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    無負(fu)壓(ya)變頻(pin)調速供(gong)水(shui)(shui)設備采用PLC作為控(kong)制中心，完成PID閉環運算、多泵(beng)上下行切(qie)換、顯示、故障診斷等功(gong)能(neng)，由變頻(pin)器調速方式自動調節水(shui)(shui)泵(beng)電機轉(zhuan)速，達(da)到恒壓(ya)供(gong)水(shui)(shui)的目的。

一(yi)、前言

    隨著控制技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)發展(zhan)與(yu)完善，變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器及PLC在(zai)(zai)無負壓變(bian)頻(pin)(pin)(pin)調(diao)(diao)速供(gong)水(shui)(shui)設(she)備中(zhong)的(de)(de)(de)應用(yong)愈來愈廣，PLC與(yu)變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器的(de)(de)(de)可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)(xing)與(yu)靈活性(xing)(xing)(xing)得到了(le)用(yong)戶(hu)的(de)(de)(de)認可(ke)。同時(shi)傳統(tong)(tong)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)塔供(gong)水(shui)(shui)方(fang)(fang)式暴露了(le)很(hen)多(duo)缺點：水(shui)(shui)的(de)(de)(de)二次污染，用(yong)水(shui)(shui)高低峰的(de)(de)(de)不(bu)平衡，管(guan)道(dao)閥(fa)門易損壞，維修保養費用(yong)過高等等。在(zai)(zai)此條件下(xia)各(ge)種恒壓供(gong)水(shui)(shui)方(fang)(fang)式應運而生(sheng)，其(qi)中(zhong)由變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器、PLC控制的(de)(de)(de)方(fang)(fang)式尤為普遍，這種方(fang)(fang)式的(de)(de)(de)特點：系(xi)統(tong)(tong)穩(wen)定(ding)，功能(neng)強大，變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器用(yong)于(yu)供(gong)水(shui)(shui)更加節能(neng)，所以廣泛(fan)應用(yong)在(zai)(zai)多(duo)層住(zhu)宅小區生(sheng)活供(gong)水(shui)(shui)系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)，現(xian)在(zai)(zai)好多(duo)場合也(ye)有應用(yong)，比如中(zhong)央空調(diao)(diao)系(xi)統(tong)(tong)、供(gong)水(shui)(shui)加壓站、集(ji)中(zhong)供(gong)熱等，這種方(fang)(fang)式經受(shou)了(le)時(shi)間的(de)(de)(de)考(kao)驗，已有很(hen)多(duo)的(de)(de)(de)應用(yong)實例。本文介紹(shao)的(de)(de)(de)無負壓變(bian)頻(pin)(pin)(pin)調(diao)(diao)速供(gong)水(shui)(shui)設(she)備在(zai)(zai)小區已從98年運行至今，系(xi)統(tong)(tong)穩(wen)定(ding)，性(xing)(xing)(xing)能(neng)可(ke)靠(kao)，得到了(le)用(yong)戶(hu)的(de)(de)(de)肯(ken)定(ding)和好評(ping)。

二、無負(fu)壓變頻調速供(gong)水設備組成：

無負(fu)壓變(bian)頻調速供水設備(bei)概述：

   ; 該(gai)無(wu)負壓變(bian)頻調速供水設(she)備由四臺(tai)大泵(beng)(22KW)與一臺(tai)小泵(beng)(5.5KW)組成(cheng)(cheng);PLC部分(fen)由西門子可編程控制器S7-200系列的CPU226，文本顯示器TD200組成(cheng)(cheng);變(bian)頻器采用三菱FR-A540系列，功(gong)率(lv)22KW。

    用戶所需的(de)(de)(de)生活用水(shui)(shui)壓(ya)力、消防用水(shui)(shui)壓(ya)力、運行方式等參數(shu)在TD200文本顯(xian)示器上(shang)設(she)定，壓(ya)力傳感器把(ba)用戶管網(wang)壓(ya)力轉(zhuan)(zhuan)換為(wei)0-10V標(biao)準信號送進PLC模(mo)擬量(liang)(liang)模(mo)塊EM235，PLC通過采樣程(cheng)序(xu)及(ji)PID閉環程(cheng)序(xu)與用戶設(she)定壓(ya)力構成閉環，運算(suan)后轉(zhuan)(zhuan)換為(wei)PLC模(mo)擬量(liang)(liang)輸出(chu)信號送給變頻器，調節水(shui)(shui)泵(beng)電機轉(zhuan)(zhuan)速，達到恒壓(ya)供水(shui)(shui)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。

