PLC控制的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計論文.doc

02.2.3調(diào)節(jié)系統(tǒng)的計算方法12、13PID算法：PLC內(nèi)設(shè)定了一個PID算法，所有泵的自動切換，變頻器的工作全部依賴這個PID。PID原理PID算法控制原則基于以下公式：dtdeKCMedtKCeKCtMinitialt0)(輸出=比例項+積分項+微分項式中：()Mt：作為時間函數(shù)的回路輸出DT：回路增益E：回路錯誤（設(shè)定值和進程變量之間的差別）initialM：回路輸出的初始值為了在數(shù)字計算機中運行該控制函數(shù)，必須將連續(xù)函數(shù)量化為錯誤值的定期樣本，并隨后計算輸出。數(shù)字計算機運算以下列相應(yīng)的公式為基礎(chǔ)：11()nninitialnnMnKCeKIMKDee輸出=比例項+積分項+微分項式中：Mn：采樣時間n的回路輸出計算值KC：回路增益ne：采樣時間n的回路錯誤值1ne：回路錯誤的前一個數(shù)值（在采樣時間1n）KI：積分項的比例常數(shù)initialM：微分項的比例常數(shù)KD：微分項的比例常數(shù)在該公式中，積分項被顯示為全部錯誤項的函數(shù)，從第一個樣本至當(dāng)前樣本。微分項是當(dāng)前樣本和前一個樣本的函數(shù)，而比例項僅是當(dāng)前樣本的函數(shù)。在數(shù)字計算機中，既不可能也沒有必要存儲所有的錯誤項樣本。因為從第一個樣本開始，每次對錯誤采樣時數(shù)字計算機都必須計算輸出值，因此僅需存儲前一個錯誤值和前一個積分項數(shù)值。由于數(shù)字計算機計算結(jié)果的重復(fù)性，可在任何采樣時間對公式進行簡化。簡化后的公式為：1()nnnMnKCeKIMXKDee（2-6）輸出=比例項+積分項+微分項式中：Mn：采樣時間n的回路輸出計算值KC：回路增益ne：采樣時間n的回路錯誤值1ne：回路錯誤的前一個數(shù)值（采樣時間1n）KI：積分項的比例常數(shù)MX：積分項的前一個數(shù)值（采樣時間1n）1KD：微分項的比例常數(shù)計算回路輸出值時，CPU使用對上述簡化公式的修改格式。修改后的公式為：nnnMnMPMIMD（2-7）輸出=比例項+積分項+微分項式中：Mn：采樣時間n的回路輸出計算值nMP：采樣時間n的回路輸出比例項數(shù)值nMI：采樣時間n的回路輸出積分項數(shù)值nMD：采樣時間n的回路輸出微分項數(shù)值比例項比例項MP是增益KC和錯誤（e）的乘積，其中增益控制輸出計算的敏感度，錯誤是在某一特定采樣時間設(shè)定值（SP）和進程變量（PV）之間的差。CPU采用的計算比例項的公式為：()MPKcSPnPVn（2-8）式中：MP：采樣時間n的回路輸出比例項數(shù)值Kc：回路增益SPn：采樣時間n的設(shè)定值數(shù)值PVn：采樣時間n的進程變量數(shù)值積分項積分項MI在時間上與錯誤（e）和成比例。CPU采用的積分項公式為：()SnITMIKcSPnPVnMXT（2-9）式中：nMI：采樣時間n的回路輸出積分項數(shù)值Kc：回路增益ST：回路采樣時間IT：積分時間（亦稱為積分時間或復(fù)原）SPn：采樣時間n的設(shè)定值數(shù)值PVn：采樣時間n的進程變量數(shù)值MX：采樣時間1n的積分項數(shù)值（亦稱為積分和或偏差）積分和或偏差（MX）是積分項所有先前數(shù)值的運行和。每次nMI計算后，根據(jù)nMI的數(shù)值更新偏差，該數(shù)值可能被調(diào)節(jié)或截?。ㄔ斍檎垍㈤喿兞亢头秶还?jié)）。