【正文】 ； D微分時間，在不發(fā)生振蕩條件下增大其值； 對于抑制超調(diào)，可以增大積分時間，減小微分時間，； 對于加快響應速度，如果允許有小量超調(diào)的話，可以減小積分時間，增大微分時間，； 抑制比積分時間長的周期振蕩，增大積分時間，； 抑制大約和微分時間同樣長周期的振蕩，減小微分時間。我們關閉微分作用。微分時間大時，能使發(fā)生偏差時P動作引起的振蕩很快衰減。微分時間：設定范圍：001～ ：不動作。積分時間小時，響應速度快，但過小將產(chǎn)生振蕩。操作量（輸出頻率）的變化速度和偏差成比例關系的動作，即輸出按偏差積分的動作。增益取小時，響應遲后。 PID參數(shù)設置P增益：設定范圍：～這是操作量和偏差之間有比例關系的動作。工業(yè)上實際采用的PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)一般為 （44）其中；；式中帶（’）的量是調(diào)節(jié)器參數(shù)的實際值，不帶的為參數(shù)的刻度值。這種控制方式用于從產(chǎn)生偏差到出現(xiàn)響應需要一定時間的負載系統(tǒng)（即實時性要求不高，工業(yè)上的過程控制系統(tǒng)一般都是此類系統(tǒng)，本系統(tǒng)也比較適合PID調(diào)節(jié)）效果比較好。在結合P動作就構成了PID控制，本系統(tǒng)就是采用了這種方式。換言之，該種控制方式適用于過程本身沒有制動作用的負載?？刂茖ο蠛蟹e分元件的負載場合，僅P動作控制，有時由于此積分元件的作用，系統(tǒng)發(fā)生振蕩。 對于PD控制，發(fā)生偏差時，很快產(chǎn)生比單獨D動作還要大的操作量，以此抑制偏差的增加。但是，I動作過強時，對快速變化偏差響應遲緩。為了消除殘留偏差，一般采用增加I動作的 P+I控制。接觸器KM1控制電機M的工頻運行，接觸器KM2控制M的變頻運行，F(xiàn)R水泵電機過載保護用的熱繼電器，QSQS2分別為變頻器和水泵電機主電路的隔離開關，F(xiàn)U為主電路的熔斷器，變頻器選用FRA540。上圖從左到右依次為總電源進線、總電源開關、總電源指示、電源插座、風扇、柜內(nèi)燈、PLC電源、直流穩(wěn)壓電源。本設計選擇熱電對水箱中的水進行加熱使水位達到用戶使用的溫度。本設計系統(tǒng)選擇電動式電磁閥，該電磁閥接受控制器傳送來的模擬信號改變電磁閥開度的大小進而對流量進行控制，達到控制效果。本系統(tǒng)選用FRA540系列變頻器，如下圖所示： FRA540的管腳說明 電磁閥電磁閥的作用是控制水的回流。該變頻器采用先進磁通矢量控制方式，實現(xiàn)在線自動調(diào)整功能，調(diào)速比可達1：120（～60Hz）；可拆御風扇和接線端子，維護方便；柔性PWM，實現(xiàn)更低噪音運行；內(nèi)置RS485通信口，可插擴展卡符合全世界主要通信標準；PID等各種功能適合各種應用場合。適用環(huán)境條件差，有水，塵及一定腐蝕氣體的場合。本身無機箱，適合裝在電控箱內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏，盤，架上，尤其是多臺變頻器集中使用，選用這種型式較好，但環(huán)境條件要求較高；（2）封閉IP20。 變頻器箱體結構的選用變頻器的箱體結構要與環(huán)境條件相適應，即必須考慮溫度，濕度，粉塵，酸堿度，腐蝕性氣體等因素，這些因素與能否長期安全、可靠運行有很大的關系。變頻器與電動機的匹配主要是電動機的額定電壓及電流，如果電動機額定電流小于同功率的變頻器額定電流，一般來說用同等功率的就足夠了，但如果大了，只好用大一級的變頻器。同時，對于原來采用變頻器的改造項目，變頻器的容量選擇也不能以電動機額定電流為依據(jù)。隨著電動機極數(shù)的增多，電動機額定電流增大。變頻器的額定功率指的是它適用的4級交流異步電動機的功率。選擇變頻器時，只有變頻器的額定電流量是一個反映半導體變頻器裝置負載能力的關鍵量。在同等電動機功率情況下，相對于高過載轉矩模式，變頻器規(guī)格可以降額選??