變頻器與PLC在恒壓變頻供水系統(tǒng)中的成功應(yīng)用
變頻器
變頻器采用艾默生電氣公司生產(chǎn)的EV2000系列變頻器。EV2000采用獨(dú)特的控制方式，實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)矩、高精度、寬調(diào)速驅(qū)動(dòng)，滿足通用變頻器高性能化的要求，具有超出同類產(chǎn)品的防跳閘功能和適應(yīng)惡劣電網(wǎng)溫度、濕度和粉塵能力，極大提高產(chǎn)品可靠性。
EV2000具有實(shí)用的PI、簡易PLC、靈活的輸入輸出端子、脈沖頻率給定、停電和停機(jī)參數(shù)存儲(chǔ)選擇。頻率給定通道與運(yùn)行命令通道捆綁，零頻回差控制等，為設(shè)備提供集成度一體化解決方案，對降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)可靠性具有極大價(jià)值。PI參數(shù)的設(shè)定將直接反饋?zhàn)冾l器控制中的響應(yīng)速度和精度，零頻運(yùn)行閾值和零頻回差的設(shè)定可以避免變頻器在低頻率輸出水泵低速運(yùn)行(水泵在變頻器輸出15HZ以下時(shí)的效率很低)，使變頻器低于某一頻率時(shí)自動(dòng)停止輸出，即不影響恒壓供水的要求，又把效率提至高。
PLC控制系統(tǒng)
該恒壓變頻供水設(shè)備采用三菱FX-1s30MR，I/O點(diǎn)數(shù)為30點(diǎn)，繼電器輸出，PLC編程采用FX—20P—E手持式編程器或三菱PLC專用編程軟件SWOPC—FX/WIN—C，PLC可編程程序控制器及軟件提供完整的編程環(huán)境，可進(jìn)行離線編程、在線連接和調(diào)試。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比，該系統(tǒng)采用可編程控制器的開關(guān)量輸入輸出來控制電機(jī)的起停、自動(dòng)投入、定期切換，供水泵的變頻及故障的報(bào)警等，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速、設(shè)定壓力、頻率、電流、電壓等模擬信號(hào)量及實(shí)際運(yùn)行參數(shù)則由變頻器及其內(nèi)置PID來顯示和控制。
三菱PLC的編程指令簡單易懂且程序設(shè)計(jì)靈活，本系統(tǒng)PLC主體程序用STL指令與狀態(tài)繼電器S，STL指令可以編制生產(chǎn)流程和工作與順序圖非常接近的程序，順序功能圖中的每一步與其他步是完全隔離開的，根據(jù)控制要求將這些程序段按一定的順序組合在一起，就可以成功地完成控制任務(wù)。FX系列PLC的狀態(tài)繼電器編制順序控制程序時(shí)一般與STL指令一起使用。
泵組切換示意，工作條件滿足，開始工作時(shí)，1#泵變頻啟動(dòng)，泵的轉(zhuǎn)速隨變頻器輸出頻率的上升而逐漸升高，如變頻器的頻率達(dá)到50HZ而此時(shí)水壓還未達(dá)到設(shè)定值，變頻器檢測到上限頻率并輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)給PLC，延時(shí)一段時(shí)間后，1#泵迅速切換至工頻運(yùn)行，同時(shí)解除變頻器運(yùn)行信號(hào)，使變頻器頻率降為0HZ，然后2#泵變頻啟動(dòng)，若壓力仍未達(dá)到，則2#泵切換至工頻，3#泵變頻啟動(dòng)，在運(yùn)行中始終保持一臺(tái)泵變頻運(yùn)行，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)變頻輸出將為0HZ，同時(shí)變頻器輸出一個(gè)下限頻率信號(hào)至PLC，由PLC決定切除1#工頻泵，此時(shí)由一臺(tái)工頻泵和一臺(tái)變頻泵運(yùn)行，如果此時(shí)壓力達(dá)到設(shè)定值，變頻器的輸出為0HZ，同時(shí)輸出下限信號(hào)給PLC，PLC解除2#工頻泵，只由3#泵變頻運(yùn)行來維持管網(wǎng)壓力。當(dāng)壓力下降，變頻器頻率升至50HZ輸出信號(hào)，延時(shí)后3#泵切換為工頻，1#泵變頻啟動(dòng)，若壓力仍不滿足則1#變切換為1#工，2#泵變頻運(yùn)行，如果壓力仍達(dá)不到，2#變切換為2#工，啟動(dòng)3#變，三臺(tái)泵同時(shí)工作以保證供水要求。
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這樣的切換過程有效地減少泵的頻繁起停，同時(shí)在實(shí)際管網(wǎng)對水壓波動(dòng)做出反應(yīng)之前，由變頻器迅速調(diào)節(jié)，使水壓平穩(wěn)過渡，從而有效的避免了高樓用戶短時(shí)間停水的情況發(fā)生。
以往的恒壓變頻供水設(shè)備在水壓高時(shí)，通常時(shí)采用停變頻泵，再將變頻器以工頻運(yùn)行方式切換到正在以工頻運(yùn)行的泵上進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種切換的方式理論上要比直接切換工頻的方式先進(jìn)，但其容易引起泵組的頻繁起停，從而減少設(shè)備的使用壽命。而在該系統(tǒng)中采用直接停工頻泵的運(yùn)行方式，同時(shí)由變頻器迅速調(diào)節(jié)，只要參數(shù)設(shè)置合適，即可實(shí)現(xiàn)泵組的無沖擊切換，使水壓過渡平穩(wěn)，有效的防止了水壓的大范圍波動(dòng)及水壓太低時(shí)的短時(shí)間缺水的現(xiàn)象，提高了供水品質(zhì)。