變頻器及PLC在變頻恒液位控制中的應用

1 引言

      包鋼帶鋼廠(chǎng)璇流井水系統是為軋線(xiàn)供生產(chǎn)用水，整個(gè)水系統是循環(huán)運行的。為保證璇流井內水位保證基本平衡，通過(guò)5#泵(110kw)將水池內循環(huán)水再抽到外面，防止水溢出。由于原有系統采用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)，不能調節轉速，水位的控制依靠人為值守，通過(guò)開(kāi)閥和關(guān)閥來(lái)控制。如無(wú)人值守，在低液位會(huì )造成水泵抽真空而損傷泵體(氣蝕);高液位則會(huì )淹沒(méi)水泵房造成停電事故。為此，我們設計變頻恒液位控制系統，液位檢測采用超聲波液位器(百特公司產(chǎn)品)，通過(guò)變頻器內部pid構成液位閉環(huán)，實(shí)現液位的自動(dòng)恒定控制。

2 變頻恒液位控制系統構成

      系統水泵電機為110kwCONTROL ENGINEERING China版權所有，4極，轉速1480r/min。設計采用ev2000-4t1100p系列通用變頻器作為水泵電機控制核心。液位檢測采用百特工控公司生產(chǎn)fbson-y-05-n系列超聲波物位檢測儀，供電電源為ac220v，一體式安裝。量程最大可達到5m，實(shí)際檢測水位最高1.85m。

      采用一臺ec20-1006bra作簡(jiǎn)單的繼電連鎖，除了和舊系統進(jìn)行連鎖(互鎖)，還有變頻器的簡(jiǎn)單啟動(dòng)和停止及報警。本系統還另外裝有一臺ec20-1006bra，通過(guò)串口與一臺數傳電臺相通訊(modbus)，來(lái)實(shí)現和另外一個(gè)水泵房(凈環(huán)泵房)實(shí)現連鎖。當璇流井有高液位報警時(shí)，通過(guò)PLC及數傳電臺傳送到凈環(huán)泵房，由操作人員確定水泵的啟動(dòng)和停止(由于二者距離太遠CONTROL ENGINEERING China版權所有，且不適合電纜敷設，所以采用無(wú)線(xiàn)數傳的方式)。

其中璇流井內plc設置為主站，凈環(huán)內plc為從站。數傳電臺采用深圳科立訊生產(chǎn)的pt6080無(wú)線(xiàn)數傳電臺，它是利用先進(jìn)的單片機技術(shù)，無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)，數字處理技術(shù)設計的功率較大，體積較小的模塊式半雙工數傳電臺，采用smt新工藝，選用高質(zhì)量的元器件?？垢蓴_能力強，精致堅固控制工程網(wǎng)版權所有，結構緊湊CONTROL ENGINEERING China版權所有，安裝方便。數話(huà)兼容，數傳可優(yōu)先。rs-232、rs-485及ttl多種接口可供選擇，適應面寬。原理圖如圖2和圖3所示。

3 變頻恒液位控制參數及工作原理

3.1 ev2000通用技術(shù)規格

ev2000通用技術(shù)規格如附表所示。

3.2 實(shí)現璇流井內恒液位控制

此時(shí)，筆者采用給定電位計作為液位給定，反饋采用超聲波液位儀(變送輸出4-20ma)。

通過(guò)變頻器內部的pid調節器做壓力閉環(huán)調節。變頻器參數設置如下：

fp.01=0 參數寫(xiě)保護選擇，全部參數允許改寫(xiě)

f0.00=3 給定為vci模擬給定

f0.03=1 端子運行

f0.04=0 轉向為正向

f0.08=1 負載為風(fēng)機類(lèi)

f0.10=15 加速時(shí)間

f0.11=15 減速時(shí)間

f0.14=1 v/f曲線(xiàn)設定(2次冪控制工程網(wǎng)版權所有，泵類(lèi)負載特性)

f5.00=1 閉環(huán)運行有效

f5.01=1 給定為vci

f5.02=1 反饋為cci(注意要做調線(xiàn)改動(dòng))，超聲波輸出

f5.09=20 最小給定量對應反饋(4ma ，相對于20ma為20%)

f5.12=0.10 比例增益

f5.13=0.05 積分時(shí)間

fh.00=4 4極電機

fh.01=110 功率110kw

變頻器內部pid控制框圖如圖4所示。 3.3超聲波參數設置

(1) 測量模式選擇：距離測量，如圖5所示。

(2) 測量范圍：0-185cm。

(3) 響應速度選擇：慢速。

(4) 安全物位：保持。

超聲波工作電壓220vac，輸出信號為4～20ma。

      為可靠檢測液位，使用超聲波變送器必須使其響應速度較慢。這是因為過(guò)快的響應速度，會(huì )造成外界干擾信號的擾動(dòng)，使液位信號變化太快，影響了正常的設備運行。降低速度，可以使信號綜合平均后輸出實(shí)際穩定電流信號。

4 結束語(yǔ)

      經(jīng)過(guò)現場(chǎng)一段時(shí)間的運行，變頻恒液位運行效果非常好。當用電位計設定一個(gè)液位高度后，變頻器以恒液位控制方式運行。當液位設定為70cm，實(shí)際檢測璇流井內的液位基本在60～80cm之間恒定。當液位低于70cm，變頻器頻率降低，直到最后停止在最低運行頻率(20hz)。這是因為如果變頻器運行頻率過(guò)低，水泵的揚程不夠，電機功率白白損耗掉，不利于節能運行。設置最低運行頻率，能夠使水泵揚程達到要求(璇流井內循環(huán)水不會(huì )造成在最低的運行功率下導致液位過(guò)低而水泵抽真空)。變頻器的頻率一般在生產(chǎn)的時(shí)候達到35～45hz左右，這樣的節能率是非常高的(40%左右)，而且恒液位控制大大的降低了操作人員的勞動(dòng)強度。當由于某種原因造成液位過(guò)高時(shí)，通過(guò)ec20plc和數傳電臺還可以為上級泵站提供信號，實(shí)現泵站水系統的連鎖控制，保證了正常的生產(chǎn)供水要求，同時(shí)也大大地節約了電能(35%以上)，為包鋼節能降耗工程作了一個(gè)典范工程。