；變頻器的選型應滿足以下條件:（1）電壓等級與驅動電動機相符；（2）～；（3）根據(jù)被驅動設備的負載特性選擇變頻器的控制方式； 變頻器容量選擇變頻器的容量可從三個角度表述:額定電流、可用電動機功率和額定容量。在變頻器選型前應掌握傳動系統(tǒng)的以下參數(shù):（1）電動機的極數(shù)。變頻器類型的選擇要根據(jù)負載的要求進行。其總的原則是首先保證可靠地滿足工藝要求，再盡可能節(jié)省資金。在工業(yè)控制領域，變頻調(diào)速普遍適用于各種調(diào)速系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)能源的充分利用和生產(chǎn)的需要，需要對電機進行轉速調(diào)節(jié)，考慮到電機的啟動、運行、調(diào)速和控制的特性，系統(tǒng)中由PLC完成數(shù)據(jù)的采集和對變頻器、電機等設備的控制任務。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交直交方式。在此水泵選用山東淄博博山大通水泵有限公司生產(chǎn)的型號為500LX5的離心式清水泵，揚程61m，；電機型號為Y132S4，,額定電壓為380V,，轉速為1450r/min。因此在深埋式的地下泵站可優(yōu)先考慮立式泵，半地下式和地面式泵站可用臥式泵。選泵時，首先要滿足供水系統(tǒng)的要求:水泵揚程應大于實際供水高度；水泵流量總和應大于實際最大供水量；水泵能力足以供應最高用水量時的用水量，揚程應在該泵特性曲線的高效工作區(qū)內(nèi)，以減少耗電量；水泵型號應使泵站建筑面積和泵站的基礎埋深為最小，以降低泵站造價；水泵構造應使泵站內(nèi)管線簡單，以減少水頭損失；安裝管理方便。工作水泵型號的選擇，應根據(jù)逐時、逐日、逐季的用水量變化，要求的水壓，機組的效率和功率因素等確定。保持供水壓力的恒定，可使供水和用水之間保持平衡，即用水多時供水也多，用水少時供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量，因此通過變頻調(diào)節(jié)電機轉速來實現(xiàn)恒壓供水時非常必要的。在供水中用戶用水量一般是動態(tài)的，因此供水不足或供水過剩的情況時有發(fā)生。選用AD590能夠滿足設計要求。 YH871壓力傳感器液位傳感器技術參數(shù)： 最大工況：Pn ≤1MpaT≤+200℃ 防護等級：IP65 防爆等級：dⅡBT46 絕緣強度： 輸出信號：模擬信號：（010）mA三線制、（420）mA二線制； 智能信號：（420）mA二線制帶HQRT協(xié)議 觸點容量：≤5A 220V （） 測量范圍：0～5000mm≥5000m協(xié)商供貨 測量精度：177。 ExdⅡCT6 防護等級：IP65 介質(zhì)粘度：≤； 工作溫度：20～180℃（或定制） 輸出信號：4～20mA DC 工作電壓：24VDC 精確度：177。壓力傳感器技術參數(shù):浮球內(nèi)磁鐵隨液位變化，來改變連桿內(nèi)的電阻與磁簧開關所組成的分壓電路，分壓信號可經(jīng)過轉換器變成4～20mA或其它不同之標準信號。是基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用國外先進的隔離型擴散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉換為電信號，再經(jīng)過溫度補償和線性修正，轉化成標準電信號（一般為4～20mA／0～5VDC）。 壓力傳感器液位傳感器的選擇液位計是測量地下蓄水池液位的，為了安全、可靠,設計要采用投入式和浮球式兩個液位計。而拋物線特性又比線性特性的調(diào)節(jié)性能好，可根據(jù)使用場合的要求不同，挑選其中任何一種流量特性。（3）拋物線特性流量按行程的二方成比例變化，大體具有線性和等百分比特性的中間特性。單位行程的變化所引起的流量變化是不變的。所以它的優(yōu)點是流量小時，流量變化小，流量大時，則流量變化大，也就是在不同開度上，具有相同的調(diào)節(jié)精度。