【正文】 恒壓 變頻供水系統(tǒng)設計 7 運算，得到控制方案。 軟啟動器作為該控制系統(tǒng)的一個不可或缺的部分是因為其對于電機的啟、停都有平滑穩(wěn)定的作用，防止電機因為沖擊而損壞，也可以防止“水錘效應”。 變頻控制 原理 當該供水系統(tǒng)投入運行時，閉合空氣開關，然后將手、自動開關打到自動控制上，此時系統(tǒng)進入自動控制狀態(tài)，啟動 PLC和變頻器，根據管網的壓力需求設定水壓期望值然后與水壓實際值求差，得到偏差信號，由變頻器的 PID宏功能調節(jié)輸出頻率，然后根據設定好的啟動時間控制水泵的轉速使水壓保持在水壓期望值的附近，實現恒壓控制的目的。由于水壓是變化的所以通過這種壓力檢測切換同時也實現了 5臺水泵的循環(huán)工作，這種工作循環(huán)是隨機的。 PFC 調節(jié)器同時也降低 1號泵的速度，這樣兩臺泵輸出的總量成為系統(tǒng)的總輸出。 PFC 調節(jié)器同時增加 1 號泵的轉速，以彌補因輔泵停止后的輸出減少。 (5) 變頻器的循環(huán)軟啟功能使得可以作為一臺軟啟動器加變頻器聯合工作。 恒壓 變頻供水系統(tǒng)設計 9 3 恒壓變頻供水系統(tǒng)的硬件設計 系統(tǒng)主要設備電路的設計 PLC 的設計 可編程控制器（ PLC)作為恒壓變頻供水系統(tǒng)的主要控制器件，其作用非常重要。 下 圖為 PLC的接口電路 ： 2 4 D 0 10 V D 0 11 變頻器允許啟動1 變頻器啟動1 泵工頻2 變頻器允許啟動2 泵變頻3 泵工頻1 泵變頻2 泵工頻S7200CPU226(6ES7 2162AD230XB0) 1MI 0 . 1I 0 . 0I 0 . 3I 0 . 2I 0 . 4I 0 . 5I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 1I 1 . 21M1 L +Q 0 . 0Q 0 . 2Q 0 . 10 V D 0 1Q 0 . 4Q 0 . 3Q 0 . 5Q 0 . 7Q 0 . 62 L +2ML+I 2 . 6I 1 . 7I 2 . 0I 2 . 1I 2 . 2I 2 . 3I 2 . 4I 2 . 5I 2 . 72MI 1 . 4I 1 . 3I 1 . 5I 1 . 6MQ 1 . 7Q 1 . 0Q 1 . 1Q 1 . 3Q 1 . 2Q 1 . 5Q 1 . 4Q 1 . 6PEML+7 泵電源檢測4 泵電源檢測3 泵電源檢測6 泵電源檢測5 泵電源檢測2 泵電源檢測1 變頻器電源檢測87868584898890106ZJ4ZJ2ZJ1ZJ3ZJ6ZJ5ZJ7ZJ8ZJ9ZJ11ZJ1094939796952KH1KH5KH4KH3KH989199921031001051046KH7KHKA1KA2KA41 泵熱繼檢測1 軟啟動器電源檢測1 軟啟動器電源檢測2 變頻器電源檢測5 泵熱繼檢測4 泵熱繼檢測3 泵熱繼檢測2 泵熱繼檢測2 變頻器故障指示1 變頻器故障指示7 泵熱繼檢測6 泵熱繼檢測白天 / 夜間切換下限上限KA0KA6KA7KA8KA9KA10KA11KA12KA13KA14KA15KA163 泵變頻4 泵工頻4 泵變頻5 泵工頻5 泵變頻6 泵工頻6 泵變頻7 泵工頻KA17KA18KA19KA20108110112114116118120122107124126128130132134136P71B/P2P71B/P2P71EP71DA C 2 2 0D C 2 4L2N1501511521 泵電源檢測QF100VD0124VD012 4 V D 0 10 V D 0 10 V D 0 10 V D 0 12 4 V D 0 1L22QF11L+ 圖 31 PLC 接口電路 陜西科技大學畢業(yè) 設計說明書 10 S7200 型 PLC的主模塊為 CPU 226，其開關量輸出為 16 點，輸出形式為 AC 220V繼電器輸出；開關量輸入 CPU 226為 24 點，輸入形式為 +24V直流輸入。 