PLC程序实现变频恒压补水的睡眠功能

谭伟　王勇

摘要：在过去的一些小系统里，可能仅仅用到一台变频器，已经算是自动化程度比较高的工程了。现阶段，单独的工程中能用到这种系统的已经比较少见，恒压补水控制方式往往作为一些大型的DCS系统的一个子系统出现，我们希望这种控制方式能够融合到现在大型的集散控制系统中去，通过对程序逐步的优化和完善，使其适应不同的工况需求。本文介绍了变频器恒压供水的睡眠与唤醒功能，重点介绍了通过PLC程序实现此功能，并进一步完善此功能在实际应用中的不足之处。

关键词：PLC 变频器 恒压补水

中图分类号：TU991.3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）09-0019-01

1 工艺原理

现在的很多变频器里，已经存在了这种对传统的PID模式的人为干预，通过设定几个参数的值，能够简单的实现我们所说的恒压补水睡眠系统。由于变频器内程序比较固定，不易更改，往往只是外设几个参数来达到目的，为了进一步的完善这套系统，并且能够与DCS等大中型系统进行无缝衔接，很有必要将此系统转换为PLC程序语言，下面以ABB系列变频器为例进行说明。

1.1 相关词语

（1）睡眠选择（SLEEP SELECTION）-PID的睡眠功能控制。可通过DI点得电、失电选择是否启用PID的睡眠功能。（2）睡眠频率（PID SLEEP LEVEL）-设定启动PID睡眠功能的电机频率，当电机频率低于这个值后，再经过睡眠延时规定的时间，变频器开始睡眠。（变频器停车）。（3）睡眠延时（PID SLEEP DELAY）-设定PID睡眠功能延时，变频器频率低于睡眠频率以后，经过这个时间后，变频器开始睡眠。（4）唤醒偏差（WAKE-UP DEVIATION）-定义唤醒偏差值，当对应给定值的唤醒偏差超过这个参数定义的值后，经过唤醒延时定义的延时时间，PID调节重新启动。（5）唤醒延时（WAKE-UP DEL

AY）-唤醒延时时间，当对应给定值的唤醒偏差超出参数唤醒偏差定义的值后，经过这个参数定义的时间，PID调节器重新启动。

1.2 原理举例

下面简要叙述一下工艺调节原理，以实际的恒压供水系统为例：

设定值=0.4MPa。反馈值=0.38MPa。（会随着PID调节变化）；控制水泵变频器输出值=0Hz。（会随着PID调节变化）；睡眠选择=开；睡眠频率=20Hz；睡眠延时=10s；唤醒偏差=0.05MPa；唤醒延时=5s。

假设现在压力反馈值>（给定值-唤醒偏差）也就是0.38>0.35—-此时变频器不动作，一旦反馈值因为一些外部原因例如系统漏水，压力会下降，当下降至0.35时，系统计时开始，计时超过唤醒延时5s后，变频器启动，开始执行PID程序，在此过程中，随着PID的调节，变频器的频率输出的大小会随着给定值和反馈值得偏差而变化，一段时间后PID调节达到稳定状态，如果此时系统漏水修复致使系统压力变化的外部干扰消除，变频器的频率会在PID的调节下持续下降，一旦将至睡眠频率20Hz，计时器开始计时，在此频率下超过20s、变频器停机。这期间唤醒延时开始计时是以反馈值超过唤醒偏差为触发条件，同样睡眠延时是以实际频率低于睡眠频率为触发条件，若果条件触发后还没达到延时时间，此时触发条件如果被破坏，那么下次达到触发条件时会重新计时。

2 程序编写

在PLC程序里，我们仿照S7300模块中的，集成模块程序编写了模拟量转换模块FC105分别将4-20ma的信号变为0-50Hz或者0- 1.6MPa，FC106将信号0-50Hz转化为4-20ma。利用两个转换模块程序将变频器的频率反馈、频率给定和压力信号在程序中做了转换，为了便于操作均转换到PLC的V区中，可通过点表查询。程序中，我们引入了定时器，作为睡眠时钟，程序中只有反馈压力大于了设定压力，输出频率低于了睡眠频率两个条件成立才会触发睡眠时钟，不同于变频器控制程序，这样完全可以避免系统在启动之初，因为启动过慢而触发睡眠功能频繁启动水泵的情况。

经过上电调试能够完全符合恒压补水睡眠系统的要求，也弥补了变频器内部简单程序的不足。依照编程软件的PID向导，我们在程序里对压力值和频率给定值分别转为0-100之间的数进行PID的输入。向导中开启了PID模块的手自动功能，手动控制时，操作员可直接改变变频器的频率设定值对变频器进行操控，自动控制时通过PID模块进行操控，在自动状态下我们引入了变量MA_MP11作为总的手自动切换，它在闭合的状态下，系统自动选择是否应该进入PID调整阶段还是睡眠阶段。

3 结语

经过以上的论述和实验，证明用PLC程序编写变频恒压补水的睡眠功能，是完全可行的，但往往一个程序功能的实现并不仅仅局限在一种工况下，还需要在不同的现场条件下进行程序的调试和运行。一段程序编写的成功与否，不仅仅要看其可行性还要有良好的稳定性和兼容性，同样的道理恒压补水睡眠功能也不能仅仅局限在一方面，我们主要涉及的还是PID的人为干预方向的研究，希望通过这一个研究能够扩展到各个工程的方方面面，在不同行业的工艺流程中能够逐步实现更完善的管理，更优化的控制，这就是我们的工匠精神。

参考文献

[1]西门子（中国）有限公司.S7-200系统手册[K].2008.8.

[2]西门子（中国）有限公司.深入浅出s7-200PLC[M].北京航空航天大学出版社，2008.