PLC、变频器在恒压供水系统中的应用课件.ppt

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1、PLC、变频器在恒压供水系统中的应用1、提高供水的质量用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水压力上，即用水多而供水少则压力低；用水少而供水多则压力大。一、恒压供水的意义所谓恒压供水是指通过闭环控制，使供水的压力自动地保持恒定。2、节约能源用变频调速与用调节阀门来实现恒压供水相比较，节能效果十分明显。3、起动平稳起动电流可以限制在额定电流以内，从而避免起动时对电网的冲击，对于比较大的电机，可省去降压起动装置。4、可以消除起动和停机时的水锤效应电机在全压下起动时，在很短的起动时间里，管道内的流量从零增大到

2、额定流量，液体流量十分急剧的变化将在管道内产生压强过高或过低的冲击力，压力冲击管壁将产生噪声，犹如锤子敲击管子一般，故称水锤效应。采用了变频调速后，可以根据需要，设定升速时间和降速时间，使管道系统内的流量变化率减小到允许范围内，从而达到完全彻底地消除水锤效应的目的。二、恒压供水的主电路通常在同一路供水系统中，设置两台常用泵，供水量大时开2台，供水量少时开1台。在采用变频调速进行恒压供水时，为节省设备投资，一般采用1台变频器控制2台电机，主电路如图1所示，图中没有画出用于过载保护的热继电器。图1恒压供水系统主电路图热继电器应画在何处？控制过程为：用水少时，由变频器控制

3、电动机M1进行恒压供水控制，当用水量逐渐增加时，M1的工作频率亦增加，当M1的工作频率达到最高工作频率50Hz，而供水压力仍达不到要求时，将M1切换到工频电源供电。同时将变频器切换到电动机M2上，由M2进行补充供水。当用水量逐渐减小，即使M2的工作频率已降为0Hz，而供水压力仍偏大时，则关掉由工频电源供电的M1，同时迅速升高M2的工作频率，进行恒压控制。如果用水量恰巧在一台泵全速运行的上下波动时，将会出现供水系统频繁切换的状态，这对于变频器控制元器件及电机都是不利的。为了避免这种现象的发生，可设置压力控制的“切换死区”。如所需压力为0.3Mpa，则可设定切换死区范围

4、为0.3～0.35Mpa。控制方式是当M1的工作频率上升到50Hz时，如压力低于0.3Mpa，则进行切换，使M1全速运行，M2进行补充。当用水量减少，M2已完全停止，但压力仍超过0.3Mpa时，暂不切换，直至压力超过0.35Mpa时再行切换。另外，两台电动机可以用两台变频器分别控制，也可以用一台容量较大的变频器同时控制。前者机动性好，但设备费用较贵，后者控制较为简单。SA1图2恒压供水系统控制线路示意图KM1可编程控制器PID调节器远传压力表变频器控制端子KM2KM3KM4KM2KM1KM3KM4L1NSA2SB1SB2SB3SB4管道自动手动△x为“+”，说明供水

5、压力低于给定值，水泵应升速。△x越大，说明供水压力低得越多，应加快水泵的升速。△x为“－”，说明供水压力高于给定值，水泵应减速。│△x│越大说明供水压力高出越多，应加快水泵的减速。图5.2.3a所示是用水量从Q1增大至Q2的情况，图5.2.3b所示，是PID调节器中得到偏差信号的情形。用水量Q增大了，引起供水不足，供水压力下降，于是出现了偏差信号△x。图中，供水压力用与之对应的压力信号xp来表示。xp的大小与供水压力成比例，但具体数值因压力变换器型号的不同而各异。仅仅依靠△x的变化来进行上述控制，虽然也基本可行，但在△x值很小时，反应不够灵敏，不可能使△x减小为0，

6、而存在静差ε。2、P（比例）功能简略地说，P功能就是将△x值按比例放大。这样，△x值即使很小，也被放大得足够大，使水泵的转速得到迅速的调整，从而减小了静差ε。但是，另一方面，P值设定得大，则灵敏度高，供水压力xp到达给定值xp1的速度快。但由于拖动系统有惯性的原因，很容易发生超调（供水压力超过了给定值）。于是又必须向相反方向回调，回调也容易发生超调，……。结果，使供水流量Q在新的用水流量值处振荡，如图5.2.3c所示；而供水压力xp则在给定值xp1处振荡，如图5.2.3d所示。Q0ta)xp0tb)ΔxQ0tc)xp0td)Q1Q2xp1Q0te)0tf)Q0tg)

7、0th)xpxpa)用水压力增大b)供水压力下降c)P调节后的供水流量d)P调节后的供水压力e)PI调节后的供水流量f)PI调节后的供水压力g)PID调节后的供水流量h)PID调节后的供水压力图5.2.3PID功能示意图3、I（积分）功能振荡现象之所以发生，主要是水泵的升速过程和降速过程都太快的缘故。I（积分）功能就是用来减缓升速和降速的功能，以缓解因P功能设定过大而引起的超调。I功能和P功能相结合，即为PI功能。图5.2.3e所示为经PI调节后的供水流量Q的变化情形；而图5.2.3f所示则是经PI调节后供水压力xp的变化情形。但是，I值设定过大，会拖延供水流量