一拖三恒压供水系统浅析

一拖三恒压供水系统浅析 摘 要 在实际工作中，电气工程人员为了充分发挥一拖三自动恒压供水系统的工作性能，必须了解和掌握恒压供水系统中主部件可编程控制器PLC和变频器的工作原理、整个系统的设计思路和优点以及实际应用技巧。本文对一拖三恒压供水系统进行了分析和梳理，结合具体工作实践，提出了自己的见解。 关键词 变频器；可编程控制器；一拖三恒压供水系统 中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0234-02 变频调速技术作为平稳调速、节能运行的一种软启动方式，时时刻刻地伴随着我们的日常生活。不论是在变频电梯、变频轧钢、变频风机泵等工业类需要电机启动的高性能领域中，还是在变频空调、变频冰箱、变频洗衣机等家用普通型电器的驱动场合中，都得到了广泛的应用。特别是变频器和可编程控制器结合后，使二者的各自的优势得到了充分地发挥，扩大了自动控制系统的配置功能，提高了恒压供水系统运行的可靠性、平稳性，同时也对电气工程人员提出了更高的要求。因此，学习一拖三自动恒压供水系统的工作原理和实际应用技巧，在实践工作中有着很重要的现实意义。 1 一拖三恒压供水系统中主部件变频器和PLC的工作原理 正弦交流电的频率f与电机的转速n成正比，即通过改变正弦交流电频率的大小，就可改变电机的转速n的大小。变频器就是基于上述原理，通过交-直-交或交-交变换技术，在电力电子、微电脑控制的共同作用下，来完成一系列功能的电器产品。它与中间继电器、接触器、开关、可编程控制器PLC相配合，使变频器的功能得到了扩展，应用范围也更宽、更广。 2）一拖三恒压供水系统中PLC的工作原理。 可编程控制器PLC，实质上也就是工业计算机，它是由中央处理器（CPU）、存储器、输入输出（I/O）接口、电源等器件构成的。因此，它具备了计算机的功能，具有运算数据、管理程序的执行能力。可编程控制器PLC的结构框图如下： 可编程控制器PLC通过输入设备，把从工业现场采集来的被控制对象的信息转换成信号后，输入中央处理器CPU，在系统的控制下进行计算处理，然后把处理后得到的数据作为控制信号，由输出设备输出后去控制用户设备。可编程控制器PLC的工作过程，是采用循环扫描的工作方式运行的，这种工作运行方式功能完善，接口功能强，具有可靠性高、抗干扰能力强的特点。它的编程比较直观、简单，适应性好，便于功能扩展、和其它设备衔接。 2 一拖三恒压供水系统的设计思路和优点 1）一拖三恒压供水系统的设计思路。 一拖三恒压供水系统中控制系统的设计思路，是把电机的变频器调速装置与PLC可编程控制器构成的控制系统，进行合理的优化组合后，控制泵组的转速运行，使泵组的运行台数可自动地调节投切，在管网流量设定的频率上下限变化范围内保证压力的恒定，始终保持供水系统达到恒定压力的闭环控制过程，还达到节约电能的目的。 可编程控制器PLC控制的一拖三变频恒压供水系统，一般由西门子S7-200可编程控制器、ACS510-01变频器、主控开关、三台供水泵等器件组成的。根据自动恒压供水的设计原理，通过设置一定的可编程控制器PLC的执行工作程序和调整变频器部分的相应参数，达到稳定的自动恒压供水的目的。变频器在自动恒压供水系统中起着对水泵进行无级调速的作用。可编程控制器PLC作为一个主控器件，起着对一号泵、二号泵、三号泵进行自动轮换循环控制的作用，同时还是可自动切换三台水泵至工频供电的运行模式。三台泵根据恒压供水的需要，采用了“堆栈”技术，即“先开先停”的使用原则。 为了保证一拖三恒压供水系统的正常运行，把整个恒压供水控制系统，全部封装在控制柜内。