恒压水控制系统的集成与安装调试

1、设计一个恒压供水系统，被控系统如图4-1所示。被控对象参数：可供水人数200人（250L/人/日），最大供水量7t/h，扬程50m，水压力控制精度5%。 压力控制器变频器水泵出水压力压力检测和变送装置压力测量值压力设定值偏差控制输出转速1、目标信号XT即给定端VRF上得到的信号，该信号是一个与压力的控制目标相对应的值，通常用百分数表示。目标信号也可以由键盘直接给定，而不必通过外接电路来给定。2、反馈信号XF。是压力变送器SP反馈回来的信号，该信号是一个反映实际压力回来的信号。要求：最大供水量7t/h（即7m/h)，扬程50m。经过对要求考虑，最后选用SDCW8-50型号的水泵。其最大供水量为1

2、2m/h，扬程为50m。1、在大气腐蚀性较强、粉尘较多和易喷淋液体等环境恶劣的场合，宜选用密闭式全塑压力表。2、稀硝酸、醋酸、氨类及其他一般腐蚀性介质，应选用耐酸压力表、氨压力表或不锈钢膜片压力表。3、稀盐酸、盐酸气、重油类及其类似的具有强腐蚀性、含固体颗粒、粘稠液等介质，应选用膜片压力表或隔膜压力表。其膜片或隔膜的材质，必须根据测量介质的特性选择。4、结晶、结疤及高黏度等介质，应选用膜片压力表。5、在机械振动较强的场合，应选用耐震压力表或船用压力表。6、在易燃、易爆的场合，如需电接点讯号时，应选用防爆电接点压力表。本系统我们选用压力变送器压力变送器（pressure transmitter）

3、是指以输出为标准信号的压力传感器，是一种接受压力变量按比例转换为标准输出信号的仪表。它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号（如420mADC等），以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。本系统采用意大利仪表厂生产的TGK型压力变送器，TGK型压力变送器为四线制带现场LED数字显示的压力变送器，其供电电源和输出信号分别传送。 主要性能有： 1.抗干扰能力强（电源地与信号地隔离），特别适合变频器应用场合 2.现场3 1/2位LED数字显示 3.供电电源可选（交流220V / 直流24V）4.输出信号可选（010 mA / 420mA） 5

4、.负载阻抗： 0600 ( 420 mA);01.5k ( 010 mA)工作原理：利用压力的变化来改变阻值以得到不同的电流。当 压力大时阻值变小，电流变大，即输入的电流变大，当压力变小时，电阻阻值变大，电流变小。在本系统中应用：主要采用其作为输入电路，根据其水压的变化，输出标准的4-20mA的标准电流，该传感器带有压力变送器，能将传感器采集的信号变成标准的信号。压力变送器把标准的4-20mA的电流信号送给PID调节仪，作为整个系统的输入给定。压力传感器能固定在水管的阀门上，方便容易安装。变频器简介 变频器的功能是将频率固定的(通常为50Hz)的交流电变换成频率连续可调的三相交流电源。变频器的

5、输入端接至频率固定的三相交流电，输出端输出的是频率在一定范围内连续可调的三相交流电。 变频器主要分为间接变频和直接变频两大类，而间接变频又根据中间直流环节的主要储能元件的不同可分为电压型和电流型。电压型变频器主回路由相控整流器，中间直流环节和逆变器三个部分组成。 电流型交一直一交变频器与电压型变频器的差别仅在于中间直流环节中的储能元件用的是电感而不是电容。由于中间直流环节是高阻抗输出相当于电流源，故称电流型。我们采用的变频器是安川（YASKAWA）公司的CIMRG7异步电动机变频器，简称CIMRG7。 CIMRG7是一种用于三相异步电动机的变频器，由 200 V 至 400 V 三相电源供电，

6、功率范围 0.3kW 至 300 kW。CIMRG7 设计用于工业或商用建筑中的加热、通风以及空气调节 (HVAC) 方面的现代化应用场合。CIMRG7 通过对能耗进行优化可以降低运行成本，同时提高了用户的舒适程度。大量的集成化选件可让它与电气设备和复杂的控制系统进行适配和集成。变频器在最初设计中就已经考虑了电磁兼容性的要求。 CIMRG7的成品可直接用于泵类和通风应用中。它有一个操作盘可用于修改编程、调整、控制或检测功能，以便适应和优化应用以满足不同的要求。CIMRG7的保护功能有: 1.使用 PTC 热传感器的电机和风扇热保护 2. 连续运行中防过载和过电流的保护 3. 通过频率跳跃功能进

7、行的对设备的机械保护4. 通过多重故障状态管理和可配置警报进行的保护同时，CIMRG7 还容易集成到控制系统中，它配备了:4 个逻辑输入，2 个继电器输出， 2 个模拟输入和 1 个模拟输出 ；插入式 I/O 接头 ；电气参数显示及运行指示 ；内置EMC滤波器，内置制动单元；变频器中标准配置一个符合 Modbus 协议的 RS485 多点串口连接。同时，CIMRG7 有多种可选件（远程控制盘，制动电阻，进线电抗，RFI滤波器等） 变频器在接线时，必须接地。动力电缆和设备中的弱电信号（如PLC信号等）电路要保持分隔，以免干扰。可编程控制器的特点 1可靠性高。2控制功能强。 3编程方便，易于使用。

