【正文】 前國(guó)內(nèi)有不少公司在從事進(jìn)行變頻恒壓供水的研制推廣，國(guó)產(chǎn)變頻器主要采用進(jìn)口元件組裝或直接進(jìn)口國(guó)外變頻器，結(jié)合PLC 或PID調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)恒壓供水，在小容量、控制要求的變頻供水領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)變頻器發(fā)展較快，并以其成本低廉的優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)了相當(dāng)部分小容量變頻恒壓供水市場(chǎng)。下面重點(diǎn)分析改變電源頻率調(diào)速的方法及特點(diǎn)。該系統(tǒng)適用于某一特定領(lǐng)域的小容量的變頻恒壓供水中。 恒壓供水的原理恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水泵電動(dòng)機(jī)無(wú)極調(diào)速，根據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定，以滿足用水要求，是先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。它一般由彈性敏感元件（或應(yīng)變計(jì)）組成。圖22是電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖，它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線等部分組成。傳感器變送器兩端都感受到被測(cè)壓力時(shí)，兩端壓力之差稱(chēng)壓差。（6） 激勵(lì)：為使傳感器正常工作而施加的外部能量，一般是電流或者電壓。項(xiàng)目說(shuō)明量程0～5Mpa輸出4～20mA DC準(zhǔn)確度≤177。因此，必須對(duì)供水壓力信號(hào)進(jìn)行濾波處理。信號(hào)有效時(shí)，控制系統(tǒng)要對(duì)系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)控制，以防止水泵空抽而損壞電機(jī)和水泵。變頻恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖32所示：圖 32變頻恒壓供水系統(tǒng)框圖恒壓供水系統(tǒng)通過(guò)安裝在用戶供水管道上的壓力變送器實(shí)時(shí)地測(cè)量參考點(diǎn)的水壓，檢測(cè)管網(wǎng)出水壓力，并將其轉(zhuǎn)換為4—20mA的電信號(hào)，此檢測(cè)信號(hào)是實(shí)現(xiàn)恒壓供水的關(guān)鍵參數(shù)。當(dāng)用水量繼續(xù)下降，并且滿足減少水泵的條件時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，將另一臺(tái)工頻泵M3關(guān)掉。所以選擇50HZ和20HZ作為水泵機(jī)組切換的上下限頻率。實(shí)際的機(jī)組切換判別條件如下[11]：加泵條件： 且延時(shí)判別成立 (26)減泵條件： 且延時(shí)判別成立 (27)式中： ：上限頻率 ：下限頻率：設(shè)定壓力 ：反饋壓力四 控制系統(tǒng)的硬件部分 系統(tǒng)主要硬件設(shè)備的選型根據(jù)基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)的原理，系統(tǒng)的電氣控制總框圖如圖41所示：圖 41系統(tǒng)的電氣控制總框圖由上圖可以看出系統(tǒng)的電氣控制總框圖中主要器件包括：PLC、變頻器、壓力變送器、水泵機(jī)組等。EM235模塊可以針對(duì)不同的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)，通過(guò)DIP開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置。~90KW，適用于要求高、功率大的場(chǎng)合，恰好其輸出信號(hào)能作為75KW的水泵電機(jī)的輸入信號(hào)。4． PLC的接線圖按照下圖進(jìn)行接線（圖42）：圖 42 s7200 PLC PID恒壓供水電氣接線 PLC控制原理圖PLC的控制原理圖如圖43所示圖 43 PLC控制原理圖 PLC的程序的編制程序分為主程序、子程序和中斷程序三部分，中間變量說(shuō)明如下表3序號(hào)變量名稱(chēng)含義1VB500PID表（共80個(gè)字符）2VD500采樣輸入值（供水實(shí)際壓力）3VD504供水設(shè)定值4VD508PID輸出值5VD512增益6VD516采樣周期7VD520積分時(shí)間8VD524微分時(shí)間9SMB34定時(shí)中斷表 3 主要中間變量說(shuō)明 PLC控制系統(tǒng)的子程序設(shè)計(jì)首先初始化變頻運(yùn)行的上下限頻率，在第二章水泵切換分析中已說(shuō)明水泵變頻運(yùn)行的上下限頻率分別為50HZ和20HZ。這里主要以PID壓力控制盒泵自動(dòng)切換為主。通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)三相水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)，由電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)對(duì)水壓的調(diào)節(jié)。本文主要的工作如下：(1) 由PLC、變頻器實(shí)現(xiàn)生活用水的恒壓控制。具體程序梯形圖如圖45所示。它可以輸送清水及理化性質(zhì)類(lèi)似于水的無(wú)顆粒、無(wú)雜質(zhì)不揮發(fā)、弱腐蝕介質(zhì)。它采用模塊化結(jié)構(gòu)，組態(tài)靈活，有多種完善的變頻器和電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能，有內(nèi)置的RS485/232C接口和用于簡(jiǎn)單過(guò)程控制的PI閉環(huán)控制器，可以根據(jù)用戶的特殊需要對(duì)I/O端子進(jìn)行功能自定義。