    該無負壓變頻調速供水(shui)設備系統有各個(ge)泵的運(yun)行時(shi)間(jian)(jian)累計功(gong)能(neng)，通(tong)(tong)過(guo)PLC的數據區保持可以(yi)斷電(dian)記(ji)憶。每(mei)次起動時(shi)先起動1#小泵，當用(yong)水(shui)量超過(guo)一(yi)臺泵的供水(shui)能(neng)力(li)時(shi)，PLC通(tong)(tong)過(guo)程序實現(xian)泵的延時(shi)上行切換(huan)，切換(huan)原(yuan)(yuan)則(ze)為(wei)當前未運(yun)行的大泵累計運(yun)行時(shi)間(jian)(jian)最(zui)少的先投入;當壓力(li)超過(guo)時(shi)，PLC通(tong)(tong)過(guo)程序實現(xian)泵的延時(shi)下行切換(huan)，切換(huan)原(yuan)(yuan)則(ze)為(wei)當前正在運(yun)行的大泵運(yun)行時(shi)間(jian)(jian)最(zui)多的先撤出(chu)。直到滿(man)足(zu)設定壓力(li)為(wei)止。追(zhui)求的最(zui)終(zhong)目標為(wei)壓力(li)恒定。

    當供水負載(zai)變化(hua)時，變頻(pin)器的(de)輸(shu)出電(dian)壓與頻(pin)率變化(hua)自動調節(jie)泵的(de)電(dian)機(ji)轉(zhuan)速，實現恒壓供水。

    無負壓變頻調(diao)速供(gong)水(shui)(shui)設備系統還可(ke)通過PLC的(de)實時時鐘自(zi)動(dong)定(ding)(ding)時供(gong)水(shui)(shui)，用戶在TD200上設定(ding)(ding)每天最多(duo)6段(duan)(段(duan)數也可(ke)設定(ding)(ding))定(ding)(ding)時供(gong)水(shui)(shui)，比如早上6：00到(dao)8：30，中(zhong)午11：20到(dao)1：30等。

     無負壓(ya)變頻調速供水(shui)設備系統(tong)可動(dong)態(tai)顯(xian)示各(ge)種參(can)數，如設定(ding)壓(ya)力(li)，運(yun)行(xing)壓(ya)力(li)，水(shui)位高度，運(yun)行(xing)方式，實(shi)時時間，日(ri)歷，各(ge)個泵(beng)的運(yun)行(xing)時間累計(精確到秒)，運(yun)行(xing)狀態(tai)，故障信息等等。為(wei)了不使系統(tong)中TD200畫面顯(xian)得(de)死板，在(zai)PLC程序中控制TD200中的畫面定(ding)時切(qie)換，動(dong)態(tai)顯(xian)示;

    無負壓變頻調速供水設(she)備系(xi)統(tong)還(huan)有故(gu)障自(zi)診斷(duan)功能(neng)，各(ge)泵發生過載、缺相(xiang)、短路(lu)、傳(chuan)感器斷(duan)線、傳(chuan)感器短路(lu)、水位(wei)下限、水壓超高、水壓超低、變頻器故(gu)障等，都會(hui)有聲光(guang)報警，TD200上同時顯示故(gu)障類型，通知設(she)備維修人員處理，并可記憶故(gu)障發生時間及班次，以便追(zhui)查原因(yin)及相(xiang)關責(ze)任。

3、無負壓變(bian)頻調速供水設備工(gong)作原(yuan)理：

3.1 自動手(shou)動方式

    (1)手(shou)動(dong)(dong)運行時，可按(an)下按(an)鈕起動(dong)(dong)停止(zhi)水泵在工頻(pin)狀(zhuang)態下運行，完全(quan)脫離開PLC及(ji)變頻(pin)器的(de)控制，該功能(neng)主(zhu)要(yao)用在檢修及(ji)自動(dong)(dong)系統出(chu)現故障時的(de)應(ying)急供水方式中(zhong)。

