项目6-恒压供水变频PID控制
变频恒压供水系统PID控制器的参数整定
变频恒压供水系统PID控制器的参数整定林惠标【摘要】为了设计控制性能更好的变频恒压供水系统，分析并建立具有纯时滞一阶惯性环节的系统数学模型；使用MATLAB/Simulink PID整定工具求解变频恒压供水系统PID控制器的参数整定问题，优化设计变频恒压供水系统的PID控制器，这种方法不仅起到优化设计变频恒压供水系统的目的，而且自动化设计程度更高，很大程度上减少了控制器设计的工作量。
%In order to design a water supply system with stability and reliability, A frequency-conversion speed-regulation constant pressure water supply system is studied and analyzed in this paper.A mathematical model of system is established to obtain a pure hysteresis and one order inertia model. MATLAB/Simulink PID tuning tool is launched to achievePID parameters forfrequency-conversion speed-regulation constant pressure water supply system. The method can not only optimize the design of a reliability and stability system, but also reduce the workload of controller designed.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】4页(P36-39)【关键词】PID参数整定;变频调速;优化设计【作者】林惠标【作者单位】汕头职业技术学院机电工程系，广东汕头 515078【正文语种】中文【中图分类】TP29*汕头职业技术学院科研课题（编号：SZK2012C01）经济社会的迅速发展，人们开始提倡低碳经济发展，对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；节能要求越来越高。
基于PLC的PID控制变频恒压供水系统
基于PLC的PID控制变频恒压供水系统摘要基于PLC的PID控制的变频恒压控制是现代供水控制系统的主要方式，利用PLC（可编程控制器）、PID调节器、压力检测传感器、压力变送器、电气控制设备、变频器及水泵机组组成闭环控制系统，使供水管网压力保持恒定。
关键词PLC；PID控制；变频器；闭环控制在实际生产生活中，用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。
而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力过大。
因此，保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。
恒压供水是指在供水网中用水量变化时，出水口压力保持恒定不变的供水方式。
1恒压供水的基本原理1.1变频恒压供水系统的组成及原理变频恒压供水系统压力控制主要有PID调节器、变频器、水泵、压力传感器和变送器、PLC可编程控制器等组成。
变频恒压供水系统压力控制系统原理框图如图1所示，用PID调节器和变频器构成闭环系统控制，可以提高供水压力的控制精度，改善控制系统的动态响应。
图1变频恒压供水系统压力控制系统原理框图系统工作时，先启动主水泵，管网水压达到设定值，变频器的输出稳定在某数值上。
而当用水量增加，水压降低时，压力变送器SP将该信号实时送入比较器与给定压力H比较，其差值输入PID控制器，PID的输出量作为控制变频器的转差给定输入，从而控制电动机的转速上升，水压力恢复到给定值，保持供水系统中管网中压力的恒定。
变频恒压供水系统压力控制原理如下：1）用水量增加，压力下降，压力变送器输出降低，PID输出上升，变频器频率增大，电机（M）转速升高，水泵流量增大，压力上升。
2）用水量减少，压力上升，压力变送器输出增大，PID输出降低，变频器频率下降，电机（M）转速降低，水泵流量减小，压力下降。
如果用水量增加很多，主泵达到最大流量仍不能使管网水压达到设定值，将自动启动备用泵；反之，当用水量减少时，可自动切断备用泵。
恒压供水PID调节变频器参数
复用水泵ATV71变频器参数专家访问√屏幕显示 RUN Term 23.4A +38.3A 管道压力表显示0.38MPA左右1.1简单起动2/3线控制：2线控制宏设置：标准起停/车用户宏设置：YES标准电机频率：50HZ IEC电机额定功率：30KW电机额定电压：380V电机额定电流：55.7A电机额定频率：50HZ电机额定速度：2950rpm最大输出功率：50HZ自整定：完成自整定状态：电阻已整定改变输出相序：A-C-B相序电机热保护电流：72A加速时间：106.1S减速时间：114.1S低速频率：25HZ高速频率：50HZ1.2监视1.2.1输入/输出映像逻辑输入映像PR L11 L12 L13 L14 L15 L16模拟输入映像AI1 +3.741VAI2 -0.008m A逻辑输出映像R1 R2模拟输出映像AO1 +15.328MA1.2.2通信映像命令通道：端子排命令字：0000H ex当前给定通道：端子排频率给定：+38.3HZETA状态字：0437HexWO ：-----1.2.3报警信号组： ---1.2.4图形终端频率给定：+41HZ1.2.5内部PID给定：6001.2.6图形终端转矩给定：0.0%1.2.7频率给定：+38.3HZ 1.2.8输出频率：+38.3HZ 1.2.9电机电流：23.4A 1.2.10电机速度：2299rpm 1.2.11电机电压：291V1.2.12电机功率：+29%1.2.13电机转矩：+36.9% 