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1、浅谈变频恒压供水控制系统实际应用 【摘要】随着科学技术的大力发展,信息产业技术、电子工程技术、交流变频调速技术、通讯技术等也迅猛发展。传统的供水设备存在能耗大、可靠性低、供水压力不稳等问题,已经不能满足用户的压力需求。因此,变频恒压供水系统以其节能、安全、稳定等特点正逐步地取代传统的供水方式。本文对PLC变频恒压供水技术应用进行了详细分析,以和大家交流。【关键词】变频恒压供水;PLC;PID;控制前言:随着我国经济的发展,节能环保理念深入人心,随着城市化的不断推进,我国供水系统覆盖面越来越广,采用传统的供水系统浪费
2、的能源也越来越多。因此,利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,设计高性能、高节能、适应不同领域的恒压供水系统已成为必然趋势。变频恒压供水系统采用变频器和PLC实现恒压供水和数据传输,然后用PID对系统中的恒压控制器进行设计,该变频恒压供水方式可运用于各种供水控制系统中,具有稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。1、变频恒压供水系统的原理7PLC与变频器控制泵组调速运行,并自动调整泵组的运行台数,完成供水压力的闭环控制,在管网压力变化时保证末端用户的用水需求并达到节能的目的。变频恒压供水系统框图如图1所示。当用户用
3、水量增大时,导致管网的压力减小,压力传感器将电压信号反馈给PLC。PLC内置的PID控制器计算后调节变频器的频率,频率增大,水泵的旋转速度加快,从而达到一个新的平衡状态;当用户用水量减小时,同理也可以达到平衡状态。该系统包含PLC主机、模拟量输入输出扩展模块、变频器、压力变送器、水泵等,其中PLC具有功能完善、编程简单、抗干扰能力强、体积小、能耗低、性能价格比高等优点。2、变频恒压供水系统的组成在此变频调速恒压供水系统中,主要由PLC、变频调速器、软启动器(定速机泵采用的)、压力变送器、水位传感器和现场的水泵机组一起
4、组成一个完整的闭环控制系统。此外还包括空气开关、断路器、接触器和中间继电器等系统保护电器,实现对变频器、电机和PLC的有效保护,以及对电机的切换控制。PLC和变频器作为系统控制的核心,根据供水实际压力与压力设定值的偏差变化情况,自动控制给水泵的投人台数和电机转速,实现闭环自动调节恒压供水。其中控制参量的PID算法可消除控制参量的静态误差、突变、滞后等现象,缩短系统稳定的时间。7变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系统、人机界面、通讯接口以及报警装置等部分组成。执行机构是由一组水泵组成,它们用于将水供入用户管
5、网。信号检测包括水压信号、液位信号和报警信号;水压信号是用户管网的水压值,它是恒压供水控制的主要反馈信号;液位信号是反映水泵的进水水源是否充足,信号有效时,控制系统要对系统实施保护控制,以防止水泵因空抽而损坏;报警信号反映系统是否正常运行,即:水泵电机是否过载、变频器是否有异常,该信号为开关量信号。控制系统包括供水控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。供水控制器是整个变频恒压供水控制系统的核心;供水控制器直接对系统中的压力、液位、报警信号进行采集,对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法,得
6、出对执行机构的控制方案,通过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵)进行控制。变频器是对水泵进行转速控制的单元,变频器跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率,完成对调速泵的转速控制。电控设备是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元件组成,用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手/自动切换及就地/集中切换等工作。3、变频恒压供水系统实际应用分析现采用采用三菱PLC和变频器7FR-A500设计了一种恒压供水控制系统,可有效减轻工作人员的负担,提高供水系统的优化运行程度,增强系统抗干扰性,避免硬件老化损失。
7、供水设备控制1~3台水泵,在这些水泵中,只有一台变频泵。当供水设备供电开始时,先启动变频泵,管网水压达到设定值时,变频器的输出频率就稳定在这一数值上。而当用水量增加,水压降低时,通过安装在出水管网上的压力传感器,把出口压力信号变成4~20mA的标准信号送入PLC的A/D单元,经PLC的PID调节器运算与给定的压力进行比较,得出一比较参数从PLC的D/A单元送出,送给变频器,由变频器控制电机转速,调节系统的供水量,使供水管网的压力保持在给定的压力上,当用水量超过一台泵的供水量时,通过PLC控制切换电路进行加泵。系统运行
8、过程中,PLC根据管网压力的上、下限信号和变频器的运行频率是否到达上限的信号,由程序判断是否要启动第2台泵(或第3台泵)。当变频器运行频率达到频率上限值,并保持一段时间,PLC则会将当前变频运行泵切换为工频运行,并迅速启动下一台泵变频运行。压力设定信号和压力反馈信号输入PLC后,经PLC内部PID控制程序的计算,输出给变频器一个转速控制信号。此
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