    (2)自動運(yun)行(xing)時(shi)，全(quan)部泵的運(yun)行(xing)依程序自動工作。

    上行(xing)(xing)過程(cheng)：當在自(zi)動運(yun)行(xing)(xing)方式時，按(an)下TD200上的(de)起動軟健，系(xi)統(tong)先起動1#小(xiao)泵(beng)，PLC程(cheng)序控制模(mo)擬量模(mo)塊EM235給定(ding)(ding)變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)一固定(ding)(ding)頻(pin)率輸(shu)出(chu)(chu)，此時若用 PID運(yun)算輸(shu)出(chu)(chu)直接控制變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)則(設定(ding)(ding)壓力(li)大(da)(da)，運(yun)行(xing)(xing)壓力(li)為零，所以運(yun)算輸(shu)出(chu)(chu)最大(da)(da))變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)依設定(ding)(ding)的(de)上升(sheng)時間運(yun)行(xing)(xing)，升(sheng)速太快，系(xi)統(tong)沖擊很大(da)(da)。等(deng)泵(beng)運(yun)行(xing)(xing)一會(hui)兒，管(guan)網壓力(li)積累后，再用PID運(yun)算輸(shu)出(chu)(chu)控制變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)。具體時間和頻(pin)率與管(guan)網系(xi)統(tong)有(you)關(guan)，在現場(chang)調試時這(zhe)兩個參數在TD200上設定(ding)(ding)調整。管(guan)網越大(da)(da)，時間越長。

    當 1#小(xiao)(xiao)泵(beng)(beng)到達50HZ后(hou)，系統(tong)(tong)壓(ya)力仍(reng)偏低(di)，則延時(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)段時(shi)(shi)(shi)間(jian)后(hou)，系統(tong)(tong)靠PLC程序把1#泵(beng)(beng)切換到工頻(pin)(pin)運(yun)(yun)行(xing)，同時(shi)(shi)(shi)由PLC輸出一(yi)(yi)個(ge)開關量給變(bian)頻(pin)(pin)器的(de)(de)MRS端(duan)子，變(bian)頻(pin)(pin)器瞬(shun)間(jian)禁止(zhi)(zhi)輸出，此(ci)時(shi)(shi)(shi)PLC把運(yun)(yun)行(xing)時(shi)(shi)(shi)間(jian)最少的(de)(de)泵(beng)(beng)變(bian)頻(pin)(pin)接(jie)觸器接(jie)通后(hou)，撤掉禁止(zhi)(zhi)輸出，相應的(de)(de)泵(beng)(beng)變(bian)頻(pin)(pin)起(qi)動運(yun)(yun)行(xing);延時(shi)(shi)(shi)切斷(duan)1#小(xiao)(xiao)泵(beng)(beng)，系統(tong)(tong)中(zhong)相應的(de)(de)一(yi)(yi)臺大泵(beng)(beng)變(bian)頻(pin)(pin)運(yun)(yun)行(xing)，壓(ya)力自動調節，若系統(tong)(tong)壓(ya)力平衡，則頻(pin)(pin)率(lv)(lv)穩定在一(yi)(yi)個(ge)相對(dui)的(de)(de)范圍，若頻(pin)(pin)率(lv)(lv)到達50HZ后(hou)壓(ya)力仍(reng)然偏低(di)，則再投入一(yi)(yi)臺大泵(beng)(beng)，比較剩(sheng)下的(de)(de)泵(beng)(beng)的(de)(de)累計運(yun)(yun)行(xing)時(shi)(shi)(shi)間(jian)，時(shi)(shi)(shi)間(jian)少的(de)(de)先(xian)行(xing)投入，以此(ci)類(lei)推。注(zhu)意(yi)，上行(xing)中(zhong)，只要有一(yi)(yi)臺大泵(beng)(beng)運(yun)(yun)行(xing)，則1#小(xiao)(xiao)泵(beng)(beng)要斷(duan)開，大泵(beng)(beng)與小(xiao)(xiao)泵(beng)(beng)同時(shi)(shi)(shi)運(yun)(yun)行(xing)時(shi)(shi)(shi)，小(xiao)(xiao)泵(beng)(beng)的(de)(de)效率(lv)(lv)很低(di)。