1.2.14电机电压：+379V 1.2.15电机热状态：11%1.2.16变频器热状态：37% 1.2.17功率：1111.2.18电机运行时间：26311h 1.2.19变频器已上电时间：52481h 1.2.20 IGBT报警计时器：0S1.2.21 PID给定 6001.2.22 PID反馈 6031.2.23 PID误差 -31.2.24 PID输出 +38.3HZ1.2.25当前设置组设置组0 1.2.26报警（故障）信号√1.3设置斜坡增量：0.1S加速时间：106.1S减速时间：114.1S低速频率：25HZ高速频率：50HZ电机热保护电流：72A变频器开关频率：2KHZ电流限幅1 ：99A电机预磁设置：不预磁低速运行超时：999.9SPID比例增益：1.03PID积分增益：0.05PID微分增益：0.01PID斜坡：99.9SPID最小输出值：0HZPID最大输出值：+50HZ反馈超下限报警：0反馈超上限报警：1600PID误差报警：200电机电流阈值：66A电机频率阈值：50HZ频率阈值2 ：50HZ电机热阈值：100%1.4电机控制标准电机频率：50HZ IEC 最大输出频率：50HZ自整定：完成自整定：NO自整定状态：电阻已整定改变输出相序：A-C-B相序电机控制类型：2点压频比UO ：0V冷态定子电阻：105Lm额定励磁电流：23.4ALs漏电感：1.69mH转子时间常数：669ms电机额定滑差：0.8HZ 极对数：1电流限幅1 ：99A电机噪声抑制：YES电机电压波动限幅：YES瞬态过压限幅优化：10微秒制动单元释能阈值：785V制动平衡：NO1.5输入/输出设置2/3线控制：2线控制2线控制：0/1电平反转：L12LI1设置LI分配LI1 0→1延时：0MS给定模板：标准AI1设置AI1 分配AI1类型：10V电压AI1最小值：0.0VAI1最大值：10VAI1过滤器：0.3SAI1拐点X：0%AI1拐点Y：0%AI2设置AI2分配AI2类型：电流AI2最小值：4.0MAAI2最大值：20MAAI2过滤器：0SAI2拐点X、Y ：0%R1设置继电器R1分配器：变频器故障继电器R1延时：0MS继电器R1有效条件：1继电器R1保持时间：0MSAO1设置AO1分配：电机电流AO1类型：电流AO1最小输出值：0MAAO1最大输出值：20MAAO1滤波器：0MS报警信号组1L16=PTC报警□PTC1报警□. □. □. □变频器热阈值到达□1.6命令给定1通道：AI1给定反向禁止：NO停止按钮优先：YES组合模式：组合通道给定2切换：通道1有效给定2通道：AI2给定复制通道1→2 ：不复制F1—F4键分配：未设置1.7应用功能给定切换√给定运算斜坡斜坡类型：线性斜坡斜坡增量：0.1S加速时间：106.1S减速时间：114.1S斜坡2切换阈值：0HZ斜坡切换设置：未分配减速时间自适应：有停车设置停车类型:斜坡停车自动直流注入寸动预设速度给定附近加减速给定记忆加减速逻辑输入控制预磁限位开关制动逻辑控制负载测量高速提升PID调节器√PID 反馈分配：AI1给定PID反馈最小值：0PID反馈最大值：1600 PID给定最小值：0PID给定最大值:1600内部PID给定分配：YES 内部PID给定：600PID比例增益：1.03 PID积分增益：0.05 PID微分增益：0.01 PID斜坡：99.9SPID误差求反：NOPID最小输出值:0HZPID最大输出值：+50HZ反馈超下限报警：0反馈超上限报警：1600PID误差报警：200PID积分重设：未分配速度给定分配：未设置自动/手动选择分配：未分配低速运行超时：999.9SPID唤醒误差阈值：0.0。
运用PID与变频器实现恒压供水控制方案
运用PID与变频器实现恒压供水控制方案2008-01-20 19:58一：PID概念1. PID解释：即由比例（Proportion）+积分（Integral）+微分（Differential coefficient）组合而成。
2. 比例P控制：调节量按误差成比例输出，纯比例时误差不会为零。
即一对一的对应关系。
3. 积分I控制：调节量按误差的积分输出，误差为零时，输出恒定。
既有一定的延迟。
4. 微分D控制：调节量按误差的微分输出，误差突变时，能及时控制。
既快速反应。
5. PI控制动作：所谓PI控制就是将比例控制P和积分控制I结合起来，根据偏差及时间变化，产生一个操作变量。
二：运用PI控制系统方框图运用于PID可实现压力负反馈单闭环控制。
控制理论与算法。
1. PID配合变频器与压力传感器实现单泵闭环恒压供水控制系统。
2. 通常压力传感器分电流型与电压型两种。
PID有内置变频器与单独的外置两种。
三：设定任何一个控制系统都需要经过反复地调试后方可达到最佳性能，没有调试的系统是不能工作或不能良好地运行。
下面举例AMB-G7系列单泵恒压供水调试方法。
A. 首先必须知道控制对象的参数。
对象特征、需要的最大供水压力、需要给定用户的恒定压力、供水最小压力、上限压力、下限压力等。
B. 假设对一小区进行恒压供水改造，其要求管道最大供水压力为（A）11Kpa ，对应传感器输出电流为20mA , 要求最小供水压力为（B）1Kpa,对应输出的电流为4mA , 用户要求恒定的供水压力为（C）5Kpa 。
根据以上三个参数可以确定PID的设定值，既：（必须保证在最大供水压力时对应于压力传感器电流输出最大，反之亦然，可求出用户要求供水压力时的传感器电流）C. 传感器给定电流（Iset）正比于用户所需的恒定供水压力。
(假设压力传感器输出电流为4~20mA)既：Iset/(Imax-Imin)=C/(A-B)→Iset/(20mA-4mA)=5/(11-1)→Iset/16=5/10→Iset=16*0.5=8mA(5 0%电流)其中Imax=最大电流 Imin=最小电流 Iset=需要给定的电流值D. 而G7系列F84设定电压也正比与设定电流。
项目6-恒压供水变频PID控制
