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    供水控制系統是以某一參量作為控制目標，通過對水泵電機進行控制來改變水泵的運行

工況（如流量、揚程、功率），以達到用戶的需求。根據控制目標對象的不同可分為壓力控

制、液位控制及其他特殊控制方式，如溫度、差壓和溫差。從電控系統類型上分有普通繼電

控制型和變頻調速控制型，普通繼電型通過控制交流接觸器控制水泵電機的起停，水泵電機處于工頻及停止狀態，起動方式有軟起動、自耦變壓器起動或直接起動。變頻調速系統對電機的轉速實現無級調速，根據用水量大小進行變速供水，保證出水壓力不變。既節約電能，又保證水泵軟啟動（對電網電壓沖擊不大），延長了水泵壽命。高層建筑及生活小區供水系統的發展方向是采用現代檢測技術、計算機控制技術、交流調速技術，形成組合化、模塊化、可編程、可通信的系統。主要組成部分是PLC系統、PID控制器、變頻器、電機、水泵、壓力傳感器。

 

水池－水泵（恒壓變頻或氣壓罐）－管網系統－用水點是目前國內外普遍采用的方法。該系統供水采用變頻泵循環方式，以“先開先關”的順序關泵，工作泵與備用泵不固定。這樣既保證供水系統有備用泵，又保證系統泵有相同的運行時間，有效地防止因為備用泵長期不用發生銹死現象，提高了設備的綜合利用率，降低了維護費用。

水池－水泵－高位水箱－用水點這種供水方式通過水泵抽水送至高位水箱，再由高位水箱向下供水至各用戶。但是這第種二次供水方式不可避免造成二次污染，影響居民的身體健康，所以這種方案終將淘汰。

 

供水系統主要應用的PID恒壓控制功能、多泵循環控制功能以及睡眠功能，不同水泵廠商會采用不同方案來實現這些功能。

 

采用PLC控制系統實現PID控制和多泵循環功能，變頻器僅做基本調速。圖2為方案1實施系統。

 

在工作過程中，壓力傳感器將管網水壓變換為電壓或電流信號，經模擬量輸入通道輸入PLC系統，PLC根據給定的壓力設定值與實際檢測值進行PID運算，由PLC將速度命令發送至變頻器，調節水泵電機的頻率，PLC與變頻器間采用Modbus通信、0-10V/4-20mA控制。

    不配置PLC采用變頻器內部的PID功能，變頻器驅動水泵臺數較少，一般為2臺，水泵的切換循環功能也由變頻器控制。

 

采用變頻器內部PID控制功能，水泵數量較多，一般在三臺以上，由PLC實現靈活的循環控制及故障切換保護。

 

臺達CP2000系列變頻器擁有內部PID功、多泵循環功能以及內置PLC，可以通過變頻器實現以上功能。

CP2000變頻器內部PID回授信號可以選擇正回授及負回授兩種方式（08-00），負回授對應，當輸出頻率增加，電機運轉速度增大時，檢測反饋信號也會增大的應用場合；當需要減小輸出頻率時檢測反饋信號增大時，選擇正回授。回授接口端子的選參數設置如表1所示。

回授信號端子	參數設置	實際信號類型	信號對應關系
AVI1為回授信號	03-00=5	0-10V	0-100%
ACI 為回授信號	03-01=5	0-20/4-20mA	0-100%
AVI2 為回授信號	03-02=5	0-10V	-100--+100%

   PID的目標值參數設置如表2所示。

PID目標設定值選擇	參數設置
數字操作器	00-20=0
通訊RS485輸入	00-20=1
AVI1為輸入給定	03-00=4，00-20=2
ACI為輸入給定	03-01=4，00-20=2
AVI2為輸入給定	03-02=4，00-20=2

