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基于MPI网络的自来水厂分布式监控系统

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  
  表1水厂区模拟量数据
  
  名称AI地址内存AO2输出(V)含义电压PIW256MW00变频控制柜电源电压电流1PIW258MW201#水泵工作电流电流2PIW260MW402#水泵工作电流备用PIW262MW60备用流量PIW256MW1010供水流量压力PIW258MW1210供水母管压力液位PIW260MW1410蓄水池液位余氯PIW262MW1610蓄水池水中余氯含量
  其次,对水厂加压泵的控制采取变频调速技术,以供水母管压力为被控量,实现恒压力控制。水厂加压泵有P1和P2两台,在恒压力控制过程中,根据市政区用水流量的大小变化,PLC要通过数字输出端口Q124.0~3控制两台泵的工作状态。两台加压泵共有5种工作状态,如表2所示。
  
  表2P1和P2水泵的工作状态
  
  状态Q124.0.1.2.3说明S11000P1变频P2停机S20110P1工频P2变频S30010P1停机P2变频S41001P1变频P2工频S00000系统停机
  5种工作状态的相互转换如图3所示。当然,实际PLC编程时,要根据水泵的工作特点,应利用定时器加入适当的延时,在我们设计的系统中,欠压加泵延时为90秒;超压减泵延时为60秒。
  
  供水压力闭环控制算法,我们采用一种适用于PLC控制的智能PID算法[1]。其原理是,按压力偏差e(k)划分三个区,如图4所示。该偏差变化率为ec=e(k)-e(k-1),PID算法输出为U(k),相应的控制规则如下:
  
  规则1:e(k)>emax,则U(k)=Umax;最大值输出
  
  规则2:e(k)<-emax,则U(k)=0;最小值输出
  
  规则3:|e(k)|<emin,则U(k)=U(k-1);保持区
  
  规则4:emin≤|e(k)|≤emax,
  
  则U(k)=U(k-1)+k1×e(k)+k2×ec(k)/(k)
  
  式中,k1和k2为系数。PID运算的结果U(k)通过AO1输出(0~10V),送给变频调速器,通过调速加压泵P1或P2达到供水恒压控制的目的。经实验验证,该PID算法效果较理想。
  
  关于水源地数据采集及深井泵控制问题,将在后面通信问题中讨论。
  
  另外,变频控制系统中的故障信号分别通过I124.0、I124.1和I124.2输入PLC中。当故障产生时,系统停机。图5(a)为主站PLC的程序结构。
  
  3从站PLC控制原理
  
  三个从站PLC都以CPU222为核心,控制电路及结构相同,分别控制三个取水深水泵的运行及现场数据采集,如图6所示。其中Q0.0控制深井泵的运行,I0.0为深井泵过载信号输入端,Q0.1为故障报警输出端。深井的水管压力、深井泵电压和电流三路模拟信号的现场采集通过4路模拟量输入模块EM231实现。程序框图见图5(b)所示。
  
  4主从站PLC的通信
  
  主、从站PLC的通信主要是完成水源地深井泵的控制及现场数据的采集。在MPI网络中,各节点的地址分别为:PC机为0;主站PLC为2;从站1PLC为4;从站2PLC为6

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