PID调节是过程控制中应用得十分普遍的一种控 制方式，它是使控制系统的被控物理量能够迅速 而准确地无限接近于控制目标的基本手段，在温 度控制中也是如此。正由于PID功能用途广泛、 使用灵活，使得现在变频器的功能大都集成了 PID，简称“内置PID”，使用中只需设定6个参数 （Kp， Ti和Td）即可。但并不一定需要全部，可 以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必 不可少的。
图3.11 国产XMZ60X系列智能仪表
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项目6 恒压供水变频PID控制
表3.1 国产XMZ60X系列智能仪表输入信号.源自项目6 恒压供水变频PID控制
表3.2 国产XMZ60X系列智能仪表输出信号
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项目6 恒压供水变频PID控制
图3.12 XMZ601接线示意
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项目6 恒压供水变频PID控制
图3.9 热电.偶原理
项目6 恒压供水变频PID控制
2.热电阻
热电阻是温度检测中使用的另外一种测温元件。 热电阻利用物质在温度变化时本身电阻也随着发 生变化的特性来测量温度的。热电阻的受热部分 （感温元件）是用细金属丝均匀的缠绕在绝缘材 料制成的骨架上，当被测介质中有温度梯度存在 时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层 中的平均温度。它的主要特点是测量精度高，性 能稳定。其中铂热电阻的测量精确度最高。
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项目6 恒压供水变频PID控制
图3.7 变频风机的恒温控制
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项目6 恒压供水变频PID控制
3.变频风机的多段速变风量控制方式
该控制方式是基于对风量需求进行经验估算的基 础上进行的程序控制。来改变吸气扇转速，控制 进风量，可减少吸气扇电机的能耗，同时还可以 减轻输入暖气时锅炉的热负载和输入冷气时制冷
一种基于变频器PID功能的PLC控制恒压供水系统
PID PLC1.前言恒压供水系统是目前市场上运用最为广泛的供水系统之一。
变频器PID 控制系统是整个恒压供水系统的控制核心。
通过PLC (可编程逻辑控制器)对整个系统进行可靠的控制，不仅提高了水压的稳定性，同时也提高了系统运行效率，降低了能源消耗。
2. 恒压供水系统概述恒压供水系统是指在不同供水流率和负荷状态下，系统所维持的压力都是恒定的。
相比较其他常见的供水系统，恒压供水系统可以满足一些特殊的供水需求，比如公寓、办公楼、酒店、医院等高层建筑物的供水。
恒压供水系统一般可以分为两类：一类是调速泵房恒压供水系统，另一类是变频器恒压供水系统。
调速泵房恒压供水系统采用调速泵进行水压控制，系统通过加减泵数来维持恒定的工作水压。
这种方式适合较小规模的恒压供水系统。
变频器恒压供水系统则采用变频器控制泵的转速，通过控制水泵的转速来保持一定的供水压力。
对于大规模的高楼、大型公共建筑物等供水系统，采用变频器恒压供水系统更为常见。
3. 变频器PID 功能PID 控制是一种最广泛应用的控制方法之一，在变频器控制系统中，同样可以采用PID 控制算法来控制水泵的输出，实现恒压供水系统的控制。
PID 控制器的核心算法为比例(P)、积分(I)和微分(D)三部分，分别调节系统的稳定性、抗干扰性和响应速度。
在恒压供水系统中，通过调整PID 控制器的参数，可以实现快速反馈，实时调整水泵的输出，保持系统稳定性。
4. PLC 控制恒压供水系统PLC 是一种专门用于工业自动化的可编程电子控制器。
PLC 芯片可以通过编程实现对数字信号的处理、控制逻辑、数据存储和通信等功能。
在恒压供水系统中，PLC 的主要任务是控制变频器PID 控制器的输入和输出，采集水泵和供水系统的运行数据。
PLC 控制系统的核心模块为CPU (核心处理单元)和I/O 模块(输入输出模块)。
对于PLC 恒压供水系统的实现，可以通过编写PLC 程序来实现PID 控制器的参数调整、水泵的开关控制、水压监测和数据传输等任务。
浅析水厂变频恒压供水的PID控制问题
１ＰＤ Ｉ控制器 的设计
的成 本 ， 抽 象 层次 上 来分 析对 比多种 可能 从 的 系统 实 现方 案 和最 合 理 的软 件结 构 ， 从而 可 以 用较 低 的成 本 开 发 出质 量 较 高 的软 件
总体 设 计 过程 通 常 由两 个主 要 的阶 段组 量（ 反馈 量 ） 将 其 与 目标 值 （ 度 、 量 、 ， 温 流 压 进 行 总 结 ， 助于 模 糊 数 学 工 具 ， 用 模 糊 来 。 借 利 力等 设 定 值 ） 行 比 较 ， 有 偏 差 ， 通 过 推 理 就 可 以 实 现 对 非 线性 对 象 比较 满 意 的 成 ：１系 统 设计 ， 进 若 则 （） 即确 定 系 统 的具 体 实 现方
历史 最 久 命 力最 强的 基 本 控 制 方 式 ， ３ １模糊 控 制的特 点 生 由 ． 间 的接 口和 评价 模块 划 分 的 质量 ， 以及 进 行 于 其 具 有 众多 优 势 ， 以 本 系统 采 用 Ｐ Ｄ控 所 Ｉ 过 程 控 制 中的 复 杂 系统 通 常 具 有 大 滞 数 据 分 析 。 照软 件 工 程 学 的 观 点 ， 件 的 按 软
工 业 技 术
Ｓ ｉ Ｃ ｎ Ｔｃｎｆ ｙｆｏａｉ ｅ： ｃ ｎｅａｄ ｅｈ０ ｇ ｎｖｔｎＨ ｒｄ ｅ ０ ｎ ｏ ａ ｌ
浅析 水厂 变频恒 压供 水 的 Ｐｌ 控 制 问 司 浙江慈 溪 ３ ３ ０ １ ０ ） ５
供 水 控 制 要 求精 度 不 高 、 Ｉ 控 制 调 节 器的 ＰＤ 应用 已经非常， 泛 ， 数 易 于 调 整 且 结 构 参 简 单 ， 构 灵活 等 特 点 ， 系统 就 采 用 Ｐ Ｄ 结 本 Ｉ 控制方式 。
