变频控制技术在大田自动喷灌系统上的应用
接要:本文论述了以变频调速器和PLC控制器为核心组成的自动喷灌系统
方案
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原理、控制要求、实施
方法
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及软件设计等，该系统自动开停、自动调节、自动切换，高效节能，取得了很好的经济效益。
某著名公园绿草如茵，绿树成荫，而浇花浇草过去一直采用直来水喷灌，由于压力不稳定，影响喷灌效果，而且因用水量大，费用支出也较大，很不经济。有鉴于此，乃酝酿一经济可行的技术改造方案:园边有一水塘，地势低洼，常年积水，可就近取塘水进行喷灌，与此同时，改造园内所有厕所的供水管道，不再使用自来水，和喷灌系统一起改用塘水.以进一步节省费用开支。
一、系统方案
然而两种用水的特点或要求则完全不同:喷灌用水的特点是大流量、短时间，而厕所用水的特点是小流量、长时间。因此选用一大一小两台水泵，经设计计算，给喷灌供水的大水泵选用IS型单级单吸离心泵，75KW:而给厕所供水的小水泵选用DL型立式多级离心泵，7.5KWe两台水泵均采用交流变频器调速运行，并选用PLC可编程序控制器和PID调节器，组成一个自动化系统，以实现自动开停，自动稳压，可以无人值守。
以变频器为核心的自动给水设备，不仅节能效果显著，而且具有操作方便、自动化程度高等优点。如图一所示，在水泵出水管路上安装一只压力变送器，将出口水压转变为4-20MA的电信号，送到PID调节器，与压力给定信号比较，经比例积分运算后输出到变频器，实时调节变频器的输出频率，从而调节水泵的转速，实现恒压变流量自动供水。
变频器选用富士FRENIC5000MIS系列产品，是为风机、泵类负载所设计，功能完善，可靠性高。其具有2个频率检测FDT输出信号，为控制系统的设计提供了方便。
虽然PUS系列变频器内置有
标准
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的PID控制功能，但为了实现多台泵的自动切换运行，还得采用具有上下限报警继电器输出的富士自动调节器MCA-U，其上限、下限的动作值可分别设置。
二、控制系统的要求与措施
可编程序控制器根据用水要求等实际情况控制水泵的起动、停止及切换运行，同时还检测变频器运行状态及水位情况，如果出现变频器故障、水位过低等现象，系统立即报警并停止运行。
小泵运行:当只有厕所用水时，要求压力为0.2Mpa，此时只需小泵运行即可。系统根据用水量大小的变化‘PID调节器随时调节变频器的输出频率，亦即水泵的转速，管网压力按照压力给定自动稳定在0.2Mpa。而夜间用水量很小甚至为零时，当变频器输出频率已达频率检测下限值，而管网压力仍超过压力上限值时，系统将自动停止水泵运行。小泵停止运行后，当管网压力下降低于压力下限值时，小泵将自动起动投入运行。
自动切换:打开喷灌后，因任何一个片区的喷灌用水量都比厕所的用水量大得多，管网压力将迅速下降而低于压力下限值，变频器的输出频率则增大到频率检测上限值时，经过一定的延迟时间，管网压力如果仍然过低，系统将自动起动75KW的大泵投入运行，同时停止小泵运行。
喷灌用水时，要求压力较高，要达到0.35Mpa，这可在控制室中调节压力给定而实现，但园方操作人员希望能自动完成，不必人1_调一J}.经过
分析
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，对于本系统，小泵运行时，如果变频器的输出频率己达频率检测上限值而管网压力仍然过低，则H定是打开了喷灌。由此，便有了如下很巧妙的办法。
因压力变送器的输出为DC4-201v1A的电流信号，而PID调特器的输入电路通过一只250。的电阻转换为DC1-5V的电压信号。所选用压力变送器的输入规格为。-4.5Mpa,-'S管网压力为0.2Mpa时，压力变送器输出电流信号DC10AMA,PID调W器将其转换成DC2.6V;而当管网压力为0.35Mpa时，压力变送器输山电流信号DC15.2MA,PID调l'i器应将其转换成DC3.8V。此时若在PID调节器的输入端并联接入一只541。的电阻，PID调节器的输入电阻变成1710，同样为DC15.2MA的电流信号输入到PID调w器将被转换成DC2.6V!这样，在切换的同时，通过PLC可编程控制器的继电器输出接点将只541。的电阻并联接入PID调节器的输入端，虽然压力给定不变，但系统控制调竹的实际11、力已经改变，管网压力转而自动稳定在。.35Mpa<大泵运行:根据喷灌打开的多少，系统白动调'j水泵的转速，保持管网Lt.力的稳定。系统同时监测各种信号。一有情况，马上报警或停机
自动切换:喷灌关闭后，用水量骤减，管网压力迅速增大，而变频器的输出频率自动下调，当变频器的输出频率低于频率检测下限值，经适当延时，管网压力仍高于压力上限值，系统自动停止大泵运行，同时起动7.5KW的小泵投入运行。
三、软件设计
以上都是在PLC可编程控制器控制下自动运行的，关键在于运行程序的编制，即软件设计，本系统的基本设计思想见图二PLC程序框图。
四、改造效果
经过紧张的设备安装和系统调试，变频控制自动喷灌系统顺利投入运行，并完成了多项试验测试，取得了大量数据，使系统的运行模式、参数设置更加合理、更加优化，提高系统的运行性能。
系统投入使用半年多来，一直运行良好，管网压力稳定，而且操作方便，喷灌想开就开，不改变工人的操作习惯。总之，变频控制自动喷灌系统高效节能，取得了很好的经济效益。
浙公网安备 33021202002483