开关来实现。 (2)自动运行模块

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自动运行模块包括系统的初始化、开机命令的检测、数据采集子程序、控制量运算子程序、置初值子程序、电机控制子程序等。模块流程图如图2所示。其中：数据采集子程序完成对主水管压力的数据采集。

控制量运算子程序完成变频器控制量的计算和控制量的输出，其中控制量的计算按PID控制规律进行。

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电机控制子程序完成对3台水泵的运行和停止控制。由于变频器的输出频率与水泵的运转速度直接相关，用水量大时，变频器输出频率升高，水泵的运转速度大；用水量小时，频率降低，水泵的运转速度小。因此程序根据变频器的输出频率的大小就可以判断和控制水泵的工作状态。当频率上升到50 Hz(即水泵全速运转时)仍不能满足供水需要时，则PLC自动将台泵切换到工频运行；2台泵由变频器供入运行，如果2台泵电机达到满转速时仍不能满足供水要求，则PLC自动将2台泵切换到工频运行，3台泵由变频器供入运行，依此规律逐个投入运行；当2台泵都处于工频全速运行方式，3台泵处于变频运行工作方式时，如果此时用水量减小，变频器输出频率下降，当频率到达一定的下限Fmin时，供水量仍大于用水量，则系统自动将三台泵停止运行。同样，三台泵停机后，如果此时供水量还大于用水量，则系统自动将二台泵停止运行，依此类推。程序功能图如图3所示。(3)故障诊断和报警输出模块
 
    变频器具有短路、过载等保护功能，当变频器所驱动的水泵电机发生短路、过载等故障时，变频器将自动切断一次供电回路，进入保护状态并输出报警信号。系统把各故障点相应的接触器、断路器等元件的辅助触点接到PLC，PLC扫描输入这些触点的状态，并通过PLC程序将这些状态存放在数据存储区，再结合控制程序和设备预置状态进行逻辑分析，判断设备或元件是否出了故障，如果发生故障，则切断该泵的接触器，然后对变频器复位，再将备用水泵的接触器接通，启动变频器运行备用泵，同时输出该泵故障报警信号。如电机故障指示灯亮等。各I/O点对应的故障信息如表1所示，报警回路梯形图如图4所示。

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    3　结语

变频调速恒压供水系统具有节能、、的供水质量等优点。采用PLC作为控制器，硬件结构简单，，系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求。另外，S7-214PLC基本单元提供一个RS-485接口，可以与楼宇监控进行通讯，实现无人远程控制。系统经过一年试行检验，性能稳定，运行，节能效果显著

可编程逻辑控制器（PLC）在中国是九十年代快速发展起来的新一代工业控制装置，是自动控制、计算机和通信技术相结合的产物，在现代控制系统中，PLC已经成为重要的基本控制单元之一，在工业控制领域中应用越来越广泛。
日本横河（YOKOGAWA）电机公司的FA-M3系列PLC是横河公司基于DCS技术基础经过多年研发于1992年推出的产品，作为日本大的工业控制集团，横河FA-M3系列PLC自诞生起便始终着日本PLC业界的发展潮流，短短几年便跃居日本中大型PLC市场占有率的二位。
轮胎生产的过程中，轮胎在模型内部进行硫化时的压力和温度的变化直接影响轮胎的质量，随着我国汽车工业的发展，轮胎生产企业的不断增加，新建设的高速公路不断地投入使用，现实需要我们不断提高轮胎的质量。这就要求在轮胎进行硫化时，严格按照工艺规定的温度进行控制和监控，而PLC正是当前硫化机的控制器。
现代硫化机的基本要求：高质，高产，，高质---保证硫化质量，降低次品率；高产---在尽可能短的时间内完成硫化过程；---故障率低，使用寿命长，年维修费用少。
而现行硫化机面临的问题主要有：
一．高温高湿带来的性不足：1）造成控制器运行不稳定，多故障，增加次品率及维护；2）缩短了使用寿命，增加备件费用。
硫化环境的高温高湿，加上腐蚀性(含硫)气体，出一般PLC的许容范围。高温导致CPU异常，高湿加上腐蚀性(含硫)气体则使PLC线路腐蚀，造成停车故障，使生产停顿，增加备件及维修费用，损害机械，缩短使用寿命。很多轮胎厂实际控制柜(PLC+电脑)平均寿命约3年甚至短。
而横河FA-M3系列PLC采用的横河DCS高性技术，从以下三个方面解决上述问题。1）电路高集成优化设计：低功耗、少部件（如容性、感性元件）、少接点、命部件的设计选材原则从结构上保证了高性。2）安装散热铝板，保证高温运行。3）使用塑脂封装线路板，防腐防潮。
横河F3SP38型CPU的电路基板及三项技术措施示意图如下：