４恒压供水监侧软 件设计总体 思路
恒压供水变频PID控制
通过对比手动整定和自整定后的系统性能，评估参数自整定技术的效 果。
05
实际应用案例分析
某高层建筑恒压供水系统改造案例
01
02
03
原系统问题
高层建筑原供水系统存在 水压不稳定、能耗高等问 题。
改造方案
采用恒压供水变频PID控 制技术，根据实际需求调 节水泵转速，保持恒定的 出水压力。
执行机构
接收控制器的控制信号，驱动水泵的电机实现调速运行，从而调节供水管道的 压力。常见的执行机构有变频器、软启动器等。
03
变频PID控制器设计
控制器结构选择
基于PLC的PID控制器
01
利用可编程逻辑控制器（PLC）实现PID控制算法，具有灵活性
和可扩展性。
基于单片机的PID控制器
02
以单片机为核心，通过编程实现PID控制功能，成本较低，适用
衰减曲线法
在闭环控制系统中，将比例度从大到小逐渐改变，直到系统出现4:1或10:1的衰减曲线， 记录此时的比例度和振荡周期，根据经验公式计算出PID参数。
抗干扰措施及稳定性分析
硬件滤波
软件滤波
在输入端采用硬件滤波器对信号进行预处 理，消除高频噪声干扰。
通过编程实现数字滤波算法，如滑动平均 滤波、中位值滤波等，进一步提高信号质 量。
恒压供水变频PID控制
汇报人：XX
contents
目录
• 引言 • 恒压供水系统组成及工作原理 • 变频PID控制器设计 • 系统性能评价与优化 • 实际应用案例分析 • 总结与展望
01
引言
背景与意义
供水系统是城市基础设施的重要组成部分，恒压供水对于保障居民生活和工业生产 具有重要意义。
恒压供水系统的MCP-PID控制
恒压供水系统的MCP-PID控制摘要本文介绍了恒压供水系统中MCP-PID控制的应用。
该控制方案是基于模型预测控制（MPC）和比例积分微分控制（PID）的结合，能够实现恒定的水压控制和减小水泵的能耗。
对于水泵系统的运行，本文将其建模为一个非线性时间不变系统，并且针对其特点提出了MCP-PID控制器的设计方法。
该控制器能够通过预测模型进行优化控制，并且通过PID控制器实现控制，从而实现稳定的供水过程。
关键词：恒压供水系统、MCP-PID控制、模型预测控制、比例积分微分控制、非线性时间不变系统正文1. 引言恒压供水系统在现代城市生活中起着重要的作用。
为了满足市民的日常用水需求，水泵系统需要保持稳定的压力并减小水泵的能耗。
然而，传统的PID控制方法往往难以满足这一要求，因为该方法只能对已知系统进行稳定的控制，同时可能会存在运行效率低下的问题。
为了解决这些问题，在本文中，我们提出了一种新的恒压供水系统控制方案：MCP-PID控制。
2. 恒压供水系统的建模恒压供水系统可以看作是一个非线性时间不变系统。
其动态特性与控制需要取决于给定的水泵和管道参数。
在此基础上，我们将该系统的动态特性建模为以下方程组：$\dot{x}(t) = Ax(t) + Bu(t)$$y(t) = Cx(t)$其中，$x(t)$是系统状态向量，$u(t)$是控制输入向量，$y(t)$是输出向量。
$A、B、C$是系统的系数矩阵，分别表示系统的状态转移系数、输入系数和输出系数。
3. MCP-PID控制器的设计基于以上系统模型，我们提出了一种基于MCP-PID控制的方案，并针对该控制器的设计、实施、实现等环节进行详细分析。
3.1 MCP-PID控制器的MPC部分模型预测控制（MPC）是一种主要用于工业过程控制的高级控制技术，其能够通过预测模型进行优化控制。
在MCP-PID控制器中，我们采用MPC来预测水泵系统的未来发展情况，并根据预测的结果来调整控制器的参数，从而达到最优状态。
恒压供水的PID控制系统基础知识讲解
4．PLC的I/O分配
M0：正转按钮， M1：反转按钮， M2：停止按钮， M3：手动加速，
M4：手动减速； Y0：正转指示， Y1：反转指示， Y2：停止指示。
5．触摸屏画面制作
按图9-53所示制作触摸屏画面。
图9-53 触摸屏画面
6．程序设计 根据通信及控制要求，其梯形图程序
由以下几部分组成。
表9-9
操作指令
变频器数据代码表
指令代码
数据内容
正转
HFA
H02
反转
HFA
H04
停止
HFA
H00
运行频率写入
HED
H0000～H2EE0
附：频率数据内容H0000～H2EE0为0～120．00Hz，最小单位为0.01Hz
四、软件设计
1．数据传输格式
一般按照通信请求→站号→指令代码 →数据内容→校验码的格式进行传输，其 中数据内容可多可少，也可以没有；校验 码是求站号、指令代码、数据内容的 ASCⅡ码的总和，然后取其低2位的ASCⅡ 码。
（4）数据长度及停止位长Pr119=1（即 数据长为8位，停止位长为2位，要与 PLC的设置相一致）；
（5）奇偶性设定Pr120=2（即偶数，要 与PLC的设置相一致）；
（6）通信再试次数Pr121=1（数据接收 错误后允许再试的次数，设定范围为 0～10，9 999）；
（7）通信校验时间间隔Pr122=9 999 （即无通信时，不报警，设定范围为0， 0.1～999.8s，9999）；
（2）触摸屏输出，Y0：1号泵运行指示； Y1：2号泵运行指示，T20：1号泵故障； T21：2号泵故障；D101：当前水压； D502：泵累计运行的时间；D102：电 动机的转速。
PID
3. PID回路输出转换为成比例的整数
程序执行后，PID回路输出0.0和1.0之间的标 准化实数数值，必须被转换成16位成比例整数 数值，才能驱动模拟输出。 PID回路输出成比例实数数值=（PID回路输出 标准化实数值-偏移量）*取值范围 程序如下：
PID控制功能的应用
1. 控制任务
一恒压供水水箱，通过变频器驱动的水泵供水， 维持水位在满水位的70%。过程变量PVn为水 箱的水位（由水位检测计提供），设定值为 70%，PID输出控制变频器，即控制水箱注水 调速电机的转速。要求开机后，先手动控制电 机，水位上升到70%时，转换到PID自动调节。
