一种变频调速恒压供水控制系统的制作方法

文档序号:20268718发布日期:2020-04-03 18:43阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种变频调速恒压供水控制系统,其特征在于,包括工控机、plc控制器、变频器、水泵阀门主电路、传感模块、第一水泵电机和第二水泵电机,其中:

工控机与plc控制器连接,plc控制器分别与变频器、传感模块以及水泵阀门主电路连接,所述变频器通过水泵切换电路连接第一水泵电机和第二水泵电机;

所述变频器将电机频率信号反馈至plc控制器,传感模块采样管网压力信号反馈至plc控制器,plc控制器中的pid模块根据电机频率信号和管网压力信号进行计算,发出控制信号,控制第一水泵电机和第二水泵电机的运行状态。

2.根据权利要求1所述的变频调速恒压供水控制系统,其特征在于,所述第一水泵电机为160kw水泵电机,第二水泵电机为220kw水泵电机。

3.根据权利要求2所述的变频调速恒压供水控制系统,其特征在于,所述控制第一水泵电机和第二水泵电机的运行状态包括:

(1)切换过程一

第一水泵电机变频起动,频率达到50hz,第一水泵电机工频运行,第二水泵电机变频运行;

(2)切换过程二

由第一水泵电机工频运行和第二水泵电机变频运行转变为第二水泵电机单独变频运行状态;

(3)切换过程三

由第二水泵电机变频运行转变为第二水泵电机变频停止和第一水泵电机变频运行状态。

4.根据权利要求2所述的变频调速恒压供水控制系统,其特征在于,还包括真空泵,所述真空泵与第一水泵电机和第二水泵电机连接,对处于工作状态的水泵进行抽取真空。

5.根据权利要求4所述的变频调速恒压供水控制系统,其特征在于,所述传感模块为压力传感器和液位传感器,所述压力传感器获取管网压力信号至plc控制器中,液位传感器获取水泵水位信号plc控制器中。

6.根据权利要求1所述的变频调速恒压供水控制系统,其特征在于,还包括三个接触器,其中第一电机通过两个接触器分别与工频电源和变频器输出电源连接,第二电机通过一个接触器与变频器输出电源连接。

7.根据权利要求6所述的变频调速恒压供水控制系统,其特征在于,水泵阀门主电路包括两个交流接触器,所述第一电机通过一个交流接触器控制电机的正反转,所述第二电机通过另一个交流接触器控制电机的正反转。

8.根据权利要求1所述的变频调速恒压供水控制系统,其特征在于,所述plc控制器为s7-200型plc,包括cpu226主模块、em235模拟量扩展模块,所述plc控制器通过中间继电器与水泵阀门主电路连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的变频调速恒压供水控制系统,其特征在于,plc控制器中的pid模块根据电机频率信号和管网压力信号进行计算,具体为:

式中u(t)为pid模块的输出,kc为pid回路的增益,e为pid回路的偏差,即给定值与过程变量之差,uintiial为pid回路输出的初始值;

对上式进行离散化,即对误差进行周期性的采样并计算输出值,离散式方程如下式:

式中un为采样时刻n计算出的pid回路输出值,kc为pid回路增益,en为采样时刻n的偏差值,en-1为采样时刻n-1的偏差值,即偏差前项,k1为积分项的比例系数,uinitial为pid回路输出的初始值,kd为微分项的比例系数;

上式简化为cpu实际使用的递推形式:

un=kcen+k1en+ux+kd(en-en-1)

上式中,ux为采样时刻n-1的积分项;cpu将上述形式再进一步的组合、简化,可得如下式所示方程:

un=upn+uin+udn

其中,un为第n采样时刻的计算值,upn为第n采样时刻的比例项值,uin为第n采样时刻的积分项值,udn为第n采样时刻的微分项值。

10.根据权利要求9所述的变频调速恒压供水控制系统,其特征在于,比例项值upn是增益kc和偏差e的乘积,其中kc决定系统输出对偏差的灵敏度,偏差e是给定值易与过程变量pvn之差,cpu采用的计算比例项值的方程如下:

upn=kc(spn-pvn)

upn为第n采样时刻比例项的值,kc为增益,spn为采样时刻n的给定值,pvnpvn为采样时刻n的过程变量值;

积分项值uin与偏差的累积和成正比,cpu采用的计算积分项的方程如下:

其中uin为第n采样时刻的积分项值,kc为增益,ts为采样周期,t1为积分时间常数,spn为采样时刻n的给定值,pvn采样时刻n的过程变量值,ux为采样时刻n-1的积分项,即积分项前值;

微分项值udn与偏差的变化成正比,其方程如下:

为了实现在给定值改变时控制输出的无扰动切换,假定给定值为常,spn=spn-1,可以将上式化为计算过程变量的变化,如下:

其中,udn为第n采样时刻的微分项值,kc为回路增益,ts为回路采样周期,td为微分时间常数,pvn为采样时刻n的过程变量,pvn-1为采样时刻n-1的过程变量。

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