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菱科變頻器內(nèi)置PID功能在恒壓供水設備中的應用

發(fā)布時間:2008/6/2 0:00:00 訪問次數(shù):526

  摘要:以往的變頻調(diào)速恒壓供水設備,往往采用帶有模入/模出的可編程控制器或pid調(diào)節(jié)器,pid算法編程難度大,設備成本高,調(diào)試困難。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,采用帶有內(nèi)置pid功能的變頻器生產(chǎn)出的恒壓供水設備,降低了設備成本,提高了生產(chǎn)效率,節(jié)省了安裝調(diào)試時間

  關(guān)鍵詞:變頻調(diào)速恒壓供水設備pid降低成本效率

一、引言

  自從通用變頻器問世以來,變頻調(diào)速技術(shù)在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應用。變頻調(diào)速恒壓供水設備以其節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點,在實際應用中得到了很大的發(fā)展。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,變頻器的功能也越來越強。充分利用變頻器

二、傳統(tǒng)的變頻調(diào)速恒壓供水設備設計方案

  傳統(tǒng)的變頻調(diào)速恒壓供水設備往往采用圖1所示的設計方案。

  中變頻器的作用是為電機提供可變頻率的電源,實現(xiàn)電機的無級調(diào)速,從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化。傳感器的任務是檢測管網(wǎng)水壓,壓力設定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶需要的水壓期望值。壓力設定信號和壓力反饋信號在輸入可編程控制器后,經(jīng)可編程控制器內(nèi)部pid控制程序的計算,輸出給變頻器一個轉(zhuǎn)速控制信號。還有一種辦法是將壓力設定信號和壓力反饋信號送入pid回路調(diào)節(jié)器,由pid回路調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)器內(nèi)部進行運算后,輸出給變頻器一個轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號,如圖1中虛線所示。一般的供水設備控制1~3臺水泵,1~2臺工作,1臺備用。在這些水泵中,一般只有一臺變頻泵。當供水設備供電開始工作時,先起動變頻泵,管網(wǎng)水壓達到設定值時,變頻器的輸出頻率則穩(wěn)定在一定的數(shù)值上。而當用水量增加,水壓降低時,傳感器將這一信號送入可編程控制器或pid回路調(diào)節(jié)器,可編程控制器或pid回路調(diào)節(jié)器則送出一個較用水量增加前大的信號,使變頻器的輸出頻率上升,水泵的轉(zhuǎn)速提高,水壓上升。如果用水量增加很多,使變頻器的輸出頻率達到最大值,仍不能使管網(wǎng)水壓達到設定值時,可編程控制器或pid回路調(diào)節(jié)器就發(fā)出控制信號,起動一臺工頻泵,其他泵依次類推。反之,當用水量減少,變頻器的輸出頻率達到最小值時,則發(fā)出減少一臺工頻電機的命令。圖1中m1~m3為電機,p1~p3為水泵,jc1~jc6為電機起、停、互相切換的交流接觸器。

  由于變頻器的轉(zhuǎn)速控制信號是由可編程控制器或pid回路調(diào)節(jié)器給出的,所以對可編程控制器來講,既要有模擬量輸入接口,又要有模擬量輸出接口。由于帶模擬量輸入/輸出接口的可編程控制器價格很高,這無形中就增加了供水璞傅某殺盡h舨捎么心d飭渴淙?數(shù)字量輸出的可編程控制器蛞誑殺喑炭刂破韉氖至渴涑隹諏斫右豢镻wm調(diào)制板,將可編程控制器輸出的數(shù)字量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂谱冾l器轉(zhuǎn)速的模擬信號,造成可編程控制器的成本沒有降低,還增加了連線和附加設備,降低了整套設備的可靠性。如果采用一個開關(guān)量輸入/輸出的可編程控制器和一個pid回路調(diào)節(jié)器,其成本也和帶模擬量輸入/輸出的可編程控制器差不多。所以,在變頻調(diào)速恒壓給水控制設備中,pid控制信號的產(chǎn)生和輸出就成為降低給水設備成本的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

