西门子SMART200 PLC梯形图及昆仑通态触摸屏:常压电热水锅炉比例模糊控制系统的完整方案
西门子SMART200 PLC梯形图,SR20,昆仑通态触摸屏组态画面,常压电热水锅炉比例模糊控制追目标温度,PLC源触摸屏源CAD原理图图纸全套
常压电热水锅炉那种“冰火两重天”的加热体验谁懂?茶水间或者小烘干池边上,接触器劈里啪啦像过年放炮,泡一壶茶等半天开,泡第二壶直接烫得吐舌头,PID调参数冬天夏天湿度干度全变,调一次要熬大夜蹲数据。前阵子帮楼下社区物业的公共澡堂翻修热水系统,折腾出一套SR20+昆仑通态TPC7062Ti的组合拳,用了点半吊子的比例模糊控制,居然把追温精度卡到了±0.5℃,澡堂大爷说“水温稳得能养热带鱼了(当然不敢养,怕烫坏居民澡票)”。
先甩个CAD简化的原理图凑凑硬货感?别嫌我手绘转CAD线歪哈,大概意思对就行:
graph TD
SR20[西门子SMART200 SR20<br>CPU本体220V AC供电<br>DI/DO各12/8点+1AI2AO模拟量模块?不对,SR20本体没模拟!插AM06!哦对AM06是4AI2AO]
液位检测[浮球开关+PT100远传液位计?PT100其实主要测水温的,AM06的AI1接PT100+变送器4-20mA]
进水阀[AC220V两位两通电磁阀,接SR20 DO0]
加热棒[3根15KW常压电加热棒,接3个AC220V中间继电器→SR20 DO1/DO2/DO3!比例控制的话,普通PLC通断是阶梯,模糊控制补平滑?不对AM06有AO!可以加1个可控硅调功器!SR20 AO0接调功器模拟量输入,功率从0-15KW线性调!剩下DO1/DO2留着冬天超功率需求时补硬开关的2根棒,或者防万一可控硅坏了的备用,完美!]
昆仑通态[TPC7062Ti,以太网通讯连SR20,设目标温度、显示实时温度/功率/液位、手动自动切换、历史趋势]
SR20 -->|DO通断控制| 进水阀
SR20 -->|DO0~2控制中间继电器/备用| 加热棒
SR20 -->|AO0 4-20mA→0-15KW| 可控硅调功器
SR20 <-->|Modbus TCP/IP| 昆仑通态
液位检测 -->|DI0低液位报警连锁关进水关加热<br>DI1中液位停进水<br>AI2 4-20mA液位显示?用不用PT100远传都无所谓,澡堂要求不高,浮球够了AI2留空也行| SR20
PT100 -->|AI1 4-20mA→变送器已经转好对应0-100℃了| SR20
代码分析就别来SCL那套看起来太复杂的(虽然SMART2.7及以上支持SCL,但物业的维护师傅只会梯形图!对这个才是重点),挑核心的追温逻辑梯形图片段转成Mermaid+文字碎碎念。
首先,昆仑通态那边得先做个“目标设定”输入框,比如设成MW0,显示格式保留1位小数,温度范围设30-60℃(澡堂公共的嘛,安全第一),实时温度对应AI1转成的整数存VW100,再转成浮点数VD104(比如AM06 AI1配置成4mA=0对应VD104=0.0,20mA=100对应VD104=100.0,这个是硬件组态时选信号类型自动生成的转换,不用自己写MOV+MUL+DIV梯形图算死算慢死)。
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然后偏差e=目标-实时,偏差变化率Δe=当前e-上一次e,上一次e存在VD112里,每次扫描周期最后更新就行。模糊控制的话不用像论文里写7×7的模糊矩阵那么复杂,物业师傅能看懂,改起来方便,我们整个5×3或者3×3的“穷举模糊规则表”,用比较指令堆就行!穷举归穷举,但逻辑要贴合实际:
- 偏差e如果很大(比如差5℃以上,MW2存e整数倍放大的,怕浮点数比较飘,比如e×10变成VD120,取整存MW2,方便整数CMP,简单粗暴又好用),不管Δe是什么,全开硬开关+可控硅100%,先冲上去;
- 偏差e中等(1-5℃),Δe如果是正的(还在往下掉),硬开关留1-2根,可控硅80-100%;Δe如果接近0,可控硅慢慢减到50-70%;Δe如果是负的(已经在升温超过预期的斜率了),关多余硬开关,可控硅降到30-50%;
- 偏差e很小(±0.5℃以内),硬开关全关,靠可控硅调功器微调,比如e为负0.1到0.5(差一点点或者稍微超一点点但还在安全舒适区),调功器10-30%;e为负0.5以下(超太多),调功器0%。
贴一小段中等偏差(MW2≥10且MW2<50,因为e×10了嘛,对应1-5℃),Δe是正的(MW4≥0,Δe×10存MW4)的梯形图逻辑:
graph LR
A[SM0.0 常闭?不常开!扫描周期一直执行] --> B
B[CMP>=I MW2 10] --> C
C[CMP<I MW2 50] --> D
D[CMP>=I MW4 0] --> E
E[= Q0.1 第一根备用硬开关棒] --> F
F[MOVW 16000 VW200 对应可控硅4-20mA里的16000?不对硬件组态时AO0选4-20mA对应模拟量输出0-32000,所以16000是50%?哦刚才穷举规则写的Δe正中等偏差是80-100%,32000×0.8=25600,改成25600] --> G
G[MOVW VW200 AQW0]
文字解释这段:每次CPU一干活(SM0.0常开),就先看e×10是不是10到50之间,再看Δe×10是不是正的或者刚好不动,要是都满足,直接点亮Q0.1插一根硬棒保底,然后把AQW0(AO0的模拟量输出地址)塞25600,也就是可控硅调80%的功率猛冲但别冲太快太陡。
昆仑通态那边还有个小细节我挺得意的:加了个“季节微调”的下拉菜单,冬天选“冬季模式”,自动把硬开关全开的阈值从e×10≥50改成≥30(对应差3℃就全开,毕竟冬天进水温度低散热快),可控硅的各个微调值也自动加个几百几千;夏天选“夏季模式”反过来,阈值拉高,微调值降低;还有个“手动模式”,随便开关进水阀开关棒调可控硅的滑块(滑块对应AQW0的0-32000转成0-15KW显示),方便维护或者应急。
图纸全套的话,CAD里还包括SR20的端子排接线图、昆仑通态的网线连接图、可控硅调功器的控制回路图、主电路空开接触器熔断器的图,主电路记得选大一点的线径,15KW×3=45KW,AC220V的话每根火线零线大概要25平方的铜芯线(物业一开始想省用16的,被我骂了一顿,安全第一!澡堂人多用电高峰很危险的),空开选D型63A的。
最后效果怎么样?开了快一个月了,居民投诉没了,电表度数居然比以前用老接触器反复跳的省了15%左右!大爷大妈每次洗都笑呵呵的,还给我塞了几个煮鸡蛋和橘子。半吊子的比例模糊控制,不用太复杂的算法,用梯形图穷举就行,普通人维护也能看懂,性价比超高!

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