【文章內(nèi)容簡介】 內(nèi)通常是指是一臺變頻器控制一臺水泵。由于全部變頻系統(tǒng)中，變頻器、控制器、電機均無備份設(shè)備，出現(xiàn)問題無法切換，故目前多 適用于用水量不大，對供水的可靠性要求不高的場合。該控制方案的控制原理框圖見圖 ，電路見圖 。 值得一提的是，在國外或國內(nèi)少數(shù)大企業(yè)，也有一種每臺變頻器只帶一 臺水泵的運行方式，但它的控制方式與上面是不同的，這些泵站往往是同時配備了多臺變頻器配多臺水泵，采用集中控制的辦法，這種變頻系統(tǒng)與國內(nèi)水泵站常用的一臺變頻器控制單臺水泵的工作方式是完全不一樣的。在這種系統(tǒng)中，由于有多臺變頻器，各水泵既可以同時變頻運行，也可以分別工頻運行，使其可靠性、安全性、可調(diào)節(jié)性大大優(yōu)于國內(nèi)常見的各種控制方式，不過 在成本上，也遠遠高于目前國內(nèi)的常用的變頻恒壓供水系統(tǒng)。 (2)單臺變頻器控制多臺水泵 利用單臺變頻器控制多臺水泵的控制方案適用于大多數(shù)供水系統(tǒng)，是目前應(yīng)用中比較先進的一種方案。下面以單臺變頻器控制 2 臺水泵的方案來說明。該控制方案的控制原理見圖 。 系統(tǒng)功能說明 控制系統(tǒng)的工作原理如下 :根據(jù)系統(tǒng)用水量的變化，控制系統(tǒng)控制 2 臺水泵按 1 一2 一 3 一 4 一 1 的順序運行，以保證正常供水。開始工作時，系統(tǒng)用水量不多，只有 1 號泵在變頻器控制下運行， 2 號泵處于停止狀態(tài)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài) 1。當用 水量增加，變頻器輸出頻率增加，則 1 號泵電機的轉(zhuǎn)速也增加，當變頻器增加到最高輸出頻率時，表示只有 1臺水泵工作己不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時，通過控制系統(tǒng)， 1 號泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動 變頻恒壓供水系統(tǒng)采用一臺變頻器拖動兩臺大功率電動機，可在變頻和工頻兩種方式下運行；一臺低功率的電機，作為輔助泵電機，啟動方式：為避免啟動時的沖擊電流，電機采用變頻啟動方式，從變頻器的輸出端得到逐漸上升的頻率和電壓。啟動前變頻器要復位。 變頻調(diào)速：根據(jù)供水 管網(wǎng)流量、壓力變化自動控制變頻器輸出頻率，從而調(diào)節(jié)電動機和水泵的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒壓供水。如設(shè)備的輸出電壓和頻率上升到工頻仍不能滿足供水要求時，PLC發(fā)出指令 1號泵自動切換到工頻電源運行，待 1號泵完全退出變頻運行，對變頻器復位后， 2號泵投入變頻運行。 多泵切換：根據(jù)恒壓的需求，采用無主次切換，即“先開先?！钡脑瓌t接入和退出。在PLC的程序中，通過設(shè)置變頻泵的工作號和工頻泵的臺數(shù)，由給定頻率是否達到上限頻率或下限頻率來判斷增泵或減泵。在用水量較小的情況下，采用輔助泵工作。為了避免一臺泵長期工作，任一泵不能連續(xù)變 頻運行超過 3小時。當工頻泵臺數(shù)為零，有一臺運行于變頻狀態(tài)時，啟動計時器，當達到 3小時時，變頻泵的泵號改變，即切換到另一臺泵上。當有泵運行于工頻狀態(tài)，或輔助泵啟動時，計時器停止計時并清零。 故障處理：能對水位下限，變頻器、 PLC 故障等報警。 PLC 故障，系統(tǒng)從自動轉(zhuǎn)入手動方式。 系統(tǒng)由變頻器、 PLC和兩臺水泵構(gòu)成。利用了變頻器控制電路的 PID等相關(guān)功能，和 PLC配合實施變頻一拖二自動恒壓力供水。具有自動 /手動切換功能。變頻故障時，可切換到手動控制水泵運行。 控制過程：水路 管網(wǎng)壓力低時，變頻器啟動 1泵，至全速運行一段時間后，由遠傳壓力表來的壓力信號仍未到達設(shè)定值時， PLC 控制 1泵由變頻切換到工運行，然后變頻啟動2泵運行，據(jù)管網(wǎng)壓力情況隨機調(diào)整 2泵的轉(zhuǎn)速，來達到恒壓供水的目的。當用水量變小，管網(wǎng)壓力變高時， 2泵降為零速時，管網(wǎng)壓力仍高，則 PLC 控制停掉 1工頻泵，由 2泵實施恒壓供水。至管網(wǎng)壓力又低時，將 2泵由變頻切為工頻運行，變頻器啟動 1泵，調(diào)整1泵的轉(zhuǎn)速，維修恒壓供水。如此循環(huán)不已。 圖 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的特點 恒壓供水是指用戶段不管用水量大小總保持管網(wǎng)水壓基本恒定，這樣，既可滿足各部位的用戶對水的需求，又不使電動機空轉(zhuǎn)，造成電能的浪費。 變頻恒壓供水的工藝調(diào)節(jié)過程介紹：泵組的切換開始時，若硬件、軟件皆無備用（兩者同時有效時硬件優(yōu)先）， 1＃泵變頻啟動，轉(zhuǎn)速從 開始隨頻率上升，如變頻器頻率到達 ，而此時水壓還在下限值，延時一段時間（由 內(nèi)部時間繼電器控制，目的是避免由于干擾而引起誤動作）后， 1＃泵切換至工頻運行，同時變頻器頻率由 滑停至 ， 2＃泵變頻啟動，如水壓仍 不滿足，則依次啟動 3＃、 4＃泵；若開始時 1＃泵備用，則直接啟 2＃變頻，轉(zhuǎn)速從０開始隨頻率上升，如變頻器頻率到達 ，而此時水壓還在下限值，延時一段時間后， 2＃泵切換至工頻運行，同時變頻器頻率由 滑停至 ， 3＃泵變頻啟動，如水壓仍不滿足，則啟動4＃泵；若 1＃、 2＃泵都備用，則直接啟 3＃變頻，具體泵的切換過程與上述類同。 