实践证明使用横河PLC后使硫化机具备高抗环境能力，即使在夏季也能保证不停机，保证生产；减少故障率/废品率，降低维修成本；延长硫化机的运行使用寿命。
二．温度控制不良：1)温度检测分辨率不够使实际温度过或工艺要求造成过硫或欠硫。2）温度控制响应慢导致升温时间过长，延长了硫化时间；3）硫化机外温升温时易调、不稳定，外温发生扰动时温度控制器调整慢、易调。
温度/压力/时间被称为硫化的三要素, 其中尤以温度控制为关键且较复杂。衡量温控好坏主要看恒温特性和追从特性(实时性)。恒温特性：硫化过程通常要求热板和胶囊保持170度左右的高温，误差要求在±2度内。温度过高会“烤糊”轮胎, 温度过低则会发生欠硫。如果使用温控精度不足, 会造成实际温度过范围而不被控制, 从而影响轮胎质量。追从特性：硫化过程需要在启动加热和发生温度偏差时能以短时间达到170度的恒温状态。温控性能不足会使响应变慢, 延长升温时间, 同时在温度出现扰动时不能及时调整造成轮胎质量不稳定。
目前国内应用比较多的PLC控制模式有两种。一种采用热电阻+信号转换器+AD模块+CPU计算+DA模块+阀门的模式；一种采用热电阻+温度模块+CPU计算+DA模块+阀门的模式。
种模式中遇到的主要问题有：信号转换器的精度通常在±0.2%-0.5%，AD模块的精度±0.5-0.9% F.S.。两者相加差不多有±1%的误差，200度量程也要有2度以上的误差，所以即使PLC读取数据显示170度实际温度很可能已在168-172度以外；热电阻使用时间久会老化，普通PLC没有补偿功能，无法对热电阻的偏差和老化进行调整；此外，由于采用CPU做PID运算控制，一旦CPU故障出错即会造成温控失控，十分危险。同时，由于CPU在做PID的同时还要执行其他程序造成扫描周期长短不一，每一次PID执行间隔就会发生不同。 以扫描周期为300ms，PID周期设为500ms为例，两次PID间隔可能为500ms也可能为800ms， PID执行间隔不同使积分和微分发生很大偏差，特别是微分的偏差会使系统产生突发的温 度波动，或使温度无法快速整定。
二种模式中遇到的问题和种大同小异。其中普通PLC温度模块的分辨率为1度，即小于1度的变化根本无法探知。一般常识要保证±2度的控制,系统通常要能检测到0.2度的变化。另外普通PLC温度模块的精度也在±0.5% F.S.，在硫化机中使检测值与实际值可能发生1度以上的误差，无法保证硫化过程的高质量要求。普通PLC温度模块的采样周期为0.5-1秒, 若完成1次PID控制至少也要0.5-1秒。
综上问题，再加上普通PLC处理速度通常较慢的影响，在系统出现扰动时较难整定，将大影响轮胎的硫化质量。
而以上问题，在横河PLC应用到硫化机领域后都迎刃而解。因为横河PLC的高速处理能力，以及温度PID控制模块拥有的如下特性能，很适合硫化机的控制要求。
1．：输入转换精度±0.1% F.S.，1000度以上0.1℃分辨率（5 位表示）。
2．高响应/高重复性：100ms/2ch的立PID回路控制，不受主CPU扫描时间影响。
3．高性: 内置CPU立运行，即使主CPU故障时也能保证正常运行。
4．丰富强大的软件控制功能：可软件设定温度补偿、滤波等多种功能，有的Super自动PID控制功能可以大限度地抑制调，缩短稳定时间。（见下图）

