CP2000恒压供水.doc

台达CP2000变频器在供水行业的应用发布时间：2013-08-23浏览次数：869返回列表【摘要】本文主要介绍台达CP2000变频器在供水行业的应用。【Abstract】The paper mainly introduces the application of Delta CP2000 frequency converter in water supply industry.【关键词】恒压供水；PID；多泵循环；睡眠功能；【Keywords】Constant voltage water supply; PID; Multiple pump cycle; Sleeping function;1 供水系统概况 供水控制系统是以某一参量作为控制目标，通过对水泵电机进行控制来改变水泵的运行工况（如流量、扬程、功率），以达到用户的需求。根据控制目标对象的不同可分为压力控制、液位控制及其他特殊控制方式，如温度、差压和温差。从电控系统类型上分有普通继电控制型和变频调速控制型，普通继电型通过控制交流接触器控制水泵电机的起停，水泵电机处于工频及停止状态，起动方式有软起动、自耦变压器起动或直接起动。变频调速系统对电机的转速实现无级调速，根据用水量大小进行变速供水，保证出水压力不变。既节约电能，又保证水泵软启动（对电网电压冲击不大），延长了水泵寿命。高层建筑及生活小区供水系统的发展方向是采用现代检测技术、计算机控制技术、交流调速技术，形成组合化、模块化、可编程、可通信的系统。主要组成部分是PLC系统、PID控制器、变频器、电机、水泵、压力传感器。2 供水系统方案及比较 水池水泵（恒压变频或气压罐）管网系统用水点是目前国内外普遍采用的方法。该系统供水采用变频泵循环方式，以“先开先关”的顺序关泵，工作泵与备用泵不固定。这样既保证供水系统有备用泵，又保证系统泵有相同的运行时间，有效地防止因为备用泵长期不用发生锈死现象，提高了设备的综合利用率，降低了维护费用。 水池水泵高位水箱用水点这种供水方式通过水泵抽水送至高位水箱，再由高位水箱向下供水至各用户。但是这第种二次供水方式不可避免造成二次污染，影响居民的身体健康，所以这种方案终将淘汰。图1 变频恒压供水系统主电路3 变频恒压供水系统控制方案 供水系统主要应用的PID恒压控制功能、多泵循环控制功能以及睡眠功能，不同水泵厂商会采用不同方案来实现这些功能。3.1 方案1 采用PLC控制系统实现PID控制和多泵循环功能，变频器仅做基本调速。图2为方案1实施系统。图2 PLC控制系统实现供水 在工作过程中，压力传感器将管网水压变换为电压或电流信号，经模拟量输入通道输入PLC系统，PLC根据给定的压力设定值与实际检测值进行PID运算，由PLC将速度命令发送至变频器，调节水泵电机的频率，PLC与变频器间采用Modbus通信、0-10V/4-20mA控制。3.2 方案2 不配置PLC采用变频器内部的PID功能，变频器驱动水泵台数较少，一般为2台，水泵的切换循环功能也由变频器控制。图3 PID内部功能实现供水3.3 方案3 采用变频器内部PID控制功能，水泵数量较多，一般在三台以上，由PLC实现灵活的循环控制及故障切换保护。4 台达CP2000变频器功能与设置 台达CP2000系列变频器拥有内部PID功、多泵循环功能以及内置PLC，可以通过变频器实现以上功能。4.1 PID控制功能 CP2000变频器内部PID回授信号可以选择正回授及负回授两种方式（08-00），负回授对应，当输出频率增加，电机运转速度增大时，检测反馈信号也会增大的应用场合；当需要减小输出频率时检测反馈信号增大时，选择正回授。回授接口端子的选参数设置如表1所示。表1 回授接口端子的选参数回授信号端子参数设置实际信号类型信号对应关系AVI1为回授信号03-00=50-10V0-100%ACI 为回授信号03-01=50-20/4-20mA0-100%AVI2 为回授信号03-02=50-10V-100-+100%PID的目标值参数设置如表2所示。表2 PID目标值参数PID目标设定值选择参数设置数字操作器00-20=0通讯RS485输入00-20=1AVI1为输入给定03-00=4，00-20=2ACI为输入给定03-01=4，00-20=2AVI2为输入给定03-02=4，00-20=24.2 睡眠唤醒功能 CP2000可设置睡眠频率08-10、睡眠时间08-12和苏醒频率08-11，当频率命令低于睡眠频率时，在睡眠时间内，变频器运转频率为睡眠频率08-10，当给定低于睡眠频率的时间超过睡眠时间时，变频器进入睡眠状态，输出频率为0，直至速度命令达到苏醒频率时，变频器进入苏醒状态，按频率给定命令运行。图4为睡眠、苏醒功能示意图。图4 睡眠、苏醒功能示意图4.3 多泵循环功能 CP2000有五种循环方式，一台变频器最多可驱动8组电机。4.4 定时循环 最多可以控制8台电机，每台电机工作于变频或停止状态，每个时刻有一台电机运行，电机按顺序运行设定的时间（参数12.02设定）后停止，延时（参数12.03）后，起动下一台电机，循环控制多台电机，防止某些电机长期工作，而某些电机长期不工作的情况出现。图5 以4台电机为例定时循环控制配线图4.5 定量循环 最多可以控制4台电机，每台电机可以工作于变频和工频状态。加泵过程，当现有运行电机不能满足压力或流量要求时，将变频运行的电机加速后切换至工频电源驱动，再变频起动下一台电机，依次增加电机数量，最后工作于若干台电机工频运行与一台电机变频运行模式。减泵过程，当运行时的压力（或）流量大于设定值时，需要减泵降速运行，变频电机开始减速；若减速到某转速时，满足要求，系统维持状态继续运行；若变频电机速度停止运行后，压力（或流量）仍大于设定值，系统将停止一台工频电机。若此时压力（或流量）仍大于设定值，则系统再停止一台工频电机；若此时压力或（流量）小于设定值时，将一台电机启动工作于变频状态，保持若干电机工频运行、一台电机变频运行的模式。图6 以4台电机为例定量循环控制配线图（最多4台）4.6 定量控制 最多可以驱动8台工频运行电机和1台变频运行的电机。加泵过程，第1台电机变频运行到切换频率后，如果压力（或流量）小于设定值，系统增加一台工频运行的电机，最后系统工作于一台电机变频运行、若干台电机工频运行状态。 减泵过程，若系统的压力（或流量）大于设定值，首先变频运行的电机开始减速，根据给定与反馈值比较，直至速度减到最小设定频率，若压力（或流量）仍大于设定值，减少工频运行电机，直到反馈值小于给定值时，变频电机加速到合适转速，最后系统也工作于一台电机变频运行、若干台电机工频运行状态。图7 以4台电机为例定量控制配线图（最多8台电机）4.7 定时循环+定量循环 系统处于定量循环模式工作时，压力（或流量）需求较少时，只有部分电机工作，有的电机可能处于较长时间不运行，这时可以用定时循环的模式循环运行电机。 定时循环+定量控制主要实现方式是，系统在定量控制模式工作时，压力（或流量）需求较小时，只有部分电机工作，有的电机会处于长时间不运行状态，这时可以增加定时循环功能使电机循环工作。表3为恒压供水系统CP2000变频器关键参数设置。表3 恒压供水系统CP2000变频器关键参数参数码参数名称单位数值注释00-11速度模式选择0V/F控制03-00AVI模拟输入功能选择4AVI为目标设定值03-01ACI模拟输入功能选择5ACI为PID回授值08-00PID回馈端子选择1选择负