变频恒压供水系统调试

变频水泵恒压供水装置请分析压力调控仪的工作原理，并说明PID参数的作用分别是什么？答案：压力调控仪是由数字式压力给定、管网压力变送器反响信号与数字式PID 调节器构成的一个压力闭环的调节器。

当压力给定值与压力反响值有偏差时，通过PID调节器进展处理，使调节器的输出电流控制---PID作用：PID参数影响系统的稳定性及调节精度。

比例调节〔P〕：是一种最简单的控制方式，其输出及输入偏差信号成比例关系。

系统一旦出现了偏差，比例环节就立即进展反响来减少偏差。

比例调节的作用设置得越大，调节的速度就越快，但比例作用过大时，会使系统的稳定性下降。

只采用比例调节时系统的输出将存在稳态误差。

积分调节〔I〕：用于消除系统中的稳态误差，它的输出及输入偏差信号的积分成正比例关系。

参加积分调节器能保证系统的静态精度，但积分作用会使得系统的动态响应变慢，假设参数选择不当会影响系统的稳定性。

〔详细介绍：如果系统在进入稳态后存在稳态误差，那么称为有差系统，为了消除稳态误差，就要引入“积分〞调节。

积分作用的强弱取决于积分时间常数的选取，随着积分时间常数的增大，积分作用会增强，即便系统的偏差很小，积分项也会随着时间的增加而积累加大，它推动控制器的输出增大，使稳态误差进一步减小，直到等于零。

积分调节经常及其他两种调节器配合，组成比例积分〔PI〕调节器或者PID调节器。

微分调节〔D〕主要反映系统偏差信号的变化率，控制器的输出及输入偏差信号的变化率成正比关系。

适当使用微分，能够减小被控量的超调。

〔详细介绍：自动控制系统在克制偏差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳，主要原因是由于系统存在有较大的惯性环节或者滞后环节，这类环节具有抑制偏差的作用，但是其变化总是落后于偏差的变化。

解决的方法就是增加微分环节，使其抑制偏差作用的变化“超前〞产生，即调节器在克制偏差的调节过程中使偏差接近零时，抑制偏差的作用就提前为零。

微分调节能预测偏差变化趁势，能产生超迁的控制作用。

微分环节不能单独使用，需要及另两种调节结合来完成系统控制需求。

〔备注：具体实现PID调节的方法可分以下几种：①编写程序实现②使用专用的功能指令③使用厂家提供的控制模块2〕在变频器中实现PID调节3〕使用通用PID调节器。

1 接线电源输入〔11#、12#〕------AC100V～240V测量信号输入〔35#、36#〕-------从压力变送器来的4～20mA电流信号，要并接1个250Ω电阻。

〔电流/电压〕控制输出〔31#、32#〕-------4～20mA电流输出，接到变频器作为频率给定信号。

报警输出AL1A〔7#、8#〕-------继电器常开触点，接到PLC压力变送器量程为0～1.0MPa安装在水泵出水口的关管道上，管网压力通过压力变送器输出4～20mA电流信号送到PXR5的输入端，作为反响值。

2参数的设置PXR5调节器的参数分三组，可以根据不同要求分别设置。

设置根本方法：首先操作面板上有3个键：SEL选择键、∧、∨；其中SEL选择键，用于选择参数组、确认参数值的读入与修改及返回工作状态；∧、∨键为增大及减小键，用于选择参数及改变参数值。

按住SEL选择键保1秒〔2秒、3持秒〕，就可以分别进入第一组〔或第二组，第三组〕参数的设定状态。

使用∧或者∨键可以在本组参数中选择需要设置的参数并进展修改。

当该组参数设置完成后，按SEL选择键2秒钟，就可返回工作状态。

显示面板上PV为输入测量值，实时显示从压力边送器输入到PID调节器的实际压力值，SV为压力给定值，可以随时用操作面板上的∧或者∨键直接进展修改，修改后等3秒钟该给定值即自动保存。

