基于PLC的中央空调水泵变频调速系统设计

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4 仿真

系统软件由初始化程序、主程序和中断服务程序三部分组成。主程序主要对存储区标志位、缓冲区、定时器和PID调节器进行初始化。子程序由PID调节子程序和寻找最佳工作模式子程序组成。

PLC控制下变频调速系统的工作原理，可编程逻辑控制器PLC是变频调速控制系统的关键部件。其作用是协调各机组与变频器之间的电气连接，通过接触器与变频器的继电器和接触器进行逻辑切换来实现系统的控制方案。PLC的输入信号有机组选择信号、运行方式选择信号、冷却塔和主机开/关信号、冷冻泵和冷却泵的起/停信号等。输入信号经程序运算，发出相应的动作信号，经微型继电器及相应的常闭、常开触头分别控制变频器及中央空调系统的运行，以及声、光报警器件的动作。PLC软件程序设计采用梯形图语言编程，直观易懂。

通常情况下，变频调速系统主要由变频器、可编程控制器、主接触器、水泵机组及温度检测装置组成闭环自动控制系统。每台电机都可以运转在工频和变频两种状态下，这由PLC系统根据需要进行切换控制。可编程控制器用I/O扩展板接口分别接入A/D和D/A从模块。A/D模块通过PLC将温度模拟量转换为数字量，D/A模块将PLC输出的开关量转换为模拟量，以控制变频器升速过程及降速过程。需要注意的是，在水泵进行工频和变频电网的切换过程尽可能快，各接触器间互锁和动作时间要设置好。

本系统是利用电压信号控制变频器，进而控制水泵转速和温度。控制程序采用PID控制算法控制输出电压。其中子程序SBR-0为1号变频器的电压控制参数；SBR-1为2号变频器的电压控制参数。主程序OBI分别调用SBR-0，SBR-1子程序块传送PID控制参数。定时中断0为每10毫秒中断一次，进入INT-0。中断服务程序INT-0对2个变频器分别控制。

4.1内存变量分配

内存变量分配如图4-1。

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表4-1 内存变量分配

序号 1 名称 1号启动 地址 I0.0 注释 上升沿 序号 29 名称 1号变频器控制电压 2号变频器控制电压 1号PID表 1号过程变量 1号设定值 1号输出值 1号增益 1号采样时间 1号积分时间 1号微分时间 1号积分前项 1号过程前值 2号PID表 2号过程变量 2号设定值 2号输出值 2号增益 2号采样时间 2号积分时间 2号微分时间 2号积分前项 2号过程前值 2号PID输出 EM232最大值 EM232最小值 1号PID输出 中间值变量 地址 AQW0 注释 12bit 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 1号停止 2号启动 2号停止 3号启动 3号停止 紧急停车 总启动 1号变频器启动 1号变频器停止 1号电机故障 2号电机故障 3号电机故障 2号变频器启动 2号变频器停止 变频器给电 1号泵工频启动 1号泵变频运行 2号泵工频启动 2号泵变频运行 3号泵工频启动 3号泵变频运行 2号变频器给电 冷冻泵变频运行 1号变频器启停 2号变频器启停 1号热敏电阻 2号热敏电阻 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 上升沿 上升沿 上升沿 上升沿 上升沿 上升沿 上升沿 上升沿 上升沿 上升沿 上升沿 上升沿 上升沿 上升沿 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 53 54 55 56 23

AQW2 VB0 VD0 VD4 VD8 VD12 VD16 VD20 VD24 VD28 VD32 VB36 VD36 VD40 VD44 VD48 VD52 VD56 VD60 VD64 VD68 VW418 VW400 VW402 VW416 VD72 12bit 8bit 32bit 32bit 32bit 32bit 32bit 32bit 32bit 32bit 32bit 8bit 32bit 32bit 32bit 32bit 32bit 32bit 32bit 32bit 32bit 16bit 16bit 16bit 16bit 32bit Q0.0 “1”有效 Q0.1 “1”有效 Q0.2 “1”有效 Q0.3 “1”有效 Q0.4 “1”有效 Q0.5 “1”有效 Q0.6 “1”有效 Q0.7 “1”有效 Q1.0 “1”有效 Q1.1 “1”有效 Q1.2 “1”有效 AIW0 AIW2 12bit 12bit 湘南学院毕业设计（论文）

4.2 控制系统程序设计

4.2.1 主程序设计

在本系统中，PLC程序设计的主要任务是接受外部开关信号(按钮、继电器)的输入，判断当前的系统状态以及输出信号去控制接触器、继电器等器件，以完成相应的控制任务。

PLC程序设计共有四个模块：

（1）控制按钮模块主要处理各电机和电磁阀的启停控制。 （2）报警处理模块主要处理变频器的故障报警和报警信息。

（3）变频器给定模块将处理变频器的工作模式，调用变频器设定模块。 （4）变频器设定模块，是接受由模拟量输入模块(EM231)接受温度传感器转换而来的信号，与频率给定值进行比较后再作为输入信号经D/A转换成模拟量给变频器PLC主程序设计，当PLC的主程序开始运行之后，就处于反复的循环执行之中，每一次循环被称为一次扫描：即对主程序的语句逐条扫描执行。主程序主要完成初始化、遥信自处理、通信处理三方面的工作。只有第一次扫描才执行初始化程序，然后进行遥信自处理程序，若有通信要求，则进行通信处理，否则结束主程序，完成一次扫描工作[7]。

PLC主程序流程图如图4-1所示。

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主程序初始化 总启动按下否各电机启动？是否3号电机运行10分钟?是3号电机停止

图4-1 初始化程序流程图

梯形图程序及相应注释，图4-2：

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