變頻器與PLC在恒壓變頻供水系統中的成功應用

變頻器

    變頻器采用艾默生電氣公司生產的EV2000系列變頻器。EV2000采用獨特的控制方式，實現了高轉矩、高精度、寬調速驅動，滿足通用變頻器高性能化的要求，具有超出同類產品的防跳閘功能和適應惡劣電網溫度、濕度和粉塵能力，極大提高產品可靠性。

    EV2000具有實用的PI、簡易PLC、靈活的輸入輸出端子、脈沖頻率給定、停電和停機參數存儲選擇。頻率給定通道與運行命令通道捆綁，零頻回差控制等，為設備提供集成度一體化解決方案，對降低系統成本，提高系統可靠性具有極大價值。PI參數的設定將直接反饋變頻器控制中的響應速度和精度，零頻運行閾值和零頻回差的設定可以避免變頻器在低頻率輸出水泵低速運行(水泵在變頻器輸出15HZ以下時的效率很低)，使變頻器低于某一頻率時自動停止輸出，即不影響恒壓供水的要求，又把效率提至高。

PLC控制系統

    該恒壓變頻供水設備采用三菱FX-1s30MR，I/O點數為30點，繼電器輸出，PLC編程采用FX—20P—E手持式編程器或三菱PLC專用編程軟件SWOPC—FX/WIN—C，PLC可編程程序控制器及軟件提供完整的編程環境，可進行離線編程、在線連接和調試。為了提高整個系統的性價比，該系統采用可編程控制器的開關量輸入輸出來控制電機的起停、自動投入、定期切換，供水泵的變頻及故障的報警等，而電機的轉速、設定壓力、頻率、電流、電壓等模擬信號量及實際運行參數則由變頻器及其內置PID來顯示和控制。

    三菱PLC的編程指令簡單易懂且程序設計靈活，本系統PLC主體程序用STL指令與狀態繼電器S，STL指令可以編制生產流程和工作與順序圖非常接近的程序，順序功能圖中的每一步與其他步是完全隔離開的，根據控制要求將這些程序段按一定的順序組合在一起，就可以成功地完成控制任務。FX系列PLC的狀態繼電器編制順序控制程序時一般與STL指令一起使用。

    泵組切換示意，工作條件滿足，開始工作時，1#泵變頻啟動，泵的轉速隨變頻器輸出頻率的上升而逐漸升高，如變頻器的頻率達到50HZ而此時水壓還未達到設定值，變頻器檢測到上限頻率并輸出一個開關信號給PLC，延時一段時間后，1#泵迅速切換至工頻運行，同時解除變頻器運行信號，使變頻器頻率降為0HZ，然后2#泵變頻啟動，若壓力仍未達到，則2#泵切換至工頻，3#泵變頻啟動，在運行中始終保持一臺泵變頻運行，當壓力達到設定值時變頻輸出將為0HZ，同時變頻器輸出一個下限頻率信號至PLC，由PLC決定切除1#工頻泵，此時由一臺工頻泵和一臺變頻泵運行，如果此時壓力達到設定值，變頻器的輸出為0HZ，同時輸出下限信號給PLC，PLC解除2#工頻泵，只由3#泵變頻運行來維持管網壓力。當壓力下降，變頻器頻率升至50HZ輸出信號，延時后3#泵切換為工頻，1#泵變頻啟動，若壓力仍不滿足則1#變切換為1#工，2#泵變頻運行，如果壓力仍達不到，2#變切換為2#工，啟動3#變，三臺泵同時工作以保證供水要求。

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    這樣的切換過程有效地減少泵的頻繁起停，同時在實際管網對水壓波動做出反應之前，由變頻器迅速調節，使水壓平穩過渡，從而有效的避免了高樓用戶短時間停水的情況發生。

    以往的恒壓變頻供水設備在水壓高時，通常時采用停變頻泵，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節。這種切換的方式理論上要比直接切換工頻的方式先進，但其容易引起泵組的頻繁起停，從而減少設備的使用壽命。而在該系統中采用直接停工頻泵的運行方式，同時由變頻器迅速調節，只要參數設置合適，即可實現泵組的無沖擊切換，使水壓過渡平穩，有效的防止了水壓的大范圍波動及水壓太低時的短時間缺水的現象，提高了供水品質。