由于實(shí)際中需要模擬量輸入點(diǎn)1個(gè)，模擬量輸出點(diǎn)1個(gè)，所以需要擴(kuò)展，擴(kuò)展模塊選擇的是EM235，該模塊有4個(gè)模擬輸入(AIW)，1個(gè)模擬輸出(AQW)信號(hào)通道。另外，實(shí)際供水壓力超調(diào)的影響以及現(xiàn)場(chǎng)的干擾使實(shí)際壓力的測(cè)量值有尖峰，這兩種情況都可能使機(jī)組切換的判別條件在一個(gè)比較短的時(shí)間內(nèi)滿足。這個(gè)頻率在實(shí)際應(yīng)用中就是電機(jī)運(yùn)行的下限頻率。如果用水量繼續(xù)增加，滿足增加水泵的條件，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，將另一臺(tái)工頻泵M3投入運(yùn)行，變頻器輸出頻率達(dá)到上限頻率50Hz時(shí)，壓力仍未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出水壓超限報(bào)警。設(shè)定的供水壓力可以是一個(gè)常數(shù)，也可以是一個(gè)時(shí)間分段函數(shù)，在每一個(gè)時(shí)段內(nèi)是一個(gè)常數(shù)。此信號(hào)是模擬信號(hào)，讀入PLC時(shí)，需進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。（3）注意接線圖，如圖26所示。性能指標(biāo)的選用包括：量程的選用、滿量程輸出、準(zhǔn)確度、溫度補(bǔ)償、過(guò)載等要求。（4） 量程：測(cè)量范圍的上限值和下限值的代數(shù)差就是量程。表壓力為正時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)壓力，表壓力為負(fù)時(shí)稱(chēng)壓力或真空度。通常是將應(yīng)變片通過(guò)特殊的粘合劑緊密地粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生變形，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。我們要想保持水壓的恒定，根據(jù)反饋定理在管網(wǎng)上安裝了壓力變送器作為反饋元件，引入水壓反饋值與給定值進(jìn)行比較，從而形成PID閉環(huán)系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)以上這幾種方案的比較和分析，可以看出第三種控制方案更適合于本系統(tǒng)。系統(tǒng)主要的任務(wù)是利用恒壓控制單元使變頻器控制一臺(tái)水泵或循環(huán)控制多臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機(jī)的軟起動(dòng)以及變頻水泵與工頻水泵的切換，同時(shí)還要能對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和監(jiān)控。從上式可知，三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有：(l) 改變電源頻率(2) 改變電機(jī)極對(duì)數(shù)(3) 改變轉(zhuǎn)差率改變電機(jī)極對(duì)數(shù)調(diào)速的調(diào)控方式控制簡(jiǎn)單，投資省，節(jié)能效果顯著，效率高，但需要專(zhuān)門(mén)的變極電機(jī)，是有級(jí)調(diào)速，而且級(jí)差比較大，即變速時(shí)轉(zhuǎn)速變化較大，轉(zhuǎn)矩也變化大，因此只適用于特定轉(zhuǎn)速的生產(chǎn)機(jī)器。變頻供水系統(tǒng)目前正在向集成化、維護(hù)操作簡(jiǎn)單化方向發(fā)展,在國(guó)內(nèi)外，專(zhuān)門(mén)針對(duì)供水的變頻器集成化越來(lái)越高，很多專(zhuān)用供水變頻器集成了PLC 或PID，甚至將壓力傳感器也融入變頻組件。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和變頻恒壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及自動(dòng)化程度高等方面的優(yōu)點(diǎn)以及顯著的節(jié)能效果被大家發(fā)現(xiàn)和認(rèn)可后，國(guó)外許多生產(chǎn)變頻器的廠家開(kāi)始重視并推出具有恒壓供水功能的變頻器，像日本SAMC公司，就推出了恒壓供水基板，備有“變頻泵固定方式”、“變頻泵循環(huán)方式”兩種模式。綜上所述，傳統(tǒng)的供水方式普遍不同程度的存在浪費(fèi)水力、電力資源；效率低；可靠性差；自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響了居民的用水和工業(yè)系統(tǒng)中的用水。 inverter。該系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、水泵機(jī)組、壓力傳感器、工控機(jī)等構(gòu)成。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個(gè)重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性直接影響到小區(qū)住戶的正常工作和生活，也直接體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)管理水平的高低。采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能源日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，對(duì)于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 目前國(guó)內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國(guó)外的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的循環(huán)控制，有的采用可編程控制器(PLC)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)。目前在國(guó)內(nèi)外