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1 供水係統概況
供水控製係統是以某一參量作為控製目標，通過對水泵電機進行控製來改變水泵的運行
工況（如流量、揚程、功率），以達到用戶的需求。根據控製目標對象的不同可分為壓力控
製、液位控製及其他特殊控製方式，如溫度、差壓和溫差。從電控係統類型上分有普通繼電
控製型和變頻調速控製型，普通繼電型通過控製交流接觸器控製水泵電機的起停，水泵電機處於工頻及停止狀態，起動方式有軟起動、自zi耦ou變bian壓ya器qi起qi動dong或huo直zhi接jie起qi動dong。變bian頻pin調tiao速su係xi統tong對dui電dian機ji的de轉zhuan速su實shi現xian無wu級ji調tiao速su，根gen據ju用yong水shui量liang大da小xiao進jin行xing變bian速su供gong水shui，保bao證zheng出chu水shui壓ya力li不bu變bian。既ji節jie約yue電dian能neng，又you保bao證zheng水shui泵beng軟ruan啟qi動dong（對電網電壓衝擊不大），延長了水泵壽命。高層建築及生活小區供水係統的發展方向是采用現代檢測技術、計算機控製技術、交流調速技術，形成組合化、模塊化、可編程、可通信的係統。主要組成部分是PLC係統、PID控製器、變頻器、電機、水泵、壓力傳感器。
2 供水係統方案及比較
水池－水泵（恒壓變頻或氣壓罐）－管網係統－用水點是目前國內外普遍采用的方法。該係統供水采用變頻泵循環方式，以“先開先關”的de順shun序xu關guan泵beng，工gong作zuo泵beng與yu備bei用yong泵beng不bu固gu定ding。這zhe樣yang既ji保bao證zheng供gong水shui係xi統tong有you備bei用yong泵beng，又you保bao證zheng係xi統tong泵beng有you相xiang同tong的de運yun行xing時shi間jian，有you效xiao地di防fang止zhi因yin為wei備bei用yong泵beng長chang期qi不bu用yong發fa生sheng鏽xiu死si現xian象xiang，提ti高gao了le設she備bei的de綜zong合he利li用yong率lv，降jiang低di了le維wei護hu費fei用yong。
水池－水泵－高位水箱－用(yong)水(shui)點(dian)這(zhe)種(zhong)供(gong)水(shui)方(fang)式(shi)通(tong)過(guo)水(shui)泵(beng)抽(chou)水(shui)送(song)至(zhi)高(gao)位(wei)水(shui)箱(xiang)，再(zai)由(you)高(gao)位(wei)水(shui)箱(xiang)向(xiang)下(xia)供(gong)水(shui)至(zhi)各(ge)用(yong)戶(hu)。但(dan)是(shi)這(zhe)第(di)種(zhong)二(er)次(ci)供(gong)水(shui)方(fang)式(shi)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)造(zao)成(cheng)二(er)次(ci)汙(wu)染(ran)，影(ying)響(xiang)居(ju)民(min)的(de)身(shen)體(ti)健(jian)康(kang)，所(suo)以(yi)這(zhe)種(zhong)方(fang)案(an)終(zhong)將(jiang)淘(tao)汰(tai)。
圖1 變頻恒壓供水係統主電路
3 變頻恒壓供水係統控製方案
供水係統主要應用的PID恒壓控製功能、多泵循環控製功能以及睡眠功能，不同水泵廠商會采用不同方案來實現這些功能。
3.1 方案1
采用PLC控製係統實現PID控製和多泵循環功能，變頻器僅做基本調速。圖2為方案1實施係統。
圖2 PLC控製係統實現供水
在工作過程中，壓力傳感器將管網水壓變換為電壓或電流信號，經模擬量輸入通道輸入PLC係統，PLC根據給定的壓力設定值與實際檢測值進行PID運算，由PLC將速度命令發送至變頻器，調節水泵電機的頻率，PLC與變頻器間采用Modbus通信、0-10V/4-20mA控製。
3.2 方案2
不配置PLC采用變頻器內部的PID功能，變頻器驅動水泵台數較少，一般為2台，水泵的切換循環功能也由變頻器控製。
圖3 PID內部功能實現供水
3.3 方案3
采用變頻器內部PID控製功能，水泵數量較多，一般在三台以上，由PLC實現靈活的循環控製及故障切換保護。
4 台達CP2000變頻器功能與設置
台達CP2000係列變頻器擁有內部PID功、多泵循環功能以及內置PLC，可以通過變頻器實現以上功能。
4.1 PID控製功能
CP2000變頻器內部PID回授信號可以選擇正回授及負回授兩種方式（08-00），負回授對應，當輸出頻率增加，電機運轉速度增大時，檢測反饋信號也會增大的應用場合；當需要減小輸出頻率時檢測反饋信號增大時，選擇正回授。回授接口端子的選參數設置如表1所示。
表1 回授接口端子的選參數
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回授信號端子
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參數設置
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實際信號類型
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信號對應關係
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AVI1為回授信號
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03-00=5
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0-10V
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0-100%
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ACI 為回授信號
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03-01=5
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0-20/4-20mA
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0-100%
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AVI2 為回授信號
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03-02=5
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0-10V
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-100--+100%
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PID的目標值參數設置如表2所示。
表2 PID目標值參數
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PID目標設定值選擇
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參數設置
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數字操作器
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00-20=0
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通訊RS485輸入
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00-20=1
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AVI1為輸入給定
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03-00=4，00-20=2
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ACI為輸入給定
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03-01=4，00-20=2
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AVI2為輸入給定
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03-02=4，00-20=2
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4.2 睡眠喚醒功能
CP2000可設置睡眠頻率08-10、睡眠時間08-12和蘇醒頻率08-11，當頻率命令低於睡眠頻率時，在睡眠時間內，變頻器運轉頻率為睡眠頻率08-10，當給定低於睡眠頻率的時間超過睡眠時間時，變頻器進入睡眠狀態，輸出頻率為0，直至速度命令達到蘇醒頻率時，變頻器進入蘇醒狀態，按頻率給定命令運行。圖4為睡眠、蘇醒功能示意圖。
圖4 睡眠、蘇醒功能示意圖
4.3 多泵循環功能
CP2000有五種循環方式，一台變頻器最多可驅動8組電機。
4.4 定時循環
最多可以控製8台電機，每台電機工作於變頻或停止狀態，每個時刻有一台電機運行，電機按順序運行設定的時間（參數12.02設定）後停止，延時（參數12.03）後，起動下一台電機，循環控製多台電機，防止某些電機長期工作，而某些電機長期不工作的情況出現。
圖5 以4台電機為例定時循環控製配線圖
4.5 定量循環
