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    無負壓(ya)變(bian)頻(pin)調(diao)速供(gong)水(shui)設(she)備采(cai)用PLC作為控制中(zhong)心，完成PID閉環運算(suan)、多泵上下(xia)行切(qie)換、顯示、故障診斷等(deng)功能，由變(bian)頻(pin)器調(diao)速方(fang)式自動調(diao)節水(shui)泵電(dian)機轉速，達到恒壓(ya)供(gong)水(shui)的目的。

一、前言

    隨著控制(zhi)技術的(de)(de)(de)發展(zhan)與(yu)完善(shan)，變頻器及PLC在(zai)無負壓(ya)變頻調速(su)供水(shui)設(she)備中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)應(ying)用愈來愈廣，PLC與(yu)變頻器的(de)(de)(de)可(ke)靠性(xing)與(yu)靈活性(xing)得到了(le)(le)(le)用戶的(de)(de)(de)認(ren)可(ke)。同時傳統的(de)(de)(de)水(shui)塔供水(shui)方(fang)(fang)式(shi)暴露了(le)(le)(le)很(hen)多(duo)缺點(dian)：水(shui)的(de)(de)(de)二次污染，用水(shui)高(gao)低峰的(de)(de)(de)不平衡(heng)，管(guan)道閥門易損壞，維修保養(yang)費用過高(gao)等(deng)等(deng)。在(zai)此條件下各種恒壓(ya)供水(shui)方(fang)(fang)式(shi)應(ying)運而生，其中(zhong)(zhong)由變頻器、PLC控制(zhi)的(de)(de)(de)方(fang)(fang)式(shi)尤為普遍，這種方(fang)(fang)式(shi)的(de)(de)(de)特點(dian)：系統穩定，功能(neng)強大，變頻器用于供水(shui)更加節能(neng)，所以廣泛(fan)應(ying)用在(zai)多(duo)層住宅小(xiao)區生活供水(shui)系統中(zhong)(zhong)，現在(zai)好多(duo)場(chang)合也有應(ying)用，比如(ru)中(zhong)(zhong)央空調系統、供水(shui)加壓(ya)站、集中(zhong)(zhong)供熱等(deng)，這種方(fang)(fang)式(shi)經(jing)受了(le)(le)(le)時間的(de)(de)(de)考驗(yan)，已(yi)有很(hen)多(duo)的(de)(de)(de)應(ying)用實例。本文介紹的(de)(de)(de)無負壓(ya)變頻調速(su)供水(shui)設(she)備在(zai)小(xiao)區已(yi)從(cong)98年運行至今，系統穩定，性(xing)能(neng)可(ke)靠，得到了(le)(le)(le)用戶的(de)(de)(de)肯定和好評。

二、無(wu)負壓變頻(pin)調速供水(shui)設備組成：

無負壓(ya)變頻調速供水(shui)設備概(gai)述：

    該無負壓變頻調速供水(shui)設備由四(si)臺(tai)大泵(beng)(beng)(22KW)與(yu)一臺(tai)小(xiao)泵(beng)(beng)(5.5KW)組(zu)(zu)成;PLC部分由西門(men)子可編(bian)程(cheng)控(kong)制器S7-200系列的CPU226，文(wen)本顯示器TD200組(zu)(zu)成;變頻器采用三(san)菱FR-A540系列，功率22KW。

     用(yong)(yong)(yong)戶所需的(de)(de)生活用(yong)(yong)(yong)水壓(ya)(ya)力、消防用(yong)(yong)(yong)水壓(ya)(ya)力、運行方式(shi)等參數在TD200文本(ben)顯示器(qi)(qi)上(shang)設定，壓(ya)(ya)力傳(chuan)感器(qi)(qi)把用(yong)(yong)(yong)戶管(guan)網壓(ya)(ya)力轉(zhuan)換為(wei)0-10V標準信號送進(jin)PLC模(mo)擬(ni)(ni)量(liang)模(mo)塊EM235，PLC通過(guo)采樣程(cheng)序及(ji)PID閉環程(cheng)序與用(yong)(yong)(yong)戶設定壓(ya)(ya)力構成閉環，運算后轉(zhuan)換為(wei)PLC模(mo)擬(ni)(ni)量(liang)輸出信號送給變頻(pin)器(qi)(qi)，調節水泵電機(ji)轉(zhuan)速，達到恒壓(ya)(ya)供(gong)水的(de)(de)目的(de)(de)。