同樣，如水壓在上限值，若３臺泵（假設(shè)為 1＃、 2＃和 3＃）運行時， 3＃泵變頻運行降到 ，此時水壓仍處于上限值，則延時一段時間后使 1＃泵停止， 3＃泵變頻器頻率從 迅速上升，若此后水壓仍處于上限值 ，則延時一段時間后使 2＃泵停止。這樣的切換過程，有效地減少泵的頻繁啟停，同時在實際管網(wǎng)對水壓波動做出反應(yīng)之前，由變頻器迅速調(diào)節(jié)，使水壓平穩(wěn)過渡。以往的變頻恒壓供水系統(tǒng)在水壓高時，通常是采用停變頻泵，再將變頻器以工頻運行方式切換到正在以工頻運行的泵上進行調(diào)節(jié)。這種切換的方式，理論上要比直接切工頻的方式先進，但其容易引起泵組的頻繁啟停，從而減少設(shè)備的使用壽命。而我們這次的設(shè)計的系統(tǒng)中，要求直接停工頻泵，同時由變頻器迅速調(diào)節(jié)，只要參數(shù)設(shè)置合適，即可實現(xiàn)泵組的無沖擊切換，使水壓過渡平穩(wěn)，有效的防止水壓的大范圍波動及 水壓太低時的短時缺水現(xiàn)象，提高供水品質(zhì)。 根據(jù)工藝要求，建議配用 ABB ACS600 系列變頻器。 ACS 600 系列變頻器是 ABB公司采用直接轉(zhuǎn)矩控制（ DTC）技術(shù)，結(jié)合諸多先進的生產(chǎn)制造工藝推出的高性能變頻器。它具有很寬的功率范圍，優(yōu)良的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制特性 ,完整的保護功能以及靈活的編程能力，較高的可靠性和較小的體積。 主要技術(shù)數(shù)據(jù)： 功率范圍： 電源電壓： 380/400/415/440/460/480/500VAC 3 相 177。10% ； 電源頻率： 4863Hz 控制連接： 2個可編程的模擬輸入（ AI）； 1個可編程的模擬輸出（ AO）； 5個可編程的數(shù)字輸入（ DI）； 2個可編程的數(shù)字輸出（ DO）。 連續(xù)負載能力： 150% In，每 10分鐘允許 1分鐘 串行通訊能力：標準的 RS— 485接口可使變頻器方便地與計算機連接。 保護、欠壓緩沖、電機欠 /過載保護、堵轉(zhuǎn)保護、串行通訊故障保護、 AI信號丟失保護等。 外型結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。產(chǎn)品經(jīng)過多種電氣安全規(guī)范認證，符合 GE、 UL 及質(zhì)量認證體系ISO9001和 ISO4001等。 變頻器獨特的直接轉(zhuǎn)矩控制（ DTC）功能是目前最佳 的電機控制方式，它可以對所有交流電機的核心變量進行直接控制，無需速度反饋就可以實現(xiàn)電機速度和轉(zhuǎn)矩的精確控制。 ACS600變頻器內(nèi)置 PID、 PFC、預(yù)磁通等八種應(yīng)用宏，只需選擇需要的應(yīng)用宏，相應(yīng)的所有參數(shù)都自動設(shè)置，輸入輸出端子也將自動配置，這些預(yù)設(shè)的應(yīng)用宏配置大大節(jié)約了調(diào)試時間，減少出錯。 第四章 PLC 可編程控制器 PLC 的定義 可編程控制器 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它可以采用可以編程的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部 存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)等操作的指令，并能通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程， PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于拓展其功能的原則而設(shè)計。 可編程控制器 PLC 的發(fā)展階段及發(fā)展方向 全世界幾乎 80%以上不同品牌的 PLC是不能通用的。一個品牌就要使用對應(yīng)的編程器。有多少種品牌的 PLC，就要有多少種編程器。（國內(nèi)現(xiàn)在出了一些國產(chǎn) PLC，是仿制國外一些品牌 PLC 的，這些是可以使用被仿制品牌的編程器的。） 手提編程器價格昂貴，而且編程使用 指令操作（不能用梯形圖），可讀性不高，非常不方便。 所以，做工程的人大多會使用電腦來對 PLC 編程。需要說明的是，使用電腦編程還需要有配套的程序下載連線。也是每個品牌都有專門線的（互不通用）。但是這種連線比起手持編程器來說，不知道便宜多少。 任何一款手提電腦都可以用來做 PLC 編程，前提是 1 支持串行通訊 2 安裝相應(yīng)品牌 PLC的編程軟件。 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 本系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖 2所示，它由 6臺水泵、 17個遠程 I／ O分站、 1個控制柜 (包括變頻器、 PLC、 4個 16點 DI模塊、 2個 16點