中断程序（执行PID指令） LD SM0.0 ITD AIW0, AC0 // 将整数转换为双整数 DTR AC0, AC0 // 将双整数转换为实数 /R 32000.0, AC0 // 标准化数值 MOVR AC0, VD100 // 将标准化PV写入回路参数表 LD I0.0 PID VB100, 0 //PID指令设置参数表起始地址为VB100， LD SM0.0 MOVR VD108, AC0 // 将PID回路输出移至累加器 *R 32000.0, AC0 // 实际化数值 ROUND AC0, AC0 // 将实际化后的数值取整 DTI AC0, AC0 // 将双整数转换为整数 MOVW AC0, AQW0 // 将数值写入模拟输出
恒压供水 PID控制参数表
地址 VD100 VD104 VD108 VD112 VD116 VD120 VD124 VD128 VD132 参数 过程变量当前值PVn 给定值SPn 输出值Mn 增益Kc 采样时间Ts 积分时间Ti 微分时间Td 上一次积分值Mx 上一次过程变量PVn-1 数值 水位检测计提供的模拟量经A/D转换后的标准化数值 0.7 PID回路的输出值（标准化数值） 0.3 0.1s 30min 0（关闭微分作用）min 根据PID运算结果更新 最近一次PID的变量值
恒压供水变频器参数设置
恒压供水变频器参数设置引言恒压供水变频器是一种用于控制水泵的设备，它可以通过调整水泵的转速，实现恒定的水压输出。
这在很多供水系统中是非常重要的，因为水压的稳定性直接影响到供水质量和供水设备的寿命。
本文将介绍恒压供水变频器的参数设置方法，以帮助用户正确使用这一设备。
选定工作方式在进行参数设置之前，首先需要确定使用的工作方式。
恒压供水变频器通常提供两种工作方式：压力差控制方式和流量控制方式。
用户可以根据实际需求选择合适的工作方式。
•压力差控制方式：该方式适用于要求水压稳定的场合，变频器会根据设定的压力差值来控制水泵的转速，从而保持恒定的供水压力。
这种方式适用于大部分常规的供水系统。
•流量控制方式：该方式适用于要求水流量稳定的场合，变频器会根据设定的流量值来控制水泵的转速，保持恒定的供水流量。
这种方式适用于一些特殊需求，例如需要保持一定流量的喷泉系统。
设置最大频率和最小频率恒压供水变频器需要设置最大频率和最小频率，来控制水泵的转速范围。
参数设置时，可以根据水泵的额定功率和实际需求来确定最大频率和最小频率的数值。
•最大频率：一般情况下，最大频率设置为水泵的额定频率。
在需要提供较大供水流量的情况下，可以适当增加最大频率，但不得超过水泵的额定频率。
•最小频率：最小频率的设置取决于水泵能否在较低频率下正常运行。
一般建议将最小频率设置为水泵的起动频率，以确保水泵能够在低负荷时正常启动。
设定PID参数PID参数是恒压供水变频器控制水泵的核心参数，它能够根据检测到的供水压力或流量与设定值的偏差，调整水泵的转速以实现恒压供水。
•比例增益（P）参数：P参数用于根据实际偏差与设定值之间的差异来控制水泵的速度调整。
P参数的数值越大，控制的响应速度越快，但可能引起控制的震荡和不稳定。
•积分时间（I）参数：I参数用于根据供水压力或流量的累积误差来控制水泵的速度调整。
I参数的数值越大，控制的静态精度越高，但可能引起控制的过冲。
•微分时间（D）参数：D参数用于根据供水压力或流量的变化率来控制水泵的速度调整。
基于PID控制的恒压变频供水系统
线路 ， 这种 系统 线路 比较 复杂 ， 护 非 常 困难 ， 维 操作 繁
琐， 需要人工 ２ｈ ４ 值班看守 ， 劳动强度非常大 ， 已经不 适合 经 调速 技 术 的不 断完 善 和 工业 交 计算 机技 术 的迅 速 发展 ， 变频 调速 技 术 以其 显 著 的节 能效 果 和稳定 可靠 的控 制 方式 ， 高 能 耗设 备 上 已经 在
摘要 ：随着我国经济与社会 的高速发展 ，无 论是 工业用水或者居 民生活用水对供水质 量和供水 系统可靠性的要求 都在不断提 高， 因此采用先进 的自动化控制技术来设计高效节能 、 自动可靠 的供水系统成为必然趋势 。本 文从技术可靠 和经济 实用 角度综 合考
虑， 采取 Ｐ Ｃ和变频器设计 了基 于 ＰＤ控制 的 自动恒压供水系统。 Ｌ Ｉ 关键词 ： Ｉ ＰＤ算法 ； 变频调速 ；Ｌ ； Ｐ Ｃ 恒压供水
ｈ ｌ ｆａ ｖ ｎ ｅ ｅ ｈ ｉ ｅ ｏ ｕ ｏ ｔ ｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｗｈ ｃ ｓ ｈ ｇ ｌ ｅ ｉｂｌ ｎ ａ ｅ ｎ ｅ ｅ ｇ ｌ．Ｐ ｎ ｈ ｅ ｕ ｎ ｙ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒｗｅ ｅ ａ ｏ ｔｄ ｔ ｅ ｐ ｏ ｄ ａ ｃ ｄ ｔ ｃ ｎ ｑｕ ｆａ ｔ ｍａ ｉ ｎ ｏ ｔｏ ， ｉ ｈ ｉ ｉ ｈ ｙ ｒ ｌ ｅ ａ ｄ ｓ ｖ ｓ ｏ ｎ ｒ ｙ ｗｅ１ ＬＣ ａ ｄ ｔ ｅ ｆ ｑ ｅ ｃ ｏ ｖ ｒｅ ｒ ｄ ｐ ｅ ｏ ｏ ａ ｒ ｄ ｓｇ ｎ ａ ｔｍａ ｉ ｏ ｓａ ｔｐ ｅ ｓ ｒ ｔｒ ｓ ｐ ｌ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ Ｐ Ｄ ｃ ｎ ｒ １ ｅ ｉｎ ａ ｕ ｏ ｔ ｃ ｎ ｔ ｎ ｒ ｓ ｕ ｅｗａ ｅ ｕ ｐ ｙ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ Ｉ ｏ ｔｏ ． ｃ
变频调速恒压供水系统中的PID控制研究
Ｓ Ｔ Ｗ ＥＴ ＯＵ Ｈ Ｓ Ｗ Ａ Ｅ ＆ ＷＡ Ｔ ＷＡ Ｅ ＴＲ Ｓ Ｅ Ｔ Ｒ 西 Nhomakorabea南
给
排
水
Ｖｏ＿０ Ｎ ． ２ ０ ｌ ｏ５ ３ ０８
频调 速恒压供 水 系统 中的 Ｐ Ｄ控制研 究 Ｉ
陈 新 恩
摘 要 对 ＰＤ 功 能及 ＰＤ 参数 整 定 等相 关知 识 作 了讲 解 ， 并 以 变频调 速 恒 压供 水 系统 为 Ｉ Ｉ
・
（ ） 比例 部 分 （ １ Ｐ）用 于 保 证控 制 量 的输 出含 有 与 系统 偏 差成 线 性 的分 量 ．能 够快 速 反 映 系统输
