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ACS600变频器在恒压供水控制系统应用关键词：变频器、电机、PLC、恒压供水摘要：采用变频恒压供水，具有高效节能，压力稳定，运行可靠，操作简单，占地少，噪音低，无污染，投资低，效益高等优点。1、序言对于大多数采用供水企业来说，传统供水机泵存在日常运行费用太高，供水成本居高不下，单位供水的能耗偏大的问题，寻求供水与能耗之间的最佳性价比，是困扰企业的一个长期问题。目前各供水厂的供水机泵设计按最大扬程与最大流量这一最不利条件设计，水泵大多数时间在设计效率以下运行。导致电动机与水泵之间常常出现大马拉小车问题。因此，如何解决供水与能耗之间的不平衡，寻求提高供水效率的整体解决方案，是各供水企业关心的焦点问题之一。随着变频器技术的日益成熟，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，在小区供水和工厂供水控制中发挥了很大的作用。采用变频恒压供水，具有高效节能，压力稳定，运行可靠，操作简单，占地少，噪音低，无污染，投资低，效益高等优点。因此，变频器已经广泛应用于恒压供水控制系统。图1传统供水系统示意图图2变频供水系统示意图2、设备配置说明变频恒压供水系统主要由变频控制柜、压力传感器、水泵等组成。变频控制柜由变频器、PLC、变压器、熔断器、断路器、接触器、中间继电器、按钮开关等控制系统组成。2.1、ACS600变频器简介根据工艺要求，选择配用ABBACS600系列变频器。ACS600系列变频器是采用直接转矩控制（DTC）技术，结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器。它具有很宽的功率范围，优良的速度控制和转矩控制特性,完整的保护功能以及灵活的编程能力，较高的可靠性和较小的体积。ACS600变频器主要技术数据如下表格：项目参数说明功率范围2.2-3000kW电源电压380/400/415/440/460/480/500VAC3相±10%电源频率48-63Hz控制连接2个可编程的模拟输入（AI）；1个可编程的模拟输出（AO）；5个可编程的数字输入（DI）；2个可编程的数字输出（DO）连续负载能力150%In，每10分钟允许1分钟串行通讯能力标准的RS—485接口可使变频器方便地与计算机连接保护特性过流保护、I2t、过压保护、欠压保护、过热保护、短路保护、接地保护、欠压缓冲、电机欠/过载保护、堵转保护、串行通讯故障保护、AI信号丢失保护等电气安全规范认证符合GE、UL及质量认证体系ISO9001和ISO4001等外型结构紧凑，安装方便。ACS600变频器独特的直接转矩控制（DTC）功能是目前最佳的电机控制方式，它可以对所有交流电机的核心变量进行直接控制，无需速度反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制。ACS600变频器内置PID、PFC、预磁通等八种应用宏，只需选择需要的应用宏，相应的所有参数都自动设置，输入输出端子也将自动配置，这些预设的应用宏配置大大节约了调试时间，减少出错。3、可编程序控制器作为另一个核心控制部件，PLC选配采用OMRON的CP1E型。CP1E可编程序控制器是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用；采用内置模拟量通道的NA型CPU单元，可以大大的降低其成本；此款PLC大范围的各种功能模块可以非常好的满足和适应自动控制任务，可以追加扩展模块应用于各种扩展；简单实用的梯形图结构，使得应用十分灵活；当控制任务增加时，可以自由扩展，可随时使用附加模块对PLC进行扩展，基本满足了客户的需求。4、系统原理说明变频恒压供水系统主要有ABBACS600变频器、CP1E可编程控制器、压力变送器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环调节系统，图3变频恒压供水系统控制示意图由上图可以看出，系统可分为：执行机构、信号检测机构、控制机构三大部分，具体为：①执行机构：执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，变频泵是由变频调速器控制，控制变频调速的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。②信号检测机构：在系统控制过程中，需要检测的信号包括管网水压信号、水池水位信号和报警信号。管网水压信号反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。此信号是模拟信号，读入PLC时，需进行A/D转换。另外为加强系统的可靠性，还需对供水的上限压力和下限压力用电接点压力表进行检测，检测结果可以送给PLC，作为数字量输入；水池水位信号反映水泵的进水水源是否充足。信号有效时，控制系统要对系统实施保护控制，以防止水泵空抽而损坏电机和水泵。此信号来自安装于水池中的液位传感器；报警信号反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有异常，该信号为开关量信号。③控制机构：供水控制系统一般安装在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。供水控制器是整个变频恒压供水控制系统的核心。供水控制器直接对系统中的压力、液位、报警信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵机组)进行控制；ACS600变频器是对水泵进行转速控制的单元，其跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速控制。5、变频器参数设定参数编号参数名称参数值10.01EXT1启动/命令/信号源DI1P，2P10.02EXT2启动/命令/信号源DI1P，2P10.03方向Forward11.02外部控制地选择EXT211.03外部给定1KEYPAD11.04外部给定1最小500rpm11.05外部给定1最大值1000rpm11.06外部给定2AI211.07外部给定2最小值50%11.08外部给定2最大值100%5.06AI2最小值4mA5.07AI2最大值20mA14.02继电器输出2RUNNING14.03继电器输出3FAULT22.02加速时间150s22.03减速时间150s22.04加速时间250s22.05减速时间250s99.04电机控制模式DTC99.05电机额定电压380V99.06电机额定电流99.07电机额定频率50Hz99.08电机额定转速1000rpm99.09电机额定功率备注：电机的额定功率、电流、转速，根据实际情况填写。6、结论经过调试试验，ACS600变频器采用直接转矩控制（DTC）技术，高效节能，压力稳定，运行可靠，操作简单，占地少，噪音低，无污染，投资低，效益高，可以很好的实现恒压供水系统的节能方案，为单位实现了供水与能耗之间的最佳性价比。7、参考文献[1]朱龙跟.机械系统设计.北京：机械工业出版社.2002[2]张洪润等.传感器技术与应用教程.北京：清华大学出版社.2005[3]任振辉等.电气控制技术.北京：中国水利水电出版社.2002[4]OMRON小型PLC使用说明书[5]ABBACS600变频器使用说明书作者：丰李供稿：中国工控网gongkong.com