偏差的初始值通常被設(shè)為第一次回路輸出計算之前的輸出值。其他幾個常數(shù)也是積分項的一部分，例如增益Kc、采樣時間ST（即PID回路重新計算輸出值的循環(huán)時間）以及積分時間或復(fù)原IT（即用于控制積分項對輸出計算影響的時間）。微分項微分項MD與錯誤變化成比例。計算微分項的公式為：()()DSTMDKcSPnPVnSPnPVnT（2-10）為了避免步驟改變或由于對設(shè)定值變化求導(dǎo)帶來的輸出變化，對該公式進行修改，假定設(shè)定值為常數(shù)1nSPnSP。如下所示，會導(dǎo)致計算進程變量的變化，而不計算錯誤的變化：21()DnnSTMDKcSPnPVnSPnPVT（2-11）或者1()DnnSTMDKcPVPVnT（2-12）nMD：采樣時間n的回路輸出微分項數(shù)值Kc：回路增益ST：回路采樣時間DT：回路微分階段（亦稱為微分時間或速率）SPn：采樣時間n的設(shè)定值數(shù)值1SPn：采樣時間1n的設(shè)定值數(shù)值PVn：采樣時間1n的進程變量數(shù)值1nPV：采樣時間1n的進程變量數(shù)值必須保存進程變量，而不必保存錯誤，用于下一次微分項計算。第一次采樣時，數(shù)值1nPV被初始化，等于nPV。2.3節(jié)能分析32.3.1水泵的基本參數(shù)和特性14-18，36，37水泵工作參數(shù)共有六個，即:流量、揚程、功率、效率、轉(zhuǎn)速及允許吸上真空高度或氣穴余量。在六個參數(shù)中，流量、揚程和轉(zhuǎn)速是基本參數(shù)，只要其中一個發(fā)生變化，其余參數(shù)都會按照一定的規(guī)律發(fā)生相應(yīng)的變化。1.流量Q水泵流量是指水泵在單位時間從水泵出水口排出的水量，可分為體積流量和質(zhì)量流量兩種。2.揚程H水泵揚程也稱水頭，是水泵由葉輪傳給單位質(zhì)量液體的總能量，可以由水泵進水口、出水口斷面上的單位總能量1E，2E的差值表示，其單位以m計。水泵揚程可用下式表示為22212121212VVHEEZZHHg（2-14）式中：Z1,Z2分別為真空表測壓點、壓力表零位點至基準(zhǔn)面的垂直距離，低于基準(zhǔn)面時取負(fù)值(m)。式中：12,HH分別為真空表、壓力表讀數(shù)(m)。22212VVg為水泵進，出水口斷面的流速水頭(m)。3.功率水泵功率有以下兩種，有效功率MP和軸功率NP。有效功率MP為泵內(nèi)液體實際所獲得的凈功率(KW)，可以根據(jù)流量和揚程來計算。1000MQHP（2-15）式中：3為液體的比重（3/mkgf）Q為液體的流量（sm/3）H為水泵的揚程（m）。軸功率NP是水泵在一定流量、揚程下運行時所需的外來功率，即由動力機傳給水泵軸上的功率(KW)。軸功率不可能全部傳給液體，而要消耗一部分功率后，才成為有效功功率。100%1001000MNPQHP（2-16）式中：水泵效率（%）4.效率有效功率與軸功率的比值為效率。100%MNPP（2-17）水泵效率標(biāo)志著水泵傳遞能量的有效程度，亦即反映了泵內(nèi)功率損失的大小，是一項重要的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。它由泵內(nèi)水力效率、機械效率及容積效率等三個局部效率組成。(1)機械損失與機械效率機械損失包括軸與軸承的磨擦損失、軸與填料函的磨擦損失以及葉輪在水中旋轉(zhuǎn)時引起的損失即輪盤損失。水泵克服了機械損失之后，把剩下的功率傳給所抽的水，這部分功率叫做水功率WP。thWHqQP（2-18）式中：qQ：流過葉輪的全部流量q：漏損量thH：水泵理論揚程機械損失的大小用機械效率表示100%WjNPP（2-19）(2)容積損失與容積效率在流過葉輪的全