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1、PLC、变频器在恒压供水系统中的应用,1、提高供水的质量 用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水压力上，即用水多而供水少则压力低；用水少而供水多则压力大。,一、恒压供水的意义,所谓恒压供水是指通过闭环控制，使供水的压力自动地保持恒定。,2、节约能源 用变频调速与用调节阀门来实现恒压供水相比较，节能效果十分明显。,3、起动平稳 起动电流可以限制在额定电流以内，从而避免起动时对电网的冲击，对于比较大的电机，可省去降压起动装置。4、可以消除起动和停机时的水锤效应 电机在全压下起动时，在很短的起动时间里，管道内的流量从零增大到额定流量，
2、液体流量十分急剧的变化将在管道内产生压强过高或过低的冲击力，压力冲击管壁将产生噪声，犹如锤子敲击管子一般，故称水锤效应。采用了变频调速后，可以根据需要，设定升速时间和降速时间，使管道系统内的流量变化率减小到允许范围内，从而达到完全彻底地消除水锤效应的目的。,二、 恒压供水的主电路 通常在同一路供水系统中，设置两台常用泵，供水量大时开2台，供水量少时开1台。在采用变频调速进行恒压供水时，为节省设备投资，一般采用1台变频器控制2台电机，主电路如图1所示，图中没有画出用于过载保护的热继电器。,图1 恒压供水系统主电路图,热继电器应画在何处？,控制过程为：用水少时，由变频器控制电动机M1进行恒压供水控
3、制，当用水量逐渐增加时，M1的工作频率亦增加，当M1的工作频率达到最高工作频率50Hz，而供水压力仍达不到要求时，将M1切换到工频电源供电。同时将变频器切换到电动机M2上，由M2进行补充供水。当用水量逐渐减小，即使M2的工作频率已降为0Hz，而供水压力仍偏大时，则关掉由工频电源供电的M1，同时迅速升高M2的工作频率，进行恒压控制。 如果用水量恰巧在一台泵全速运行的上下波动时，将会出现供水系统频繁切换的状态，这对于变频器控制元器件及电机都是不利的。为了避免这种现象的发生，可设置压力控制的“切换死区”。,如所需压力为0.3Mpa，则可设定切换死区范围为0.30.35Mpa。控制方式是当M1的工作频
4、率上升到50Hz时，如压力低于0.3Mpa，则进行切换，使M1全速运行，M2进行补充。当用水量减少，M2已完全停止，但压力仍超过0.3Mpa时，暂不切换，直至压力超过0.35Mpa时再行切换。 另外，两台电动机可以用两台变频器分别控制，也可以用一台容量较大的变频器同时控制。前者机动性好，但设备费用较贵，后者控制较为简单。,SA1,图2 恒压供水系统控制线路示意图,x为“+”，说明供水压力低于给定值，水泵应升速。x越大，说明供水压力低得越多，应加快水泵的升速。x为“”，说明供水压力高于给定值，水泵应减速。x越大说明供水压力高出越多，应加快水泵的减速。图5.2.3a所示是用水量从Q1增大至Q2的情
5、况，图5.2.3b所示，是PID调节器中得到偏差信号的情形。用水量Q增大了，引起供水不足，供水压力下降，于是出现了偏差信号x。图中，供水压力用与之对应的压力信号xp来表示。xp的大小与供水压力成比例，但具体数值因压力变换器型号的不同而各异。 仅仅依靠x的变化来进行上述控制，虽然也基本可行，但在x值很小时，反应不够灵敏，不可能使x减小为0，而存在静差。,2、P（比例）功能 简略地说，P功能就是将x值按比例放大。这样，x值即使很小，也被放大得足够大，使水泵的转速得到迅速的调整，从而减小了静差。但是，另一方面，P值设定得大，则灵敏度高，供水压力xp到达给定值xp1的速度快。但由于拖动系统有惯性的原因
6、，很容易发生超调（供水压力超过了给定值）。于是又必须向相反方向回调，回调也容易发生超调，。结果，使供水流量Q在新的用水流量值处振荡，如图5.2.3c所示；而供水压力xp则在给定值xp1处振荡，如图5.2.3d所示。,3、I（积分）功能 振荡现象之所以发生，主要是水泵的升速过程和降速过程都太快的缘故。I（积分）功能就是用来减缓升速和降速的功能，以缓解因P功能设定过大而引起的超调。I功能和P功能相结合，即为PI功能。图5.2.3e所示为经PI调节后的供水流量Q的变化情形；而图5.2.3f所示则是经PI调节后供水压力xp的变化情形。 但是，I值设定过大，会拖延供水流量重新满足用水流量（供水压力重新达
7、到给定值）的时间。4、D（微分）功能 为了克服因I值设定过大而带来的缺陷，又增加了D（微分）功能。D功能是将x的变化率（dx/dt）作为自己的输出信号。,当用水流量刚刚增大、供水压力xp刚下降的瞬间，dx/dt最大；随着水泵转速的逐渐上升，供水压力xp的逐渐恢复dx/dt将逐渐衰减。D功能和PI功能相结合，便得到PID调节功能。 D功能加入的结果是，水泵的转速将首先猛升一下，然后又逐渐回复到只有PI的状态，从而大大缩短了供水压力xp回复到给定值的时间。图5.2.3g所示是经PID调节后的供水流量Q的变化情形，图5.2.3h所示则是经PID调节后供水压力xp的变化情形。 水泵电机M1和M2的工作
8、状态由可编程控制器（PLC）控制与切换。为了使变频器发生故障时不影响正常供水，系统增加了手动功能，只要将转换开关拨到“手动”，M1与M2就转换到工频电源供电，且开停完全由手动控制。,综合作业,PLC、变频器在恒压供水系统中的应用,目录：,引言（恒压供水的意义）设计思路工艺流程硬件电路设计程序设计,内容与控制要求,用PLC、变频器设计一个有7段速度的恒压供水系统。,主要内容：,控制要求：,有3台水泵，要求2台运行，1台备用，运行与备用10天轮换一次。用水高峰时，1台工频全速运行，1台变频运行；用水低谷时，只需1台变频运行。3台水泵分别由电动机M1、 M2、 M3驱动，而3台电动机又分别由变频接触器KM1、 KM3、 KM5和工频接触器KM2、 KM4、 KM6控制。,
