基于变频器PID与触摸屏的恒压供水节能系统研究.doc

基于变频器PID与触摸屏的恒压供水节能系统研究【摘要】本文介绍了一种基于变频器pid与触摸屏的恒压供水系统。以管网的压力变送压力信号作为反馈信号，由上位机发出的当前状态作为给定输出，调节生活供水压力使其保持恒压状态。从节能的角度介绍了触摸屏与变频器pid在恒压供水系统中的控制方式以及参数设置。该系统不仅节能，而且操作方便，安全可靠。【关键词】变频器；触摸屏；恒压供水；节能；可靠一、系统组成和原理系统设备主要有a/d转换模块、压力传感器、接触器组、三菱fr-a540变频器、三菱fx2n-48mr、三菱fxon-3a模块、三菱got940触摸屏、3台水泵（功率适情况大小）。通过触摸屏进行操作和利用plc控制继电器组，来达到变频与工频的切换。恒压供水系统是闭环控制系统，其工作原理是：供水的压力通过水管网上的压力传感器采集反馈给系统，再通过变频器的a/d转换模块讲模拟量转换成数字量，变频器的a/d将压力设定值转换成数字量，pid控制模块具有比较和差分的功能，供水的压力低于设定压力，变频器就会将运行频率升高，反之降低，并且可以根据压力变化的快慢进行差分调节。二、变频器的pid参数设置表1由于pid控制全面地综合了比例、积分和微分控制的优点，因此其在实际工程中得到了极为广泛的应用。对其的参数设定要合理地选择比例系数kp、积分时间t1和微分时间td，以便使系统达到最佳控制效果。设置相关参数如表1所示。（注：设定前，先将所有的参数清除）变频器pid的设置是按照一定的要求完成的，（1）开始确定被调节压力的设定值为0.1mpa，设定pr128并且使pid有效；（2）pid计算设定值与传感器输出比例转换百分数，所以当传感器在4ma是表示0mpa，20ma时表示0.5mpa；（3）按照设定值20%从段子2与5输入相应的电压；（4）相关数据定好，进行启动；（5）目标值是否平稳，若平稳，则完善参数设定，若不平稳，则调节参数，使之平稳。校准时，用pr902pr905校正传感器的输出，如下表所示。三、系统plc设计恒压供水系统利用plc控制交流接触器组进行工频与变频的切换。如图1是电控主回路，三台电机分别是m1、m2、m3，交流接触器组中km1和km4、km2和km5、km3和km6分别控制1#、2#、3#水泵的工频运行和变频运行。系统启动时，km4闭合，1#水泵以变频方式运行，当变频器的运行频率超出设定值时会输出一个上限信号，plc收到上限信号后会将1#水泵由变频运行转为工频运行，km4断开km1闭合，同时km5闭合变频启动2#水泵。如果变频器频率偏低了，即供水压力偏高，其输出的下限信号会使km2、km6断开，km5闭合，2#水泵变频启动工作。再次收到下限信号时，km1、km5断开，km4闭合，1#水泵变频启动工作。程序开始时，进行a/d转换程序，将供水的压力值存入plc内部数据存储器d0，液面高度值存入d1。plc的程序流程图如图2所示。图1图2本系统采用了三菱fx2n-48mr作为控制中心，电机在其满负荷运行时，1#泵、2#泵、3#泵每15s轮流切换变频pid运行；系统由8个正常运行输出点，是同过检查用户的水压和系统的安全运行所用的。其供水系统的i/0分配图如图3所示，恒压供水系统总图如图4所示。图3图4四、触摸屏监控软件在恒压供水系统中，触摸屏采用通过计算机的gx-developer画面制作软件为平台，利用其多种控制器件库，图形控件、功能控件，开发该系统的控制程序。该控制系统监控软件采用三菱f940got触摸屏，将用于控制现场plc和监控系统连接起来。其次，从变量定义和i/o设备的管理入手，利用f940got多样化的绘图工具、强大的脚本语言处理能力和丰富的命令语言函数开发主监控界面，子监控界面处分利用gx-developer软件提供的内部软件，让操作人员选择自动、手动运行或者其他功能。该系统的分为四个监控画面，如下图所示。五、结语变频器pid与触摸屏的恒压供水系统采用工频和变频改变水泵电动机的频率，利用触摸屏作为操作中心，不仅稳定了供水水压，而且大大降低了能源消耗，经济效益十分显著。同时自动化程度高，降低了人员的劳动强度。本文所设计的供水系统充分发挥了变频器pid与触摸屏相结合的节能潜力。参考文献1王新强，黄杰，孙皓，张亚峰变频器在恒压供水系统中的应用研究j中原工学