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基于PLC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計

　　4.2 西門子pid指令應(yīng)用

　　西門子s7-200系列plc指令族提供pid閉環(huán)控制專用指令。當(dāng)過程控制中某個變量出現(xiàn)偏差時，pid控制算法會計算出正確的輸出，把變量保持在設(shè)定值上。以plc為主機的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。在有模擬量的控制系統(tǒng)中，經(jīng)常用到pid運算來執(zhí)行pid回路的功能，pid回路指令使這一任務(wù)的編程和實現(xiàn)變得非常容易。

　　（1）pid算法。如果一個pid回路的輸出m是時間t的函數(shù)，則可以看作是比例項、積分項和微分項三項部分之和。即：

　　以上各量都是連續(xù)量，第一項為比例項，最后一項為微分項，中間兩項為積分項。其中e是給定值與被控制變量之差，即回路偏差。kc為回路的增益。用計算機處理這樣的控制算式，即連續(xù)的算式必須周期性地采樣并進(jìn)行離散化，同時各信號也要離散化，公式如下：

　　mn=kc（spn-pvn）+kc（ts/ti）（spn-pvn）+mx+kc（td/ts）（pvn-1-pvn）

　　公式中包含9個用來控制和監(jiān)視pid運算的參數(shù)，在pid指令使用時要構(gòu)成回路表，回路表的格式如表1所示。

　　本設(shè)計中生活用水為系統(tǒng)給定值滿量程的70%。系統(tǒng)使用比例、積分及微分控制，采用下列控制參數(shù)值：

　　增益kc=0.25； 采樣時間ts=0.2s；

　　積分時間ti=30min； 微分時間td=15min；

　　（2）pid算法編程實現(xiàn)。本程序只是模擬量控制系統(tǒng)的pid程序主干，對于現(xiàn)場實現(xiàn)問題，還要考慮諸多方面的影響因素。pid控制算法程序框圖如圖6所。

5 結(jié)束語

　　本文針對我國中小城市小區(qū)供水的特點，設(shè)計開發(fā)了一套基于plc的變頻調(diào)速恒壓供水自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用單臺變頻器實現(xiàn)四臺水泵電機的軟起動和調(diào)速，同時把閥門控制和水泵電機控制都納入自動控制系統(tǒng)。壓力傳感器采樣管網(wǎng)壓力信號經(jīng)pid處理傳送給變頻器，變頻器根據(jù)壓力大小調(diào)整電機轉(zhuǎn)速，通過改變水泵性能曲線來實現(xiàn)水泵的流量調(diào)節(jié)，保證管網(wǎng)壓力恒定。水泵在變頻下均為軟啟動，切換平滑，沖擊電流小，水泵機組壽命相應(yīng)延長。用plc設(shè)計恒壓供水系統(tǒng)的方案，稍加變化可適用于任何需要恒壓的流量系統(tǒng)。