    該(gai)無負壓(ya)變頻調速供水(shui)設備系統有各(ge)個泵(beng)的(de)(de)(de)運(yun)(yun)行(xing)時(shi)間(jian)累計功能，通(tong)過(guo)PLC的(de)(de)(de)數據區保(bao)持可以(yi)斷電記憶。每次(ci)起(qi)動(dong)時(shi)先(xian)起(qi)動(dong)1#小泵(beng)，當用(yong)水(shui)量超(chao)過(guo)一(yi)臺泵(beng)的(de)(de)(de)供水(shui)能力(li)(li)時(shi)，PLC通(tong)過(guo)程(cheng)序(xu)實現泵(beng)的(de)(de)(de)延時(shi)上行(xing)切換(huan)，切換(huan)原則為當前未運(yun)(yun)行(xing)的(de)(de)(de)大泵(beng)累計運(yun)(yun)行(xing)時(shi)間(jian)最少的(de)(de)(de)先(xian)投入;當壓(ya)力(li)(li)超(chao)過(guo)時(shi)，PLC通(tong)過(guo)程(cheng)序(xu)實現泵(beng)的(de)(de)(de)延時(shi)下行(xing)切換(huan)，切換(huan)原則為當前正(zheng)在運(yun)(yun)行(xing)的(de)(de)(de)大泵(beng)運(yun)(yun)行(xing)時(shi)間(jian)最多的(de)(de)(de)先(xian)撤出。直到滿足設定(ding)壓(ya)力(li)(li)為止。追求的(de)(de)(de)最終目標為壓(ya)力(li)(li)恒(heng)定(ding)。

    當(dang)供水(shui)負(fu)載變(bian)化(hua)時(shi)，變(bian)頻器(qi)的輸出電(dian)壓與(yu)頻率變(bian)化(hua)自動(dong)調節(jie)泵的電(dian)機轉速，實現(xian)恒壓供水(shui)。

    無負壓(ya)變頻調(diao)速(su)供水設(she)(she)備(bei)系統還(huan)可(ke)通(tong)過PLC的實時時鐘自動定時供水，用戶在TD200上(shang)設(she)(she)定每天(tian)最多6段(duan)(段(duan)數也(ye)可(ke)設(she)(she)定)定時供水，比如早(zao)上(shang)6：00到8：30，中午11：20到1：30等。

    無負壓(ya)變頻調速供(gong)水(shui)設備系統可(ke)動態顯示各種(zhong)參數，如設定壓(ya)力，運(yun)行壓(ya)力，水(shui)位高度(du)，運(yun)行方式(shi)，實時(shi)時(shi)間，日(ri)歷，各個泵的(de)運(yun)行時(shi)間累計(ji)(精(jing)確到秒)，運(yun)行狀態，故障信息等等。為了(le)不使(shi)系統中TD200畫面顯得死板，在(zai)PLC程序中控制TD200中的(de)畫面定時(shi)切換，動態顯示;

    無(wu)負壓(ya)(ya)變頻調(diao)速(su)供水(shui)設備系(xi)統還有故(gu)障(zhang)自診斷功能，各泵發生(sheng)過載、缺相、短路(lu)、傳(chuan)感器斷線(xian)、傳(chuan)感器短路(lu)、水(shui)位下限、水(shui)壓(ya)(ya)超高、水(shui)壓(ya)(ya)超低、變頻器故(gu)障(zhang)等，都會有聲(sheng)光報警，TD200上同(tong)時顯示故(gu)障(zhang)類型，通(tong)知設備維修人員(yuan)處理(li)，并可記(ji)憶故(gu)障(zhang)發生(sheng)時間及班次，以(yi)便追查原因及相關責任。

