用LOGO!实现自来水厂的PI自动恒温控制。
一、应用场景与需求
公司自来水厂有一台二氧化氯发生器,由于环境酸性大(二氧化氯是由盐酸和氯酸钠反应生成),安装在二氧化氯发生器上的专用控制器经常由于腐蚀而损坏。一方面,专用控制器不是通用设备,向厂家购买时,报价很高;另一方面,专用控制器通用性及可操作性很差。
二、LOGO! 提供的价值
综合考虑各方面因素,我们考虑换一款xingjiabigao、通用性及可操作性好的控制器,就萌生了改用西门子LOGO!来控制的想法。
从零开始学习LOGO!的使用方法及编程,前前后后大概历时一个月,程序修改过许多版本,逐步完善功能,在这里向大家分享,希望可以共同学习探讨。
三、具体方案
PID即:Proportional(比例)、Integral(积分)、Differential(微分)的缩写。顾名思义,PID控制算法是结合比例、积分和微分三种环节于一体的控制算法,它是连续系统中技术Zui为成熟、应用Zui为广泛的一种控制算法,该控制算法出现于20世纪30至40年代,适用于对被控对象模型了解不清楚的场合。
实际运行的经验和理论的分析都表明,运用这种控制规律对许多工业过程进行控制时,都能得到比较满意的效果。PID控制的实质就是根据输入的偏差值,按照比例、积分、微分的函数关系进行运算,运算结果用以控制输出。
在工业过程中,连续控制系统的理想PID控制规律为:
式中,
Kp——比例增益,Kp与比例度成倒数关系;
Tt——积分时间常数;
TD——微分时间常数;
u(t)——PID控制器的输出信号;
e(t)——给定值r(t)与测量值之差。
方案细节
把控制器的外形图贴出来。
图01 内部接线图
图02 控制柜整体图
接着说程序总体改造思路及程序。
硬件方面:控制器我选用了LOGO!0BA8 24CE(主机模块)加1个LOGO!AM2RTD(温度采集模块)。温度采集通过PT100铂电阻采集反应壶的温度,加热器通过固态继电器(直流控交流,输入3~32VDC,输出24~380VAC)来控制。
用两个24V信号继电器控制计量泵的启停。过程的控制及显示通过主机模块自带的按键及显示器来实现,节省了额外的启动停止按钮及HMI等设备。程序可以实现以下功能:
1
按下ESC和左键控制酸泵启停;
2
按下ESC和右键控制钠泵启停;
3
按下ESC和上键进行“PI自动恒温控制”和“手动控制”切换;
4
长按ESC键进入加热温度和手动加热参数设定;
5
本控制器通过PI功能实现自动恒温控制,PI控制器输出转换成PWM占空比控制加热器;
6
当进行手动加热时,参数从“0”至“1000”连续可调。手动设定为“0”时停止加热,手动设定为1000时持续加热;
7
当固态继电器动作50万次时告警提示,屏幕显示相关信息并闪烁;
8
当温度低于10度时告警显示,提示主机或加热器故障,屏幕显示相关信息并闪烁。
图03 程序截图
正常运行时主机模块显示如下图所示。
图04 主机模块显示
温度过低时报警如下图所示。
图05 温度低报警显示
LOGO!还有WEB功能,可以通过网页或手机APP在线连接显示并控制LOGO!,具体功能我就不一一展示了。