1、設計一個恒壓供水系統，被控系統如圖4-1所示。被控對象參數：可供水人數200人（250L/人/日），最大供水量7t/h，揚程50m，水壓力控制精度5%。 壓力控制器變頻器水泵出水壓力壓力檢測和變送裝置壓力測量值壓力設定值偏差控制輸出轉速1、目標信號XT即給定端VRF上得到的信號，該信號是一個與壓力的控制目標相對應的值，通常用百分數表示。目標信號也可以由鍵盤直接給定，而不必通過外接電路來給定。2、反饋信號XF。是壓力變送器SP反饋回來的信號，該信號是一個反映實際壓力回來的信號。要求：最大供水量7t/h（即7m/h)，揚程50m。經過對要求考慮，最后選用SDCW8-50型號的水泵。其最大供水量為1

2、2m/h，揚程為50m。1、在大氣腐蝕性較強、粉塵較多和易噴淋液體等環境惡劣的場合，宜選用密閉式全塑壓力表。2、稀硝酸、醋酸、氨類及其他一般腐蝕性介質，應選用耐酸壓力表、氨壓力表或不銹鋼膜片壓力表。3、稀鹽酸、鹽酸氣、重油類及其類似的具有強腐蝕性、含固體顆粒、粘稠液等介質，應選用膜片壓力表或隔膜壓力表。其膜片或隔膜的材質，必須根據測量介質的特性選擇。4、結晶、結疤及高黏度等介質，應選用膜片壓力表。5、在機械振動較強的場合，應選用耐震壓力表或船用壓力表。6、在易燃、易爆的場合，如需電接點訊號時，應選用防爆電接點壓力表。本系統我們選用壓力變送器壓力變送器（pressure transmitter）

3、是指以輸出為標準信號的壓力傳感器，是一種接受壓力變量按比例轉換為標準輸出信號的儀表。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數轉變成標準的電信號（如420mADC等），以供給指示報警儀、記錄儀、調節器等二次儀表進行測量、指示和過程調節。本系統采用意大利儀表廠生產的TGK型壓力變送器，TGK型壓力變送器為四線制帶現場LED數字顯示的壓力變送器，其供電電源和輸出信號分別傳送。 主要性能有： 1.抗干擾能力強（電源地與信號地隔離），特別適合變頻器應用場合 2.現場3 1/2位LED數字顯示 3.供電電源可選（交流220V / 直流24V）4.輸出信號可選（010 mA / 420mA） 5

4、.負載阻抗： 0600 ( 420 mA);01.5k ( 010 mA)工作原理：利用壓力的變化來改變阻值以得到不同的電流。當 壓力大時阻值變小，電流變大，即輸入的電流變大，當壓力變小時，電阻阻值變大，電流變小。在本系統中應用：主要采用其作為輸入電路，根據其水壓的變化，輸出標準的4-20mA的標準電流，該傳感器帶有壓力變送器，能將傳感器采集的信號變成標準的信號。壓力變送器把標準的4-20mA的電流信號送給PID調節儀，作為整個系統的輸入給定。壓力傳感器能固定在水管的閥門上，方便容易安裝。變頻器簡介 變頻器的功能是將頻率固定的(通常為50Hz)的交流電變換成頻率連續可調的三相交流電源。變頻器的

5、輸入端接至頻率固定的三相交流電，輸出端輸出的是頻率在一定范圍內連續可調的三相交流電。 變頻器主要分為間接變頻和直接變頻兩大類，而間接變頻又根據中間直流環節的主要儲能元件的不同可分為電壓型和電流型。電壓型變頻器主回路由相控整流器，中間直流環節和逆變器三個部分組成。 電流型交一直一交變頻器與電壓型變頻器的差別僅在于中間直流環節中的儲能元件用的是電感而不是電容。由于中間直流環節是高阻抗輸出相當于電流源，故稱電流型。我們采用的變頻器是安川（YASKAWA）公司的CIMRG7異步電動機變頻器，簡稱CIMRG7。 CIMRG7是一種用于三相異步電動機的變頻器，由 200 V 至 400 V 三相電源供電，

6、功率范圍 0.3kW 至 300 kW。CIMRG7 設計用于工業或商用建筑中的加熱、通風以及空氣調節 (HVAC) 方面的現代化應用場合。CIMRG7 通過對能耗進行優化可以降低運行成本，同時提高了用戶的舒適程度。大量的集成化選件可讓它與電氣設備和復雜的控制系統進行適配和集成。變頻器在最初設計中就已經考慮了電磁兼容性的要求。 CIMRG7的成品可直接用于泵類和通風應用中。它有一個操作盤可用于修改編程、調整、控制或檢測功能，以便適應和優化應用以滿足不同的要求。CIMRG7的保護功能有: 1.使用 PTC 熱傳感器的電機和風扇熱保護 2. 連續運行中防過載和過電流的保護 3. 通過頻率跳躍功能進

7、行的對設備的機械保護4. 通過多重故障狀態管理和可配置警報進行的保護同時，CIMRG7 還容易集成到控制系統中，它配備了:4 個邏輯輸入，2 個繼電器輸出， 2 個模擬輸入和 1 個模擬輸出 ；插入式 I/O 接頭 ；電氣參數顯示及運行指示 ；內置EMC濾波器，內置制動單元；變頻器中標準配置一個符合 Modbus 協議的 RS485 多點串口連接。同時，CIMRG7 有多種可選件（遠程控制盤，制動電阻，進線電抗，RFI濾波器等） 變頻器在接線時，必須接地。動力電纜和設備中的弱電信號（如PLC信號等）電路要保持分隔，以免干擾。可編程控制器的特點 1可靠性高。2控制功能強。 3編程方便，易于使用。