3、無負(fu)壓變(bian)頻調速供水設備工作原理：

3.1 自動手動方式

    (1)手動(dong)(dong)運行(xing)時(shi)，可按下按鈕起動(dong)(dong)停止(zhi)水泵在工頻狀態下運行(xing)，完全(quan)脫(tuo)離開PLC及變頻器的控(kong)制(zhi)，該功能主要(yao)用在檢修及自動(dong)(dong)系統(tong)出(chu)現故障(zhang)時(shi)的應急供水方式中。

    (2)自動(dong)運行(xing)時，全部泵的運行(xing)依程(cheng)序自動(dong)工(gong)作(zuo)。

    上行過程：當在自動運(yun)(yun)行方(fang)式時，按下TD200上的(de)起動軟(ruan)健，系(xi)統(tong)先起動1#小泵，PLC程序控(kong)(kong)制模(mo)擬量(liang)模(mo)塊EM235給定變頻(pin)器(qi)一(yi)固定頻(pin)率輸(shu)出，此時若用 PID運(yun)(yun)算輸(shu)出直(zhi)接(jie)控(kong)(kong)制變頻(pin)器(qi)則(設定壓力大，運(yun)(yun)行壓力為(wei)零，所以運(yun)(yun)算輸(shu)出最大)變頻(pin)器(qi)依設定的(de)上升(sheng)時間運(yun)(yun)行，升(sheng)速太快，系(xi)統(tong)沖擊很大。等(deng)泵運(yun)(yun)行一(yi)會兒，管網(wang)壓力積累后，再(zai)用PID運(yun)(yun)算輸(shu)出控(kong)(kong)制變頻(pin)器(qi)。具體(ti)時間和頻(pin)率與管網(wang)系(xi)統(tong)有關，在現場調(diao)試(shi)時這兩個(ge)參(can)數(shu)在TD200上設定調(diao)整。管網(wang)越(yue)(yue)大，時間越(yue)(yue)長。

    當 1#小(xiao)(xiao)(xiao)泵(beng)(beng)(beng)(beng)到達50HZ后(hou)(hou)，系統壓(ya)力仍(reng)(reng)偏(pian)低，則(ze)延時(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)段時(shi)(shi)(shi)間(jian)后(hou)(hou)，系統靠PLC程(cheng)序把(ba)(ba)1#泵(beng)(beng)(beng)(beng)切換(huan)到工頻運(yun)(yun)行(xing)，同時(shi)(shi)(shi)由PLC輸(shu)出一(yi)(yi)個開關(guan)量給變(bian)頻器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)MRS端子，變(bian)頻器(qi)(qi)瞬(shun)間(jian)禁(jin)止輸(shu)出，此(ci)時(shi)(shi)(shi)PLC把(ba)(ba)運(yun)(yun)行(xing)時(shi)(shi)(shi)間(jian)最(zui)少的(de)(de)(de)(de)(de)泵(beng)(beng)(beng)(beng)變(bian)頻接(jie)觸器(qi)(qi)接(jie)通后(hou)(hou)，撤掉禁(jin)止輸(shu)出，相應的(de)(de)(de)(de)(de)泵(beng)(beng)(beng)(beng)變(bian)頻起動(dong)運(yun)(yun)行(xing);延時(shi)(shi)(shi)切斷(duan)1#小(xiao)(xiao)(xiao)泵(beng)(beng)(beng)(beng)，系統中(zhong)相應的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)臺大泵(beng)(beng)(beng)(beng)變(bian)頻運(yun)(yun)行(xing)，壓(ya)力自動(dong)調節，若系統壓(ya)力平(ping)衡，則(ze)頻率(lv)穩定在(zai)一(yi)(yi)個相對的(de)(de)(de)(de)(de)范圍(wei)，若頻率(lv)到達50HZ后(hou)(hou)壓(ya)力仍(reng)(reng)然(ran)偏(pian)低，則(ze)再投(tou)入(ru)一(yi)(yi)臺大泵(beng)(beng)(beng)(beng)，比較(jiao)剩(sheng)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)泵(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)累(lei)計運(yun)(yun)行(xing)時(shi)(shi)(shi)間(jian)，時(shi)(shi)(shi)間(jian)少的(de)(de)(de)(de)(de)先(xian)行(xing)投(tou)入(ru)，以此(ci)類推。注意，上行(xing)中(zhong)，只要(yao)有一(yi)(yi)臺大泵(beng)(beng)(beng)(beng)運(yun)(yun)行(xing)，則(ze)1#小(xiao)(xiao)(xiao)泵(beng)(beng)(beng)(beng)要(yao)斷(duan)開，大泵(beng)(beng)(beng)(beng)與小(xiao)(xiao)(xiao)泵(beng)(beng)(beng)(beng)同時(shi)(shi)(shi)運(yun)(yun)行(xing)時(shi)(shi)(shi)，小(xiao)(xiao)(xiao)泵(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)效率(lv)很低。