8、 4使用于恶劣的工业环境，抗干扰能力强。 5具有各种接口，与外部设备连接非常方便。 6维修方便。一、PLC的等效工作电路 PLC等效工作电路可分为输入、输出和内部控制电路三部分 二、PLC的工作过程 这个过程可以分为如下四个阶段。 1公共处理阶段 2执行外围设备命令阶段 3程序执行阶段 4输入、输出更新阶段 三、PLC的扫描时间 PLC完成一个扫描周期所需要的时间，称为扫描周期时间，简称扫描时间。四、PLC的I/O响应时间 用PLC设计一个控制系统时必须知道有了一个输入信号后PLC经过多长时间才能有一个对应的输出信号，否则，就不能正确并精确地解决系统各部件之间的配合问题。仅用P动作控制，不能完

9、全消除偏差。为了消除残留偏差，一般采用增加I动作的 P+I控制。用 PI控制时，能消除由改变目标值和经常的外来扰动等引起的偏差。但是，I动作过强时，对快速变化偏差响应迟缓。对有积分元件的负载系统可以单独使用P动作控制。对于PD控制，发生偏差时，很快产生比单独D动作还要大的操作量，以此抑制偏差的增加。偏差小时，P动作的作用减小。控制对象含有积分元件的负载场合，仅P动作控制，有时由于此积分元件的作用，系统发生振荡。在该场合，为使P动作的振荡衰减和系统稳定，可用PD控制。换言之，该种控制方式适用于过程本身没有制动作用的负载。 利用I动作消除偏差作用和用D动作抑制振荡作用。在结合P动作就构成了PID控

10、制，本系统就是采用了这种方式。采用PID控制较其它组合控制效果要好，基本上能获得无偏差、精度高和系统稳定的控制过程。这种控制方式用于从产生偏差到出现响应需要一定时间的负载系统（即实时性要求不高，工业上的过程控制系统一般都是此类系统，本系统也比较适合PID调节）效果比较好。其可作如下总体调整： P增益，在不发生振荡条件下增大其值； I积分时间，在不发主振荡条件下减小其值； D微分时间，在不发生振荡条件下增大其值； 对于抑制超调，可以增大积分时间，减小微分时间。在本系统中的应用： PID调节仪根据压力传感器采集来的信号进行PID运算，并将其运算的结果送给 变频器作为给定，该PID调节仪带有上下限报

11、警的功能。良好的人机界面。可以对其参数进行设定。通过其参数设定P I D的值。在本系统中因为要求是滞后的系统。所以只采用PI调节就可以，因为有了D系统很难调节。整个系统中PID调节仪直接决定整个系统的好坏，它也影响整个系统的使用寿命。取压口的选择：1、取压口要选在被测介质直线流动的管段上，不要选在管道拐弯、分岔、死角及流束形成涡流的地方。2、就地安装的压力表在水平管道上的取压口，一般在顶部或侧面。3、引至变送器的导压管，其水平管道上的取压口方位要求如下：测量液体压力时，取压口应开在管道横截面的下部，与管道截面中心水平线夹角在45以内；测量气体压力时，取压口应开在管道横截面的上部；测量水蒸气压力

12、时，在管道的上半部及下半部，与管道界面中心线在45夹角内。4、取压口处在管道阀门、挡板前后时，其与阀门、挡板的距离应大于2-3倍的D（D为管道直径）。导压管的安装：1、在取压口附近的导压管应与取压口垂直，管口应与管壁平齐，并不得有毛刺。2、在导压管的粗细、长短应选用合适，防止产生过大的测量滞后，一般内径为610mm，长度不超过60m，测量高温介质时不得小于3m。各种介质导管直径见表4-21.3、水平安装的导压管应有1：101:20的坡度，坡向应有利于排液（测量气体压力时）或排气（测量水的压力时）。4、当被测介质易冷凝或易冻结时，应加装保温伴热管。测量气体压力时，应优选变送器高于取压点的安装方案

13、，以利于管道内冷凝液回流至工艺管道可不设置分离器；测量液体压力或蒸汽时，应优选变送器低于取压点的安装方案，使测量管不易集气体，也不必另加排气阀，在导压管路的最高处应装设集气器；当被测介质可能产生沉淀物析出时，在仪表前的管路上应加装沉降器。6、为了检修方便，在取压口与仪表之间应装切断阀，并应靠近取压口。压力表有就地安装和控制室安装两种。就地安装应做到：1、压力表应安装在能满足仪表使用环境条件，安装位置求振动小、灰尘少、相对湿度小、温度在040的地方，电气式压力表还要求电磁干扰小，并且安装在易观察、易检修的地方。2、安装地点应尽量避免振动和高温的影响，对于蒸汽和其他可凝性热气体以及当介质温度超过60时，就地安装的压力表选用带冷凝管的安装方式。高温介质压力表的安装如图4-48和图4-50a所示。3、测量有腐蚀性、黏度较大、易结晶、有沉淀物的介质时，应优先选取带隔离膜片的压力表及远传膜片密封变送器。腐蚀性介质压力表的安装如图4-49和图4-50b4、压力表的连接处应加装密