    CP2000可設置睡眠頻率08-10、睡眠時間08-12和蘇醒頻率08-11，當頻率命令低于睡眠頻率時，在睡眠時間內，變頻器運轉頻率為睡眠頻率08-10，當給定低于睡眠頻率的時間超過睡眠時間時，變頻器進入睡眠狀態，輸出頻率為0，直至速度命令達到蘇醒頻率時，變頻器進入蘇醒狀態，按頻率給定命令運行。圖4為睡眠、蘇醒功能示意圖。

             圖4 睡眠、蘇醒功能示意圖

     CP2000有五種循環方式，一臺變頻器最多可驅動8組電機。

    最多可以控制8臺電機，每臺電機工作于變頻或停止狀態，每個時刻有一臺電機運行，電機按順序運行設定的時間（參數12.02設定）后停止，延時（參數12.03）后，起動下一臺電機，循環控制多臺電機，防止某些電機長期工作，而某些電機長期不工作的情況出現。

 

最多可以控制4臺電機，每臺電機可以工作于變頻和工頻狀態。加泵過程，當現有運行電機不能滿足壓力或流量要求時，將變頻運行的電機加速后切換至工頻電源驅動，再變頻起動下一臺電機，依次增加電機數量，最后工作于若干臺電機工頻運行與一臺電機變頻運行模式。

減泵過程，當運行時的壓力（或）流量大于設定值時，需要減泵降速運行，變頻電機開始減速；若減速到某轉速時，滿足要求，系統維持狀態繼續運行；若變頻電機速度停止運行后，壓力（或流量）仍大于設定值，系統將停止一臺工頻電機。若此時壓力（或流量）仍大于設定值，則系統再停止一臺工頻電機；若此時壓力或（流量）小于設定值時，將一臺電機啟動工作于變頻狀態，保持若干電機工頻運行、一臺電機變頻運行的模式。

最多可以驅動8臺工頻運行電機和1臺變頻運行的電機。

加泵過程，第1臺電機變頻運行到切換頻率后，如果壓力（或流量）小于設定值，系統增加一臺工頻運行的電機，最后系統工作于一臺電機變頻運行、若干臺電機工頻運行狀態。

減泵過程，若系統的壓力（或流量）大于設定值，首先變頻運行的電機開始減速，根據給定與反饋值比較，直至速度減到最小設定頻率，若壓力（或流量）仍大于設定值，減少工頻運行電機，直到反饋值小于給定值時，變頻電機加速到合適轉速，最后系統也工作于一臺電機變頻運行、若干臺電機工頻運行狀態。

 

 

     系統處于定量循環模式工作時，壓力（或流量）需求較少時，只有部分電機工作，有的電機可能處于較長時間不運行，這時可以用定時循環的模式循環運行電機。

定時循環+定量控制主要實現方式是，系統在定量控制模式工作時，壓力（或流量）需求較小時，只有部分電機工作，有的電機會處于長時間不運行狀態，這時可以增加定時循環功能使電機循環工作。表3為恒壓供水系統CP2000變頻器關鍵參數設置。

 

參數碼	參數名稱	單位	數值	注釋
00-11	速度模式選擇		0	V/F控制
03-00	AVI模擬輸入功能選擇		4	AVI為目標設定值
03-01	ACI模擬輸入功能選擇		5	ACI為PID回授值
08-00	PID回饋端子選擇		1	選擇負回授
08-10	睡眠參考點	Hz	30.00
08-11	蘇醒參考點	Hz	35.00
08-12	睡眠時間	s	10.0
08-20	PID模式選擇		0
12-00	循環控制		2	定量循環
12-01	連接電機臺數		3
12-03	加速時電機切換延遲時間	s	5
12-04	減速時電機切換延遲時間	s	5
12-05	定量循環時電機切換時間	s	20
12-06	定量循環時電機切換頻率	Hz	50

邱佩服，男，出生于1980年12月，畢業于北京機械工業學院，自動化專業。現任中達電通股份有限公司變頻器產品處高級應用工程師，從事變頻器項目類應用相關技術工作。