【正文】 。同時， iT 和 dT 也應取適當的數值。 積分 (I)作用的引入既有利又有弊。如果只有一個調節(jié)器參數可以調整，則只能滿足一個品質指示，通常就取衰減比作為指標。 控制器選取時應注意：控制環(huán)的特性由被控過程或被控機械的物理特性決定，并且設計中可以改變的程度不是很大。如果不想要微分回路，可以把微分時間設為 0，如果不想要比例回路，但需要積分或微分回路，分項和微分項時，把增益當作 1 看待。 (5)要有完善的報警功。 主電路圖 如圖 62 所示為電控系統的主電路圖。對變頻器 R 進行復位時只提供一個干觸點信號，由于 PM 為 4 個輸出點為一組共用一個 COM 端，而本系統又沒有剩下單 獨的 COM 端輸出組，所以通過一個中間繼電器 KA的觸點對變頻器實行復頻控制。這一功能可通過比較指令實現。 這樣可節(jié)省掃描時間。如用水量進一步增加 ， 第二臺水泵切換至工頻運轉 ,變頻調速器控制第三臺水泵調頻運轉 ,同時工作 3 臺水泵。主程序的功能最多，如泵切換信號的生成、泵組接觸器邏輯控制信號的綜合及報警處理等都在主程序。 多泵組泵站泵組管理規(guī)范 由于變頻器泵站希望每一次啟動電動機均為軟啟動，又規(guī)定 各臺水泵必須交替使用，多泵組泵站泵組的投運要有個管理規(guī)范。該方式主要供檢修及變頻器故障時用。接觸器 KM KM KM5 分別控制 M M M3 的工頻運行；電機分別為 M M M3。 控制系統的 I/O 及地址分配 將系統所有的輸入信號和輸出信號統一進行編址，該系統有 7個輸入信號和 13 個輸出信號，表 61 是將 控制系統的輸入輸出信號的名稱、代碼及地址編號。如果增益為負，那么是反作用回路。不用通過編程就可以生成控制器的大部分功能 （ 構造、參數設置和在程序中的調用等），前提是必須已經掌握 STEP 7的編程基礎知識。 PID 指令的使用注意事項 1． PID 控制器的選取 PID 控制器的性能和處理速度只與所采用的 CPU 的性能有關。一般取 iT =(0。 5左右。采用 PID控制較其它組合控制效果要好，基本上能獲得無偏差、精度高和系統穩(wěn)定的控制過程。但是， I動作過強時，對快速變化偏差響應遲緩。 微分環(huán)節(jié) ： 能反應偏差信號的變化趨勢 (變化速率 )，并能在偏差信號值變得太大之前，在系統中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統的動作速度，減小調節(jié)時間。若有偏差，則通過此功能的控制動作使偏差為零。 COM IOUT VOUT COM IOUT VOUT 基本單元 FX N2 2DA 記錄儀器 電流輸出 變頻器等 電壓輸出 21 圖 45 模擬量輸入模塊 FX N2 4AD 的編程 Fig 45 Simulation quantity load module FX N2 4AD programming 模擬量輸出模塊的偏置、增益及分配 FX N2 2DA 模塊在出廠時，其偏置和增益是經過調整的，數 字值為 0~4000， 電壓輸 出為 0~10V。它具有 2 個模擬量輸出通道。 BFM23為偏置值與增益值存儲單元，單位為 mV， 或 μA。 （ 7） BFM21。 1～ 4通道的采樣當前值。 4個通道的模擬輸入信號范圍用 4位 16進制數表示。 圖 41 FX N2 4AD模塊的連接方法 Fig41 FX N2 4AD method of connecting module FX N2 4AD的寬及高與 FX N2 相同，在安裝時裝在 FX N2 基本單元的右邊，將總線連接器接入左側單元的總線插孔中。除了泵組的運行管理工作外，泵站還有許多邏輯控制工作 ， 如手動、自動操作轉換，泵站的工作狀態(tài)指示，泵站工作異常的報警，系統的自檢等 ， 這些都可以 在 PLC的控制程序中安排。在多泵組恒壓供水泵站中，為了使設備均勻地磨損，水泵及電機是輪換工作的。