基于PLC的-新型变频调速恒压供水系统.docVIP

G:\009 山东省“金蓝领”维修电工技师论文 PLC在变频调速恒压供水系统中的应用 著者姓名：刘 峰 单 位：山东煤炭技术学院 日 期：二零一零年十一月 PLC在变频调速恒压供水系统中的应用 刘 峰 摘要：该文章主要介绍了我公司循环水泵房的恒压供水系统改造及应用。采用变频调速方式自动调节水泵电机转速或加、减泵。改变以往“先启后停”方式，自动完成泵组软启动及无冲击切换，使水压平稳过渡。变频器故障时系统仍可运行，保证不间断供水。系统断电恢复后可自启动。 关键词：PLC、变频器、PID调节器、恒压、TMC 1.前言 我公司循环水泵房以前采用的就是普通电机现场频繁启停，使电机故障率高，水压不稳，维修频繁，既影响生产，又给公司带来了很大的经济损失。针对以上情况，以及公司在同行业中的调研考察，最终我们系统采用了变频调速方式自动调节水泵电机转速或加、减泵。自动完成泵组软启动及无冲击切换，使水压平稳过渡。变频器故障时系统仍可运行，保证不间断供水。系统断电恢复后可自启动。采用硬件/软件备用及中控功能，使各泵进行轮休，延长了设备的机械使用寿命。 2.系统介绍 PID调节器变频器 PID调节器 变频器 接触器组 供水泵组 管网 可编程控制器 压力变送器 给定 压力 图1 供水系统的原理图 变频恒压供水系统原理如图1，它主要是由PLC、变频器、PID调节器、TC时间控制器、压力变送器、液位传感器、动力控制线路以及4台水泵等组成。用户通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。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PID调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上；当用水量超过一台泵的供水量时，通过PLC控制器加泵。根据用水量的大小由PLC控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。 同时系统配备的时间控制器和PID调节器，使其具有定时换泵运行功能（即中控功能，由时间控制器实现）和双工作压力设定功能（PID调节器和时间控制器实现）。此外，系统还设有多种保护功能，尤其是硬件/软件备用水泵功能，充分保证了水泵的及时维修和系统的正常供水。 近年来变频调速技术发展很快，目前主要采用如图2所示：变频器是由可控硅整流器和可控硅逆变器组成。整流器先将50HZ的交流电变换为直流电，再由逆变器变换为频率可调、电压有效值也可调的三相交流电，供给异步电动机。由此可得到电动机的无级调速，可方便地实现电机软起动、自由停车。电机均通过变频器或软起动从0—50HZ作缓慢加速起动，减少了机泵因突然高速起动所带来的影响，减少了直接起动时起动电流对电网的冲击；并可提高功率因数，改善电动机电源的质量，保证电动机的功率与实际负荷相匹配，达到系统节能运行的目的。可消除机泵的喘振现象，使机泵运行处于最佳工况状态可方便地实现自动控制，使被调节量得到更平稳的调节，增强了系统的稳定性和可靠性。使用变频调速技术不仅调节方便，而且节能效果也是很明显。 整流器逆变器 整流器 逆变器 M f=50HZ f可变 + — 图 2 3.工作原理 3.1 运行方式 该系统有手动和自动两种运行方式（如图3所示）： 3.1.1手动运行 按下按钮启动或停止水泵，可根据需要分别控制1#-4#泵的启停。该方式主要供检修及变频器故障时用。 3.1.2 自动运行 合上自动开关后，1#泵电机通电，变频器输出频率从0Hz上升，同时PID调节器接收到自压力传感器的标准信号，经运算与给定压力参数进行比较，将调节参数送给变频器，如压力不够，则频率上升到50Hz，1#泵由变频切换为工频，启2#变频，变频器逐渐上升频率至给定值，加泵依次类推；如用水量减小，从先启的泵开始减，同时根据PID调节器给的调节参数使系统平稳运行。 若有电源瞬时停电的情况，则系统停机；待电源恢复正常后，系统自动恢复运行，然后按自动运行方式启动1#泵变频，直至在给定水压值上稳定运行。变频自动功能是该系统最基本的功能，系统自动完成对多台泵软起动、停止、循环变频的全部操作过程。 3.2 故障处理 3.2.1 故障报警　　 当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压、差压等情况时，系统皆能发出声响报警信号；特别是当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压时，系统还会自动停机，并发