最多可以控製4台tai電dian機ji，每mei台tai電dian機ji可ke以yi工gong作zuo於yu變bian頻pin和he工gong頻pin狀zhuang態tai。加jia泵beng過guo程cheng，當dang現xian有you運yun行xing電dian機ji不bu能neng滿man足zu壓ya力li或huo流liu量liang要yao求qiu時shi，將jiang變bian頻pin運yun行xing的de電dian機ji加jia速su後hou切qie換huan至zhi工gong頻pin電dian源yuan驅qu動dong，再zai變bian頻pin起qi動dong下xia一yi台tai電dian機ji，依yi次ci增zeng加jia電dian機ji數shu量liang，最zui後hou工gong作zuo於yu若ruo幹gan台tai電dian機ji工gong頻pin運yun行xing與yu一yi台tai電dian機ji變bian頻pin運yun行xing模mo式shi。
減泵過程，當運行時的壓力（或）流量大於設定值時，需要減泵降速運行，變頻電機開始減速；若減速到某轉速時，滿足要求，係統維持狀態繼續運行；若變頻電機速度停止運行後，壓力（或流量）仍大於設定值，係統將停止一台工頻電機。若此時壓力（或流量）仍大於設定值，則係統再停止一台工頻電機；若此時壓力或（流量）小於設定值時，將一台電機啟動工作於變頻狀態，保持若幹電機工頻運行、一台電機變頻運行的模式。
圖6 以4台電機為例定量循環控製配線圖（最多4台）
4.6 定量控製
最多可以驅動8台工頻運行電機和1台變頻運行的電機。
加泵過程，第1台電機變頻運行到切換頻率後，如果壓力（或流量）小於設定值，係統增加一台工頻運行的電機，最後係統工作於一台電機變頻運行、若幹台電機工頻運行狀態。
減泵過程，若係統的壓力（或流量）大於設定值，首先變頻運行的電機開始減速，根據給定與反饋值比較，直至速度減到最小設定頻率，若壓力（或流量）仍大於設定值，減少工頻運行電機，直到反饋值小於給定值時，變頻電機加速到合適轉速，最後係統也工作於一台電機變頻運行、若幹台電機工頻運行狀態。
圖7 以4台電機為例定量控製配線圖（最多8台電機）
4.7 定時循環+定量循環
係統處於定量循環模式工作時，壓力（或流量）需求較少時，隻有部分電機工作，有的電機可能處於較長時間不運行，這時可以用定時循環的模式循環運行電機。
定時循環+定量控製主要實現方式是，係統在定量控製模式工作時，壓力（或流量）需求較小時，隻有部分電機工作，有的電機會處於長時間不運行狀態，這時可以增加定時循環功能使電機循環工作。表3為恒壓供水係統CP2000變頻器關鍵參數設置。
表3 恒壓供水係統CP2000變頻器關鍵參數
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參數碼
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參數名稱
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單位
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數值
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注釋
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00-11
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速度模式選擇
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0
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V/F控製
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03-00
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AVI模擬輸入功能選擇
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4
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AVI為目標設定值
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03-01
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ACI模擬輸入功能選擇
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5
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ACI為PID回授值
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08-00
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PID回饋端子選擇
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1
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選擇負回授
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08-10
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睡眠參考點
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Hz
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30.00
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08-11
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蘇醒參考點
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Hz
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35.00
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08-12
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睡眠時間
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s
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10.0
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08-20
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PID模式選擇
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|
0
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12-00
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循環控製
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2
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定量循環
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12-01
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連接電機台數
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3
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12-03
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加速時電機切換延遲時間
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s
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5
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12-04
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減速時電機切換延遲時間
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s
|
5
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12-05
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定量循環時電機切換時間
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s
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20
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12-06
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定量循環時電機切換頻率
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Hz
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50
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作者簡介：
邱佩服，男，出生於1980年12yue，biyeyubeijingjixiegongyexueyuan，zidonghuazhuanye。xianrenzhongdadiantonggufenyouxiangongsibianpinqichanpinchugaojiyingyonggongchengshi，congshibianpinqixiangmuleiyingyongxiangguanjishugongzuo。
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