5．ToolBox温控软件：bbbbbb界面，填表式输入，参数设定不再需要梯形图编程；实时监视调节PID或自整定，可同时观察通道，实现同时调节；数据记录功能，记录结果可以Excel形式保存。使操作、参数设定及监视十分方便。
处理速度对控制效果也有影响，硫化过程有大量的机械动作需要由PLC控制。比如：盖的开合，各种蒸汽、热水、压缩空气阀门的开关等等。PLC性能不足主要体现在从信号发生到响应的延迟上。PLC由于使用扫描方式,只在扫描开始时一次读入信号，而在扫描过程中对信号的变化无法感知。一般以为这些延迟比较小可以不记，然而使用普通PLC，由于速度较慢一次扫描要上百甚至几百毫秒，且CPU由于使用单个处理器，在与上位电脑或触摸屏通信时不得不暂停程序运行，又要占用不少时间（视通讯量大小而定）。这种互相影响在加剧了扫描延迟的同时，使系统运行的实时性大打折扣。
这样的延迟对系统的影响还是较大的。处理过慢会导致应该闭合的阀门不能及时闭合，应该停止的轴承转动不能及时停止，电机该停的时候不能马上停，胶囊过度充压或抽真空不足等等。长久下来会引发阀门漏气，造成轴承磨损，机械碰撞，加剧机械损害，缩短使用寿命。
而横河FA-M3系列PLC的CPU模块内部并行3枚处理器，一枚处理器负责主程序的高速扫描处理（平均扫描速度高达20,000step/ms，基本指令快0.017us/step），一枚负责外部瞬时信号的高速捕捉并支持高速定时程序（快200us），还有一枚专门负责与外设（电脑、触摸屏等）的通讯，也就是说触摸屏等外设通信不再占用扫描时间，各处理器按功能区分实现协调控制，充分保证系统的响应。同时横河FA-M3系列PLC的基本直流输入模块的输入响应可达100us，相当于普通PLC中断输入模块的响应，高速型是可达10us。横河FA-M3系列PLC从结构、软件、硬件多方面力求优化，实现真正的高速化控制。

数千台硫化机实际应用效果表明，使用横河FA-M3系列PLC的系统温度能控制在±0.2度左右，开机后开始加热到170度恒温的时间缩短了60%，系统温度出现扰动时的响应也要快速平稳的多（查看记录仪数据），平均次品率减少约0.1%，。
三．PLC网络通用性不强，性能和稳定性不足：一些PLC产品使用自己的通信标准，难以与其他设备或产品兼容，性能原因造成通讯效率低，故障率高，不利于未来联网扩展。
横河FA-M3系列PLC的网络通讯功能和开放性也是为出色的，可以使用光缆或双绞线的FA-bbbb 提供机组间快速通信，也可以通过Ethernet，Profibus，FL-net等多种通信方式与PLC或上位机方便的联网，还可以通过E-mail实现远程维护、操作，提高服务效率，节省差旅等售后成本。
横河FA-M3系列PLC以其高速性、稳定性、温度控制特性、强大网络功能成为大轮胎生产企业普利斯通公司及其他厂商的硫化机控制器，今天，数千台横河FA-M3系列PLC活跃在轮胎厂，成为各合作伙伴产品的重要

1　系统介绍

炭素成型生产是炭素配料、混捏后的又一生产重要环节。成型就是将混捏好的糊料用加压设备压制成所需要的形状和尺寸以及具有较高密度的半成品（生坯）。我公司炭素厂使用振动成型方法，主要生产炼铝用预焙阳和高炉用的炭块等。
振动成型主要设备有振动台、模具和重锤，将盛装热糊料的模具放在振动台上，然后把重锤压在糊料表面上开动振动台，使糊料受到振幅小而频率高的强迫振动，在强烈的振动下糊料颗粒间的及糊料与模具壁间的摩擦力减小，颗粒移动并合理分布，得到具有规定形状的高密度的产品。压好的半成品经冷却、检查后堆放。
我公司炭素厂原使用的振动成型机是人工手动调节，炭块的重量、高度波动范围大，对产品的产量和质量有较大的影响。为此根据人工操作积累的经验设计一种具有较高智能、高度的自动控制系统，来提高炭素振动成型生产的产能和合格率，延长电气设备的运转周期，缩短故障检修时间，降低生产成本和岗位操作工的劳动强度。