調(diào)節(jié)閥的流量特性有線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。根據(jù)流通能力Cv值大小查表，就可以確定調(diào)節(jié)閥的公稱通徑DN。工作電源為AC22V 380V等電壓等級。電動調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量。 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥是用來調(diào)節(jié)水流量的。系統(tǒng)中要有儲水箱、和混合水箱以及熱水水箱。太陽能熱水系統(tǒng)由太陽集熱器、貯熱水箱、循環(huán)泵、輔助熱源、控制系統(tǒng)和相關附件組成。 通過I/O分析本設計中使用了CPU224配合4個EM235擴展模塊相結合能過達到設計要求。EM235模塊有四路輸入一路輸出，是組合強功率精密線性電流互感器、意法半導體（ST）單片集成變送器ASIC芯片于一體的新一代交流電流隔離變送器模塊，它可以直接將被測主回路交流電流轉換成按線性比例輸出的DC4～20mA（通過250Ω電阻轉換DC 1～5V或通過500Ω電阻 轉換DC2～10V）恒流環(huán)標準信號，連續(xù)輸送到接收裝置（計算機或顯示儀表）。 集成的24V負載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU 221，222具有180mA輸出，CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分別輸出280，400mA。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。實時特性；強勁的通訊能力；豐富的擴展模塊。因此S7200系列具有極高的性能價格比。 PLC的硬件結構框圖 PLC及擴展模塊選型S7200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化?？删幊炭刂破骶哂胸S富的輸入/輸出接口，并具有較強的驅動能力，但它的產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應用，其靈活標準的配置能夠適應工業(yè)上的各種控制。繼電器是一種用弱電信號控制強電信號的電磁開關，但在復雜的控制系統(tǒng)中，故障的查找和排除非常困難，不適應于工藝要求發(fā)生變化的場合。可編程控制器是60年代末在繼電器系統(tǒng)上發(fā)展起來的，當時稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC。 太陽能集熱器日產(chǎn)熱水量季節(jié)產(chǎn)熱量（kg）溫度攝氏度冬季5噸春秋季10噸夏季15噸第3章 硬件電路設計與器件選型 I/O分析通過分析本系統(tǒng)有溫度、壓力、液位等3個模擬量輸入信號，有14個數(shù)字量輸入信號。按照太陽能熱水系統(tǒng)設計施工經(jīng)驗，在保證夏季滿足使用其它三季及陰雨雪天不足部分由輔助熱源進行補充的原則(可以使設備的初期投資大大降低)，初步設計太陽能集熱面積為150㎡。多年工程實踐給出，在北京地區(qū)若采用優(yōu)質(zhì)太陽平板集熱器，每平方米集熱器從上午9點至下午3時運行，春秋季節(jié)可獲溫度為40～60℃的熱水60～80千克，夏季100～120千克，冬季25～35千克，年平均每平方米太陽集熱器日產(chǎn)水量70千克左右。 太陽能集熱面積的確定設計10噸水的系統(tǒng)要求滿足24小時用水要求，用水溫度為45℃。因此，變頻調(diào)速是交流異步電機一種比較合理和理想的調(diào)速方法，它被廣泛地應用十對水泵(風機)電機的調(diào)速。特別是近年來出現(xiàn)的高性能、高精度的變頻器，變頻調(diào)速完全可以達到直流調(diào)速一樣的性能。