摘 要：本文主要講述應用臺達C2000變頻器在工廠自動化控制中智能恒壓供水系統(tǒng)的應用,，介紹恒壓供水控制系統(tǒng)配置和控制工藝,，以及臺達C2000變頻器的應用技術,。
關鍵詞：恒壓供水 變頻器 C2000
在傳統(tǒng)的區(qū)域供水系統(tǒng)中，用戶對供水壓力的要求都是經(jīng)由市政供水管網(wǎng)經(jīng)過二次加壓或高位水塔儲水池來滿足的,。
日常供水控制通常采用水泵恒速運行加調(diào)整出口閥開度的方式調(diào)節(jié)供水的水量水壓,，這種供水的方式會使大量能量消耗在出口閥門，造成能源浪費,；而且儲水池也會有二次污染的問題,。采用變頻器作恒壓供水恰好可以克服這些問題。
臺達新近推出的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,。
恒壓供水控制原理
水泵變頻恒壓供水方式基于PID控制原理，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,；反之,，用戶用水量減小時，管路壓力增大,，變頻器轉速要降低,，使流量適當降低以使壓力恒定。這樣就可以使用戶得到穩(wěn)定的供水壓力,。
圖1 恒壓供水控制原理圖
如圖1所示,，PA~PB是超高壓區(qū)，即使變頻器停止運轉水泵電機也無法降低的供水壓力的區(qū)間,，這種情況是自來水供水壓力嚴重偏高造成的,，但發(fā)生幾率比較小，或因為用戶用水量極少甚至沒有時發(fā)生,，此時就需要變頻器停止水泵電機運轉,；PB~PC是變頻器恒壓供水壓力區(qū)。PD~0區(qū)間是低壓區(qū),，即使變頻器控制水泵電機運轉到最大速度也無法提高供水壓力的區(qū)間,，這種情況可能是市政供水系統(tǒng)發(fā)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(diào)整用水量,。
PID回路控制原理
圖2 PID回路控制原理圖
如圖2所示,，KP 比例增益(P 控制)，Ti 積分時間(I 控制),，Td 微分時間(D 控制),，S 演算。
1．比例（P）控制
比例P 控制的輸出與輸入誤差信號成比例關系,，當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差,。
2．積分（I）控制
在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系,。對一個自動控制系統(tǒng),，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或稱之為有差系統(tǒng),。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差,，在控制器中必須加入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分,，隨著時間的增加,，積分項會增大。如此一來,，即使誤差很小,，積分項也會隨著時間的增加而加大,，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小,，直到等于零。因此,，比例(P)+積分(I)控制器,，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。
3．微分（D）控制
在微分控制中,，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系,。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。具有抑制誤差的作用,，使抑制誤差作用的變化“超前”,，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零,。比例(P)+微分(D)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性,。
控制工藝要求
(1) 設備要求能夠設定系統(tǒng)給定壓力值（5~6kg），即PID控制的目標值,；
(2) 壓力傳感器將實時采取數(shù)據(jù)作為PID控制的檢出值,；
(3) PID 控制的目標值與壓力傳感器檢出值大小比較后產(chǎn)生誤差量,，將PID 控制的運算結果輸出給控制供水泵電機的變頻器；
(4) 控制變頻器拖動供水泵輸出不同轉速,，達到調(diào)節(jié)供水恒壓的控制效果,；
(5) 提供比例增益P、積分時間I,、微分時間D參數(shù)的微調(diào)窗口,；
(6) 兩臺水泵實現(xiàn)24h輪換使用控制；
(7) 單臺泵供水壓力不夠時,，實現(xiàn)當前供水泵工頻切換,，和變頻啟動第2臺供水泵。
方案選型
1．變頻器：VFD075C43A,；
2,、壓力傳感器：量程0~16kg/輸出4~20mA。
電氣原理圖
電氣原理圖見圖3,。
圖3 電氣原理圖
程序編輯
圖4 部分程序
參數(shù)調(diào)整
00-04=10（多功能顯示：顯示PID 回授值%（b））
00-20=0（面板設定目標值）
00-21=1（外部控制啟停）
02-01=51（MI1功能=PLC 模式切換的選擇bit 0）
03-01=5（ACI為PID回授）
08-00=1（PID負回授）
00-25=32H,，（顯示單位：kg；2位小數(shù)）
00-26=16.00,；（最大量程16.00kg）
應用效果
C2000的功能還比較強,，調(diào)整參數(shù)后，基本能夠穩(wěn)定控制供水壓力5±0.1kg以內(nèi),，滿足客戶要求,。
通過這個項目測試了C2000在這恒壓供水的行業(yè)應用可行性，以及可靠性,，至目前為止客戶反映使用正常,。若增加F系列的變頻器專門的水泵控制參數(shù)，估計會更好應用,，直接定義參數(shù)就可以實現(xiàn)多泵切換,，和定時切換。
作者簡介：
林星華,，出生于1974年2月,，畢業(yè)于廣東工業(yè)大學機電一體化專業(yè)，具有十多年的自動化領域技術和服務經(jīng)驗,，目前就職于中達電通華南大區(qū),，負責臺達PLC、HMI,、AMD,、AIC、ASD等機電產(chǎn)品的技術支持。