2　系统组成

PLC是采用微处理器技术的新型工业控制装置，是一种使用可编程序存储器来存储设备所需程序的电气设备。它具有将逻辑运算顺序操作，，计时以及算术运算，数据通讯等功能，通过数字量或模拟量的输入/输出模板去控制各种设备或过程。其硬件结构如图1所示。
它采用了大规模的集成电路，故特别适应于高温、潮湿、电磁干扰、机械振动大的比较恶劣的工业现场环境。输入/输出接口组件的模块化，系统设计时根据被控对象的要求，选择必要的功能模块组成控制系统，大大提高了工程效率和系统的性。
在该控制系统中选用日本三菱公司的PLCMITSUBISHI A1S小型系列作为下位机。它具有、功能强的特点。上位机选择惠普P III微机，配以美国Inbbtion FIX软件，ORMON公司的继电器、行程开关，德国威德米勒隔离器、变送器，安川变频器等组成自动控制系统。系统总貌图如图2所示。

3　系统功能

3.1　该系统的上位机系统功能如下：
1．实时反映工艺流程，形象再现生产过程
2．图表显示生产数据，方便操作工了解生产状况；
3．及时产生报警信息并予以打印，帮助操作工查找分析故障原因；
4．以曲线形式在线生产数据，方便查找历史数据，分析生产趋势；
5．以报表打印形式反映生产状况；
6．帮助操作工实现电机连锁开、停，并反映电机启动停车的有关信息；
7．给定控制工艺参数。

3.2　该系统的下位机功能如下：
1．数据采集：通过PLC AlS68AD转换模板对冷却水温度、糊料温度、糊料计量称、油箱油温、油箱油压、炭块高度、变频器电流进行模拟采集，并转换成FIX认可的数据格式　　2．电机连锁控制，以简单易行的PLC取代以往繁琐复杂、故障率高的电气连锁控制，并实现操作工远程开、停电机的功能。主要I/0点安排如下：
I/O Name 　　　　　　　 Comment Remark
X80 CAR-EAST　　　　　　 称量车回到位
X81 CAR-WEST　　　　　　 称量车送料到位
X82 CAR-CLOSED　　　　　 称量车门闭到位
X83 CLAMP-L CLOSED　　　 左模夹紧到位
X84 CLAMP-R.CLOSED　　　 右模夹紧到位
X85 CLAMP-L.OPENED　　　 左模夹放松到位
X86 CLMP.R.OPENED　　　　右模夹放松到位
X87 HAMMER-HIGH　　　　　重锤上升到位
X88 HAMMER-LOW　　　　　 重锤下降到位
X89 MOLD-HIGH　　　　　　模具上升到位
X8A MOLD-LOW　　　　　　 模具下降到位
X8B PUSH-OUT　　　　　　 推进器推出到位
X8C PUSH-IN　　　　　　　推进器返回到位
X8D SAFE-L.OPENED 　 左爪开到位
X8E SAFE-R.OPENED 　 右爪开到位
X90 SAFE-L.CLOSED 　 左爪闭到位
X91 SAFE-R.CLOSED 　 右爪闭到位
X92 CLASP-OPENED 　 抱闸开到位
X93 CLASP-CLOSED 　 抱闸闭到位
X94 PUSH-ENABLE 　 后辅机允许推出
X95 CAR-OVERLOAD 　 称量车电机过载
X96 QUIVER-OVERLOAD 　 振动电机过载
X97 BP.RUNNING 　 变频运行
X98 BP.ALARM 　　　　　　变频报警
X99 SYS.AUTO 　　　　　　系统手自动切换
X9A OIL-LOW 　　　　　　 低油压
X9B BP.GIVE-M 　　　　　 点动补料
X9C GIVE-SAFE 　　　　　 布料
YA1 CLAMP-CLOSE 　 模具加紧
YAl CLAMP-OPEN 　 模具放松
YA2 HAMMER-DOWN 　 重锤下降
YA3 HAMMER-UP 　　　　　 重锤上升
YA4 MOLD-UP 　　　　　　 模具上升
YA5 MOLD-DOWN 　　　　　 模具下降
YA6 PUSH-GO 　　　　　　 推进器推出
YA7 OIL-GUSH　　　　　　 喷油
YA8 DOOR-OPEN 　　　　　 开车门
YA9 BP.FWD　　　　　　　 变频下料
YAA BP.RESET　　　　　　 变频复位
YB0 CAR-GO　　　　　　　 程量车送料
YBl CAR-BACK　　　　　　 程量车返回
YB2 QUIVER-START　　　　 振动开始
YB3 CLASP-OPEN　　　　　 开抱闸
YB6 TRANS.RUN 　　　　　 板式机运行