为了使可编程控制器PLC控制的变频调速装置在出现故障时，可以自动地切换到旁路工频系统中，所以，在组装控制柜时，柜内都加有旁路工频接触器系统，使电机能够正常运行，避免恒压供水控制系统出现故障时出现停机问题。 2）一拖三恒压供水系统的优点。 在实际应用中，一拖三恒压供水系统可以改变传统的用一只PID调节器只能控制一路PID的设置功能弊端，可以同时实现多路PID设置的输出功能。在用水的高峰期，根据管网的水流压力的大小，自动地调节多泵在变频与工频间转换，使管网水压稳定；在用水低峰期，根据管网的水流压力的大小，自动地调节多泵退出工频运行，使用变频进行恒压供水，使管网水压保持稳定，还达到了节能的目的。 可编程控制器PLC作为调节器，除了对泵组的运行实施管理工作外，同时还可以对泵组进行其它逻辑控制，如手动、自动操作转换、泵组的工作状态指示、异常报警、系统自检等功能，都可以通过自设控制程序得以实现。在多泵运行的恒压供水系统中，为了使泵在运行中磨损均匀，各泵电机可以轮换工作，使整个恒压供水系统的稳定性、可靠性、灵活性得到了大大的提升。 按照各尽所能、各司其责的原则，把变频器和PLC编程控制器有机地结合起来，取长补短，各尽职责，这样组合起来的自动恒压供水控制系统，从理论到实践测试，做到了完美的匹配。这种配置的系统减少了运行期间的故障出现率，实现了高可靠、高稳定的性能。这些特点是其它控制过程无法相比的。因此，这种控制系统迅速地取代了传统的控制。 3 一拖三恒压供水系统的实际应用技巧 由可编程控制器PLC控制的每一类型的自动恒压供水系统，都有自己原始的工作运行参数，但在实际应用中，为了充分发挥一拖三恒压供水系统的功能，必须根据实际使用情况，来调整和设置恒压供水系统的工作参数的设定值，以便使管网的出水口达到4.20kg的恒定压力，变频器频率达到39.3Hz，最终达到保持管网中水压稳定和节约电能的目的。 因为可编程控制器PLC控制的变频调速恒压供水系统，实行的是工艺过程控制，加上生产流程和工艺条件的复杂性，如果不通过实践运行，原始设计的线路和程序中，有些问题是不易被人们所认识、所了解的，所以，只有通过实践，才能找出解决此问题的方法和途径。特别是在恒压供水的闭环控制回路中，为了保证系统中有一个恒定压力，PLC控制的变频调速恒压供水系统的一些参数值的设定，必须通过实际测试、多次验证，才能设置出最优化的参数值，从而达到了变频调节的目的。 在实际应用中，电气工程人员必须掌握一拖三恒压供水系统一些使用技巧。如果自动恒压供水系统的三台泵运行时，转换时间间隔较短，容易降低水泵和电机的使用寿命。如果三台泵之间的转换时间间隔较长，使水泵由于水锈的作用发生抱死的现象，不仅容易降低水泵和电机的使用寿命，还容易导致水泵之间转换时启动电流增大，产生谐波，使电网系统受到影响，同时在用水高峰期，不能及时地调整多泵运行，不能做到保持水压的恒定。因此，在实际应用中，电气工程人员需要对原始的工作参数进行及时的调整，使其满足实际供水的需要，并延长自动恒压供水系统的使用寿命。所以在冬季用水低峰时，三台泵大约需12小时转换一次；在夏季用水高峰时，三台泵大约是3至5小时转换一次。为了节省能源，减少水泵、电机的磨损，增加其使用寿命，在夜间不用水时，可以在控制柜内加装一个可编程序的时间控制器，每天在夜间某一时段根据实际需要停启该恒压供水系统。例如，我们单位的自动恒压供水系统的工作运行参数，是我根据用水的实际需要，通过多次的调试，最终确定出下面附表中的恒压供水系统的参数值，最好地发挥可编程控制器PLC控制的一拖三变频自动恒压供水系统的功能。 总之，电气工程人员要想充分发挥一拖三自动恒压供水系统的工作性能，必须了解和掌握恒压供水系统中主部件可编程控制器PLC和变