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      PLC在無(wú)負壓變頻調速供水設備中的應用愈來(lái)愈廣

      2022-2-8 9:59:05??????點(diǎn)擊:

          無(wú)負壓變頻調速供水設備采用PLC作為控制中心,完成PID閉環(huán)運算、多泵上下行切換、顯示、故障診斷等功能,由變頻器調速方式自動(dòng)調節水泵電機轉速,達到恒壓供水的目的。

      一、前言

          隨著(zhù)控制技術(shù)的發(fā)展與完善,變頻器及PLC在無(wú)負壓變頻調速供水設備中的應用愈來(lái)愈廣,PLC與變頻器的可靠性與靈活性得到了用戶(hù)的認可。同時(shí)傳統的水塔供水方式暴露了很多缺點(diǎn):水的二次污染,用水高低峰的不平衡,管道閥門(mén)易損壞,維修保養費用過(guò)高等等。在此條件下各種恒壓供水方式應運而生,其中由變頻器、PLC控制的方式尤為普遍,這種方式的特點(diǎn):系統穩定,功能強大,變頻器用于供水更加節能,所以廣泛應用在多層住宅小區生活供水系統中,現在好多場(chǎng)合也有應用,比如中央空調系統、供水加壓站、集中供熱等,這種方式經(jīng)受了時(shí)間的考驗,已有很多的應用實(shí)例。本文介紹的無(wú)負壓變頻調速供水設備在小區已從98年運行至今,系統穩定,性能可靠,得到了用戶(hù)的肯定和好評。


      二、無(wú)負壓變頻調速供水設備組成:

      無(wú)負壓變頻調速供水設備概述:

          該無(wú)負壓變頻調速供水設備由四臺大泵(22KW)與一臺小泵(5.5KW)組成;PLC部分由西門(mén)子可編程控制器S7-200系列的CPU226,文本顯示器TD200組成;變頻器采用三菱FR-A540系列,功率22KW。

          用戶(hù)所需的生活用水壓力、消防用水壓力、運行方式等參數在TD200文本顯示器上設定,壓力傳感器把用戶(hù)管網(wǎng)壓力轉換為0-10V標準信號送進(jìn)PLC模擬量模塊EM235,PLC通過(guò)采樣程序及PID閉環(huán)程序與用戶(hù)設定壓力構成閉環(huán),運算后轉換為PLC模擬量輸出信號送給變頻器,調節水泵電機轉速,達到恒壓供水的目的。

          該無(wú)負壓變頻調速供水設備系統有各個(gè)泵的運行時(shí)間累計功能,通過(guò)PLC的數據區保持可以斷電記憶。每次起動(dòng)時(shí)先起動(dòng)1#小泵,當用水量超過(guò)一臺泵的供水能力時(shí),PLC通過(guò)程序實(shí)現泵的延時(shí)上行切換,切換原則為當前未運行的大泵累計運行時(shí)間最少的先投入;當壓力超過(guò)時(shí),PLC通過(guò)程序實(shí)現泵的延時(shí)下行切換,切換原則為當前正在運行的大泵運行時(shí)間最多的先撤出。直到滿(mǎn)足設定壓力為止。追求的最終目標為壓力恒定。

          當供水負載變化時(shí),變頻器的輸出電壓與頻率變化自動(dòng)調節泵的電機轉速,實(shí)現恒壓供水。

          無(wú)負壓變頻調速供水設備系統還可通過(guò)PLC的實(shí)時(shí)時(shí)鐘自動(dòng)定時(shí)供水,用戶(hù)在TD200上設定每天最多6段(段數也可設定)定時(shí)供水,比如早上6:00到8:30,中午11:20到1:30等。

          無(wú)負壓變頻調速供水設備系統可動(dòng)態(tài)顯示各種參數,如設定壓力,運行壓力,水位高度,運行方式,實(shí)時(shí)時(shí)間,日歷,各個(gè)泵的運行時(shí)間累計(精確到秒),運行狀態(tài),故障信息等等。為了不使系統中TD200畫(huà)面顯得死板,在PLC程序中控制TD200中的畫(huà)面定時(shí)切換,動(dòng)態(tài)顯示;

          無(wú)負壓變頻調速供水設備系統還有故障自診斷功能,各泵發(fā)生過(guò)載、缺相、短路、傳感器斷線(xiàn)、傳感器短路、水位下限、水壓超高、水壓超低、變頻器故障等,都會(huì )有聲光報警,TD200上同時(shí)顯示故障類(lèi)型,通知設備維修人員處理,并可記憶故障發(fā)生時(shí)間及班次,以便追查原因及相關(guān)責任。