3.3　通过变频器控制圆盘螺旋下料机的电机转速来控制炭块的重量。
三菱A2ASCPFSI系列I/0点数量能达到1024点，程序语言使用梯形图或指令字语言，程序容量可达到64K步，并具有自诊断功能。

4　控制过程的实现

控制过程有4个操作程序：1、下料；2、装料；3、振动挤压、脱模；4、炭块推出、冷却输送。贯穿于振动成型过程中的主要问题是正确掌握温度、压力、振动频率、振动时间、推出速度。

4.1下料
经过混捏好的糊料，一般温度在130℃-140℃左右，从圆盘螺旋下料机部加料口加入，经分料器的上部锥体分布在圆盘上。在下料前，检查判断糊料斗称量车是否在圆盘螺旋下料机的下方等待接料，然后控制变频器输出驱动圆盘螺旋下料机电机的螺旋转速，对糊料斗称量车下料，下料过程由快到慢以满足炭块的重量。糊料斗车连**走铁轨装有TOLEDO衡器公司生产的称重装置用于计量炭块的重量。炭块的重量可根据产品的类型、要求由上位机给定。

4.2装料
装料前PLC检查判断模具到位、模具爪夹紧到位、重锤上升到位、重锤爪夹紧到位等信号，然后打开糊料斗称量车的抱闸驱动小车送料，行走到模具口上方时停止行走关抱闸，然后糊料斗称量车底开门把称好的糊料放入模具中。

4.3振动挤压、脱模
1、振动挤压：此时PLC检查判断糊料斗称量车存在返回到位信号，然后重锤爪松开并到位，重锤下降并到位，开始驱动2台振动电机带动偏心振子转动，不平衡质量回转引起惯性力迫使振动台振动。又由于2个振动器转动方向相反、同步，使它们的惯性合力水平方向为零，只有在垂直方向产生激动力。振动台上的模具和装在模具内的糊料都处于强烈的振动状态。虽然振幅不大（一般在1~2mm），但振动频率很高（40~50HZ），它们的运动速度很快，振动周期在0.02秒左右，将产生大的加速度，这个加速度大大过重力加速度，是它的几十倍至几百倍，因此糊料颗粒质量大小不同，获得的惯性力也不同，颗粒界面间产生应力，而这个应力过糊料的内聚力，便产生相对位移。同时，在强烈的振动下，糊料颗粒间的内摩擦力及糊料与模具壁之间的外摩擦力也急剧下降，糊料便具有重液体的液体性质，跳跃着的糊料充填到模具的各个角落，较小的颗粒充填到大颗粒间的空隙中去，从而得到具有规定形状的高密度程度的产品。
2、振动时间：是从重锤落到糊料面到完成振动所需的时间。振动时间短，则糊料密度低，既孔隙度大。铝电解用预熔阳炭块振动时间为1~2分钟。振动时间可根据产品在现场整定。
3、脱模：输出信号驱动重锤上升并到位，重锤爪夹紧并到位；模具爪松开并到位，驱动模具上升且到位。

4.4炭块推出、冷却输送
1、炭块推出：驱动推出器从振动台推出炭块，谕瞥龉讨卸圆返母叨冉屑觳狻２飧咭茄∮梦靼彩适⒉馐陨璞腹镜募す獠飧咭潜恚美床馐圆返闹柿俊?
2、冷却输送：被推出的产品马上在凉水中冷却，防止产品冷却的弯曲和变形。冷却时间应根据季节、产品直径大小、冷却水的温度TE103，现场整定。冷却完成后，驱动板式输送机输送炭块到炭块堆场，检查合格后堆放。

