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1、--顺德职业技术学院学报JournalofShundePolytechnic收稿日期:2011-08-03作者简介:张琳(1978—,女,黑龙江省佳木斯市人,讲师,硕士,研究方向:电子、自动控制、通信与信息系统。变频恒压供水系统与PID调节器参数的选择张琳(天津滨海职业学院机电系,天津300451摘要:介绍基于爱默生TD2100变频器(内置PID调节器组成的变频恒压供水系统,其主要用于高层楼宇的供水,系统由变频器、压力传感器等组成,具有优良的节能作用和稳定可靠的运行效果。关键词:变频器;PID调节器;恒压供水中
2、图分类号:TP214;TM921.51文献标志码:B文章编号:1672-6138(201104-0007-03DOI:10.3969/j.issn.1672-6138.2011.04.003---科技与应用---Vol.9No.4Oct.2011变频恒压供水系统是现代建筑中普遍采用的一种水处理系统,随着变频调速技术的发展和人们节能意识的不断增强,变频恒压供水系统的节能特性使得其越来越广泛应用于住宅小区、高层建筑的生活及消防供水系统。本文介绍了基于爱默生TD2100变频器(内置PID调节器组成的变频恒压供水系统,
3、为达到系统最佳的动稳态性能,如何选择PID调节器的参数。1变频恒压供水系统组成该系统由压力传感器、变频器、供水泵组、供水管路等组成,系统主要设备采用爱默生TD2100供水专用变频器,内置PI调节器和电机专用控制芯片DSP+CPLD+MCU,无需配置PLC或供水控制器,即可实现多种常用供水控制专用功能。控制结构如图1所示。爱默生TD2100变频器功能强大[1],比较适用于简单的恒压、恒流供水系统的水泵变频调速控制。该变频器可灵活编程设定给定信号与反馈信号的类型及比率,PID等闭环控制参数,渐变频率启泵与停泵的渐变
4、延时时间,最大、最小工作频率及其他运行参数,具有很强的设备超限运行及安全保证功能等等。变频器的基本运行工作参数如下:F05=50;最大输出频率:50Hz;F06=50;基本运行频率50Hz;F07=380;最大输出电压:380V;F10=10;加速时间10s;F11=10;减速时间10s;F12=50;上限频率50Hz;F13=25;下限频率25Hz;F24=1;运行方式:普通供水PI闭环;---F25=1;供水模式:1表示先起先停的2台变频循环泵控制方式;---F34=30;泵投切判断时间30s;F37=0.
5、060;上限压力限定值60KPa;F38=0.000;下限压力限定值0KPa;F39=0.070;超压力保护值70KPa;F41=5;超欠压保护动作时间5s;系统中采用了KYB压力变送器:量程为0~100Kpa,24VDC电源,精度0.5级,输出为20mA。2系统主电路接线图系统主电路接线图如图2所示。生活水系统的控制对象为两台常规水泵即为变频水泵,两台水泵可以作为一主一备使用,也可同时使用;当供水系统在较小的压力范围内工作时,一台变频水泵能够满足系统的供水流图1变频恒压供水系统控制结构Pc机状态指示灯TD21
6、00供水专用变频器压力变送器继电器组变频泵1变频泵2消防泵休眠小泵第9卷第4期2011年10月---7---顺德职业技术学院学报第9卷图2主电路接线图量和压力需求时,另一台水泵就可以作为备用泵使用,当一台泵的压力和流量满足不了供水系统需求时,可以同时启动另一台水泵工作。两台水泵工作在变频循环方式:即系统在第一次启动时,常规泵1变频运行一直到(50Hz,当压力数值仍达不到系统设定压力时,常规泵1工频运行,常规泵2变频启动运行,直到满足系统压力设定值。系统停机后,下次启动将从常规泵2启动变频运行,然后切换到工频,再
7、启动常规泵1变频运行。如此循环,即为先起先停方式的变频循环模式。3系统工作原理[2]安装于供水母管或主管道上的压力传感器变送器将供水管网压力转换成4￣20mA(0￣20mA,0￣l0V等的标准电信号,送到PID调节器(或过程控制器、PLC,DCS等,经过运算处理后仍以标准信号的形式送到变频器并作为变频器调速给定信号,也可将压力传感器变送器的标准电信号直接送到具有内置PID调节功能的变频器;变频器根据调整的给定信号或通过对压力传感变送器的标准电信号进行运算处理后,决定其输出频率实现对驱动电动机的转速调节,从而实现
8、对供水的水量及供水压力调节,最终实现了对供水管网的压力调节(即实现了恒压供水。为了使该系统在运行过程中有更好的稳态和动态性能,必须合理选择变频器PI闭环控制功能参数。4变频器内置调节器参数的选择[3]目前工业控制中,应用最广泛、使用最多的反馈方式之一是PID控制方式。PID控制适用于压力、流量、温度等过程量的控制。PID控制器算法的形式为:---根据设定值R(t与反馈值(传感器测量值C