      3、無(wú)負壓變頻調速供水設備工作原理:

      3.1 自動(dòng)手動(dòng)方式

          (1)手動(dòng)運行時(shí),可按下按鈕起動(dòng)停止水泵在工頻狀態(tài)下運行,完全脫離開(kāi)PLC及變頻器的控制,該功能主要用在檢修及自動(dòng)系統出現故障時(shí)的應急供水方式中。

          (2)自動(dòng)運行時(shí),全部泵的運行依程序自動(dòng)工作。

          上行過(guò)程:當在自動(dòng)運行方式時(shí),按下TD200上的起動(dòng)軟健,系統先起動(dòng)1#小泵,PLC程序控制模擬量模塊EM235給定變頻器一固定頻率輸出,此時(shí)若用 PID運算輸出直接控制變頻器則(設定壓力大,運行壓力為零,所以運算輸出最大)變頻器依設定的上升時(shí)間運行,升速太快,系統沖擊很大。等泵運行一會(huì )兒,管網(wǎng)壓力積累后,再用PID運算輸出控制變頻器。具體時(shí)間和頻率與管網(wǎng)系統有關(guān),在現場(chǎng)調試時(shí)這兩個(gè)參數在TD200上設定調整。管網(wǎng)越大,時(shí)間越長(cháng)。

          當 1#小泵到達50HZ后,系統壓力仍偏低,則延時(shí)一段時(shí)間后,系統靠PLC程序把1#泵切換到工頻運行,同時(shí)由PLC輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量給變頻器的MRS端子,變頻器瞬間禁止輸出,此時(shí)PLC把運行時(shí)間最少的泵變頻接觸器接通后,撤掉禁止輸出,相應的泵變頻起動(dòng)運行;延時(shí)切斷1#小泵,系統中相應的一臺大泵變頻運行,壓力自動(dòng)調節,若系統壓力平衡,則頻率穩定在一個(gè)相對的范圍,若頻率到達50HZ后壓力仍然偏低,則再投入一臺大泵,比較剩下的泵的累計運行時(shí)間,時(shí)間少的先行投入,以此類(lèi)推。注意,上行中,只要有一臺大泵運行,則1#小泵要斷開(kāi),大泵與小泵同時(shí)運行時(shí),小泵的效率很低。

          下行過(guò)程:當系統壓力偏高,變頻器運行在18HZ左右(18HZ以下泵的效率很低,經(jīng)驗值)時(shí),PLC程序判斷運行在工頻狀態(tài)的泵累計運行時(shí)間(若只有一臺泵不作判斷),運行時(shí)間最多的泵延時(shí)先行撤出,在撤出的瞬間,PLC控制變頻器運行頻率在50HZ,要不系統沖擊過(guò)大,容易有水垂現象,延時(shí)一會(huì )兒后,再把 PID運算輸出投入即可;以此類(lèi)推。注意:下行過(guò)程中,到最后一臺大泵運行時(shí),頻率在18HZ左右,系統壓力仍然偏高時(shí),則把1#小泵切換到變頻運行。這種情況在夜間可能發(fā)生,當供水管網(wǎng)很大時(shí),也許沒(méi)有這個(gè)可能性。


      三、無(wú)負壓變頻調速供水設備注意事項:

          1、該系統中有泵的工頻變頻上行切換,為了系統的快速響應,切換時(shí)間最好越短越好,切換時(shí)時(shí)間差很小,所以各個(gè)泵的變頻接觸器與工頻接觸器最好用可逆接觸器,電氣線(xiàn)路與PLC程序中也要有互鎖功能。以免發(fā)生意外短路事故。對系統或變頻器造成危害。

          2、變頻器上行下行切換時(shí)間設定,如果設定值過(guò)大,則系統不能迅速對管網(wǎng)的用水量做出反應;如果設定值過(guò)小,則可能引起系統頻繁的投入泵,撤出泵的動(dòng)作;為此,PLC程序中增加判斷設定壓力與運行壓力在臨界切換狀態(tài)時(shí),只要不超過(guò)允許的誤差范圍內,不做泵的切換。

          3、變頻器在上行切換時(shí),必須要有瞬間禁止輸出功能,變頻器沒(méi)有此功能可用自由停車(chē)功能;所以選擇變頻器時(shí)要注意這點(diǎn)。




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