【正文】 控制算法表達(dá)式為 具體到本例中， K。而電機(jī)脫離變頻后，在水壓的作用下，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降很快，轉(zhuǎn)換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)啟動(dòng)電流增加。 當(dāng)用戶用水量增加時(shí)，使得水管壓力下降，此時(shí) PLC 輸出相應(yīng)控制信號(hào)，使變頻器帶動(dòng)水泵電機(jī)升速，直至變頻器輸出至工頻，把更多的水送往出水管網(wǎng)。其流程如下所述：當(dāng)系統(tǒng)開始工作時(shí)，首先接通 變頻器，然后通過(guò)接觸器把水泵電機(jī)接入變頻輸出電路，實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)；同時(shí)，安裝在供水管網(wǎng)出水 I： 1 的壓力傳感器將水壓轉(zhuǎn)換為 4～ 20 mA 的電信號(hào)， PLC 根據(jù)給定值與測(cè)量值的偏差大小，按照 PID 控制器的控制策略選擇原則，在壓力允許范圍內(nèi)，由變頻器調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到調(diào)節(jié)壓力的目的。其具體程序流程如圖 3 所示。 由于供水系統(tǒng)是一個(gè)慣性較大的系統(tǒng)，不需要過(guò)高的響應(yīng)速度，因而在 PI。上位機(jī) 與下位機(jī)之間通過(guò)以太網(wǎng)方式通信，共同完成整個(gè)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)流程控制和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理功能。 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)和下位機(jī) PI。其中主程序流程圖如圖 6 所示 ,加速部分流程圖如圖 7 所示 。 C模塊和變頻器模塊是系統(tǒng)的控制核心。 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) DO模塊、 3個(gè) 8點(diǎn) AI模塊、 1個(gè) 8點(diǎn) AO模塊和 1個(gè)以太網(wǎng)模塊等 )、 1套壓力傳感器、各種保護(hù)裝置以及供電主 回 路等構(gòu)成。但是這種連線比起手持編程器來(lái)說(shuō)，不知道便宜多少。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。） 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。有多少種品牌的 PLC，就要有多少種編程器。 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。它可以采用可以編程的電子裝置。 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)。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。 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。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）。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。 根據(jù)工藝要求，建議配用 ABB ACS600 系列變頻器。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。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。 變頻恒壓供水的工藝調(diào)節(jié)過(guò)程介紹：泵組的切換開始時(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；若開始時(shí) 1＃泵備用，則直接啟 2＃變頻，轉(zhuǎn)速?gòu)模伴_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。如此循環(huán)不已。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。變頻故障時(shí)，可切換到手動(dòng)控制水泵運(yùn)行。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。 PLC 故障，系統(tǒng)從自動(dòng)轉(zhuǎn)入手動(dòng)方式。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。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)。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。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。啟動(dòng)前變頻器要復(fù)位。開始工作時(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。該控制方案的控制原理見(jiàn)圖 。 (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。 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。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。