PFC宏是風機泵類控制的專業(yè)宏，其接線圖如下： 陜西科技大學畢業(yè) 設計說明書 12 圖 34 PFC 宏接線圖 使用 PFC宏功能時可以參看下表中的參數設置： 表 31 PFC宏參數設置表 功能碼 名稱 設定值 單位 注釋 9902 應用宏 7 PCF 控制宏 9905 電機額定電壓 380 V 9906 電機額定電流 A 9907 電機額定功率 15 KW 1002 外部 2 命令 6 DI6 控制啟停 1101 控制盤給定選擇 2 百分比給定 1102 外部 1/外部 2 選擇 7 選擇外部控制 2 1106 給定值 2 選擇 19 給定值來源于 PID1 的輸出 恒壓 變頻供水系統(tǒng)設計 13 續(xù)表 31 功能碼 名稱 設定值 單位 注釋 1601 運行允許 6 DI6 作為運行允許信號 4006 單位 22 公斤（ bar） 4007 單位換算 1 一個小數點 4008 0％ 值 0 顯示最小值為 0 4009 100％ 160 顯示最大值為 16 4010 給定值選擇 1 模擬量 AI1 做給定 4011 內部給定 60 給定值為 60％ 4014 反饋值選擇 1 實際值 ACT1 作為反饋信號 4016 ACT1 輸入 1 取模擬信號 AI1 為 ACT1 4027 PID1 參數組選擇 0 使用 PID 參數組 1 3201 監(jiān)控 1 參數 103 HZ 監(jiān)控器 1 監(jiān)控高頻率 48Hz 3202 監(jiān)控器 1 低限 25 3203 監(jiān)控器 1 高限 48 8109 啟動頻率 1 48 Hz 第一臺輔機的啟動頻率 8112 停止頻率 1 25 Hz 第一臺輔機的停止頻率 8115 輔機啟動延時 s 8116 輔機停止延時 s 8117 輔機數量 1 個 工頻泵個數 8123 PFC 使能 1 PFC 激活 8127 電機數量 2 個 使用 PFC 宏控制 5臺輔泵的切換，繼電器輸出 1接故障信號輸出，繼電器 2 和繼電器 3 分別控制輔泵 1 和輔泵 2。盡管 PFC 控宏控制可以實現預期目標，但是需要增加擴展模塊，這樣要增加開支，我們想能不能用 PID宏代替 PFC 宏，同時在繼電器動作時利用恒速功能實現頻率升和頻率降，嘗試了一種和 PFC 控制并列的方案，并且實現起來較為容易，接線要 稍作改動。如果不使用軟啟動器，在電機切換至工頻運行時需要直接接入電網，這時容易造成巨大的沖擊，致使電機容易損壞；當電機切出時如果直接切斷電源，容易產生“水錘效應” [10]。 下 圖為軟啟動器的接線圖 ： 圖 37 軟啟動器接線圖 陜西科技大學畢業(yè) 設計說明書 18 系統(tǒng)控制電路的設計 恒壓變頻供水系統(tǒng)是由 PLC作為控制器進行全局的控制，控制電路的設計影響到系統(tǒng)的性能。圖中 SA 為手自動切換開關，如果電源與下邊接通表示為手動控制狀態(tài)，由按鈕 1SB1~7SB1 和 1SB2~7SB2 分別控制 7 臺水泵電機的啟動和停止。） 