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變頻器：PLC與變頻技術的節能應用研究

本文的內容是結合PLC和變頻器的功能，實現對送水泵房的恒壓供水系統控制；系統采用變頻調速方式自動調節水泵電機的速度，利用PLC的PID的自動調節功能控制變頻器，形成以壓力為閉環的控制系統，從而實現恒壓供水，而水組泵的啟動和停止可以通過自動和手動來實現，該系統運行可靠，抗干擾性強，且具有較強的節能性。但在自動控制的實現過程中，系統還存在很多技術問題，結合一些實際配置過程與大家一起探討。

2 系統組成

PLC-變頻器和軟啟動器控制系統由1個PLC控制站、2臺變頻器、3臺軟啟動器、壓力變送器、綜合保護器、液位計及5臺水泵等組成。5 臺水泵的流量是12000m3/h，電機為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臺的綜合保護器（安裝在變頻器或軟啟動機柜內）。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 系統控制原理

通過安裝在出水管網上的壓力傳感器，把出口壓力信號變成4-20mA的標準信號送入PLC，經PLC運算與給定的壓力進行比較，得出一比較參數，送給變頻器，由變頻器控制電機的轉速，調節系統的供水量，使供水管網上的壓力保持在給定的壓力上，當用水量超過一臺泵的供水量時，通過PLC控制切換器進行加泵。根據用水量的大小由PLC控制工作泵的數量增減及變頻器對水泵的調速，實現恒壓供水。當供水負載變化時，輸入電機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構成了以設定壓力為基準的閉環控制系統。此外，系統還設有多種保護功能，充分保證了水泵的及時維修和系統的正常供水。變頻器的作用是為電機提供可變頻率的電源，實現電機的無極調速，從而使管網水壓連續變化。壓力傳感器的任務是檢測管網水壓，壓力設定單元為系統提供滿足用戶需求的水壓期望值。壓力設定信號和壓力反饋信號輸入可編程控制器后，經可編程控制器內部PID控制程序的計算，輸出給變頻器一個轉速控制信號。當供水設備啟動時，先啟動變頻泵，管網水壓達到設定值時，變頻器的輸出頻率則穩定在這一數值上。而當用水量增加，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到最大值，仍不能使管網水壓達到設定值，可編程序控制器就發出控制信號，啟動一臺工頻泵，其他泵依次類推。反之，當用水量減少，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，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。