摘  要：本文主要講述應用台達C2000變頻器在工廠自動化控製中智能恒壓供水係統的應用，介紹恒壓供水控製係統配置和控製工藝，以及台達C2000變頻器的應用技術。

關鍵詞：恒壓供水 變頻器 C2000

    在傳統的區域供水係統中，用戶對供水壓力的要求都是經由市政供水管網經過二次加壓或高位水塔儲水池來滿足的。

    日(ri)常(chang)供(gong)水(shui)控(kong)製(zhi)通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)水(shui)泵(beng)恒(heng)速(su)運(yun)行(xing)加(jia)調(tiao)整(zheng)出(chu)口(kou)閥(fa)開(kai)度(du)的(de)方(fang)式(shi)調(tiao)節(jie)供(gong)水(shui)的(de)水(shui)量(liang)水(shui)壓(ya)，這(zhe)種(zhong)供(gong)水(shui)的(de)方(fang)式(shi)會(hui)使(shi)大(da)量(liang)能(neng)量(liang)消(xiao)耗(hao)在(zai)出(chu)口(kou)閥(fa)門(men)，造(zao)成(cheng)能(neng)源(yuan)浪(lang)費(fei)
；而且儲水池也會有二次汙染的問題。采用變頻器作恒壓供水恰好可以克服這些問題。

    台達新近推出的C2000變頻器應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，很好的滿足了該應用場合的適用特性。

 

    水泵變頻恒壓供水方式基於PID控製原理，維持管路供水壓力的恒定。當用戶用水量加大時
，管路壓力減小，變頻器轉速要提高以增加流量補充壓力
；fanzhi，yonghuyongshuiliangjianxiaoshi，guanluyalizengda，bianpinqizhuansuyaojiangdi
，shiliuliangshidangjiangdiyishiyalihengding。zheyangjiukeyishiyonghudedaowendingdegongshuiyali。

圖1 恒壓供水控製原理圖

    如圖1所示
，P_A~P_B是shi超chao高gao壓ya區qu，即ji使shi變bian頻pin器qi停ting止zhi運yun轉zhuan水shui泵beng電dian機ji也ye無wu法fa降jiang低di的de供gong水shui壓ya力li的de區qu間jian，這zhe種zhong情qing況kuang是shi自zi來lai水shui供gong水shui壓ya力li嚴yan重zhong偏pian高gao造zao成cheng的de
，但dan發fa生sheng幾ji率lv比bi較jiao小xiao，或huo因yin為wei用yong戶hu用yong水shui量liang極ji少shao甚shen至zhi沒mei有you時shi發fa生sheng，此ci時shi就jiu需xu要yao變bian頻pin器qi停ting止zhi水shui泵beng電dian機ji運yun轉zhuan
；P_B~P_C是變頻器恒壓供水壓力區。P_D~0區間是低壓區，即使變頻器控製水泵電機運轉到最大速度也無法提高供水壓力的區間，這種情況可能是市政供水係統發生問題（例如供水管道破裂等），或客戶端用水量過大造成，需要考慮更換供水設備或調整用水量。

圖2 PID回路控製原理圖

    如圖2所示，K_P 比例增益(P 控製)
，T_i 積分時間(I 控製)，T_d 微分時間(D 控製)，S 演算。

1．比例（P）控製

比例P 控製的輸出與輸入誤差信號成比例關係，當僅有比例控製時係統輸出存在穩態誤差。

2．積分（I）控製

    在(zai)積(ji)分(fen)控(kong)製(zhi)中(zhong)，控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)與(yu)輸(shu)入(ru)誤(wu)差(cha)信(xin)號(hao)的(de)積(ji)分(fen)成(cheng)正(zheng)比(bi)關(guan)係(xi)。對(dui)一(yi)個(ge)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)
，如(ru)果(guo)在(zai)進(jin)入(ru)穩(wen)態(tai)後(hou)存(cun)在(zai)穩(wen)態(tai)誤(wu)差(cha)，則(ze)稱(cheng)這(zhe)個(ge)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)是(shi)有(you)穩(wen)態(tai)誤(wu)差(cha)的(de)或(huo)稱(cheng)之(zhi)為(wei)有(you)差(cha)係(xi)統(tong)。為(wei)了消除穩態誤差，在控製器中必須加入“積分項”。積(ji)分(fen)項(xiang)對(dui)誤(wu)差(cha)取(qu)決(jue)於(yu)時(shi)間(jian)的(de)積(ji)分(fen)，隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)的(de)增(zeng)加(jia)
，積(ji)分(fen)項(xiang)會(hui)增(zeng)大(da)。如(ru)此(ci)一(yi)來(lai)，即(ji)使(shi)誤(wu)差(cha)很(hen)小(xiao)
，積(ji)分(fen)項(xiang)也(ye)會(hui)隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)的(de)增(zeng)加(jia)而(er)加(jia)大(da)
，它(ta)推(tui)動(dong)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)增(zeng)大(da)使(shi)穩(wen)態(tai)誤(wu)差(cha)進(jin)一(yi)步(bu)減(jian)小(xiao)
，直(zhi)到(dao)等(deng)於(yu)零(ling)。因(yin)此(ci)，比(bi)例(P)+積分(I)控製

器，可以使係統在進入穩態後無穩態誤差。

    在微分控製中
，控製器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關係。自動控製係統在克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩。具有抑製誤差的作用，使抑製誤差作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑製誤差的作用就應該是零。比例(P)+微分(D)控製器能改善係統在調節過程中的動態特性。

 

(1)        設備要求能夠設定係統給定壓力值（5~6kg）
，即PID控製的目標值；

(2)        壓力傳感器將實時采取數據作為PID控製的檢出值；

(3)        PID 控製的目標值與壓力傳感器檢出值大小比較後產生誤差量，將PID 控製的運算結果輸出給控製供水泵電機的變頻器
；

(4)        控製變頻器拖動供水泵輸出不同轉速，達到調節供水恒壓的控製效果；

(5)        提供比例增益P、積分時間I、微分時間D參數的微調窗口；

(6)        兩台水泵實現24h輪換使用控製；

(7)        單台泵供水壓力不夠時，實現當前供水泵工頻切換，和變頻啟動第2台供水泵。

 

1．變頻器：VFD075C43A；

2、壓力傳感器：量程0~16kg/輸出4~20mA。

 

    電氣原理圖見圖3。

圖3 電氣原理圖

圖4 部分程序