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EC20系列PLC在老化房控制系统中的应似的

发布时间:2021-07-23 05:38:01 阅读: 来源:酸洗缓蚀剂厂家

EC20系列PLC在老化房控制系统中的应用

摘要:本文能过介绍了艾默生公司EC20 PLC在老化房控制系统中的应用,以及该产品PID闭环功能在恒温控制上的实现和强大的络通信功能对艾默生EV2000的变频器运行控制。实现了对室内温度和变频器运行的集中控制。

关键词:EC20 PLC 艾默生 EV2000 变频器 控制

一、 概述

本文介绍了艾默生公司EC20 PLC在老化房控制系统中的应用并着重介绍该产品的PID闭环功能在恒温控制上的实现和强大的络通信功能对EMERSON EV2000变频器运行控制的实现。该老化房控制系统是家电,电子,电脑行业产品生产检测的重要设备,也是产品生产合格检查的重要环节。该系统采用EMERSON EC20 PLC和多台EV2000变频器,实现对室内温度和变频器运行的集中控制。

二、 老化房控制系统工艺要求:

老化房结构如图所示:

具体要求如下:

1, 该系统所控制的老化房面积达16×30M,要求控制范围在℃,控制精度达±5℃,能够在上位机对温度设定/显示/保存;(加湿控制采用单独进行和PLC无关)

2, 该系统有3个风机,用于进风,回风和排风;有4个风闸:新风闸,回风闸,排风闸,杜绝因突然断电忘记存盘引发的资料丢失;防火闸;2个防尘过滤;6个火灾报警点;

在正常情况下(温湿度),关闭进风阀和排风阀,停止进风电机和排风电机,打开回风阀和防火阀,启动回风风机,保持老化房内回风循环;

在高温情况下,排风阀和进风阀打开,启动排风电机和进风电机,抽出部分空气;

在火灾报警情况下,防火阀关闭,回风禁止循环,全部从室内抽出;同时排风阀和进风阀打开,启动排风电机和进风电机,抽出室内空气;

3,和民用直升机和公务喷气机市场的某些机型的增长其他要求省略;

三、 工作原理:

PLC系统结构如下:

EC20PLC设备的I/0接线如图:

工作原理:

根据老化房工艺要求组成如上图控制系统:上位机采用台湾研华IPC(工控计算机);监控画面采用亚控公司的KINGVIEW软件,该软件操作简单,元件形象丰富,性能稳定;核心控制部分采用EMERSON ECBTA类型的PLC和4个温度采集模块(ECTC,接受K型温度信号);传动采用EMERSON EV2000通用型变频器。

在设备连接方面,EC20 PLC充分体现了自身的优势,由于EC20 PLC本身带有2个串行通信口(1个RS232口,集成自由协议/编程协议/MODBUS从站协议,1个RS232/485口,集成自由协议/MODBUS主站/从站协议),EC20 PLC利用COM0口和IPC进行通信(EC20 PLC做从站,设置成MODBUS从站协议),利用COM1和多台变频器组成络进行集中控制(EC20 PLC的COM1设置成MODBUS主站协议)。

IPC为整个系统的人机接口,IPC读取PLC采集的系统运行状态如各风机的运转状态,各测温点温度,报警状况并显示在监控画面上,IPC又把各种操作命令传给PLC以控制系统的运行,如温度的设定,PID参数设定,各种阀门的开闭,变频器的启动、停止等设定。并且可以实时监控整个系统的工作运行状态、动作过程及故障报警等,IPC还可以根据设定对采集的数据进行保存打印。

在系统设计中,EC20 PLC为整个系统的核心,执行各种系统操作及计算,EC20 PLC根据工艺要求和现场状况进行逻辑判断,开闭各种阀门和启停各风机;同时利用自身的PID功能对温度进行控制,具体方法后面描述。

EV2000系列变频器自带RS485接口的通讯单元,符合RS485通讯规范,用于实现PLC与多台变频器的联。根据MODBUS通讯协议,我们可以通过RS485络轻松实现对变频器的运行控制。由于RS485通讯链路传输距离远、配线简单、抗干扰能力强、可靠性高,因此在设计中,我们省略了变频器的外部起停控制线路,对变频器的所有控制都通过RS485通讯链路来完成,达到了经济高效的目的。

四、 监控画面

整个系统监控画面主要分为主画面,实时温度监控,PID参数设定,三个部分(其他部分省略),具体如下:

主画面如上图所示,主要完成对系统状态的监控(如各种风阀的开闭状态,风机的运行状态,报警状态),数据统计(如系统运行的时间,启停系统的次数),温度设定/测量等功能。

