变频器在水设备控制系统的应用案例

变频稳压给水设备控制系统通过测到的管网压力， 经变频器的内置PID调节器运算后， 调节输出频率，实现管网的恒压供水。变频器的频率超限信号(一般可作为管网压力极限信号) 可适时通知PLC进行变频泵逻辑切换。为防止水锤现象的产生，泵的启停将联动其出口阀门。

变频稳压给水设备选型说明

变频稳压给水设备供水系统主要由变频控制柜、压力传感器、水泵等组成。变频控制柜由断路器、变频器、接触器、中间继电器、PLC等组成。

1.供水系统选用原则

(1)蓄水池容量应大于每小时最大供水量。

(2)水泵扬程应大于实际供水高度。

(3)水泵流量总和应大于实际最大供水量。

(4)变频控制柜选型：

用户可根据供水量和供水高度确定水泵型号及台数，然后对控制柜进行选型。

2.变频器

根据工艺要求， 建议配用ABBA CS 600系列变频器。ACS 600系列变频器是ABB公司采用直接转矩控

制(DTC) 技术， 结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器。它具有很宽的功率范围， 优良的

速度控制和转矩控制特性完整的保护功能以及灵活的编程能力，较高的可靠性和较小的体积。

变频稳压给水设备主要技术数据：

功率范围：2.2-3000kW

·电源电压：380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%；

·电源频率：48-63Hz

控制连接：2个可编程的模拟输入(Al)；1个可编程的模拟输出(AO)；5个可编程的数字输入

(DI)；2个可编程的数字输出(DO)。

连续负载能力：150%In，每10分钟允许1分钟

·串行通讯能力：标准的RS-485接口可使变频器方便地与计算机连接。

保护特性：过流保护、12t、过压保护、欠压保护、过热保护、短路保护、接地保护、欠压缓冲、电机欠/过载保护、堵转保护、串行通讯故障保护、AI信号丢失保护等。外型结构紧凑， 安装方便。产品经过多种电气安全规范认证， 符合GE、UL及质量认证体系ISO 9001和ISO 4001等。ABB变频器独特的直接转矩控制(DTC) 功能是目前最佳的电机控制方式， 它可以对所有交流电机的核心变量进行直接控制，无需速度反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制。ACS 600变频器内置PID、PFC、预磁通等八种应用宏， 只需选择需要的应用宏， 相应的所有参数都自动设置，输入输出端子也将自动配置，这些预设的应用宏配置大大节约了调试时间，减少出错。

3.可编程序控制器

PLC建议采用西门子S 7-200型。SIMATIC S 7-200可编程序控制器是模块化中小型PLC系统， 能满足中等性能要求的应用；大范围的各种功能模块可以非常好的满足和适应自动控制任务，各种单独的模块之泛组合以用于扩展；简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活；方便用户和简易的无风扇设计；当控制任务增加时，可以自由扩展；大范围的集成功能使得它的功能非常强劲。多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块， 使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。当任务规模扩大， 可随时使用附加模块对PLC进行扩展。

变频稳压给水设备应用范围

1.该系统既可用于生产、生活用水，亦可用于热水供应，恒压喷淋等系统。

a.可广泛用于工业企业、生活、生产供水系统及企业自备并改造工程，自来水厂、生活小区及消防供

水系统。

b.可用于各种场合的恒压、变压、冷却水和循环供水系统。

c.可用于污水泵站、污水处理及污水提升系统。

d.可用于农业排灌、园林喷淋、水景和音乐喷泉系统。

e.可用于宾馆、大型公共建筑供水及消防系统。

2.技术指标

a.最大供水高度：200米

b.最大流量：1000立方米/小时

c.压力波动：≤0.25兆帕

d.水泵电机功率：0.75KW-280KW

变频稳压给水设备适用范围：

·生产用水：供水量1~1300m3/h

·生活用水：可供1~120000户居民用水

·消防用水：可用于1~3类建筑物的消防用水

变频稳压给水设备变频应用方式

通常在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵全开，供水量小时开一台或两台。在采用变频稳压给水设备进行恒压供水时，就用两种方式，其一是所有水泵配用一台变频器；其二是每台水泵配用一台变频器。后种方法根据压力反馈信号， 通过PID运算自动调整变频器输出频率， 改变电动机转速，最终达到管网恒压的目的，就一个闭环回路，较简单，但成本高。

变频稳压给水设备PID控制原理

根据反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引这个物理量与恒值比较，形成闭环系统。我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统， 现在控制和PID相结合的方法， 在压力波动较大时使用模糊控制， 以加快响应速度；在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。这通过PLC加智能仪表可时现该算法， 同时对PLC的编程来时现泵的工频与变频之间的切换。实践证明， 使用这种方法是可行的， 而且造价也不高。变频稳压给水设备要想维持供水网的压力不变，根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压都较慢，故系统是一个大滞后系统，不易直接采用PID调节器进行控制， 而采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统调节作用。

审核编辑：黄飞