基于PLC恒压供水系统中PID控制器的实现.pdf

2009年2月 重庆文理学院学报(自然科学版) Feb．，2009 of ofArtsand Science VoL28No．1 第28卷第1期 Journal Sciences(NaturalEdition) ChongqingUniversity 基于PLC恒压供水系统中PID控制器的实现 吕惠芳 (无锡3-艺职业技术学院，江苏宜兴214206) [摘要]在以PLC控制为核心，变频调速技术为基础的恒压供水系统中，PLC将压力设定值 与测量值的偏差经PID运算后得到的信号控制变频器，从而通过变频器控制水泵的转速调节 管网的压力，实现恒压供水的目的．介绍了基于S7—200恒压供水系统PID调节器的实现． [关键词]恒压供水系统；PID控制器；变频调速；闭环控制 随着现代化城市的发展，现有的城市供水所 电机进行切换．当用水量较少时，1#泵在变频器 必须的水塔、水箱以及气压供水设备，由于水质 控制下变频运行．如需水量加大，压力传感器在 污染和水压不足，已经远远不能满足人们目前的 管网端测得水压偏小，则变频器输出频率上升． 生活需要．由于城市用水量是动态的，白天用水 1#泵由变频切换为工频运行状态．同时系统对2# 量大，晚上用水量小，水厂供水要保持水压稳定 泵进行变频起动和调节．如果两台泵供水仍不能 在一定范围内，保证供水量波动时水压恒定是一 满足供水要求，则系统将2舟泵投入工频运行，3# 个急待解决的问题．随着变频调速技术及PLC 泵投入变频运行，供水量增大，加泵情况类推．若 控制技术的发展，一种基于PLC的恒压供水系 用水量减少，变频器的频率会下降．当变频器频 统已逐渐取代了原有的水塔供水系统¨J．该供水 率下降至下限值时，PLC将最先投入工频运行的 系统中采用闭环控制方式实现对压力、流量变化 水泵停止，如果频率下限持续出现，PLC再停止 的检测控制，广泛适用于模拟控制系统及数字控 第二台工频运行的水泵，以此切换工作水泵，以 制系统中的PID调节器．该系统因不需要精确的 维持管网水压恒定． 控制系统数学模型、有较强的灵活性和适应性、 结构典型、程序设计简单、工程易于实现以及参 数调整方便等优点而得到广泛的应用旧1． 1 系统组成及工作原理 1．1 系统组成 系统采用S7—200型PLC、MM430型变频 器、压力传感器及其他控制设备组成，系统结构 图1系统结构 如图1所示． 1．2工作原理 2 PID控制器的实现 压力传感器检测用户管网水压信号，转换成 电信号(4～20mA)，变频器输出电机频率信号， 西门子公司从S7—200系统列PLC中的 两个信号反馈给PLC的PID模块，PLC根据这两CPU215。CPU216开始增加了用于闭环控制的 个信号经PID运算后，发出控制信号，控制水泵 PID模块．它通过PID调节器来调节输出，保证 [收稿日期]2008一lO一24 [作者简介]吕惠芳(1967一)，女，江苏宜兴人，副教授，主要从事电力电子技术及电气控制研究 53 万方数据 偏差值e为零，使系统达到稳定状态．在系统中， (1)式中右边前三项分别是比例、积分、微 偏差值e是给定值SP(希望值)和过程变量分部分，它们分别与误差、误差的积分和微分成 PV(实际值)的差． 正比．如果取其中的一项或两项，可以组成P、PD 2．1 PID算法的数学模型 或PI控制器．