薛廣華(廣東寰球廣業(yè)工程有限公司,廣東 廣州 510655)

水泵是水廠中的必要設(shè)備，對(duì)水泵的控制也是凈水廠中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，無(wú)論是在取水、配水還是反沖洗的工序中，都與運(yùn)行的效果有著密不可分的聯(lián)系。對(duì)一些大功率的水泵只需要控制啟動(dòng)電流的負(fù)載，通過(guò)軟啟動(dòng)器來(lái)進(jìn)行傳動(dòng)，并不需要調(diào)速，但是一些小功率的水泵則需要通過(guò)調(diào)速的負(fù)載來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻器傳動(dòng)。

1 變頻器的控制

1.1 面板和編程器控制

Altivar58的面板具有比較復(fù)雜的功能，包括控制功能、調(diào)節(jié)功能、配置功能以及顯示功能，RUN鍵是加速啟動(dòng)鍵，STOP鍵是停止或者減速鍵，而FWD是換向鍵，可以進(jìn)行換向，上下鍵是頻率設(shè)定鍵。這個(gè)系列的變頻器有一種遙控附件，該附件在運(yùn)用的時(shí)候，可以將面板固定在柜門上。Altivar58的編程器不僅僅可以實(shí)現(xiàn)變頻編程器功能，同時(shí)還具備控制面板上的所有功能[1]。

1.2 按鈕控制

使用電源入口接觸器可以控制啟動(dòng)和停止鍵，但是卻只能實(shí)現(xiàn)加速啟動(dòng)和滑行停止，變頻器的功能并沒(méi)有完全發(fā)揮出來(lái)，而將自動(dòng)復(fù)位按鍵和變頻器內(nèi)部的內(nèi)部電源以及L1端口連接，就可以實(shí)現(xiàn)加速啟動(dòng)、減速停止以及換向的操作。有的變頻器還可以通過(guò)自鎖按鈕來(lái)改變運(yùn)行的頻率。

1.3 PLC控制

PLC控制系統(tǒng)是可編程控制系統(tǒng)，是一種很現(xiàn)代化的控制系統(tǒng)，在惡劣的環(huán)境下也能夠沒(méi)有故障的運(yùn)行，抗腐蝕能力強(qiáng)，維護(hù)起來(lái)也比較方便，對(duì)壓力、流量等也有很好地適應(yīng)性。PLC可以提供多種功能的模塊，比如通訊參數(shù)設(shè)置、通訊功能選擇等，對(duì)于時(shí)間的變化也能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行變動(dòng)。每種功能的實(shí)現(xiàn)也比較方便，開(kāi)發(fā)的周期也得到了很大程度上的縮短[2]。而且有效地節(jié)省了程序的容量，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言和順序功能圖的編程作用。PLC控制主要有三種方式，第一種是將各種各樣的信息進(jìn)行分析處理之后，輸出4-20mA模擬量到端子A12和COM。第二種是將其與Altivar58的通信卡進(jìn)行有效連接。第三種是將PLC與Altivar58的RS485多路串行通信口相連接。這三種控制方式中都可以很好的控制變頻器的頻率，但是第二種和第三種方式還可以通過(guò)上位機(jī)對(duì)變頻器進(jìn)行編程、配置和監(jiān)測(cè)。

1.4 PID調(diào)節(jié)器控制

PID調(diào)節(jié)控制是水泵自動(dòng)化的運(yùn)用，主要是對(duì)水泵的壓力、流量和渾濁度進(jìn)行控制，操作比較簡(jiǎn)單適用范圍也比較廣，PLC技術(shù)很好的實(shí)現(xiàn)了PID調(diào)節(jié)，不需要對(duì)電路進(jìn)行重新設(shè)計(jì)就可以很好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程，從而對(duì)壓力、流量和渾濁度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。一般情況下可以選擇合適的PID系數(shù)來(lái)對(duì)壓力、流量和渾濁度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在對(duì)系數(shù)進(jìn)行選擇的時(shí)候，選擇越高的系數(shù)就會(huì)使壓力、流量和渾濁度越快調(diào)節(jié)達(dá)到設(shè)定值，并且控制的精度也更高，但同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也會(huì)造成不良的影響，因?yàn)樗鼘?duì)電磁閥等調(diào)節(jié)元件的驅(qū)動(dòng)過(guò)于頻繁，所以在對(duì)PID系數(shù)進(jìn)行選擇的時(shí)候，要綜合考慮其使用功能以及對(duì)環(huán)境的負(fù)荷影響。而對(duì)于一些比較特殊的環(huán)境需要選擇復(fù)雜的分級(jí)進(jìn)行分步控制，這樣不但可以滿足人們對(duì)于水泵的要求同時(shí)對(duì)于控制能量的消耗都是有利的[3]。其通過(guò)PID調(diào)節(jié)器將一次儀表的壓力、流量和渾濁度測(cè)量值與定值進(jìn)行比較，如果存在偏差就會(huì)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，直到消除偏差為止。Altivar58本身具有PI調(diào)節(jié)功能，將流量、壓力的測(cè)定值輸入之后，就可以進(jìn)行恒壓或者恒流量的變頻控制。

