6) PT100温度传感器（带变送器）2台;
7) 控制柜柜体及电控元件若干。
2.2 控制系统的电气原理
原启动设备作为变频设备的后备装置，互锁后继续留用。压力传感器与温度传感器的信号，经PLC模拟量输入输出模块EM235，送入PLC进行双闭环运算，运算结果经EM235送入变频器，作为变频器的频率设定信号，水泵调度指令也由PLC完成。
在中文文本显示器TD200上，可设定和显示回水温度设定、温度调节器的比例系数Pw和积分时间IW、压力调节器的比例系数Py和积分时间Iy、循环水压力上限值Ph和压力下限值Pl、变频器最高运行频率fh和最低运行频率fl；可显示实际回水温度值、实际泵出口压力值、变频器转速等模拟量信息；也可显示各水泵运行状态、系统故障时的故障提示等开关量信息。
监频监相器是一种二次仪表，它监测变频器输出和工频电网的频率和相位，当二者均相同时，给出可以切换信号送PLC，做到变频泵到工频泵的无扰动切换。控制系统的电气原理图见图2。
3 双闭环数字PID调节器的设计应用及调试注意事项
给定值SP和过程变量PV输入PID调节器，调节器调节输出，保证偏差e（e= SP- PV）为零，使所调节的系统达到稳定状态。PID调节器的原理基于式（1）。
M（t）=Kc×e + Kc∫edt+Minitial + Kc×de/dt （1）
式中：M（t）为PID 回路的输出，是时间的函数；
Kc 为PID回路的增益；
e为PID回路的偏差（给定值与过程变量之差）；
Minitial 为PID 回路输出的初始值。
为了能让数字计算机处理这个控制算式，连续算式必须离散化为周期采样偏差算式，才能用来计算输出值。数字计算机处理的算式如下：
Mn=Kcen +KI(e1 +e2…+en )+ Minitial+ KD(en -en-1 ) （2）
式中：Mn为在第n次采样时刻，PID回路输出的计算值；
Kc为PID回路的增益；
e1为在第1次采样时刻的偏差值；
en为在第n次采样时刻的偏差值；
KI为积分项的比例常数；
Minitial为PID回路输出的初始值；
KD为微分项的比例常数。
由于计算机从第一次采样开始，每有一个偏差采样值必须计算一次输出值，只需要保存偏差前值和积分项前值。利用计算机处理的重复性，可以化简以上算式为
Mn=Kc×en+ KI×en+ MX+KD×(en-en -1) （3）
式中:MX 为积分项前值。
计算机实际使用式（3）的改进形式计算PID输出，这个改进算式是
Mn= Kc×（SPn-PVn）+ Kc×TS /TI×(SPn-PVn) + MX+ Kc×TD/ TS×（SPn-PVn-SPn-1+PVn-1） （4）
式中：SPn为第n采样时刻给定值；
PVn为第n采样时刻的过程变量值；
TS为采样时间间隔；
TI为积分时间；
TD为微分时间；
SPn-1为第n-1采样时刻给定值；
PVn-1为第n-1采样时刻的过程变量值。
在许多控制系统中，只需要PID调节器的一种或二种回路控制类型，例如，只需要比例回路或者比例积分回路。通过设置常量参数，可以选中想要的回路控制类型。如果不想要积分回路，可以把积分时间设为无穷大，如果不想要微分，可以把微分时间置为零。
为了避免出现正常运行时系统调整速度慢的问题，在本PLC 程序中，温度调节器输出的0.0~1.0信号，一定要线性对应于循环水压力下限值和压力上限值；压力调节器输出的0.0~1.0信号，一定要线性对应变频器最低运行频率和最高运行频率。
针对已往改造的方案中首次运行时温度交换不充分的缺陷，在PLC 程序中加入首次起动全速运行功能，使循环水系统充分交换一段时间，再转入正常双闭环运算，即可避免刚起动运行时，热交换不充分而引起的系统水流量过小的缺陷，也可加快系统对冷热的反应速度。
因为循环水系统的温度滞后时间长，压力反应快，相应的调节器PI参数值要与之相适应。一般可设温度调节器的比例系数Pw= - 0.25 (只在冷冻水制热模式下才为正值)，积分时间IW = 30，压力调节器的比例系数Py=2.5，积分时间Iy=3。
4 结语
该系统用PLC 作双闭环调节器，TD200作人机界面（HMI），组态简单、控制灵活、操作方便、使用可靠且成本低廉。PLC 参与控制设备运行，控制投运泵的台数和变频泵到工频泵的切换，同时又作为调节器，调节流量，进而调节温度，使得开关量设备与模拟量设备可以很容易地协同动作，例如，可以很容易地实现首次起动全速运行，变频泵到工频泵的无扰动切换等功能。同只有温度调节器的单闭环变频控制系统相比，该系统反应迅速，调整方便，节能效果更加显著。
作者简介：
安军强（1972-），男，高级程序员，工程师，研究方向为PLC、变频器及工业控制。
张刚（1972-），男，讲师，研究方向为FCS，自动测控技术等。
参考文献：