４１ ・
维普资讯
Ｓ Ｕ Ｈ Ｓ ＷＡ Ｅ ＆ ＷＡ Ｔ ＷＡ Ｅ ０ Ｔ ＷＥ Ｔ ＴＲ ＳＥ Ｔ Ｒ
给 定 值 Ｓ （ 望 值 ）和 过 程 变 量 Ｐ （ 际 值 ）的 Ｐ 希 Ｖ 实
差 。ＰＤ控 制 描 述 了输 出 Ｍ （ Ｉ ｔ 为 比例项 、 积分 】作
项 和微分 项 的 运算参 数 关 系 。
１
能 、经济 、供水 质 量高 ，而应 用 最广 泛 。
ｌ 变频调 速恒 压供 水 系统概 况
Ｐ Ｃ逻辑 切换 、起停 泵 的依 据 ．从 而调 节 水 泵 的运 Ｌ 行 台数 和转 速 ，保 证 供水 系统 水 压 恒定 。
用 户
＋ （ Ｄ ） （ Ｖ－ Ｖ １ Ｋ Ｔ 几 Ｐ ．Ｐ ）
（） ２
式 中 Ｍ 一 ｎ采 样 时 刻 的 计 算 值 ；Ｋ一 益 ； 第 增 Ｓ ｔ 采样 时 刻 ｎ的 给定 值 ；Ｐ ｔ Ｐ－ Ｉ Ｖ广采样 时刻 ｎ的 过程 变量 ；Ｔ 一采 样 周 期 ；Ｔ ｓ 广积分 时间 常数 ：ＭＸ一 采样
ABB变频器的恒压供水PID控制详细讲解
关于ABB变频器的恒压供水PID控制详细讲解本人在造纸行业工作多年,对造纸行业的控制有一定的了解,平时苦恼于手下的员工对于造纸行业的电控了解不够.后来将造纸行业常用的控制汇编成一本培训资料,发给部门的所有工人熟读.收到一定的效果,本培训材料完全针对造纸行业的控制按照实际的电路来详细讲解其工作原理和工作的过程,涵盖造纸电控的外围设备控制,包括电机的直接启动,变频控制,软启动控制,正反转控制,多速电机控制.两地控制,纸机传动控制,复卷机.切纸机,复合机,包装输送系统.行车控制.可以说覆盖了造纸厂所有的电气控制.现先将其中的一小节发上来和大家交流,希望高手指正.恒压供水PID控制PID控制P：比例环节。
也称为放大环节，它的输出量与输入量之间任何时候都是一个固定的比例关系。
I: 积分环节：指输出量等于输入量对时间的积分。
D: 微分环节：指输出等于输入的微分。
微分只与变化率有关，而与变化率的绝对值无关，偏差越大，控制越强。
其主要作用就是对变化的波动有更强的抑制能力。
PID：比例积分微分调节器。
工作过程：当波动作用的瞬间，由于微分的超前作用，使微分的输出量最大，同时比例控制也开始作用。
然后由于波动的变化率为零（理想状态）。
故微分输出开始衰减，曲线开始下降。
这时由于偏差的作用。
积分开始作用，使曲线上升，。
随着微分作用的逐渐消失，积分起主导作用，直到偏差完全消失（理想状态）。
积分的输出也不再增加。
而比例的控制是贯穿始终的。
ABB变频器的过程PID控制ABB变频器内部有一个内置的PID控制器，它可用于控制压力，流量和液位等过程变量。
启动过程PID控制后，过程给定信号将取代速度给定信号。
另外一个实际值（过程反馈值）也会反馈给传动单元，过程PID控制会调节传动单元的速度使实际测量值等于给定值。
下图是一个不带PLC控制的一脱二恒压供水电气原理图：变频器通过3个24V中间继电器来控制外部备用泵。
假设：当前水压的期望值为4.2kg。
pid恒压供水
pid恒压供水pid恒压供水产品概述pid恒压供水引进国际上最先进的变频技术，采用原装进口名牌变频器，通过可编程序控制器对单台或多台水泵进行转速调节和台数调节，实现恒压变量供水的闭环调节，使供水系统达到最合理、最经济的运行效果，同时实现了操作的自动化。
产品结构紧凄、功能齐全、占地面积小。
取代了传统的水塔、高位水箱等供水装置，节约了工程投资，缩短了工程周期，避免了水质二次污染。
pid恒压供水说明1、pid恒压供水主要控制参数选用pid恒压供水的主要控制参数包括设备的流量、压力、电机容量等。
2、pid恒压供水分类按结构形式可分为室内整体式、室内分体式、室外整体式。
pid恒压供水组成考虑用水量波动以及泵的备用，采用2供水系统，可以互为备用，提高供水保障系数，循环交替使用，运行条件较好，可大大降低故障率。
以及在用水高峰时2台泵起动，保证供水能力，在一般用水量时段，1台泵运行，既可达到最大供水量，又可将水泵能力适当选小一些，节省赞助，降低能耗。
2台泵的管道并行，布局一致，以互为备用。
pid恒压供水特点:1、能自动24小时维持恒定压力，并根据压力信号自动启动备用泵，无级调整压力，供水质量好，与传统供水比较，不会造成管网破裂及水龙头共振现象。
2、动平滑，减少电机水泵的冲击，延长了电机及水泵的使用寿命，避免了传统供水中的水锤现象。
3、采用pid恒压供水保护功能齐全，运行可靠，具有欠压、过压、过流、过热等保护功能。
4、系统配置可实现全自动定时供水,彻底实现无人值守自动供水.控制系统具有故障报警和显示功能,并可进行工变频转换,应急供水。
5、系统根据用户用水量的变化来调节水泵转速，使水泵始终工作在高效区，当系统零流量时,机组进入休眠状态,水泵停止，流量增加后才进行工作,节电效果明显，比恒速水泵节电23%-55%。
6、pid恒压供水不设楼顶水池，既减少建筑物的造价，又克服了水源二次污染，气压波动大，水泵启动频繁和建造水塔一次性投资大，施工周期长，费用高等缺点。
恒压供水PID控制参考资料
恒压供水PID控制PID控制P：比例环节。
也称为放大环节，它的输出量与输入量之间任何时候都是一个固定的比例关系。
I: 积分环节：指输出量等于输入量对时间的积分。
D: 微分环节：指输出等于输入的微分。
微分只与变化率有关，而与变化率的绝对值无关，偏差越大，控制越强。
其主要作用就是对变化的波动有更强的抑制能力。
PID：比例积分微分调节器。
工作过程：当波动作用的瞬间，由于微分的超前作用，使微分的输出量最大，同时比例控制也开始作用。
然后由于波动的变化率为零（理想状态）。
故微分输出开始衰减，曲线开始下降。
这时由于偏差的作用。
积分开始作用，使曲线上升，。
随着微分作用的逐渐消失，积分起主导作用，直到偏差完全消失（理想状态）。
积分的输出也不再增加。
而比例的控制是贯穿始终的。
ABB变频器的过程PID控制ABB变频器内部有一个内置的PID控制器，它可用于控制压力，流量和液位等过程变量。
启动过程PID控制后，过程给定信号将取代速度给定信号。