同時(shí) ,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增泵、停泵、輪換、自動(dòng)保護(hù)等功能 ； b、通過(guò) UNO2050 的串口，讀取變頻器的 PID 設(shè)置參數(shù)、當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)和各種報(bào)警，并通過(guò) MODEM 和電話網(wǎng)傳送到上位控制中心； c、在收到現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警后，控制中心可以遠(yuǎn)程的控制 UNO2050，進(jìn)行變頻器的啟?？刂啤Ｓ捎诎踩a(chǎn)和供水質(zhì)量的特殊需要，對(duì)恒壓供水壓力有著嚴(yán)格的要求，因而變頻調(diào)速技術(shù)得到了更加深入的應(yīng)用。傳統(tǒng)供水方式占地面積大，水質(zhì)易污染，基建投資多，而最主要的缺點(diǎn)是水壓不能保持恒定，導(dǎo)致部分設(shè)備不能正常工作。這就要求變頻器的輸出頻率也要在一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化之中，依靠對(duì)頻率的調(diào)節(jié)來(lái)動(dòng)態(tài)地控制管網(wǎng)的供水壓力，從而使管網(wǎng)中的壓力恒定。為了保持供水壓力，就必須增大變頻器的輸出頻率以提高水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速 。 因此在變頻調(diào)速過(guò)程中 .電壓應(yīng)該與頻率成正比例變化，設(shè) 代入式 ()得 根據(jù)能量守恒定律，有 水泵裝置在變頻調(diào)速的工作狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，有 : 其中杯為電機(jī)的效率。電機(jī)的輸出有效功率與水泵的軸功率相等。水泵在正常工作時(shí)，動(dòng)能的變化相對(duì)較小。轉(zhuǎn)速 (n 卜水泵葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。其 根據(jù) 實(shí)際供水的揚(yáng)程和流量算得的功率，是供水系統(tǒng)的輸出功率。 工作效率為， ):水泵的供水功率 Pc 和軸功率界之比，如式 所示。軸功率 (幾 ):水泵軸上的輸入功率 (電動(dòng)機(jī)的輸出功率 )，或者說(shuō)是水泵取用的功率。供水系統(tǒng)把水從一個(gè)位置上揚(yáng)到另一位置時(shí)水位的變化量，數(shù)值上等于對(duì)應(yīng)的水位差。在水泵結(jié)構(gòu)和理論中，有一些評(píng)價(jià)水泵性能的參數(shù)，供水系統(tǒng)的主要參數(shù)如下 :流量 (Q):單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道內(nèi)某一截面的水流量，在管道截面不變的情況下，其 大小決定于水流的速度。離心泵也因此而得名。確定供水壓力和輸出頻率的關(guān)系是設(shè)計(jì)控制環(huán)節(jié)控制策略的基礎(chǔ)，是確定控制算法的依據(jù)。在供水系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速是由于水泵的功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，所以調(diào)速控制方式要比閥門控制方式節(jié)能效果顯著 .最后從理論上分析了采取變頻恒壓供水方式對(duì)供水安全積極作用 :可以消除水錘效應(yīng)，減少電機(jī)電網(wǎng)沖擊，延長(zhǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行壽命。 恒壓供水系統(tǒng)的基本特性。 變頻恒壓供水頻率變化分析 由于變頻恒壓供水基本上都采用了變頻啟動(dòng)，啟動(dòng)頻率低，啟動(dòng)電流小，因 此，除了對(duì)供水機(jī)泵和供水管網(wǎng)有保護(hù)作用，對(duì)供水電機(jī)和電網(wǎng)也有良好的保護(hù)作用。電能損失較大。 (3)改變機(jī)泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié) 改變機(jī)泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)是根據(jù)不同的流量要求，采用不同數(shù)量和型號(hào)的機(jī)泵進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行，來(lái)滿足供水量要求 .優(yōu)點(diǎn)是 :它不改變電機(jī)和水泵的電氣及機(jī)械結(jié)構(gòu)，在水泵臺(tái)數(shù)眾多、搭配合理的情況下，可以達(dá)到較好的調(diào)節(jié)效果。缺點(diǎn)是 :動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，控制自動(dòng)化程度低 。對(duì)于大型的泵，可以采用液壓傳動(dòng)調(diào)節(jié)。缺點(diǎn)是能量損失很大，目前正逐漸被其它調(diào)節(jié)方式所取代。詳細(xì)劃分如下 : 目前常見(jiàn)的調(diào)節(jié)方法有節(jié)流調(diào)節(jié)、動(dòng)葉調(diào)節(jié)、改變泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)、液力 禍合器調(diào)節(jié)、繞線式異步電動(dòng)機(jī)的串極調(diào)速、變極調(diào)速、變頻調(diào)速等 調(diào)速原理 水泵的恒速調(diào)節(jié)主要有節(jié)流調(diào)節(jié)、動(dòng)葉調(diào)節(jié)、改變泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)三種 . (1)節(jié)流調(diào)節(jié) 節(jié)流調(diào)節(jié)是在水泵的