變頻調(diào)速時，從高速到低速，都可以保持有限的轉差率，因而變頻調(diào)速只有高效率、高精度、調(diào)速范圍廣、平滑性較高、機械特性較硬的優(yōu)點，調(diào)速性能可與直流電動機調(diào)速系統(tǒng)相媲美。異步電機的轉差率定義為: S=1(n/n1) （26）異步電機的同步速度為: n1=60f/p （27）異步電機的轉速為: n= 60f(1S)/p （28）其中：n1為異步電機的同步轉速；n為異步電機轉子轉速；f是異步電機的定子電源頻率；p為異步電機的極對數(shù)。因此，供水系統(tǒng)變頻的實質(zhì)是異步電動機的變頻調(diào)速。 變頻調(diào)速原理變頻恒壓供水系統(tǒng)的供水部分主要由水泵、電動機、管道和閥門等構成。根據(jù)壓力設定值(根據(jù)管網(wǎng)壓力要求設定)與壓力實際值(來自于壓力傳感器)的偏差進行PID調(diào)節(jié)，并輸出頻率給定信號給變頻器。合上空氣開關，供水系統(tǒng)投入運行。(5)報警裝置作為一個控制系統(tǒng)，報警是必不可少的重要組成部分。用于在供水控制器的控制下完成手/自動切換。變頻器跟蹤供水控制器送來的控制信號改變調(diào)速泵的運行頻率，完成對調(diào)速泵的轉速控制。供水控制器直接對系統(tǒng)中的工況、壓力、報警信號進行采集，對來自人機接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進行分析、實施控制算法，得出對執(zhí)行機構的控制方案，通過變頻調(diào)速器和接觸器對執(zhí)行機構(即水泵)進行控制。(3)控制系統(tǒng)供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系統(tǒng))、變頻器和電控設備三個部分。(2)信號檢測在系統(tǒng)控制過程中，需要檢測的信號包括自來水出水水壓信號和報警信號:①水壓信號：它反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號。從原理框圖，我們可以看出變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由執(zhí)行機構、信號檢測、控制系統(tǒng)、以及報警裝置等部分組成。 變頻構成恒壓供水系統(tǒng)的構成及工作原理 系統(tǒng)原理圖，整個系統(tǒng)由一臺水泵，一臺變頻調(diào)速器，一臺PLC和一個壓力變送器及若干輔助部件構成。其中調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器和測量變送器都屬于檢測控制儀表，所以，也可以認為 ，過程控制系統(tǒng) = 檢測和控制儀表 + 被控過程。本圖是一個簡單的單閉環(huán)控制系統(tǒng)。 冷熱水混合方案為了使冷熱水得到充分的混合進而能夠迅速的達到用戶使用溫度，在混合水箱中安裝一個電動攪拌器，這樣能夠使冷水與熱水充分混合。當然暖氣換熱器最為經(jīng)濟。在太陽光照不足時由于熱水器中產(chǎn)生的熱水溫度與冷水混合后的溫度不能達到供給用戶的溫度這是為了保證供水溫度需要啟動加熱器對混合水箱中的水進行加熱來達到供水溫度。在本設計中采用串級控制來控制溫度是溫度恒定在50攝氏度。根據(jù)系統(tǒng)設計要求熱水水箱水位要保持在上限值與下限值之間。當混合水箱的水溫溫度高于設定值時需要儲水箱對保溫水箱進行供水直到溫度達到要求為止。輔助熱源自動啟動：當水箱內(nèi)水溫不足時，輔助熱源自動啟動運行為水加溫，水溫達到設定溫度后自動關閉。水箱缺水自動補充自來水：當用水使水箱內(nèi)水量低于最低水位時，自動啟動補水電控閥為水箱補水，當補水使水箱水量上升到二水位后，補水停止并自動轉入溫控補水功能。循環(huán)：當樓頂太陽能集熱器內(nèi)溫度高于水箱內(nèi)水溫15（可調(diào)）度時，自動啟動循環(huán)泵；循環(huán)泵循環(huán)使集熱器內(nèi)的溫度逐漸下降，當降至與水箱溫度相同（或稍高，可調(diào)）時，循環(huán)