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變頻器及PLC在變頻恒液位控制中的應(yīng)用

1 引言

      包鋼帶鋼廠璇流井水系統(tǒng)是為軋線供生產(chǎn)用水，整個水系統(tǒng)是循環(huán)運行的。為保證璇流井內(nèi)水位保證基本平衡，通過5#泵(110kw)將水池內(nèi)循環(huán)水再抽到外面，防止水溢出。由于原有系統(tǒng)采用軟啟動器啟動，不能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，水位的控制依靠人為值守，通過開閥和關(guān)閥來控制。如無人值守，在低液位會造成水泵抽真空而損傷泵體(氣蝕);高液位則會淹沒水泵房造成停電事故。為此，我們設(shè)計變頻恒液位控制系統(tǒng)，液位檢測采用超聲波液位器(百特公司產(chǎn)品)，通過變頻器內(nèi)部pid構(gòu)成液位閉環(huán)，實現(xiàn)液位的自動恒定控制。

2 變頻恒液位控制系統(tǒng)構(gòu)成

      系統(tǒng)水泵電機(jī)為110kwCONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，4極，轉(zhuǎn)速1480r/min。設(shè)計采用ev2000-4t1100p系列通用變頻器作為水泵電機(jī)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(dá)到5m，實際檢測水位最高1.85m。

      采用一臺ec20-1006bra作簡單的繼電連鎖，除了和舊系統(tǒng)進(jìn)行連鎖(互鎖)，還有變頻器的簡單啟動和停止及報警。本系統(tǒng)還另外裝有一臺ec20-1006bra，通過串口與一臺數(shù)傳電臺相通訊(modbus)，來實現(xiàn)和另外一個水泵房(凈環(huán)泵房)實現(xiàn)連鎖。當(dāng)璇流井有高液位報警時，通過PLC及數(shù)傳電臺傳送到凈環(huán)泵房，由操作人員確定水泵的啟動和停止(由于二者距離太遠(yuǎn)CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，且不適合電纜敷設(shè)，所以采用無線數(shù)傳的方式)。

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

3 變頻恒液位控制參數(shù)及工作原理

3.1 ev2000通用技術(shù)規(guī)格

ev2000通用技術(shù)規(guī)格如附表所示。

3.2 實現(xiàn)璇流井內(nèi)恒液位控制

此時，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)。

通過變頻器內(nèi)部的pid調(diào)節(jié)器做壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)。變頻器參數(shù)設(shè)置如下：

fp.01=0 參數(shù)寫保護(hù)選擇，全部參數(shù)允許改寫

f0.00=3 給定為vci模擬給定

f0.03=1 端子運行

f0.04=0 轉(zhuǎn)向為正向

f0.08=1 負(fù)載為風(fēng)機(jī)類

f0.10=15 加速時間

f0.11=15 減速時間

f0.14=1 v/f曲線設(shè)定(2次冪控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，泵類負(fù)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(diào)線改動)，超聲波輸出

f5.09=20 最小給定量對應(yīng)反饋(4ma ，相對于20ma為20%)

f5.12=0.10 比例增益

f5.13=0.05 積分時間

fh.00=4 4極電機(jī)

fh.01=110 功率110kw

變頻器內(nèi)部pid控制框圖如圖4所示。 3.3超聲波參數(shù)設(shè)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(yīng)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(yīng)速度較慢。這是因為過快的響應(yīng)速度，會造成外界干擾信號的擾動，使液位信號變化太快，影響了正常的設(shè)備運行。降低速度，可以使信號綜合平均后輸出實際穩(wěn)定電流信號。

4 結(jié)束語

      經(jīng)過現(xiàn)場一段時間的運行，變頻恒液位運行效果非常好。當(dāng)用電位計設(shè)定一個液位高度后，變頻器以恒液位控制方式運行。當(dāng)液位設(shè)定為70cm，實際檢測璇流井內(nèi)的液位基本在60～80cm之間恒定。當(dāng)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低，水泵的揚程不夠，電機(jī)功率白白損耗掉，不利于節(jié)能運行。設(shè)置最低運行頻率，能夠使水泵揚程達(dá)到要求(璇流井內(nèi)循環(huán)水不會造成在最低的運行功率下導(dǎo)致液位過低而水泵抽真空)。變頻器的頻率一般在生產(chǎn)的時候達(dá)到35～45hz左右，這樣的節(jié)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強(qiáng)度。當(dāng)由于某種原因造成液位過高時，通過ec20plc和數(shù)傳電臺還可以為上級泵站提供信號，實現(xiàn)泵站水系統(tǒng)的連鎖控制，保證了正常的生產(chǎn)供水要求，同時也大大地節(jié)約了電能(35%以上)，為包鋼節(jié)能降耗工程作了一個典范工程。