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臺(tái)達(dá)C2000變頻器在工廠自動(dòng)化控制中智能恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2022-06-27 來(lái)源：恒博圖安

在傳統(tǒng)的區(qū)域供水系統(tǒng)中，用戶對(duì)供水壓力的要求都是經(jīng)由市政供水管網(wǎng)經(jīng)過(guò)二次加壓或高位水塔儲(chǔ)水池來(lái)滿足的。
日常供水控制通常采用水泵恒速運(yùn)行加調(diào)整出口閥開(kāi)度的方式調(diào)節(jié)供水的水量水壓，這種供水的方式會(huì)使大量能量消耗在出口閥門(mén)，造成能源浪費(fèi)；而且儲(chǔ)水池也會(huì)有二次污染的問(wèn)題。采用變頻器作恒壓供水恰好可以克服這些問(wèn)題。
臺(tái)達(dá)新近推出的C2000變頻器應(yīng)用在新塘牛仔城一家做7.5kW水泵的恒壓供水改造的牛仔布漂染廠中，很好的滿足了該應(yīng)用場(chǎng)合的適用特性。
恒壓供水控制原理
水泵變頻恒壓供水方式基于PID控制原理，維持管路供水壓力的恒定。當(dāng)用戶用水量加大時(shí)，管路壓力減小，變頻器轉(zhuǎn)速要提高以增加流量補(bǔ)充壓力；反之，用戶用水量減小時(shí)，管路壓力增大，變頻器轉(zhuǎn)速要降低，使流量適當(dāng)降低以使壓力恒定。這樣就可以使用戶得到穩(wěn)定的供水壓力。
如圖1所示，PA~PB是超高壓區(qū)，即使變頻器停止運(yùn)轉(zhuǎn)水泵電機(jī)也無(wú)法降低的供水壓力的區(qū)間，這種情況是自來(lái)水供水壓力嚴(yán)重偏高造成的，但發(fā)生幾率比較小，或因?yàn)橛脩粲盟繕O少甚至沒(méi)有時(shí)發(fā)生，此時(shí)就需要變頻器停止水泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；PB~PC是變頻器恒壓供水壓力區(qū)。PD~0區(qū)間是低壓區(qū)，即使變頻器控制水泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到最大速度也無(wú)法提高供水壓力的區(qū)間，這種情況可能是市政供水系統(tǒng)發(fā)生問(wèn)題（例如供水管道破裂等），或客戶端用水量過(guò)大造成，需要考慮更換供水設(shè)備或調(diào)整用水量。
PID回路控制原理如圖2所示，KP 比例增益(P 控制)，Ti 積分時(shí)間(I 控制)，Td 微分時(shí)間(D 控制)，S 演算。
1．比例（P）控制
比例P 控制的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系，當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。
2．積分（I）控制
在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱(chēng)這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或稱(chēng)之為有差系統(tǒng)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須加入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。如此一來(lái)，即使誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例(P)+積分(I)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。
3．微分（D）控制
在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。具有抑制誤差的作用，使抑制誤差作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。比例(P)+微分(D)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。
控制工藝要求
(1) 設(shè)備要求能夠設(shè)定系統(tǒng)給定壓力值（5~6kg），即PID控制的目標(biāo)值；
(2) 壓力傳感器將實(shí)時(shí)采取數(shù)據(jù)作為PID控制的檢出值；
(3) PID 控制的目標(biāo)值與壓力傳感器檢出值大小比較后產(chǎn)生誤差量，將PID 控制的運(yùn)算結(jié)果輸出給控制供水泵電機(jī)的變頻器；
(4) 控制變頻器拖動(dòng)供水泵輸出不同轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)供水恒壓的控制效果；
(5) 提供比例增益P、積分時(shí)間I、微分時(shí)間D參數(shù)的微調(diào)窗口；
(6) 兩臺(tái)水泵實(shí)現(xiàn)24h輪換使用控制；
(7) 單臺(tái)泵供水壓力不夠時(shí)，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前供水泵工頻切換，和變頻啟動(dòng)第2臺(tái)供水泵。