    下(xia)行(xing)過程：當系統(tong)壓(ya)力偏高，變頻(pin)(pin)器運行(xing)在18HZ左(zuo)右(18HZ以下(xia)泵的(de)(de)效(xiao)率很低，經(jing)驗值(zhi))時(shi)，PLC程序判斷運行(xing)在工頻(pin)(pin)狀(zhuang)態的(de)(de)泵累計運行(xing)時(shi)間(jian)(若只有一臺泵不作(zuo)判斷)，運行(xing)時(shi)間(jian)最多(duo)的(de)(de)泵延時(shi)先行(xing)撤出(chu)，在撤出(chu)的(de)(de)瞬間(jian)，PLC控制變頻(pin)(pin)器運行(xing)頻(pin)(pin)率在50HZ，要不系統(tong)沖擊過大，容易有水垂現象，延時(shi)一會兒后，再(zai)把(ba) PID運算輸出(chu)投入即(ji)可(ke);以此類(lei)推。注意：下(xia)行(xing)過程中，到(dao)最后一臺大泵運行(xing)時(shi)，頻(pin)(pin)率在18HZ左(zuo)右，系統(tong)壓(ya)力仍然偏高時(shi)，則(ze)把(ba)1#小(xiao)泵切(qie)換到(dao)變頻(pin)(pin)運行(xing)。這種情況(kuang)在夜間(jian)可(ke)能發(fa)生(sheng)，當供水管網很大時(shi)，也(ye)許沒有這個可(ke)能性(xing)。

三、無負壓(ya)變頻調(diao)速供水設備注意事項(xiang)：

    1、該系(xi)(xi)統(tong)中有泵的(de)工頻變(bian)頻上行切(qie)(qie)換，為了系(xi)(xi)統(tong)的(de)快速響應，切(qie)(qie)換時(shi)(shi)間最(zui)好越(yue)短越(yue)好，切(qie)(qie)換時(shi)(shi)時(shi)(shi)間差很小，所以(yi)各(ge)個泵的(de)變(bian)頻接觸(chu)器(qi)(qi)與工頻接觸(chu)器(qi)(qi)最(zui)好用可逆接觸(chu)器(qi)(qi)，電氣(qi)線(xian)路與PLC程(cheng)序中也要(yao)有互鎖(suo)功能(neng)。以(yi)免發生意外短路事故。對系(xi)(xi)統(tong)或變(bian)頻器(qi)(qi)造成危害。

    2、變頻器上行(xing)下行(xing)切(qie)(qie)換時(shi)間設(she)(she)定，如(ru)果(guo)設(she)(she)定值(zhi)過(guo)(guo)大，則(ze)系統(tong)不能迅速對(dui)管網的(de)用水(shui)量做出反應;如(ru)果(guo)設(she)(she)定值(zhi)過(guo)(guo)小，則(ze)可能引起(qi)系統(tong)頻繁的(de)投(tou)入泵(beng)(beng)，撤出泵(beng)(beng)的(de)動作;為此(ci)，PLC程序中增(zeng)加判斷設(she)(she)定壓(ya)力(li)與運行(xing)壓(ya)力(li)在(zai)臨界切(qie)(qie)換狀態時(shi)，只要不超(chao)過(guo)(guo)允許(xu)的(de)誤差(cha)范(fan)圍(wei)內(nei)，不做泵(beng)(beng)的(de)切(qie)(qie)換。

    3、變頻(pin)器在上行切(qie)換(huan)時(shi)，必(bi)須要(yao)有瞬(shun)間禁止輸出功能(neng)，變頻(pin)器沒有此(ci)功能(neng)可用自由停車(che)功能(neng);所以選擇變頻(pin)器時(shi)要(yao)注意這點。