三、新型變頻調(diào)速供水設備的解決方案

  針對傳統(tǒng)的變頻調(diào)速供水設備的不足之處,國外不少生產(chǎn)廠家近年來紛紛推出了一系列新型產(chǎn)品,如abb公司的acs600、acs400系列產(chǎn)品,富士公司的g11s/p11s系列產(chǎn)品,北京菱科lk600p系列。這些產(chǎn)品將pid調(diào)節(jié)器以及簡易可編程控制器的功能都綜合進變頻器內(nèi),形成了帶有各種應用宏的新型變頻器。這類變頻器的價格僅比通用變頻器略微高一點,但功能卻強很多,所以我們在山東文登曲軸廠新建的生活小區(qū)中就采用了這種新型的設計方案。在這套給水設備中,我們采用了abb公司的acs601-0011-3帶內(nèi)置pid功能的變頻器,可編程控制器選用西門子s7-214-1bc10-0xb0型,具體原理框圖如圖2所以示。圖2中m1~m2為電機,p1~p2為水泵,jc1~jc4為電機起、停、互相切換的交流接觸器。

  該給水設備采用2臺水泵,一用一備,由可編程控制器定時切換。若用水量大,變頻器也可以通過可編程接口向可編程控制器發(fā)出信號,由可編程控制器控制兩臺泵同時工作,一臺變頻運行,一臺工頻運行。圖2中傳感器反饋的水壓信號直接送入變頻器自帶的pid調(diào)節(jié)器輸入口ai2+、ai2-,而壓力設定既可以使用變頻器的鍵盤以數(shù)字量的形式設定,也可以采用一只電位器以模擬量的形式送入ai1+、ai1-。這樣通過變頻器的控制面板,在變頻器的pid選項中選擇合適的pid參數(shù),并經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試校正,設備就可以正常運行了。

  由于pid運算在變頻器內(nèi)部,這就省去了對可編程控制器存貯容量的要求和對pid算法的編程,而且pid參數(shù)的在線調(diào)試非常容易,這不僅降低了生產(chǎn)成本,而且大大提高了生產(chǎn)效率。由于變頻器內(nèi)部自帶的pid調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法,所以使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑,穩(wěn)定。同時,為了保證水壓反饋信號值的準確、不失值,可對該信號設置濾波時間常數(shù),同時還可對反饋信號進行換算,使系統(tǒng)的調(diào)試非常簡單、方便。該設備自1997年10月在

  摘要:以往的變頻調(diào)速恒壓供水設備,往往采用帶有模入/模出的可編程控制器或pid調(diào)節(jié)器,pid算法編程難度大,設備成本高,調(diào)試困難。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,采用帶有內(nèi)置pid功能的變頻器生產(chǎn)出的恒壓供水設備,降低了設備成本,提高了生產(chǎn)效率,節(jié)省了安裝調(diào)試時間

  關(guān)鍵詞:變頻調(diào)速恒壓供水設備pid降低成本效率

一、引言

  自從通用變頻器問世以來,變頻調(diào)速技術(shù)在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應用。變頻調(diào)速恒壓供水設備以其節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點,在實際應用中得到了很大的發(fā)展。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,變頻器的功能也越來越強。充分利用變頻器

二、傳統(tǒng)的變頻調(diào)速恒壓供水設備設計方案

  傳統(tǒng)的變頻調(diào)速恒壓供水設備往往采用圖1所示的設計方案。

  中變頻器的作用是為電機提供可變頻率的電源,實現(xiàn)電機的無級調(diào)速,從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化。傳感器的任務是檢測管網(wǎng)水壓,壓力設定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶需要的水壓期望值。壓力設定信號和壓力反饋信號在輸入可編程控制器后,經(jīng)可編程控制器內(nèi)部pid控制程序的計算,輸出給變頻器一個轉(zhuǎn)速控制信號。還有一種辦法是將壓力設定信號和壓力反饋信號送入pid回路調(diào)節(jié)器,由pid回路調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)器內(nèi)部進行運算后,輸出給變頻器一個轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號,如圖1中虛線所示。一般的供水設備控制1~3臺水泵,1~2臺工作,1臺備用。在這些水泵中,一般只有一臺變頻泵。當供水設備供電開始工作時,先起動變頻泵,管網(wǎng)水壓達到設定值時,變頻器的輸出頻率則穩(wěn)定在一定的數(shù)值上。而當用水量增加,水壓降低時,傳感器將這一信號送入可編程控制器或pid回路調(diào)節(jié)器,可編程控制器或pid回路調(diào)節(jié)器則送出一個較用水量增加前大的信號,使變頻器的輸出頻率上升,水泵的轉(zhuǎn)速提高,水壓上升。如果用水量增加很多,使變頻器的輸出頻率達到最大值,仍不能使管網(wǎng)水壓達到設定值時,可編程控制器或pid回路調(diào)節(jié)器就發(fā)出控制信號,起動一臺工頻泵,其他泵依次類推。反之,當用水量減少,變頻器的輸出頻率達到最小值時,則發(fā)出減少一臺工頻電機的命令。圖1中m1~m3為電機,p1~p3為水泵,jc1~jc6為電機起、停、互相切換的交流接觸器。