s converter CIMRP5A45P5 Yasukawa in the circuit in the wiring diagram 壓力傳感器 在 智能 系統中 檢測是非常重要的一 部分 ，它將檢測到控制量反饋給系統，才能實現自動控制，給系統所用的檢測的是水壓， 這個系統中 選用壓力傳感器，它的作用是通過安裝在出水管網上的壓力傳感器，把出口 壓力信號變成 4～ 20mA 變化的電流信號或 0～ 10V間變化的電 壓信號 的標準信號送入 PLC 的端口進行 PID 調節(jié)，經運R S T S1 U S2 V S3 W VVVF FI FC M1 M2 M3 M4 接 PLC 接 PLC 接指示燈 接 電 機 ~380V 7 8 15 算與給定壓力參數進行比較，得出一 個 調節(jié)參數，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉速，調節(jié)系統供水量，使供水系統管網中的壓力保持在給定壓力上；當用水量超過一臺泵的供水量時，通過 PLC控制切換器進行加減泵。 MA、 MC 為變頻器發(fā)生故障的輸出信號，該兩端連接信號燈，以顯示變頻器故障，變頻器面板上有故障復位按鍵，輕故障用復位按鍵復位，可重新啟動變頻器。為了方便與輸出量為模擬電流或電壓的調節(jié)器、控制器的連接，變頻器還設有模擬量輸入中的端，如圖 34中的 C1端為電流輸入端，端為電壓輸入端，當接在這些端口上的電流或電壓量在一定范圍內平滑變化時，變頻器的輸13 出頻率在一定范圍內平滑變化。這是通過操作面板上的按鈕手動設置輸出頻率的一種操作方式。普通功能型變 頻器適用于泵類負載及要求不高的反抗性負載，而高功能變頻器可適用于位能性負載。從電動機的轉速角度看，這是一種以電動機的實際運行速度加上該速度下電動機的轉差頻率確定變頻器的輸出頻率的控制方式。 圖 32 電壓型變頻器和電流型變頻器主電路基本結構 (a)電壓型變頻器主電路； (b)電流型變頻器主電路 電源 M~ 電動機 平 滑 電 容 + M~ 電動機 平滑電感 電源 （ a） （ b） 11 Fig23 Voltage frequency changer and current mode frequency changer main circuit basic structure (a) voltage frequency changer main circuit； (b) current mode frequency changer main circuit 變頻器的分類及工作原理 變頻器的較詳細的工作原理還與變頻器的工作方式有關，通用變頻器按工作方式分類如下： （ 1） fU 控制。 其主要10 任務是完成對逆變器的開關控制，對整流器的電壓控制及完成各種保護功能。這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件 (電容器或電抗器 )來緩沖。 然后再把直流電變換成頻率、電壓均可控制的交流電．又稱間接式變頻器。而交流電動機的同步轉速。調節(jié)器的調節(jié)參數，如 P、 I、 D參數均是可以由使用者設定的 。 也有的調節(jié)器以模擬量方式設定。圖中壓力傳感器用于檢測管網中的水壓， 常裝設在泵站的出水口。 6 2 恒壓供水系統的基本構成 恒壓供水泵站一般需沒多臺水泵及電機，這比設 單臺水泵及電機節(jié)能而可靠。該變頻器將壓力閉環(huán)調節(jié)與循環(huán)邏輯控制功能集成在變頻器內部實現，但其輸出接口限制了帶負載容量，同時操作不方便且不具有數據通信功能，因此只適用于小容量，控制要求不高的供水場所。公司，就推出了恒壓供水基板，備有 “ 變頻泵固定方式 ” ，“ 變頻泵循環(huán)方式 ” 兩種模式。 變頻調速供水方式 這種系統的原理是通過安裝在系統中的壓力傳感器將系統壓力信號與設定壓力值作比較，再通過控制器調節(jié)變頻器的輸出，無級調節(jié)水泵轉速。 恒速泵加氣壓罐供水方式 這種方式是 利用封閉的氣壓罐代替高位水箱蓄水，通過監(jiān)測罐內壓力來控制泵的開、停。水壓不可調，不能兼顧近期與遠期的需要 。 恒速泵加水塔的供水方式 這種方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用戶供水。同時系統具有良好的節(jié)能性，這在能量日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設計該系 統，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現實意義。 本文介紹了采用 PLC控制的變頻調速供水系 統，由 PLC進行邏輯控制，由變頻器進行壓力凋節(jié)。電動機泵組由三臺水泵并聯而成，由變頻器或工頻電網供電，根據供水系統出口水壓和流量來控制變頻器電動機泵組的速度和切換，使系統運行在最合理狀態(tài)，保證按需供水。采用該系統進行供水可以提高供水系統的穩(wěn)定性和可靠性，方便地實現供水系統的集中管理與監(jiān)控 。