另外一个实际值（过程反馈值）也会反馈给传动单元，过程PID控制会调节传动单元的速度使实际测量值等于给定值。
下图是一个不带PLC控制的一脱二恒压供水电气原理图：变频器通过3个24V中间继电器来控制外部备用泵。
假设：当前水压的期望值为4.2kg。
压力变送器PT的量程为0-10kg。
变送器的输出为0-20mA 的电流信号。
水泵为2台，一主一备。
要求：供水压力需长期保持在4.2kg，压力波动小于正负0.3kg。
当水压小于3.6kg需启动备用泵（此泵为直接启动），当水压高于5.5kg时，停止备用泵。
平时有单台主泵保持压力，根据压力不同调节电机的转速。
回路的控制要点：变频器需保持的过程给定信号为：4.2kg，量程为0-10kg对应的电流信号为0-20mA,则给定值为42％（以百分数来表示）。
（当为4-20mA时为54％。
算法为（4+（4.2/10）*16）/20＝0.536）。
由参数11.03定义为KEYPAD （面板）后，直接在面板上给出。
恒压供水系统pid
恒压供水系统pid恒压供水系统pid日常维护及注意事项1、日常使用过程中，切忌野蛮操作，使用旋钮和按钮时应轻旋转2、开机时请勿碰触配电柜内的电器元件3、检查和接线时要先关掉电源4、非指定操作人员请勿开动5、配电柜内严禁放杂物6、环境温度在-10℃～+40℃相对湿度在90%以下(无水珠凝结现象)恒压供水系统pid运行原理由变频调速器，可编程微机，压力传感器，水泵机组、电控柜组成。
它可以供水规律与供水管网的用水不均匀特性相适应，符合供水管网系统的工作特性曲线，节约了不必要的扬程。
该设备采用具有国际先进水平的交流电动机变频调节器，根据给水管网用水量的变化通过微机自动控制水泵交流电动机的电源频率和电压，从而实现自动调节供水量，自动选择软启动投入运行的水泵台数。
当用水量较小时，由气压罐系统供水，实现目前最合理，最节能的优化设计。
该设备时一种技术先进，功能齐全、自动可靠和高效节能的现代高科技新型给水设备，时建筑给水工程的首选设备。
恒压供水系统pid阐述：恒压供水系统pid采用气压式供水。
利用密封罐体，利用罐内高压气水压力达到供水目的。
具体工作顺序是由水泵将水通过逆止阀压入罐体，使罐内气体受到压缩，压力逐渐增大。
当压力达到指定上限时电接点压力表通过控制柜使泵机自动停止。
设备中的水压高于外界管网压力，自动送水至供水管网。
当罐体内水位下降，罐内气体膨涨压力减小到指定的下限位置时，电接点压力表通过控制柜使水泵重新启动。
如此反复，使设备不停供水。
当罐内气体不足时，补气阀可自动补气。
恒压供水系统pid的分类1)恒压供水系统pid按供水方式分：(1)恒压变量供水系统：水泵的出口压力始终保持一个恒定值，设备的供水量可随用户用水量的需求而变化。
(2)变压变量供水系统：系统的控制压力检测点设在用户给水系统的末端，用此测定压力来控制水泵运行的转速，此时水泵的出口压力是变化的，用户的用水量也是变化的。
2)恒压供水系统pid按控制方式分：(1)微机控制型：控制核心由单片机组成。
恒压供水变频器设置方法
恒压供水变频器设置方法1.首先，确定变频器的基本参数：包括额定功率、额定电压、额定电流等。
这些参数一般可以在设备上的铭牌上找到。
2.了解供水系统的工作参数：包括最大流量、最小流量、额定压力等。
这些参数可以通过水泵的技术说明书或者现场测量获得。
3.安装变频器：将变频器与电力系统连接。
确保变频器和水泵的电机正确接地，以保证人身安全。
4.调整基本参数：选择合适的控制模式（恒压控制模式或者恒流控制模式）和运行频率范围。
通常需要设置最大频率、最小频率、起动频率等。
5.根据供水系统的参数设定PID参数：PID参数用于控制水泵的输出，使其能够达到所需的压力或流量。
根据实际需要进行调整，通常包括比例系数、积分时间和微分时间。
6.运行系统并监测参数：将变频器投入运行，并通过观察参数来确认系统是否正常工作。
监测参数包括运行频率、输出电流、输出压力等。
根据需要进行调整。
7.进行优化调整：在实际运行过程中，根据实际需要和水泵的特性进行优化调整。
例如，在低流量运行时，可以设置较低的运行频率以节约能源。
8.定期维护：定期检查变频器和水泵的工作状态，包括清洁设备、检查电缆连接、查看运行参数等。
及时发现问题并进行维护，以确保系统的可靠运行。
总结：恒压供水变频器的设置方法涉及到变频器的基本参数设置、供水系统参数设定、PID参数调整等方面。
通过合理的设置和调整，可以实现水泵的恒压供水功能，并优化能源使用效率。
但需要注意的是，每个供水系统的特点不同，需要根据实际情况进行具体的设置和调整。
建议在设置和调整过程中，按照相关的设备说明书和技术要求进行操作，以确保系统的正常运行。
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项目6 恒压供水变频PID控制
图3.7 变频风机的恒温控制
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3.变频风机的多段速变风量控制方式
该控制方式是基于对风量需求进行经验估算的基 础上进行的程序控制。来改变吸气扇转速，控制 进风量，可减少吸气扇电机的能耗，同时还可以 减轻输入暖气时锅炉的热负载和输入冷气时制冷
图3.5 通用变频器内 置PID的控制校准过程
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3.2.2中央空调变频风机的几种控制方式
• 1、变频风机的静压PID控制方式 • 2、变频风机的恒温PID控制方式 • 3、变频风机的多段速变风量控制方式
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机的热负载。
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图3.8 变频风机的多段速控制
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3.2.3温度传感器及其相关仪表的与选型