  由于變頻器的轉(zhuǎn)速控制信號是由可編程控制器或pid回路調(diào)節(jié)器給出的,所以對可編程控制器來講,既要有模擬量輸入接口,又要有模擬量輸出接口。由于帶模擬量輸入/輸出接口的可編程控制器價格很高,這無形中就增加了供水璞傅某殺盡h舨捎么心d飭渴淙?數(shù)字量輸出的可編程控制器蛞誑殺喑炭刂破韉氖至渴涑隹諏斫右豢镻wm調(diào)制板,將可編程控制器輸出的數(shù)字量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂谱冾l器轉(zhuǎn)速的模擬信號,造成可編程控制器的成本沒有降低,還增加了連線和附加設備,降低了整套設備的可靠性。如果采用一個開關(guān)量輸入/輸出的可編程控制器和一個pid回路調(diào)節(jié)器,其成本也和帶模擬量輸入/輸出的可編程控制器差不多。所以,在變頻調(diào)速恒壓給水控制設備中,pid控制信號的產(chǎn)生和輸出就成為降低給水設備成本的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

三、新型變頻調(diào)速供水設備的解決方案

  針對傳統(tǒng)的變頻調(diào)速供水設備的不足之處,國外不少生產(chǎn)廠家近年來紛紛推出了一系列新型產(chǎn)品,如abb公司的acs600、acs400系列產(chǎn)品,富士公司的g11s/p11s系列產(chǎn)品,北京菱科lk600p系列。這些產(chǎn)品將pid調(diào)節(jié)器以及簡易可編程控制器的功能都綜合進變頻器內(nèi),形成了帶有各種應用宏的新型變頻器。這類變頻器的價格僅比通用變頻器略微高一點,但功能卻強很多,所以我們在山東文登曲軸廠新建的生活小區(qū)中就采用了這種新型的設計方案。在這套給水設備中,我們采用了abb公司的acs601-0011-3帶內(nèi)置pid功能的變頻器,可編程控制器選用西門子s7-214-1bc10-0xb0型,具體原理框圖如圖2所以示。圖2中m1~m2為電機,p1~p2為水泵,jc1~jc4為電機起、停、互相切換的交流接觸器。

  該給水設備采用2臺水泵,一用一備,由可編程控制器定時切換。若用水量大,變頻器也可以通過可編程接口向可編程控制器發(fā)出信號,由可編程控制器控制兩臺泵同時工作,一臺變頻運行,一臺工頻運行。圖2中傳感器反饋的水壓信號直接送入變頻器自帶的pid調(diào)節(jié)器輸入口ai2+、ai2-,而壓力設定既可以使用變頻器的鍵盤以數(shù)字量的形式設定,也可以采用一只電位器以模擬量的形式送入ai1+、ai1-。這樣通過變頻器的控制面板,在變頻器的pid選項中選擇合適的pid參數(shù),并經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試校正,設備就可以正常運行了。

  由于pid運算在變頻器內(nèi)部,這就省去了對可編程控制器存貯容量的要求和對pid算法的編程,而且pid參數(shù)的在線調(diào)試非常容易,這不僅降低了生產(chǎn)成本,而且大大提高了生產(chǎn)效率。由于變頻器內(nèi)部自帶的pid調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法,所以使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑,穩(wěn)定。同時,為了保證水壓反饋信號值的準確、不失值,可對該信號設置濾波時間常數(shù),同時還可對反饋信號進行換算,使系統(tǒng)的調(diào)試非常簡單、方便。該設備自1997年10月在

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