這種系統形式簡單、造價最低，但耗電、耗水嚴重，水壓不穩(wěn)，供水質量極差。但這種供水方式基建設備投資最大，占地面積也最大 。水箱的水位監(jiān)控裝置也容易損壞，這樣系統的開、停，將完全由人操作，使系統的供水質量下降能耗增加。頻繁啟動會造成系統的不穩(wěn)定性。隨著變頻技術的發(fā)4 展和變頻恒壓供水系統的穩(wěn)定性、可靠性以及自動化程度高等方面的優(yōu)點以及顯著的節(jié)能效果被大家發(fā)現和認可后，國外許多生產變頻器的廠家開始重視并推出具有恒壓 供水功能的變頻器，像日本Samc。 5kW22kW)，無需外接 PLC和 PID調節(jié)器，可完成最多 4臺水泵的循環(huán)切換、 定時起、停和定時循環(huán)。 本論文中所做的工作 根據系統要求，設計出滿足要求的恒壓供水系統，對 PLC、變頻器、壓力傳感器進行選型，根據 系統要求設計出能滿足控制要求的控 制 電路和控制 程序。 圖 21為恒壓供水 系統 構成示意圖。另外有些供水系統可能有多種用水目的，如將生活用水與消防用水共用一 個泵站，水壓的設定值可能不止一個，一般消防用水的水壓要高一些。為了實現調節(jié)的快速性與系統的穩(wěn)定性，調節(jié)器工作中還有個調節(jié)規(guī)律問題，傳統調節(jié)器的調節(jié)規(guī)律多是比例 積分 微分調節(jié)，俗稱 PID調節(jié)器。大家都知道，從發(fā)電廠送出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國是每秒 50Hz。而交 直 交變頻器則是先把工頻交流電通過整流變成直流電。 因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率的交換。變頻器的控制電路包括主控制電路、信號檢測電路、門極驅動電路、外部接口電路及保護電路等幾個部分 。圖 32為電流型變頻器主電路基本結構示意圖。轉差頻率控制是在 fE 控制基礎上增加轉差控制的一種控制方式。 通用變頻器按工作方式分類的主要工程意義在于各類變頻器對12 負載的適應性。 變頻器的輸出頻率控制有以下幾種方式： （ 1）操作面板控制方式。 (3)外輸入端子模擬量頻率選擇操作方式。 M M2為變頻器的極限輸出頻率的檢測輸出信號端 ，該信號進 PLC，作為泵變頻與工頻切換的控制信息之一，變頻器的極限輸出頻率通過面板可以設定 。 圖 33 日本安川變頻器 CIMRP5A45P5在電路中的接線圖 Fig 33 Japan39。 (2)控制水泵的運行與切換。 (4)泵站的其他邏輯控制。模擬量信號可通過雙絞屏蔽電纜接入，連接及方法如圖 31所示，當使用電流輸入時，需將V+及 I+端短接。 0號 BFM用于通道的選 擇。 （ 4） BFM9～ 12。 BFM20的默認值為 0。 （ 9） BFM23 BFM24。 模擬量輸出模塊的功能及 PLC系統連接 FX N2 2DA 模塊用來將 12 位數字信號轉換成模擬電壓或電流輸出。轉換時間為 4ms/通道。它的原理通過 控制對象的傳感器等檢測控制量 (反饋量 )，將其與目標值 (溫度、流量、壓力等設定值 )進行比較。 積分環(huán)節(jié) ： 主要用于消除靜差，提高系統的無差度，積分作用的強弱取決于積分時間常數 Ti， Ti越大，積分作用越弱，反之則越強。用 PI控制時，能消除由改變目標值和經常的外來擾動等引起的偏差。 利用 I動作消除偏差作用和用 D動作抑制振蕩作用，在結合 P動作就構成了 PID控制，本系統就是采用了這種方式。經驗上常取 iT 為 2左右， dT 為 0。必須盡量發(fā)揮它能消除余差的利，盡量縮小它不利于穩(wěn)定的弊。如果有兩個參數可以調整，在可在衰減比之外 ，再添加一個指標。只有選用了最適合被控對象的控制器并使其適應過程的響應時間，才能得到較高的控制質量。 正作用或反作用回路 如果增益為正，那么該回路為正作用回路。 (6)對泵的操作要有手動控制功能，手動只在應急或檢修時臨時使用。三臺電機分別為 MM M3。 （ 1）手動運行 按下按鈕啟動或停止水泵，可根據需要分別控制 1～ 3泵的啟停 (見圖 1)。為了判斷變頻器工作頻率達上限值的確實性，應濾去偶然的頻率波動引起的頻率達到上限情況，在程序中考慮采取時間濾波。利用定時器中斷功能實現PID 控制的定時采樣及輸出控制。供水量減少時 ， 調速工 作水泵首先由高頻段向低頻段