【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 內(nèi)通常是指是一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)水泵。由于全部變頻系統(tǒng)中，變頻器、控制器、電機(jī)均無(wú)備份設(shè)備，出現(xiàn)問(wèn)題無(wú)法切換，故目前多 適用于用水量不大，對(duì)供水的可靠性要求不高的場(chǎng)合。該控制方案的控制原理框圖見(jiàn)圖 ，電路見(jiàn)圖 。 值得一提的是，在國(guó)外或國(guó)內(nèi)少數(shù)大企業(yè)，也有一種每臺(tái)變頻器只帶一 臺(tái)水泵的運(yùn)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(shí)配備了多臺(tái)變頻器配多臺(tái)水泵，采用集中控制的辦法，這種變頻系統(tǒng)與國(guó)內(nèi)水泵站常用的一臺(tái)變頻器控制單臺(tái)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(tái)變頻器，各水泵既可以同時(shí)變頻運(yùn)行，也可以分別工頻運(yùn)行，使其可靠性、安全性、可調(diào)節(jié)性大大優(yōu)于國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的各種控制方式，不過(guò) 在成本上，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前國(guó)內(nèi)的常用的變頻恒壓供水系統(tǒng)。 (2)單臺(tái)變頻器控制多臺(tái)水泵 利用單臺(tái)變頻器控制多臺(tái)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(jìn)的一種方案。下面以單臺(tái)變頻器控制 2 臺(tái)水泵的方案來(lái)說(shuō)明。該控制方案的控制原理見(jiàn)圖 。 系統(tǒng)功能說(shuō)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(tái)水泵按 1 一2 一 3 一 4 一 1 的順序運(yùn)行，以保證正常供水。開(kāi)始工作時(shí)，系統(tǒng)用水量不多，只有 1 號(hào)泵在變頻器控制下運(yùn)行， 2 號(hào)泵處于停止?fàn)顟B(tài)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài) 1。當(dāng)用 水量增加，變頻器輸出頻率增加，則 1 號(hào)泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速也增加，當(dāng)變頻器增加到最高輸出頻率時(shí)，表示只有 1臺(tái)水泵工作己不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)， 1 號(hào)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(dòng) 變頻恒壓供水系統(tǒng)采用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)兩臺(tái)大功率電動(dòng)機(jī)，可在變頻和工頻兩種方式下運(yùn)行；一臺(tái)低功率的電機(jī)，作為輔助泵電機(jī)，啟動(dòng)方式：為避免啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流，電機(jī)采用變頻啟動(dòng)方式，從變頻器的輸出端得到逐漸上升的頻率和電壓。啟動(dòng)前變頻器要復(fù)位。 變頻調(diào)速：根據(jù)供水 管網(wǎng)流量、壓力變化自動(dòng)控制變頻器輸出頻率，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)和水泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)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(shí)，PLC發(fā)出指令 1號(hào)泵自動(dòng)切換到工頻電源運(yùn)行，待 1號(hào)泵完全退出變頻運(yùn)行，對(duì)變頻器復(fù)位后， 2號(hào)泵投入變頻運(yùn)行。 多泵切換：根據(jù)恒壓的需求，采用無(wú)主次切換，即“先開(kāi)先?！钡脑瓌t接入和退出。在PLC的程序中，通過(guò)設(shè)置變頻泵的工作號(hào)和工頻泵的臺(tái)數(shù)，由給定頻率是否達(dá)到上限頻率或下限頻率來(lái)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(tái)泵長(zhǎng)期工作，任一泵不能連續(xù)變 頻運(yùn)行超過(guò) 3小時(shí)。當(dāng)工頻泵臺(tái)數(shù)為零，有一臺(tái)運(yùn)行于變頻狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，當(dāng)達(dá)到 3小時(shí)時(shí)，變頻泵的泵號(hào)改變，即切換到另一臺(tái)泵上。當(dāng)有泵運(yùn)行于工頻狀態(tài)，或輔助泵啟動(dòng)時(shí)，計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)并清零。 故障處理：能對(duì)水位下限，變頻器、 PLC 故障等報(bào)警。 PLC 故障，系統(tǒng)從自動(dòng)轉(zhuǎn)入手動(dòng)方式。 系統(tǒng)由變頻器、 PLC和兩臺(tái)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(shí)施變頻一拖二自動(dòng)恒壓力供水。具有自動(dòng) /手動(dòng)切換功能。變頻故障時(shí)，可切換到手動(dòng)控制水泵運(yùn)行。 控制過(guò)程：水路 管網(wǎng)壓力低時(shí)，變頻器啟動(dòng) 1泵，至全速運(yùn)行一段時(shí)間后，由遠(yuǎn)傳壓力表來(lái)的壓力信號(hào)仍未到達(dá)設(shè)定值時(shí)， PLC 控制 1泵由變頻切換到工運(yùn)行，然后變頻啟動(dòng)2泵運(yùn)行，據(jù)管網(wǎng)壓力情況隨機(jī)調(diào)整 2泵的轉(zhuǎn)速，來(lái)達(dá)到恒壓供水的目的。當(dāng)用水量變小，管網(wǎng)壓力變高時(shí)， 2泵降為零速時(shí)，管網(wǎng)壓力仍高，則 PLC 控制停掉 1工頻泵，由 2泵實(shí)施恒壓供水。