• 1、热电偶 • 2、热电阻 • 3、温度传感器相关仪表
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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（2）反馈量，它是通过现 场传感器测量的与被控物 理量的实际值对应的信号。图3.4 通用变频器
PID控制原理图
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恒压供水变频PID控制
PID调节功能是将根 据两者的差值，利用 比例P、积分I、微分 D的手段对被控物理 量进行调整，直至反 馈量和给定量基本相 等，达到预定的控制 目标为止。
图3.9 热讲解电：偶X原X 理
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2.热电阻
热电阻是温度检测中使用的另外一种测温元件。 热电阻利用物质在温度变化时本身电阻也随着发 生变化的特性来测量温度的。热电阻的受热部分 （感温元件）是用细金属丝均匀的缠绕在绝缘材 料制成的骨架上，当被测介质中有温度梯度存在 时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层 中的平均温度。它的主要特点是测量精度高，性 能稳定。其中铂热电阻的测量精确度最高。
如果两种不同成分的均质导体形成回路，直接测温 端叫测量端，接线端子端叫参比端，当两端存在温 差时，就会在回路中产生热电流，那么两端之间就 会存在Seebeck热电势，即塞贝克效应。热电势随 着测量端温度升高而增加，热电势的大小只和热电 偶导体材质以及两端温差有关，和热电偶导体材质 的长度、直径无关
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《变频器》 项目6 恒压供水变频PID控制
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3.1 项目背景及要求 3.2 知识讲座（PID控制与变频器） 3.3 技能训练一（A700变频器PID线路设计） 3.4 项目设计方案
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图3.10 热电阻原理
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3.温度传感器相关仪表
由于热点偶或热电阻都不能输出变频器所能接受 的0~10V或4~20mA信号，而且本项目要求能够 显示实时温度数据，因此，必须再增加一个温度 传感器的相关仪表。
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1.热电偶
热电偶传感器在环境温度检测中使用极为广泛。 其主要优点是测温精度高；热电动势与温度在小 范围内基本上呈单值、线性关系；稳定性和复现 性较好，响应时间较快；测温范围宽。常用热电 偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。
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图3.6 中央空调送风机的静压控制
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2.变频风机的恒温PID控制方式
利用了变频器内置的PID算法进行温度控制，当 通过传感器采集的被测温度偏离所希望的给定值 时，PID程序可根据测量信号与给定值的偏差进 行比例（P）、积分（I）、微分（D）运算，从 而输出某个适当的控制信号给执行机构（即变频 器），提高或降低转速，促使测量值室温恢复到 给定值，达到自动控制的效果 。恒温控制中必须 要注意PID的正作用和反作用，所以，必须在控 制系统增设夏季/冬季切换开关以保证控制的准确 性。
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图3.3 变频器内置PID控制原理
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要使变频器内置PID闭环正 常运行，必须首先选择PID 闭环选择功能有效，同时 至少有两种控制信号：（1） 给定量，它是与被控物理 量的控制目标对应的信号。
1.变频风机的静压PID控制方式
送风机的空气处理装置是采用冷热水来调节空气 温度的热交换器，冷、热水是通过冷、热源装置 对水进行加温或冷却而得到的。控制管道静压的 好处是有利于系统稳定运行并排除各末端装置在 调节过程中的相互影响。在静压PID控制算法中， 通常采用两种方式，即定静压控制法和变静压控 制法。
3.2 PID控制与变频器
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3.2.1变频器内置PID原理
PID调节是过程控制中应用得十分普遍的一种控 制方式，它是使控制系统的被控物理量能够迅速 而准确地无限接近于控制目标的基本手段，在温 度控制中也是如此。正由于PID功能用途广泛、 使用灵活，使得现在变频器的功能大都集成了 PID，简称“内置PID”，使用中只需设定6个参数 （Kp， Ti和Td）即可。但并不一定需要全部，可 以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必 不可少的。
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图3.11 国产XMZ60X系列智能仪表
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表3.1 国产XMZ60X系列智能仪表输入信号
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