1KM和 KM 2KM和 KM2 分別為2 個變頻器的控制線圈，控制由哪個變頻器工作，電路中也有互鎖功能。變頻器選擇是通過柜體上的旋鈕來控制的。通過中間繼電器 KA23 來進行兩個變頻器的選擇，上電后，系統(tǒng)默認為 1軟啟動器投入，若需要更換軟啟動器，則調整旋鈕位置。 流程 圖如圖 42 所示 ： 恒壓 變頻供水系統(tǒng)設計 21 ZJ 10 = 1 ？P L C 檢測手動切換旋鈕輸入地址 Ix . xIx . x = 1 ？KA 23 = 0KM 3 = 1選擇 1 軟啟動器系統(tǒng)上電是否檢查 3 QF 空開 ，檢查電源狀態(tài)ZJ 11 = 1 ？是檢查 4 QF 空開 ，檢查電源狀態(tài)否否是KA 23 = 1KM 4 = 1選擇 2 軟啟動器去故障檢測子程序Z J 8 = 1 ？P L C 檢 測 手 動 切 換旋 鈕 輸 入 地 址 I x . xI x . x = 1 ？K A 2 2 = 0K M 1 = 1選 擇 1 變 頻 器系 統(tǒng)上 電是否檢 查 1 Q F 空 開 ，檢 查 電 源 狀 態(tài)Z J 9 = 1 ？是檢 查 2 Q F 空 開 ，檢 查 電 源 狀 態(tài)否否是K A 2 2 = 1K M 2 = 1選 擇 2 變 頻 器去 軟 起 動 器 選擇 子 程 序 圖 42 變頻器選擇 流程圖 軟啟動 器 選擇 變頻器選擇后進行軟啟動器的選擇。 陜西科技大學畢業(yè) 設計說明書 20 4 恒壓變頻供水系統(tǒng)的軟件設計 主程序循環(huán) 流程圖 系 統(tǒng) 上 電故 障 檢 測 子 程 序工 作 模 式 判 斷變 頻 器 選 擇軟 啟 動 器 選 擇啟 停 子 程 序變 頻 器 狀 態(tài) 器 切 換泵 狀 態(tài) 切 換 圖 41 主程序循環(huán) 系統(tǒng)上電 步驟 系統(tǒng)上電分為以下幾個部分：供電系統(tǒng)上電；變頻器上電 —— 1QF、 2QF 手動閉合；軟啟動器上電 —— 3QF、 4QF 手動閉合；控制回路上電 —— QF8 上電；水泵上電 —— QF1~QF7。每個支路上都有各自 xKM2 和 xKM3(x為 17)的常閉觸點，表示各種啟動狀態(tài)不能同時發(fā)生，有互鎖的作用。在啟動和停止過程中應該有軟啟動功能，設計時必須包含手動、自動切換功能，當系統(tǒng)出現故障時可以利用手動功能對系統(tǒng)進行檢查，另外系統(tǒng)必須包含報警功能。本系統(tǒng)選擇的軟啟動器是 CTS 200，用于恒壓供水系統(tǒng)中，由于恒壓供水項目中采用二（一臺備用）拖多的模式，所以對該型號軟啟動器進行了改造，拆除了該軟啟動器上的旁路端子 B1， B2， B3，實際使用時，啟動完成電機直接接到 工頻上即可，這樣可減少軟啟動器的損耗。使用恒速實現頻率升和頻率降，恒速持續(xù)幾秒鐘后，再切回到外部 2，進行 PID控制。如果變頻器輸出頻率降至停止頻率以下， RO3=0， 2輔泵切出，變頻器輸 陜西科技大學畢業(yè) 設計說明書 14 出頻率上升，若升至啟動頻率，則啟動 2輔泵，同時由于 PLC檢測到 RO2= RO3=1， 又會啟動 5輔泵；如果變頻器輸出頻率停留在停止頻率和啟動頻率之間，在 4輔泵啟動起來后，PLC 檢測到 RO2= RO3=0， 不再啟動另一臺輔泵。擴展模塊的接口電路如下： P 6 7 B輸入模塊 輸出模塊EM223（24V 16* DI/DO）M32104567011M2