PLC控制的变频调速恒压供水系统设计论文.doc

02.2.3调节系统的计算方法12、13PID算法：PLC内设定了一个PID算法，所有泵的自动切换，变频器的工作全部依赖这个PID。PID原理PID算法控制原则基于以下公式：dtdeKCMedtKCeKCtMinitialt0)(输出=比例项+积分项+微分项式中：()Mt：作为时间函数的回路输出DT：回路增益E：回路错误（设定值和进程变量之间的差别）initialM：回路输出的初始值为了在数字计算机中运行该控制函数，必须将连续函数量化为错误值的定期样本，并随后计算输出。数字计算机运算以下列相应的公式为基础：11()nninitialnnMnKCeKIMKDee输出=比例项+积分项+微分项式中：Mn：采样时间n的回路输出计算值KC：回路增益ne：采样时间n的回路错误值1ne：回路错误的前一个数值（在采样时间1n）KI：积分项的比例常数initialM：微分项的比例常数KD：微分项的比例常数在该公式中，积分项被显示为全部错误项的函数，从第一个样本至当前样本。微分项是当前样本和前一个样本的函数，而比例项仅是当前样本的函数。在数字计算机中，既不可能也没有必要存储所有的错误项样本。因为从第一个样本开始，每次对错误采样时数字计算机都必须计算输出值，因此仅需存储前一个错误值和前一个积分项数值。由于数字计算机计算结果的重复性，可在任何采样时间对公式进行简化。简化后的公式为：1()nnnMnKCeKIMXKDee（2-6）输出=比例项+积分项+微分项式中：Mn：采样时间n的回路输出计算值KC：回路增益ne：采样时间n的回路错误值1ne：回路错误的前一个数值（采样时间1n）KI：积分项的比例常数MX：积分项的前一个数值（采样时间1n）1KD：微分项的比例常数计算回路输出值时，CPU使用对上述简化公式的修改格式。修改后的公式为：nnnMnMPMIMD（2-7）输出=比例项+积分项+微分项式中：Mn：采样时间n的回路输出计算值nMP：采样时间n的回路输出比例项数值nMI：采样时间n的回路输出积分项数值nMD：采样时间n的回路输出微分项数值比例项比例项MP是增益KC和错误（e）的乘积，其中增益控制输出计算的敏感度，错误是在某一特定采样时间设定值（SP）和进程变量（PV）之间的差。CPU采用的计算比例项的公式为：()MPKcSPnPVn（2-8）式中：MP：采样时间n的回路输出比例项数值Kc：回路增益SPn：采样时间n的设定值数值PVn：采样时间n的进程变量数值积分项积分项MI在时间上与错误（e）和成比例。CPU采用的积分项公式为：()SnITMIKcSPnPVnMXT（2-9）式中：nMI：采样时间n的回路输出积分项数值Kc：回路增益ST：回路采样时间IT：积分时间（亦称为积分时间或复原）SPn：采样时间n的设定值数值PVn：采样时间n的进程变量数值MX：采样时间1n的积分项数值（亦称为积分和或偏差）积分和或偏差（MX）是积分项所有先前数值的运行和。每次nMI计算后，根据nMI的数值更新偏差，该数值可能被调节或截取（详情请参阅变量和范围一节）。偏差的初始值通常被设为第一次回路输出计算之前的输出值。其他几个常数也是积分项的一部分，例如增益Kc、采样时间ST（即PID回路重新计算输出值的循环时间）以及积分时间或复原IT（即用于控制积分项对输出计算影响的时间）。微分项微分项MD与错误变化成比例。计算微分项的公式为：()()DSTMDKcSPnPVnSPnPVnT（2-10）为了避免步骤改变或由于对设定值变化求导带来的输出变化，对该公式进行修改，假定设定值为常数1nSPnSP。如下所示，会导致计算进程变量的变化，而不计算错误的变化：21()DnnSTMDKcSPnPVnSPnPVT（2-11）或者1()DnnSTMDKcPVPVnT（2-12）nMD：采样时间n的回路输出微分项数值Kc：回路增益ST：回路采样时间DT：回路微分阶段（亦称为微分时间或速率）SPn：采样时间n的设定值数值1SPn：采样时间1n的设定值数值PVn：采样时间1n的进程变量数值1nPV：采样时间1n的进程变量数值必须保存进程变量，而不必保存错误，用于下一次微分项计算。第一次采样时，数值1nPV被初始化，等于nPV。2.3节能分析32.3.1水泵的基本参数和特性14-18，36，37水泵工作参数共有六个，即:流量、扬程、功率、效率、转速及允许吸上真空高度或气穴余量。在六个参数中，流量、扬程和转速是基本参数，只要其中一个发生变化，其余参数都会按照一定的规律发生相应的变化。1.流量Q水泵流量是指水泵在单位时间从水泵出水口排出的水量，可分为体积流量和质量流量两种。2.扬程H水泵扬程也称水头，是水泵由叶轮传给单位质量液体的总能量，可以由水泵进水口、出水口断面上的单位总能量1E，2E的差值表示，其单位以m计。水泵扬程可用下式表示为22212121212VVHEEZZHHg（2-14）式中：Z1,Z2分别为真空表测压点、压力表零位点至基准面的垂直距离，低于基准面时取负值(m)。式中：12,HH分别为真空表、压力表读数(m)。22212VVg为水泵进，出水口断面的流速水头(m)。3.功率水泵功率有以下两种，有效功率MP和轴功率NP。有效功率MP为泵内液体实际所获得的净功率(KW)，可以根据流量和扬程来计算。1000MQHP（2-15）式中：3为液体的比重（3/mkgf）Q为液体的流量（sm/3）H为水泵的扬程（m）。轴功率NP是水泵在一定流量、扬程下运行时所需的外来功率，即由动力机传给水泵轴上的功率(KW)。轴功率不可能全部传给液体，而要消耗一部分功率后，才成为有效功功率。100%1001000MNPQHP（2-16）式中：水泵效率（%）4.效率有效功率与轴功率的比值为效率。100%MNPP（2-17）水泵效率标志着水泵传递能量的有效程度，亦即反映了泵内功率损失的大小，是一项重要的技术经济指标。它由泵内水力效率、机械效率及容积效率等三个局部效率组成。(1)机械损失与机械效率机械损失包括轴与轴承的磨擦损失、轴与填料函的磨擦损失以及叶轮在水中旋转时引起的损失即轮盘损失。水泵克服了机械损失之后，把剩下的功率传给所抽的水，这部分功率叫做水功率WP。thWHqQP（2-18）式中：qQ：流过叶轮的全部流量q：漏损量thH：水泵理论扬程机械损失的大小用机械效率表示100%WjNPP（2-19）(2)容积损失与容积效率在流过叶轮的全