8、 4使用于惡劣的工業環境，抗干擾能力強。 5具有各種接口，與外部設備連接非常方便。 6維修方便。一、PLC的等效工作電路 PLC等效工作電路可分為輸入、輸出和內部控制電路三部分 二、PLC的工作過程 這個過程可以分為如下四個階段。 1公共處理階段 2執行外圍設備命令階段 3程序執行階段 4輸入、輸出更新階段 三、PLC的掃描時間 PLC完成一個掃描周期所需要的時間，稱為掃描周期時間，簡稱掃描時間。四、PLC的I/O響應時間 用PLC設計一個控制系統時必須知道有了一個輸入信號后PLC經過多長時間才能有一個對應的輸出信號，否則，就不能正確并精確地解決系統各部件之間的配合問題。僅用P動作控制，不能完

9、全消除偏差。為了消除殘留偏差，一般采用增加I動作的 P+I控制。用 PI控制時，能消除由改變目標值和經常的外來擾動等引起的偏差。但是，I動作過強時，對快速變化偏差響應遲緩。對有積分元件的負載系統可以單獨使用P動作控制。對于PD控制，發生偏差時，很快產生比單獨D動作還要大的操作量，以此抑制偏差的增加。偏差小時，P動作的作用減小。控制對象含有積分元件的負載場合，僅P動作控制，有時由于此積分元件的作用，系統發生振蕩。在該場合，為使P動作的振蕩衰減和系統穩定，可用PD控制。換言之，該種控制方式適用于過程本身沒有制動作用的負載。 利用I動作消除偏差作用和用D動作抑制振蕩作用。在結合P動作就構成了PID控

10、制，本系統就是采用了這種方式。采用PID控制較其它組合控制效果要好，基本上能獲得無偏差、精度高和系統穩定的控制過程。這種控制方式用于從產生偏差到出現響應需要一定時間的負載系統（即實時性要求不高，工業上的過程控制系統一般都是此類系統，本系統也比較適合PID調節）效果比較好。其可作如下總體調整： P增益，在不發生振蕩條件下增大其值； I積分時間，在不發主振蕩條件下減小其值； D微分時間，在不發生振蕩條件下增大其值； 對于抑制超調，可以增大積分時間，減小微分時間。在本系統中的應用： PID調節儀根據壓力傳感器采集來的信號進行PID運算，并將其運算的結果送給 變頻器作為給定，該PID調節儀帶有上下限報

11、警的功能。良好的人機界面。可以對其參數進行設定。通過其參數設定P I D的值。在本系統中因為要求是滯后的系統。所以只采用PI調節就可以，因為有了D系統很難調節。整個系統中PID調節儀直接決定整個系統的好壞，它也影響整個系統的使用壽命。取壓口的選擇：1、取壓口要選在被測介質直線流動的管段上，不要選在管道拐彎、分岔、死角及流束形成渦流的地方。2、就地安裝的壓力表在水平管道上的取壓口，一般在頂部或側面。3、引至變送器的導壓管，其水平管道上的取壓口方位要求如下：測量液體壓力時，取壓口應開在管道橫截面的下部，與管道截面中心水平線夾角在45以內；測量氣體壓力時，取壓口應開在管道橫截面的上部；測量水蒸氣壓力

12、時，在管道的上半部及下半部，與管道界面中心線在45夾角內。4、取壓口處在管道閥門、擋板前后時，其與閥門、擋板的距離應大于2-3倍的D（D為管道直徑）。導壓管的安裝：1、在取壓口附近的導壓管應與取壓口垂直，管口應與管壁平齊，并不得有毛刺。2、在導壓管的粗細、長短應選用合適，防止產生過大的測量滯后，一般內徑為610mm，長度不超過60m，測量高溫介質時不得小于3m。各種介質導管直徑見表4-21.3、水平安裝的導壓管應有1：101:20的坡度，坡向應有利于排液（測量氣體壓力時）或排氣（測量水的壓力時）。4、當被測介質易冷凝或易凍結時，應加裝保溫伴熱管。測量氣體壓力時，應優選變送器高于取壓點的安裝方案

13、，以利于管道內冷凝液回流至工藝管道可不設置分離器；測量液體壓力或蒸汽時，應優選變送器低于取壓點的安裝方案，使測量管不易集氣體，也不必另加排氣閥，在導壓管路的最高處應裝設集氣器；當被測介質可能產生沉淀物析出時，在儀表前的管路上應加裝沉降器。6、為了檢修方便，在取壓口與儀表之間應裝切斷閥，并應靠近取壓口。壓力表有就地安裝和控制室安裝兩種。就地安裝應做到：1、壓力表應安裝在能滿足儀表使用環境條件，安裝位置求振動小、灰塵少、相對濕度小、溫度在040的地方，電氣式壓力表還要求電磁干擾小，并且安裝在易觀察、易檢修的地方。2、安裝地點應盡量避免振動和高溫的影響，對于蒸汽和其他可凝性熱氣體以及當介質溫度超過60時，就地安裝的壓力表選用帶冷凝管的安裝方式。高溫介質壓力表的安裝如圖4-48和圖4-50a所示。3、測量有腐蝕性、黏度較大、易結晶、有沉淀物的介質時，應優先選取帶隔離膜片的壓力表及遠傳膜片密封變送器。腐蝕性介質壓力表的安裝如圖4-49和圖4-50b4、壓力表的連接處應加裝密