    下(xia)行過程：當系統壓力(li)偏(pian)高(gao)，變(bian)(bian)(bian)頻(pin)器運(yun)行在(zai)18HZ左右(18HZ以下(xia)泵的(de)效(xiao)率(lv)很低，經驗值)時(shi)(shi)，PLC程序判斷(duan)運(yun)行在(zai)工頻(pin)狀態的(de)泵累計運(yun)行時(shi)(shi)間(jian)(若只有一臺(tai)(tai)泵不作判斷(duan))，運(yun)行時(shi)(shi)間(jian)最多的(de)泵延(yan)時(shi)(shi)先(xian)行撤(che)出(chu)，在(zai)撤(che)出(chu)的(de)瞬間(jian)，PLC控制變(bian)(bian)(bian)頻(pin)器運(yun)行頻(pin)率(lv)在(zai)50HZ，要不系統沖擊過大(da)，容易(yi)有水(shui)垂(chui)現象，延(yan)時(shi)(shi)一會兒(er)后，再把 PID運(yun)算輸(shu)出(chu)投入(ru)即(ji)可;以此類(lei)推。注意：下(xia)行過程中，到最后一臺(tai)(tai)大(da)泵運(yun)行時(shi)(shi)，頻(pin)率(lv)在(zai)18HZ左右，系統壓力(li)仍(reng)然偏(pian)高(gao)時(shi)(shi)，則把1#小(xiao)泵切(qie)換到變(bian)(bian)(bian)頻(pin)運(yun)行。這(zhe)種情(qing)況在(zai)夜間(jian)可能發生，當供(gong)水(shui)管網(wang)很大(da)時(shi)(shi)，也許沒(mei)有這(zhe)個可能性。

三、無負(fu)壓變(bian)頻調速供水設(she)備注意事(shi)項(xiang)：

    1、該(gai)系統中有泵(beng)的(de)工頻(pin)(pin)變(bian)頻(pin)(pin)上行切換，為了系統的(de)快(kuai)速響應，切換時間最好(hao)越短越好(hao)，切換時時間差(cha)很小，所以各(ge)個泵(beng)的(de)變(bian)頻(pin)(pin)接(jie)觸器與工頻(pin)(pin)接(jie)觸器最好(hao)用(yong)可逆(ni)接(jie)觸器，電氣線路與PLC程序中也要(yao)有互鎖功能。以免發生意外短路事故。對系統或(huo)變(bian)頻(pin)(pin)器造成危(wei)害。

    2、變頻器上行(xing)(xing)下行(xing)(xing)切換時間設(she)(she)定，如果設(she)(she)定值過大，則(ze)系(xi)統(tong)不(bu)能迅速對管網的用水量做出反(fan)應(ying);如果設(she)(she)定值過小，則(ze)可能引(yin)起系(xi)統(tong)頻繁(fan)的投入泵(beng)，撤出泵(beng)的動作;為此，PLC程序中(zhong)增加判(pan)斷設(she)(she)定壓(ya)力與運行(xing)(xing)壓(ya)力在臨(lin)界切換狀(zhuang)態(tai)時，只(zhi)要不(bu)超過允許的誤差范圍內，不(bu)做泵(beng)的切換。

    3、變頻(pin)器在上行(xing)切換時，必(bi)須要(yao)有瞬間禁止輸出功(gong)能，變頻(pin)器沒有此(ci)功(gong)能可用(yong)自由(you)停車功(gong)能;所以選(xuan)擇變頻(pin)器時要(yao)注意(yi)這點(dian)。