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變頻器：PLC與變頻技術(shù)的節(jié)能應(yīng)用研究

本文的內(nèi)容是結(jié)合PLC和變頻器的功能，實現(xiàn)對送水泵房的恒壓供水系統(tǒng)控制；系統(tǒng)采用變頻調(diào)速方式自動調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的速度，利用PLC的PID的自動調(diào)節(jié)功能控制變頻器，形成以壓力為閉環(huán)的控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)恒壓供水，而水組泵的啟動和停止可以通過自動和手動來實現(xiàn)，該系統(tǒng)運行可靠，抗干擾性強(qiáng)，且具有較強(qiáng)的節(jié)能性。但在自動控制的實現(xiàn)過程中，系統(tǒng)還存在很多技術(shù)問題，結(jié)合一些實際配置過程與大家一起探討。

2 系統(tǒng)組成

PLC-變頻器和軟啟動器控制系統(tǒng)由1個PLC控制站、2臺變頻器、3臺軟啟動器、壓力變送器、綜合保護(hù)器、液位計及5臺水泵等組成。5 臺水泵的流量是12000m3/h，電機(jī)為132kW，兩臺變頻器控制兩個水泵，三臺軟啟動器控制另外三臺水泵。在出水總管上安裝有壓力變送器探測管網(wǎng)的壓力，在清水蓄水池裝有液位計，檢測水池的液位并將信號送至PLC。每臺水泵都配有1臺的綜合保護(hù)器（安裝在變頻器或軟啟動機(jī)柜內(nèi)）。變頻器采用西門子公司的MICROMASTER（MM440），PLC采用西門子公司的GE的可編程序控制器，出水總管上配備E+H公司的FT-1壓力傳感器和清水蓄水池FT-1E液位傳感器。

3 系統(tǒng)控制原理

通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號變成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號送入PLC，經(jīng)PLC運算與給定的壓力進(jìn)行比較，得出一比較參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的供水量，使供水管網(wǎng)上的壓力保持在給定的壓力上，當(dāng)用水量超過一臺泵的供水量時，通過PLC控制切換器進(jìn)行加泵。根據(jù)用水量的大小由PLC控制工作泵的數(shù)量增減及變頻器對水泵的調(diào)速，實現(xiàn)恒壓供水。當(dāng)供水負(fù)載變化時，輸入電機(jī)的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)功能，充分保證了水泵的及時維修和系統(tǒng)的正常供水。變頻器的作用是為電機(jī)提供可變頻率的電源，實現(xiàn)電機(jī)的無極調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化。壓力傳感器的任務(wù)是檢測管網(wǎng)水壓，壓力設(shè)定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶需求的水壓期望值。壓力設(shè)定信號和壓力反饋信號輸入可編程控制器后，經(jīng)可編程控制器內(nèi)部PID控制程序的計算，輸出給變頻器一個轉(zhuǎn)速控制信號。當(dāng)供水設(shè)備啟動時，先啟動變頻泵，管網(wǎng)水壓達(dá)到設(shè)定值時，變頻器的輸出頻率則穩(wěn)定在這一數(shù)值上。而當(dāng)用水量增加，水壓降低時，傳感器將這一信號送入可編程控制器，可編程控制器送出一個用水量增大的模擬信號，使變頻器的輸出頻率上升，水泵的轉(zhuǎn)速提高，水壓上升。如果用水量增加很多，使變頻器的輸出頻率達(dá)到最大值，仍不能使管網(wǎng)水壓達(dá)到設(shè)定值，可編程序控制器就發(fā)出控制信號，啟動一臺工頻泵，其他泵依次類推。反之，當(dāng)用水量減少，變頻器的輸出頻率低于某一值（一般為30Hz左右）時，管網(wǎng)的壓力仍高于給定的壓力，PLC也自動啟動計時器，在一定的時間段內(nèi)，如果壓力仍高于給定值，PLC就自動停止一臺工頻泵的，直至壓力降低為止，其他泵依次類推。