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摘 要：本文主要講述應用台達C2000變頻器在工廠自動化控製中智能恒壓供水係統的應用，介紹恒壓供水控製係統配置和控製工藝，以及台達C2000變頻器的應用技術。
關鍵詞：恒壓供水 變頻器 C2000
在傳統的區域供水係統中，用戶對供水壓力的要求都是經由市政供水管網經過二次加壓或高位水塔儲水池來滿足的。
日ri常chang供gong水shui控kong製zhi通tong常chang采cai用yong水shui泵beng恒heng速su運yun行xing加jia調tiao整zheng出chu口kou閥fa開kai度du的de方fang式shi調tiao節jie供gong水shui的de水shui量liang水shui壓ya，這zhe種zhong供gong水shui的de方fang式shi會hui使shi大da量liang能neng量liang消xiao耗hao在zai出chu口kou閥fa門men，造zao成cheng能neng源yuan浪lang費fei；而且儲水池也會有二次汙染的問題。采用變頻器作恒壓供水恰好可以克服這些問題。
台達新近推出的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。
恒壓供水控製原理
水泵變頻恒壓供水方式基於PID控製原理，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fan之zhi，用yong戶hu用yong水shui量liang減jian小xiao時shi，管guan路lu壓ya力li增zeng大da，變bian頻pin器qi轉zhuan速su要yao降jiang低di，使shi流liu量liang適shi當dang降jiang低di以yi使shi壓ya力li恒heng定ding。這zhe樣yang就jiu可ke以yi使shi用yong戶hu得de到dao穩wen定ding的de供gong水shui壓ya力li。
圖1 恒壓供水控製原理圖
如圖1所示，PA~PB是(shi)超(chao)高(gao)壓(ya)區(qu)，即(ji)使(shi)變(bian)頻(pin)器(qi)停(ting)止(zhi)運(yun)轉(zhuan)水(shui)泵(beng)電(dian)機(ji)也(ye)無(wu)法(fa)降(jiang)低(di)的(de)供(gong)水(shui)壓(ya)力(li)的(de)區(qu)間(jian)，這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)是(shi)自(zi)來(lai)水(shui)供(gong)水(shui)壓(ya)力(li)嚴(yan)重(zhong)偏(pian)高(gao)造(zao)成(cheng)的(de)，但(dan)發(fa)生(sheng)幾(ji)率(lv)比(bi)較(jiao)小(xiao)，或(huo)因(yin)為(wei)用(yong)戶(hu)用(yong)水(shui)量(liang)極(ji)少(shao)甚(shen)至(zhi)沒(mei)有(you)時(shi)發(fa)生(sheng)，此(ci)時(shi)就(jiu)需(xu)要(yao)變(bian)頻(pin)器(qi)停(ting)止(zhi)水(shui)泵(beng)電(dian)機(ji)運(yun)轉(zhuan)；PB~PC是變頻器恒壓供水壓力區。PD~0區間是低壓區，即使變頻器控製水泵電機運轉到最大速度也無法提高供水壓力的區間，這種情況可能是市政供水係統發生問題（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整用水量。
PID回路控製原理
圖2 PID回路控製原理圖
如圖2所示，KP 比例增益(P 控製)，Ti 積分時間(I 控製)，Td 微分時間(D 控製)，S 演算。
1．比例（P）控製
比例P 控製的輸出與輸入誤差信號成比例關係，當僅有比例控製時係統輸出存在穩態誤差。
2．積分（I）控製
在zai積ji分fen控kong製zhi中zhong，控kong製zhi器qi的de輸shu出chu與yu輸shu入ru誤wu差cha信xin號hao的de積ji分fen成cheng正zheng比bi關guan係xi。對dui一yi個ge自zi動dong控kong製zhi係xi統tong，如ru果guo在zai進jin入ru穩wen態tai後hou存cun在zai穩wen態tai誤wu差cha，則ze稱cheng這zhe個ge控kong製zhi係xi統tong是shi有you穩wen態tai誤wu差cha的de或huo稱cheng之zhi為wei有you差cha係xi統tong。為wei了消除穩態誤差，在控製器中必須加入“積分項”。jifenxiangduiwuchaqujueyushijiandejifen，suizheshijiandezengjia，jifenxianghuizengda。ruciyilai，jishiwuchahenxiao，jifenxiangyehuisuizheshijiandezengjiaerjiada，tatuidongkongzhiqideshuchuzengdashiwentaiwuchajinyibujianxiao，zhidaodengyuling。yinci，bi例(P)+積分(I)控製
器，可以使係統在進入穩態後無穩態誤差。
3．微分（D）控製
在微分控製中，控製器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關係。自動控製係統在克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩。具有抑製誤差的作用，使抑製誤差作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑製誤差的作用就應該是零。比例(P)+微分(D)控製器能改善係統在調節過程中的動態特性。
控製工藝要求
(1) 設備要求能夠設定係統給定壓力值（5~6kg），即PID控製的目標值；
(2) 壓力傳感器將實時采取數據作為PID控製的檢出值；
(3) PID 控製的目標值與壓力傳感器檢出值大小比較後產生誤差量，將PID 控製的運算結果輸出給控製供水泵電機的變頻器；
(4) 控製變頻器拖動供水泵輸出不同轉速，達到調節供水恒壓的控製效果；
(5) 提供比例增益P、積分時間I、微分時間D參數的微調窗口；
(6) 兩台水泵實現24h輪換使用控製；
(7) 單台泵供水壓力不夠時，實現當前供水泵工頻切換，和變頻啟動第2台供水泵。
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
參數調整
00-04=10（多功能顯示：顯示PID 回授值%（b））
00-20=0（麵板設定目標值）
00-21=1（外部控製啟停）
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）
00-26=16.00；（最大量程16.00kg）
應用效果
C2000的功能還比較強，調整參數後，基本能夠穩定控製供水壓力5±0.1kg以內，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係列的變頻器專門的水泵控製參數，估計會更好應用，直接定義參數就可以實現多泵切換，和定時切換。
作者簡介：
林星華，出生於1974年2月，畢業於廣東工業大學機電一體化專業，具有十多年的自動化領域技術和服務經驗，目前就職於中達電通華南大區，負責台達PLC、HMI、AMD、AIC、ASD等機電產品的技術支持。
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