5、结束语

本系统已投入运行，软件设计完善，功能齐全，运行效果稳定，性能良好。自动控制的实现，大大降低了操作工的工作强度，提高了工作效率，达到了节能降耗的目的。该系统是PLC在实际生产中的成功应用，可为业内**借鉴。

1、系统介绍

系统主要由三菱公司的可编程控制器（PLC）、三菱变频器（FR-500）、压力传感器（液位传感器）及2台水泵组成，操作者可以通过面板的指示灯、按钮来控制系统的运行。系统框如图所示：

2、工作原理：

2.1系统有两种工作方式：

2.1.1手动运行

该方式主要供检修及变频器故障期间用于手动控制泵组运行。

2.1.2自动切换变频/工频运行功能

控制方案：变频器通常用于驱动某台固定水泵，并实时根据其输出频率，控制辅助泵工频运行，即当变频器的输出频率达到PID上，启动辅助泵，而输出频率小于PID下，停止辅助泵，控制流程如图（2）所示：

2.2 PID控制

2.2.1 PID概念

1）PI控制

PI控制是由比例控制（P）和积分控制（I）组合而成的，根据偏差及时间变化，产生一个执行量。注：PI运算是P和I运算之和。

[对于过程值单步变化的动作例]
2）PD控制

PD控制是由比例控制（P）和微分控制（D）组合而成的，根据偏差及时间变化，产生一个执行量。注：PD运算是P和D运算之和。

[对于过程值单步变化的动作例]

3）PID控制

利用PI控制和PD控制的优点组合成的控制。

注：PI运算是P和I运算之和。

4）负作用

当偏差X（设定值-反馈值）为正时，增加执行量（输出频率），如果偏差为负，减小执行量。
压力传感器反馈的水压信号〈Y〉（4-20mA）与设定值〈U〉进行比较，其偏差〈X〉经变频器的PID控制器运算后产生执行量〈Fi〉去驱动变频器，从而构成以设定压力为基础的闭环控制系统。运行参数在实际过程不断进行调整，使系统控制器响应趋于完整，并通过PLC计算需切换泵的运行操作。基本的PID控制框如图（3）所示：

3、PLC系统

本系统中检测点及控制量较多，是一较大规模的测控系统。据其特点本系统采用三菱公司可编程控制器（PLC）FX2N系统，该控制器与其他PLC相比具有一些明显优点：运转处理（快达3.7us）、多可达128点控制、可以提供完整的编程环境、可进行离线编程和在线连接调试，并能实现梯形图与语句表的相互转换。系统采用开关量的输入/输出来控制水泵的启、停、切换、软启动及故障报警，实现硬件/软件备用水泵，充分保证系统平稳运行。

4、系统的优点：

4.1节能：

电机通过变频调速可以在不同转速下工作，且均是较率点工作，提高水泵电机总体效率

4.2系统对水泵机组实现了软启动控制方式，延长电机寿命，而且出现故障，备用泵自动切换。

4.3系统具有自诊断和自处理功能，具有完善的保护功能，如过流、过压、过载、水池断水保护，有效确保设备的工作。

4.4系统具有故障显示和报警功能，有利于故障排除。

5、注意事项：

系统的稳定运行，要注意以下三个参数：

设定值 PID上限 PID下限

任何一个控制系统都需要经过反复地调试方可达到性能，没有调试，系统不能工作或不能良好的运行。在初的系统运行中，甲泵变频与乙泵变频进行切换时经常造成波动，原因是甲乙泵出口水压流量不同，工作点略微偏移。当初设置的PID上、下限范围小，PID运算灵敏度较大，从而引发波动，变频器无法工作，系统瘫痪。我们经过不断的摸索调试，终将PID上限调整至80%，PID下限调整至20%，同时将设定值调整至较合适的位置。

结束语：

动力4#炉疏水系统采用变频调速运行方式，可根据实际水压自动调节水泵电机的转速和加减泵，以求大限度的节能节资，并使系统处于的运行状态，同时，增加了硬件/软件备用水泵功能，延长了设备使用寿命，而采用压力闭环控制，变频器故障后仍能不间断工作，具有一定的性。这是我厂例利用基于PLC的变频调速PID控制功能，投入使用后效果显著，值得在其他炼油化工生产装置中推广。