本例中需要设置的参数：（1）运行控制参数Stby〔第一组〕参数Stby可以使仪表在控制待机状态与控制运行状态〔即工作状态〕之间切换。

设置Stby=OFF为运行状态，控制及报警功能正常进展，在此状态下也通过SEL键进入参数设定状态。

〔2〕报警动作模式ALM1〔第二组〕及报警动作值AL1、A1-L、A1-H〔第一组〕先用报警动作模式ALM1设置报警类型，有31种报警方式，可通过对参数ALM1设置不同的报警代码来指定。

报警代码分标准报警代码与双报警代码。

标准报警代码----超过设定值时报警输出触点接通，〔绝对值报警模式〕；或当测量值超过给定值SV一定的偏差时报警输出触点接通。

〔偏差报警模式〕双报警模式------超过高限或者地限时〔高/低限报警模式〕或者超出SV的上、下偏差时〔带报警模式〕报警触点动作。

标准报警模式式中只用到AL1一个参数，而双报警模式要用到参数A1-L 与A1-H来分别设定低限〔下偏差〕与高限〔上偏差〕。

本例是采用的报警方式是上偏差报警，故设置参数ALM1=5。

然后设定偏差值AL1=10〔10%〕，即报警输出动作是在实际管网压力〔PV值〕超出给定值SV的10%时发生。

（3）控制方式参数CTrL〔第二组〕可设置3种控制方式：PID控制、模糊控制及PID自整定方式。

本例选用PID控制方式，因此设置CTrL=PID。

设置CTrL=PID后应继续设置P、I、D参数值〔第二组〕。

备注：需要注意的是，在专用的PID调节器中，比例增益的大小常常是通过“比例带〞来进展调节的〔PXR5中既是〕。

所谓比例带：就是按比例放大的区域，用P表示〔等于K P的倒数，〕即P=K P/1。

比例增益K P越大，而对应的比例带〔P〕却越小，调节作用响应快，超调量大。

本实例中只使用PI控制，没使用微分控制，设置参数D=0，参数P与I 在调试中整定。

（4）输入信号代码P-n2〔第二组〕PXR系列温度控制器允许使用热电阻或者热电偶测量温度，也可以直接输入1～5V直流电压与4～20mA直流。

电流输入，因此设置P-n2=16。

（5）小数点位置设定P-dp〔第二组〕当输入类型设定为4～20mA电流后，仪表已规定显示形式为百分数，显示范围为0%～100%，即显示为0～100。

显示1即代表4～20mA 量程的1%。

由于输入电流是由压力变送器输出的，压力变送器量程为0～1Mpa，对应输出4～20mA22,因此小数点设置1位，即参数P-dp2的压力值。

（6）SV设定范围Sv-L与Sv-H〔第三组〕参数Sv-L与Sv-H分别用于指定给定值设定范围的下限与上限。

当在参数P-n2中设定输入信号种类是4～20mA电流时，已规定SV与PV显示的单位是百分比，显示范围为0%与100%，因此Sv-L与Sv-H的数值范围必须在0～100。

本例要求压力值在0～1Mpa之间可任意给定，因此设置Sv-L=0，Sv-H=100，使SV设定范围为0%～100%。

二根据工艺流程与梯形图，说明如何控制电动机启动、停顿、自动及检修等程序。

首先应该了解系统：在本系统中设有运行与检修两种工作状态，由选择开关S01决定，此检修开关安装在控制内的，当S01转到运行位置时，系统可由PLC控制电动机自动运行；当S01转到检修位置时，电动机不再受PLC控制，由检修工以手动操作。

自动状态：上电时，输出Y0，对变频器复位2S〔用M10自保，2S后切断〕。

按启动按钮X0，在复位已完成、变频器无故障时输出Y5，接通变频器电源KM10，在选择开关S02为“自动〞〔O N〕的情况下进入步进初始状态S1，先接通Y6〔KM1〕使1#泵电源由变频器提供，再延时1S后输出Y4，即KA1=ON，变频器正〔F=ON、MRS=OFF〕。

