三菱PLC、AB变频器恒压供水系统的应用

谭德亭

（浙江福莱特玻璃镜业股份有限公司，浙江 嘉兴 314001）

1 系统介绍

变频恒压供水系统原理如图1所示，它主要是由PLC、触摸屏、变频器、压力传感器、动力控制线路以及3台水泵等组成。操作人员可通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。

通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成4～20mA的标准信号送入PLC，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上。当用水量超过一台泵的供水量时，通过PLC控制加泵，根据用水量的大小由PLC控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。

图1 变频恒压供水系统原理图

2 系统运行模式及功能

本系统具备手动、自动两种运行模式。在自动模式下通过起动/停止按钮控制水泵电动机的运行与停止；变频器根据设定压力自动调整电动机转速，使管网压力保持在设定压力。手动模式下通过起动/停止按钮控制水泵电动机；通过修改变频器参数A145进行运行频率设定（即预设频率2）。

该系统具备低压自动起动水泵、故障自动切换备泵及故障锁定等功能。如当前使用泵发生故障，系统将锁定故障泵，只有通过触摸屏解锁后，该泵才能再次起动。

该系统中，如三台控制柜均选择“自动”模式，则系统为两用一备模式。任意起动其中两台，第三台自动选择为备用；如三台控制柜任意两台选择“自动”模式，一台选择“手动”模式，则两台选为自动模式的控制柜构成一用一备模式。任意起动其中一台，另一台自动选择为备用。

3 系统运行方式分析

该系统有手动和自动两种运行方式，系统起动前进行下述操作：

（1）打开触摸屏的“PID设置”画面，进行压力设定；

（2）打开触摸屏的“功能设置”画面，选择“故障自动切换”为“是”或“否”。当选择“是”时，起动水泵后系统自动选择备用泵，当运行泵发生故障时，系统自动起动备用泵。

（3）打开“功能设置”画面，选择“低压自动切换”为“是”或“否”。当选择“是”时，当管网压力低于“低压力设定值”设定时，会依次起动1#、2#、3#水泵，起动过程中如管网压力超过“低压力设定值”时，不会再起动后续泵。

3.1 手动运行

将水泵控制方式选择旋钮旋至“手动”位置，按下控制柜面板上的“起动”按钮，变频器会以A145设定的频率运行。

3.2 自动运行

（1）两用一备模式（三台水泵均正常，均可以自动使用）

将三台水泵的“手动/自动”旋钮旋到自动位置；按下任意两台水泵的“起动”按钮，水泵起动，并通过变频器自动调速运行。需要停车时，按下“停止” 按钮，水泵停止运行。图2为1#水泵自动运行的控制程序。

图21#水泵自动运行控制程序

在操作中值得注意的是，三台水泵均选择“自动”时，任意起动其中两台，第三台自动被选择为备用泵。如仅起动一台，则不会自动选择备用泵。故障自动切换选择为“是”后，如运行泵任意一台泵发生故障，则自动起动备用泵；如选择“否”，处于自动状态的水泵则需要通过柜面按钮起动。

（2）一用一备模式（两台水泵均正常，均可以自动使用）

将任意两台水泵“手动/自动”旋钮旋到自动位置，组成一用一备系统。第三台水泵“手动/自动”旋钮旋到手动位置；按下自动两台水泵任意一台“起动”按钮，水泵起动，并自动调速运行；需要停车时，按下“停止”按钮，水泵停止运行。

4 关于“故障”

（1）当变频器自身故障时，故障蜂鸣器发出声光报警，同时触摸屏上显示“故障”。

（2）当水泵“手动/自动”旋钮旋到自动位置时，按下“起动”按钮，如PLC未收到变频器的运行信号，视为变频器故障，同时触摸屏上显示“故障”。

（3）当水泵“手动/自动”旋钮旋到自动位置时，因“低水压自动起动”或“故障自动切换”而自动起动水泵，如PLC未收到变频器的运行信号，视为变频器故障，同时触摸屏上显示“故障”。

（4）当水泵“手动/自动”旋钮旋到自动位置时，如果触摸屏上显示“故障”时，该水泵不能够自动起动，按下柜面“起动”按钮也无效。

当水泵“手动/自动”旋钮旋到手动位置时，如变频器未故障，则按下柜面“起动”按钮能够起动水泵。但在实际操作过程中，在未查明故障原因之前不要尝试手动起动水泵。

（5）如触摸屏显示“故障”，只有按下“解除”后，变频器才能再次自动起动。

5 关于“低压力自起动”

（1）“手动/自动”旋钮旋到自动位置时，才可以自起动。

（2）如“低压力自起动”选择了“是”，当管网压力低于“低压力设定值”设定时，会首先起动1#水泵，经过15s延时后起动 2#水泵，再经过 15s延时后起动 3#水泵。起动过程中如管网压力超过“低压力设定值”时，便不会再起动后续泵。

（3）如停电再来电，“低压力自起动”会自动保持停电之前的状态。

（4）“低压力自起动”的应用

在系统以两用一备或一用一备模式运行时，如果管网用水量增大超出变频器调节范围后，管网压力会下降。当管网压力低于“低压力设定值”后，会自动起动备用水泵。

停电再来电时，能够自动起动水泵。图3为低压力自起动控制部分程序。

图3 低压力自起动控制部分程序

6 AB变频器主要参数设置

本系统采用罗克韦尔公司 AB变频器，型号为22P-D208-110kW。参数设置的前提是变频器参数为默认值，就是出厂设置。而且要参看电气原理图，确认变频器控制端子接线正确及变频器型号。P为基本编程代号，T为端子代号，A为高级编程代号。本系统中变频器的主要参数设置如表1。

7 其他注意事项

（1）水泵检修时必须切断变频器主电源。

表1 变频器的主要参数设置

（2）三台变频器的A145参数设置要一致，从而避免多台水泵同时手动运行时出水相互影响；自动起动水泵时加、减速时间取决于 P39、P40的设定值；手动起动水泵时加、减速时间取决于A147、A148的设定值。

（3）变频器显示面板上红色按键按下后变频器会停止工作；变频器故障时能够清除故障，务必谨慎操作。

（4）天气炎热时，必须打开柜内散热风扇，避免变频器热故障停机。

8 结论

在供水系统中采用变频调速运行方式，系统可根据实际设定水压自动调节水泵电动机的转速或加减泵，使供水系统管网中的压力保持在给定值，以求最大限度的节能、节水、节地、节资，并使系统处于可靠运行的状态，实现恒压供水。

该系统采用压力闭环控制，系统用水量任何变化均能使供水管网的压力保持给定，大大提高了供水品质。目前该系统在我公司投入使用，效果明显。

[1]FX1S1N2N2NC编程手册.

[2]AB PowerFlex 400变频器技术手册.

[3]三菱人机界面GOT900培训教材.