至管網(wǎng)壓力又低時(shí)，將 2泵由變頻切為工頻運(yùn)行，變頻器啟動(dòng) 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(diǎn) 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(duì)水的需求，又不使電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，造成電能的浪費(fèi)。 變頻恒壓供水的工藝調(diào)節(jié)過(guò)程介紹：泵組的切換開(kāi)始時(shí)，若硬件、軟件皆無(wú)備用（兩者同時(shí)有效時(shí)硬件優(yōu)先）， 1＃泵變頻啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速?gòu)? 開(kāi)始隨頻率上升，如變頻器頻率到達(dá) ，而此時(shí)水壓還在下限值，延時(shí)一段時(shí)間（由 內(nèi)部時(shí)間繼電器控制，目的是避免由于干擾而引起誤動(dòng)作）后， 1＃泵切換至工頻運(yùn)行，同時(shí)變頻器頻率由 滑停至 ， 2＃泵變頻啟動(dòng)，如水壓仍 不滿足，則依次啟動(dòng) 3＃、 4＃泵；若開(kāi)始時(shí) 1＃泵備用，則直接啟 2＃變頻，轉(zhuǎn)速?gòu)模伴_(kāi)始隨頻率上升，如變頻器頻率到達(dá) ，而此時(shí)水壓還在下限值，延時(shí)一段時(shí)間后， 2＃泵切換至工頻運(yùn)行，同時(shí)變頻器頻率由 滑停至 ， 3＃泵變頻啟動(dòng)，如水壓仍不滿足，則啟動(dòng)4＃泵；若 1＃、 2＃泵都備用，則直接啟 3＃變頻，具體泵的切換過(guò)程與上述類同。 同樣，如水壓在上限值，若３臺(tái)泵（假設(shè)為 1＃、 2＃和 3＃）運(yùn)行時(shí)， 3＃泵變頻運(yùn)行降到 ，此時(shí)水壓仍處于上限值，則延時(shí)一段時(shí)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(shí)一段時(shí)間后使 2＃泵停止。這樣的切換過(guò)程，有效地減少泵的頻繁啟停，同時(shí)在實(shí)際管網(wǎng)對(duì)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(guò)渡。以往的變頻恒壓供水系統(tǒng)在水壓高時(shí)，通常是采用停變頻泵，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，理論上要比直接切工頻的方式先進(jìn)，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(jì)的系統(tǒng)中，要求直接停工頻泵，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(wú)沖擊切換，使水壓過(guò)渡平穩(wěn)，有效的防止水壓的大范圍波動(dòng)及 水壓太低時(shí)的短時(shí)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(jìn)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(hù)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(gè)可編程的模擬輸入（ AI）； 1個(gè)可編程的模擬輸出（ AO）； 5個(gè)可編程的數(shù)字輸入（ DI）； 2個(gè)可編程的數(shù)字輸出（ DO）。 連續(xù)負(fù)載能力： 150% In，每 10分鐘允許 1分鐘 串行通訊能力：標(biāo)準(zhǔn)的 RS— 485接口可使變頻器方便地與計(jì)算機(jī)連接。 保護(hù)、欠壓緩沖、電機(jī)欠 /過(guò)載保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、串行通訊故障保護(hù)、 AI信號(hào)丟失保護(hù)等。 外型結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。產(chǎn)品經(jīng)過(guò)多種電氣安全規(guī)范認(rèn)證，符合 GE、 UL 及質(zhì)量認(rèn)證體系ISO9001和 ISO4001等。 變頻器獨(dú)特的直接轉(zhuǎn)矩控制（ DTC）功能是目前最佳 的電機(jī)控制方式，它可以對(duì)所有交流電機(jī)的核心變量進(jìn)行直接控制，無(wú)需速度反饋就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)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(dòng)設(shè)置，輸入輸出端子也將自動(dòng)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(shí)間，減少出錯(cuò)。 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(jì)的數(shù)字運(yùn)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(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部 存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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(gè)整體，易于拓展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 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(gè)品牌就要使用對(duì)應(yīng)的編程器。有多少種品牌的 PLC，就要有多少種編程器。（國(guó)內(nèi)現(xiàn)在出了一些國(guó)產(chǎn) PLC，是仿制國(guó)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(jià)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(huì)使用電腦來(lái)對(duì) PLC 編程。需要說(shuō)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(gè)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(lái)說(shuō)，不知道便宜多少。 任何一款手提電腦都可以用來(lái)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(jì) 本系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖 2所示，它由 6臺(tái)水泵、 17個(gè)遠(yuǎn)程 I／ O分站、 1個(gè)控制柜 (包括變頻器、 PLC、 4個(gè) 16點(diǎn) DI模塊、 2個(gè) 16點(diǎn)