以后就自动根据压力情况对3台泵进展控制。

按停顿按钮X1，切断Y5自锁，即断开变频器电源，同时退出步进流程，将所有状态元件复位，停顿所有水泵电动机的运行。

变频器发生故障时，变频器的报警输出继电器触点A、C接通，PLC 输入继电器X2接通，除了进展及停顿一样的操作之外，还输出Y14进展声光报警。

在手动检修时，将选择开关S02转为OFF〔手动状态〕，那么程序及停顿时进展同样的操作，即退出步进流程，停顿所有泵的运行，切断变频器电源。

然后将检修开关S01转到检修位置，PLC输出端子的电源全部切断，由手动操作开关SA1、SA2、SA3分别接通接触器KM1、KM12、KM13以选择1#、2#33泵通2运行。

3 根据工艺流程与梯形图，说明三台水泵从变频器到工频之间切换关系？首先：在程序中，使用辅助继电器M0与M1作为切换标志，其中MO 为水泵由变频运行切换到工频运行的转换条件，它在变频器输出频率已到达频率的上限但是实测压力仍未到达给定值时有效。

M1为切断工频运行的水泵转换条件，它在变频器输出频率已低于频率下限但实测压力仍高于给定值时有效。

M0-----从变频切换到工频信号〔1台泵变为2台泵〕频率到上限但压力仍不够时产生，M1------切除工频泵信号〔2台泵变为1台泵〕频率到下限但是压力仍高时产生，23台泵轮流工作：3．切换过程中的延时：〔1〕切换信号M0、M1从满足条件到发出切换信号要延时10S，在这10S中假设切换条件不符合就撤销计时，以防止频繁切换水泵。

〔2〕1台泵切换到2台泵的过程：M0信号发出后，立即进入下一状态，切断Y4〔KA1〕使变频器一方面停车，输出电压与频率按下降时间减小；另一面制止输出，使电动机按惯性自由减速不至于降速太快，防止在切换到工频时产生较大的冲击电流。

延时1S后断开变频器及电动机之间的接触器，接通电动机及电网之间的接触器，使电动机为工频运行，进入下一状态。

再延时5S使变频器的输出电压与频率与频率足以下降到零后接通下一台泵及变频器之间的接触器，再延时1S输出Y4，接通KA1启动变频器，下一台泵为变频运行。

（3）2台泵切换到1台泵的过程M1信号发出之后，立即进入下一状态，切断工频运行的泵，变频运行的泵仍继续运行。

具体参见本资料附图：〔备注〕：详介绍自动状态工作过程；当S01在运行位置，且操作面板上的“自动/手动〞选择开关S02选择自动时，电动机由PLC控制。

此时，PXR-5调节器中已设置了压力给定值，管网压力由安装在水泵出水口主管道上的PB-DA-2YA变频器专用压力变送器以4～20mA电流的形式送到PXR-5调节器的35、36端子上，在这两个端子上并联了1个250Ω的电阻，因此4～20mA电流被转换为1～5V电压被作为反响量输入到调节器中。

在PXR-5处于工作状态时，此反响量及给定值进展比拟，比拟后的偏差值经PI运算后向变频器输出4～20mA电流形式的频率给定信号。

但变频器的工作状态由PLC控制，PLC程序运行的初始状态时变频器已被复位。

未启动之前，中间继电器KA1未吸合，变频器控制输入端STF=OFF，MRS=ON，变频器处于停顿输出的待机状态。

当按下启动按钮SB1后，PLC输出Y5=ON，接触器KM10吸合，变频器电源接通，在S02选择“自动〞的条件下，PLC的输入继电器X3=ON，控制程序进入3台水泵轮流切换运行的顺序控制流程，输出Y6=ON，KM1吸合，1号泵电动机接到变频器输出端U、V、W上。