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變頻器控制的 水泵受其揚程限制分析

知識百科

在能夠滿足各種灌溉狀態時的流量與壓力要求的前提下，本系統使用一臺變頻器，采用分時控制方法控制兩臺功率為15kW的主泵（1、2號泵）電機 。 另外一臺電機功率為3.7kW的輔助泵（3號泵）直接在工頻條件下運行，用來補充水管和閥門漏水 。
【變頻器控制的 水泵受其揚程限制分析】 控制部分系統控制部分采用松下電工FP0系列PLC，該系列PLC是適合小型控制場合的模塊化PLC，它具有8點輸入和6點輸出的控制單元最大可擴展到110點；指令豐富，有83條基本指令和114條高級指令可以使用，高級指令包括脈沖輸出功能、位置控制、PWM輸出功能、PID運算等指令；FP0系列PLC執行程序的速度較快，每個基本指令只需0.9s，能夠滿足大量運算的需要 。
FP0系列PLC控制單元可以使用模擬輸入輸出單元作為擴展模塊，該系列的模擬輸入輸出單元具有2個模擬輸入通道和1個模擬輸出通道 。 輸入和輸出量程可通過DIP開關選擇，輸入量程有：熱電偶；5）J型熱電偶；6）T型熱電偶 。 輸出量程有-10+10V和020mA兩種 。 輸入和輸出的電氣技術與自動化夏小兵等，基于PID控制模式的變頻恒壓供水系統分辨率達1/4000.
變頻器本系統中變頻器用于控制兩臺15kW的水泵0016-3變頻器 。 該變頻器在平方轉矩工作模式下可以驅動15kW的電機，變頻器的控制端子具有兩個可編程的模擬輸入和一個可編程的模擬輸出 。 人機界面選用臺灣臺達公司的PWS500S型HMI完成系統的數據輸入和狀態顯示 。 PWS500S型HMI使用觸摸屏技術，界面友好，編程容易，可與眾多廠家的PLC連接通訊 。 采用HMI可以簡化操作面板的設計，修改方便，可以加快系統的設計速度 。
切換線路切換線路由交流接觸器組成，完成以下功能：1）控制電機功率為3.7kW的泵在工頻狀態下的啟動和停止；2）兩臺電機功率為15kW的泵在工頻狀態下的啟動和停止；3）兩臺電機功率為15kW的泵在變頻狀態下的運行；4）硬件互鎖 。 壓力傳感器本系統的最高工作壓力為0.5MPa，選用量程為0-1.0MPa的遠傳壓力表，可以得到與壓力相對應的電壓信號 。
手動運行手動運行用于系統調試時測試系統各部分是否正常 。 即實現1、2號主泵在變頻器的控制下分別運行，1、2號主泵不同時運行 。 同時PID控制發揮作用，在手動狀態下水管壓力也不會超過設定壓力 。 3號輔助泵可以直接接通三相交流電源運行，在水管壓力達到設定壓力時自動關斷 。
自動運行狀態，控制系統首先檢測水管的壓力，當壓力低于設定值時，起動輔助泵進行補水 。 在設定的時間內，水管壓力能夠達到設定值，則停止輔助泵運行，此時認為水管壓力下降是由于管道系統漏水或小量用水造成，主泵不運行 。 起動輔助泵后，在設定時間內若管道壓力不能達到設定值，則輔助泵停止運行，同時使被控制系統標識為A的主泵變頻起動 。 標識為A的主泵變頻運行后，若管道壓力達到設定值，且變頻器運行在與該壓力設定值相對應的最小出水頻率以下，則停止水泵運行，同時將另一臺泵的標識置為A.標識為A的主泵變頻運行后，變頻器在50Hz運行一段時間而管道壓力沒有達到設定值，則將A切換到工頻運行，同時變頻起動標識為B的主泵，此時若管道壓力達到設定值，電氣技術與自動化夏小兵等，基于PID控制模式的變頻恒壓供水系統機械制造與自動化且變頻器運行在與該壓力設定值相對應的最小出水頻率以下，則停止工頻運行的水泵，原來變頻運行的水泵按前述流程工作 。 兩臺主泵輪流標識為A，可以避免在小用水量時，一臺頻繁起動而另一臺長時間不運行 。
松下電工FP0系列PLC提供了PID運算功能，指令為F355，其參數設置靈活，使用方便 。 F355指令的調用方法為：其中，R0為執行PID指令的觸發信號 。 S為PID指令參數設置和執行指令所需內存區域的首地址，分配如下：控制模式設定值反饋值輸出值輸出上限設定輸出下限設定比例增益常數Kp積分時間常數Ti微分時間常數Td控制周期自動調諧過程標志PID處理過程用FP0的PID指令提供了兩類工作模式選擇，分別為方向選擇和積分模式選擇 。 方向選擇即在反饋值變化時選擇輸出變化方向的功能 。 當反饋值下降，反向工作模式將使輸出上升，適合加熱或類似的過程；當反饋值上升，正向工作模式將使輸出上升，適合制冷或類似的過程 。