实时温度监控画面如上所示,此画面主要用于对温度的实时监控,并描绘出温度曲线趋势,以便判断系统的温度控制是否处于良好状态,同时可以实现对温度进行保存/打印等操作。

PID参数设定画面主要用于比例常数P,积分常数I,微分常数D的设定,同时根据实时温度曲线状况进行调节;同时显示PID控制的输出比例。

五、 对温度控制的实现

为便于对整个老化房内温度的控制,同时充分利用EC20 PLC自身PID功能和PWM脉冲输出(Y0,Y1常州工厂有待发展)的优势,室内温度区域分为2个部分(上层和下层各8个测温度点),对温度取平均值作为温度的测量值,并把此平均值送入PID功能块进行运算,同时对加热执行元件(参考EC20 PLC的I/O接线图,固态继电器SSR1,SSR2,SSR3所控制的发热管的功率逐渐加大)也进行了分组处理:温度偏差较小的情况下,进行PID运算,通过Y0输出脉冲给SSR1,同时关闭SSR2,SSR3(即Y1,Y2停止输出);如果温度偏差较大,则Y1,Y2也参加输出,具体处理思路如下:

通过此法处理可以把温度控制精度保持在±0.3度以内,而且无论提升温度还是下降温度都很快速;同时把PID输出转化为PWM的占空比输出,又大大节省了PLC的资源(充分利用Y0,Y1的高达100KHZ的脉冲输出功能)。

EC20 PLC的编程软件CONTROLSTAR的操作简单方便,指令丰富,功能强大,是一个很优秀的全中文工具。

实现步骤具体如下:首先,在数据块设定PID各参数,其中的重点是设置P,I,D三个参数和输出量的上下限范围,由于PID的输出结果直接和PWM结合在一起,所以设置时要特别注意,在本例子中,按照PWM的周期为4秒(=4000MS)计算,把PID的输出上下限分别设定为4000和0;另外按照逆动作(BIT0=1),输出限定(BIT5=1)的要求对D7911各位进行赋值;

其次,在程序里调用PID指令和PWM指令用于控制Y0的输出(对SV和PV的比较而进行的逻辑控制输出较简单,故此处省略)。

六、 对变频器的启停控制

由于EMESON EC20 PLC和EV2000变频器(非标)都集成MODBUS协议,所以实现它们的通信相对比较简单,整个络采用RS485通信方式。

1. 各设备接口通信参数设置,对EC20 PLC设置如下:

2. EV2000的设置要点:1,各通信参数要和EC20 PLC一致;2,各变频器的地址要有自己唯一的从机地址;3,注意变频器的通信跳线开关CN14拨在RS485方向

3. EC20PLC和变频器的连接如下:

4. EC20 PLC和变频器之间采用MODBUS RTU方式通信,Modbus采用“Big Endian”编码方式,先发送高位字节,然后是低位字节。RTU方式格式如下:

RTU方式:在RTU方式下,帧之间的空闲时间取功能码设定和Modbus内部约定值中的较大值。Modbus内部约定的最小帧间空闲如下:帧头和帧尾通过总线空闲时间不小于3.5个字节时间来界定帧。数据校验采用CRC-16,整个信息参与校验,校验和的高低字节需要交换后发送。具体的CRC校验请参考协议后面的示例。值得注意的是,帧间保持至少3.5个字符的总线空闲即可,帧之间的总线空闲不需要累加起始和结束空闲。

Modbus最主要的功能是读写参数,不同的功能码决定不同的操作请求。变频器Modbus协议支持以下功能码操作:

Modbus协议不同的功能码有不同数据希望继续和进1步逐渐发展两国间战略火伴关系的格式和意义,简要介绍如下:

改写多个变频器功能码和状态参数的格式协议:请求格式如下:

应答格式如下:

读取变频器参数的协议格式:请求格式如下:

应答格式如下:

变频器的功能码参数、控制参数和状态参数都映射为Modbus的读写寄存器。功能码参数的读写特性和范围遵循变频器用户手册的说明。变频器功能码的组号映射为寄存器地址的高字节,组内索引映射为寄存器地址的低字节。变频器的控制参数和状态参数均虚拟为变频器功能码组。功能码组号与其映射的寄存器地址高字节的对应关系如下:

F0组:0x00;F1组:0x01;F2组:0x02;F3组:0x03;F4组:0x04;F5组:0x05;F6组:0x06;F7组:0x07;F8组:0x08;F9组:0x09;FA组:0x0A;Fb组:0x0B;FC组:0x0C;Fd组:0x0D;FE组:0x0E;FF组:0x0F;FH组:0x10;FL组:0x11;Fn组:0x12;FP组:0x13;FU组:0x14;变频器控制参数组:0x32;变频器状态参数组:0x33。

例如变频器功能码参数F3.02的寄存器地址为0x302,变频器功能码参数FF.01的寄存器地址为0xF01。

5、具体程序编写:启动5#变频器正转,转速设定为50.00HZ(内部表示为5000)的命令如下:

程序清单:

读取5#变频器的运行频率,变频器应答运行频率为50.对全部产业的发展无疑提供了强大的推动力00HZ:

程序清单:

5#变频器以最快速度停车:

七、 小结

该系统以前是采用IPC+控制I/O卡的方式进行控制的,但是存在系统稳定性能差,控制效果不理想,故障率高的缺点,自从改用EMERS为设定值的±1%之内ON 的PLC作为系统的核心设备后,系统不仅达到良好的控制效果和很好的经济效益,同时比较容易维护,受到用户的好评。

参考文献:

①艾默生公司EV3000系列通用变频器 艾默生络能源有限公司

③EC20系统手册 艾默生络能源有限公司(end)

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