傳動裝置用了芬蘭ABB公司生產(chǎn)的ACS500變頻器,適用于異步電機無級調(diào)速控制。該變頻器的輸出控制方式為電壓空間矢量控制(SVPWM),以及IGBT大功率昌體管模塊。其優(yōu)點之一是具有高的切換頻率,可輸出低諧波分量的正弦波,在低速時電機速實現(xiàn)異步電機軟起動,降低電網(wǎng)的損耗提高了電機運行時的COS,以至可以省去為改善功率因數(shù)的電容補償柜及相應(yīng)控制設(shè)備。
現(xiàn)場控制要求設(shè)備提供管網(wǎng)壓力變化的數(shù)字量顯示,壓力設(shè)定值的顯示。這項工作是由單片機AT89C2051來完成2,它負責的工作是管理8位LED數(shù)碼管的顯示,4位鍵盤的判別。S7200有串行通訊口,可以運用中斷指令來發(fā)送和接收數(shù)據(jù),因此,便于實現(xiàn)單片機與PLC之間的串行通訊。
PI運算控制算法是:U(k)=KdE(k)+KLKii=0E(k)式中:U(k)為第k次采樣控制器的輸出量;E(k)為第k次采樣時的偏差;Kd,Ki分別是比例系數(shù)和積分系數(shù)。KL為邏輯系數(shù):|E(k)|>時,KL=0為積分閥值|E(k)|<時,KL=1當被調(diào)量與給定值的差值大于,即|E(k)|>時。不加入積分作用,使比例項迅速跟蹤偏差值的變化,比例調(diào)節(jié)起主導作用。當|E(k)|<時,加入積分作用,系統(tǒng)按PI規(guī)律調(diào)節(jié)。
在用戶用水量增加時,會引起水管壓力下降,PLC取得被測量的變化后,輸出相應(yīng)控制信號,使變頻器帶動水泵電機升速,把更多的水送往出水管網(wǎng)。若流量繼續(xù)增加,變頻器輸出頻率增加至工頻50Hz,使相連的電機達到最高轉(zhuǎn)速時,若被控制量(壓力)仍達不到給定值,則由PLC控制將這臺電機脫離變頻器,轉(zhuǎn)為直接到工頻電網(wǎng)上,由它提供一個固定分量,而將變頻器換接到后一臺水泵電機上,由這臺水泵提供可調(diào)節(jié)分量,使得水壓趨于穩(wěn)定。電機由變頻到工頻的轉(zhuǎn)換,時間應(yīng)盡可能的短,由于電機脫離變頻后,在水壓的作用下,電機轉(zhuǎn)速下降很程序流程快,轉(zhuǎn)換時間過長,會導致電機起動電流增加。因此,除在電路上對變頻與工頻的接觸器進行互鎖外,還須在控制程序中進行軟件互鎖,在取得變頻釋放的信號后,立即投入工頻。這樣保證最短時間的切換。如果用水量下降,水壓則升高,通過自動調(diào)節(jié),變頻器輸出頻率減小,水壓即可回落。當變頻器輸出頻率逐步減小直至趨于下限頻率時,若此時被調(diào)節(jié)量仍超過了給定值,則由PLC控制,甩掉一臺直接工頻電網(wǎng)的電機,減少一部分固定分量,由變頻器控制調(diào)節(jié)可變分量的成分,電機很快升速,使壓力顯示值達到給定值。此后,流量再增加,則于前所述,系統(tǒng)進入下一次循環(huán),如此反復(fù),使多臺水泵自動交替切換,先開先停,互為備用。因此,在工作過程中,無論有幾臺電機直接接到工頻電網(wǎng)上,總保持一臺電機由變頻器作調(diào)節(jié)控制,這樣既保持供水系統(tǒng)壓力恒定,又有助于延長泵機使用壽命和節(jié)約電能,提高功率因數(shù)。
根據(jù)日用水量變化曲線,用水高峰集中在早、中、晚三個時段,而在深夜則用水量處于低谷。改變不同時段的壓力給定值,則能更進一步起到節(jié)能的作用。在PLC控制程序中設(shè)有時鐘編程,按24h設(shè)定24個時段,在每個時段內(nèi)的壓力給定值是根據(jù)日用水量變化曲線設(shè)定的。工作時,控制程序按不同時段自動取出壓力給定值,無須人工干預(yù)。
對于恒壓變流量供水系統(tǒng),在調(diào)速過程中常是多臺水泵處于輪換工作,水泵的啟,停易導致供水管網(wǎng)中水流速度的突變而引起水壓的突變,產(chǎn)生%停泵水錘,為防止水錘現(xiàn)象,按設(shè)計要求,在供水管路中對應(yīng)每一臺水泵安裝一臺電動閥門,由PLC控制閥門的開啟、關(guān)閉,并同時監(jiān)控閥門運行時的狀態(tài)信號。一般的操作規(guī)程是:在停泵前需將該泵所對應(yīng)的電動閥門關(guān)閉再停泵,開泵時先啟動泵再打開閥門(即閥門后開先關(guān))。為此,在PLC控制程序中增設(shè)了電動閥門的開、關(guān)控制程序。水泵啟動時,電動閥門是處于關(guān)閉狀態(tài),水泵在輕載狀態(tài)下起動,轉(zhuǎn)速很快上升。水泵上升到最高轉(zhuǎn)速時,打開閥門,水流進入供水管網(wǎng)。同樣,當需要關(guān)閉水泵時,首先關(guān)閉電動閥門,在PLC取得閥門已關(guān)閉了的信號后停泵。增加這套程序后,有效地解決了停泵水錘,使系統(tǒng)運行平穩(wěn)、安全。
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