LOCAL操作方式下,通過LOCALSTART/STOP開關啟停變頻器,通過fREFLOCALbbbbb0輸入端口的電位開關人工調節變頻器工作頻率;通過LOCAL/REMOTE輸入點可以將變頻器切換到REMOTE操作方式下,在REMOTE方式下,通過REMOTESTART/STOP輸入點進行PLC遠程啟停變頻器,通過fREFREMOTEbbbbb0端口輸入頻率控制信號(百分比)控制變頻器工作頻率。根據供水量情況,我們把變頻器的工作頻率上限設定為水泵基頻,即頻率變化范圍控制在0~50Hz,在此范圍內水泵運行頻率和定子相壓成正比(及與變頻器輸入頻率成正比),這使得變頻器輸入、水泵運行頻率和泵的輸出壓力成較好的線形關系,可得到較好的控制效果。SAMISTAR變頻器對用戶開放的I/0接口位于TERMINALBLOCKCARD上,主要使用的有:X11-1(REMOTESTART/STOP);X11-4(LOCAL/REMOTE);X11-13/14(fREFREMOTEbbbbb0、4~20mA信號輸入);X11-15/16(輸出4~20mA變頻器運行頻率信號);X11-17/18(輸出4~20mA變頻泵運行電流信號)。變頻器由PLC遠程控制時,啟動是由PLC向X11-4輸出信號,使變頻器切換到外部設備控制方式(REMOTE方式),再向X11-1輸出信號,啟動變頻器。在恒壓調節時,PLC處理器把檢測到的壓力信號作為反饋值,與PID運算的壓力設定值(由調度人員根據情況在REView上設定)進行比較,再經過PID運算得到調節后的修正值,通過模擬量輸出模板(1771-OFE)輸出到X11-13/14,作為REMOTE方式下變頻器的頻率控制信號,由于該信號是相對變頻器工作頻率上限的百分比,所以變頻器將輸入信號進行內部運算后轉為真實工作頻率。為了使三期變頻恒壓供水自動控制系統與全廠自動控制網絡有機地結合起來,全面實現對恒壓供水系統的運行情況和設備運行進行監視和遠程控制,更加安全可靠地實現恒壓供水,我們使用PLC進行PID運算和監控。PID閉環反饋控制原理如圖3:
PLC的PID運算調節通過該型處理器專用PID指令完成,通過設置各參數即可由PLC完成PID運算調節。PID程序段流程如圖4。PID指令必須以相同的時間間隔周期性地執行,可采用計時器,定時中斷或實時采樣的等方法,此處選用了定時方法;PV是PID指令采樣的壓力控制反饋值,SP是PID指令的壓力控制設定值,KP為PID的比例增益,KI為PID的積分增益,KD為PID的微分增益,這五個控制參數作為主要的PID參數參與控制,確定PID參數時要兼顧系統靈敏性和穩定性,由于我們恒壓控制要求和設備的性能條件,參數設定更強調穩定性(及KI),由于微分環節有放大噪聲的特點,我們將KD盡量設置得較小;SWM為PID指令轉為手動直接調頻的開關,SO設定為PID指令的在手動控制輸出方式時的輸出值,當變頻器從PID自控調節轉為手動直接調頻時,SO替代PID運算結果作為轉換時的輸出值,將SO設定為控制值就可實現無縫轉換,減小變頻器運行頻率的震蕩。DB為PID指令的死區設定值,輸出超出死區時PID指令通過自動運算限制輸出超出限定范圍。
3.3相關控制功能實現
為了防止運行時由于壓力變送器不可預見的故障造成PLC的PID運算調節失實,從而造成管網壓力失恒引發失壓或爆管的嚴重事故。我們分別在1#和2#變頻泵后輸水管上安裝壓力變送器,可以同時測到出廠輸水管線上的壓力;