多台水泵的变频恒压控制系统解决案例

电梯变频器技术

对于多台水泵的供水系统，除了上述的控制过程外，还有一个增减泵的控制，一般情况下需要增加一个plc（或类似的控制装置）。
其控制过程为：当管网压力PV低于设定压力SV时，PID输出增加，变频器频率增加，电动转速增加，随着水泵的加速，PV增加，PID的输出一直增大到最大（20mA）时，变频器的输出频率达到最高频率（50Hz），水泵转速达到额定转速；如果PV仍低于SV，则PID输出压力低的报警（开关量）信号，PLC接到该压力低报警信号，延时一定的时间（一般为30s~15min）；如果PV一直小于SV，则说明一台水泵已经不够用了，应使PLC控制第二台水泵投入运行，一直到开泵台数满足要求为止，PV值基本稳定在SV值附近。
当管网压力PV大于设定值SV时，如果PID的输出已经最小（4mA），调速水泵停止运行，如果此时PV仍大于SV，则PID输出压力高的报警信号，PLC接收到此输入信号，延时一定的时间（30s~15min），PLC控制关掉一台水泵，知道关泵台数满足要求为止，PV值基本稳定在SV值附近。
案例分享
以3台泵为例，3台泵的恒压变频控制系统电气控制图如下图所示。目前，很多变频器本身自带PID和PLC，这样造价也低，所以在选型时可以选择这样的变频器，如富士公司的FRENIC5000-P11变频器、西门子公司的M430变频器和爱默生公司的TD2100变频器等。

在图中，万能转换开关SA2在右边“手动”位置时，①和②接通，③和④接通，⑤和⑥断开，按下起动按钮SB2，交流接触器KM1吸合，电动机M1工频起动；
按下停止按钮SB1，交流接触器KM1释放，电动机M1停止运行；
按下起动按钮SB4，交流接触器KM2吸合，电动机M2工频起动；
按下停止按钮SB3，交流接触器KM2释放，电动机M2停止运行。
在图中，万能转换开关SA2在左边“自动”位置时，①和②断开，③和④断开，⑤和⑥接通，KA3吸合，PLC控制变频器的起动，PID的压力高报警信号和压力低报警信号接在PLC的输入端，PLC测量到压力高报警信号或压力低报警信号，如果一直存在该信号，延时一定时间，则PLC控制电动机M1和电动机M2起动或停止。
PLC输出控制继电器KA1吸合时，交流接触器KM1吸合，电动机M1工频起动；
PLC输出控制继电器KA1断开时，交流接触器KM1失电释放，电动机M1停止运行；
PLC控制继电器KA2吸合时，交流接触器KM2吸合，电动机M2工频起动；
PLC控制继电器KA2断开时，交流接触器KM2失电释放，电动机M2停止运行。
压力传感器P测量管道中水的压力，根据压力的大小输出3~340Ω的模拟信号到PID控制器，PID根据误差e（=SV-PV），运算后输出4~20mA的调节信号到变频器的速度控制输入端，改变水泵电动机的转速，从而实现压力的恒定控制。
注意：万能转换开关SA2的②和④触头不能合并为一个触头，否则“自动”时，继电器KA1和KA2线圈吸合会造成手动按钮也能起动水泵电动机。
利用PLC实现恒压控制
在第三张图中，如果不用PID和阀门定位器，而是利用PLC对阀门电动机直接进行开阀、关阀和停止3个动作的控制也可以实现恒压控制。利用PLC实现恒压控制如下图所示。

管网压力PV低于SV时，PLC输出打开阀门控制信号，随着阀门打开角度增加管网压力PV升高，当PLC判别到PV=SV时，PLC输出停止阀门运行信号，阀门停在使PV=SV的位置上。当PV大于SV时，PLC控制阀门关，阀门打开角度减小，当PV=SV时，PLC输出阀门停止运行信号。
3台泵恒压变频控制系统元件清单见下表。

初学者请注意：断路器有电动机型和线路型之分，由于电动机的起动电流大，所以，电动机型的断路器，在较大的电动机起动冲击电流下不出现跳闸，如果选成线路型的，则可能出现断路器在电动机起动时跳闸的问题。
目前，变频恒压供水设备在工业用水、市政输水、建筑用水及民用小区供水等领域大量应用，它避免了用阀门调节压力时造成的节流损失，使用也十分方便。两者的控制系统基本一样，只是用变频器调节电动机的转速代替了控制阀门开度的调节方法。