1.5 PC控制

PC控制是通過(guò)連接件，將這個(gè)系列的變頻器或者編程器與PC機(jī)連接，連接件包括SUB-D9針插頭、電纜帶以及RS485/RS232C適配器等，通過(guò)配套的軟件PC可以對(duì)Altivar58進(jìn)行有效的控制和調(diào)節(jié)。

2 變頻器的PLC控制

變頻器的PLC控制的接線比較簡(jiǎn)單，維護(hù)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，改造起來(lái)也非常方便，在無(wú)故障發(fā)生的情況下可以保持比較長(zhǎng)時(shí)間的工作。如果將Altivar58和變頻器的PLC相連的話就可以構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)只用一套PLC就可以控制很多臺(tái)配有通信卡的變頻器。按照功能來(lái)分通信卡一共有6種，分別為FIPIO卡、ModbusPlus卡、Uni-Telway卡、Interbus-S卡、AS-i卡以及ProfibusDP卡。以ModbusPlus協(xié)議控制兩臺(tái)計(jì)量泵為實(shí)例，該系統(tǒng)只有兩面模擬輸入，完全可以加入到其他的大中型的系統(tǒng)中。目前單因子混凝投藥系統(tǒng)在全國(guó)各地都得到了比較廣泛的運(yùn)用，但是它的效果并不是很理想[4]?？梢酝ㄟ^(guò)將原水流量作為前饋進(jìn)行比例調(diào)節(jié)和將出水濁度作為反饋進(jìn)行PI調(diào)節(jié)組成一個(gè)前饋、反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，兩個(gè)調(diào)節(jié)值相加后輸出給變頻器作為變頻器的輸入值。

3 軟啟動(dòng)器的控制

3.1 繼電器控制

繼電器是一個(gè)控制元件，主要由控制系統(tǒng)以及被控制系統(tǒng)組成。這種方式的控制是通過(guò)小電流來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大電流或者流態(tài)物質(zhì)流量的控制的，具有安全保護(hù)的作用。常見(jiàn)的繼電器控制元件有電磁繼電器、時(shí)間繼電器和熱敏干簧繼電器等，由于控制系統(tǒng)的不斷提高，水泵系統(tǒng)的負(fù)荷也在不斷變化，會(huì)使繼電器受到損害而出現(xiàn)故障。將繼電器控制元件運(yùn)用在水泵傳動(dòng)系統(tǒng)中，可以提高機(jī)械的使用壽命，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響也比較小，由于振動(dòng)對(duì)傳動(dòng)元件造成的機(jī)械沖擊也得到了相應(yīng)的減少。在水泵的傳動(dòng)系統(tǒng)中，可以降低由于水的流動(dòng)產(chǎn)生的阻力，消除水錘。軟啟動(dòng)具有明顯的特性，可以實(shí)現(xiàn)自藕變壓器、一次側(cè)串電阻的一次啟動(dòng)，也正因?yàn)檫@樣，軟啟動(dòng)器在水廠得到了廣泛的運(yùn)用，并且一般情況下都是采用繼電器的控制方式，可以很好的進(jìn)行一對(duì)一的控制，但是在一對(duì)多的控制中就會(huì)顯露出一定的缺陷，顯得體積太龐大，并且不可靠。軟啟動(dòng)其不僅僅擁有軟啟動(dòng)功能，同時(shí)還具有軟停功能，但是卻常常被人們所忽視。繼電器控制的軟啟動(dòng)設(shè)備通常比較復(fù)雜，維護(hù)起來(lái)也具有一定的困難，可靠性不高[5]。

3.2 軟啟動(dòng)器的PLC控制

Micro用AUX端口與Altistart46相連，數(shù)字輸出模塊采用預(yù)接線系統(tǒng)和輸出基板連接，通過(guò)這樣的連接，PLC就可以實(shí)現(xiàn)軟起軟停水泵，或?qū)λ贿M(jìn)行自動(dòng)控制，水位的控制點(diǎn)可以根據(jù)不同的工藝要求來(lái)進(jìn)行微調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

PLC控制系統(tǒng)工作既可靠又靈活，控制方式容易改變，并且檢修方便，備件數(shù)量少等，具有比較多的優(yōu)點(diǎn)。隨著現(xiàn)代水廠規(guī)?；鸵蟛僮鞲雍?jiǎn)便，精細(xì)化程度和自動(dòng)化程度要求也越來(lái)越高，水泵電動(dòng)機(jī)的控制水平也要求不斷提高，PLC在全廠自控系統(tǒng)整合上的應(yīng)用也越來(lái)越具有優(yōu)勢(shì)。

[1]俞炳豐.中央空調(diào)新技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2]張營(yíng)，王興國(guó)，姚力強(qiáng).雙速循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行分析[J].水泵電動(dòng)機(jī)技術(shù)，2014,55(31):123-125.

[3]梁雨，李東.變頻調(diào)速在火力發(fā)電廠循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用[J].熱電技術(shù)，2013,21(36):146-147.

[4]邵帥，姜根.立式凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)軸承室磨損故障原因分析與處理[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù),2013,31(25):85-87.

[5]潘慶.大型商廈中央空調(diào)器水泵電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速[J].節(jié)能方案設(shè)計(jì),2012,55(36):156-158.