摘 要：作者介紹了以變頻器-PLC為核心構(gòu)成系統(tǒng)的控制原理、接口組成、軟件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)。變頻器-PLC調(diào)控技術(shù)在水壓控制系統(tǒng)成功應(yīng)用,有效地解決了控制負(fù)荷波動(dòng)大,調(diào)節(jié)頻繁的難題，證明了變頻調(diào)速控制系統(tǒng)優(yōu)越的技術(shù)性能和極其顯著的經(jīng)濟(jì)效益，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值和進(jìn)一步的研究價(jià)值。 關(guān)鍵詞：變頻器；PLC；調(diào)節(jié)器；控制系統(tǒng) 1 引言 　　目前，在水位控制中有很大一部分水泵電機(jī)是不變速拖動(dòng)系統(tǒng)，不變速電機(jī)的電能大多消耗在適應(yīng)供水量的變化而頻繁的開停水泵中。這樣不但使電機(jī)工作在低效區(qū)、減短電機(jī)的使用壽命，而且電機(jī)的頻繁開停使設(shè)備故障率很高，導(dǎo)致水資源嚴(yán)重浪費(fèi)，系統(tǒng)的維護(hù)、維修工作量較大。 　　隨著高位生活用水和工業(yè)用水逐漸增多，傳統(tǒng)的控制方法已經(jīng)落后。原先用人工進(jìn)行水位控制，由于無法每時(shí)每刻對水位進(jìn)行準(zhǔn)確的定位監(jiān)測，很難準(zhǔn)確控制水泵的起停;使用浮標(biāo)或機(jī)械等水位控制裝置使供水狀況有了一些改變，但由于機(jī)械裝置的故障多，可靠性差，給維修帶來很大的麻煩。 　　變頻技術(shù)以其在節(jié)能與恒壓方面的優(yōu)越性能可以解決水壓控制系統(tǒng)存在的以上問題。考慮選用單片機(jī)或PLC與變頻器結(jié)合為核心構(gòu)成的系統(tǒng)都能達(dá)到較好的控制效果。但在軟件設(shè)計(jì)上，PLC比單片機(jī)的編程更簡潔、直觀;從硬件接口考慮，單片機(jī)電路稍微復(fù)雜一些;從經(jīng)濟(jì)方面考慮，由于PLC工藝的日漸成熟，小型PLC的成本與單片機(jī)相差無幾，由于要根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，PLC的軟件中時(shí)間參數(shù)的調(diào)整更簡單，這樣更有利于售后服務(wù)人員掌握。基于以上原因，選用了OMRON的 CPM1系列PLC與ABB的變頻器作為控制核心，再加上PSW7調(diào)節(jié)器與WSP300壓力變送器，控制效果非常好，軟件設(shè)計(jì)簡單，硬件接口簡易可行、可靠性高，整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比非常高。 　　在供水系統(tǒng)中引進(jìn)變頻器結(jié)合小型PLC技術(shù)，不僅改變傳統(tǒng)用閥門控制水量多少，而且在節(jié)能、恒壓控制等方面均有非常好的效果，本文介紹了變頻器——PLC調(diào)控技術(shù)在水泵控制中的應(yīng)用。 2 控制系統(tǒng)的原理 　　控制系統(tǒng)用一臺變頻器可以帶三臺水泵，每臺水泵既可以工作在常規(guī)工頻泵模式，也可以工作在變頻泵模式。每臺泵只能處于變頻或工頻其中一種工作模式，通過兩個(gè)繼電器互鎖保證它的安全與可靠。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖一所示，利用安置在的生活用水中的壓力變送器將水的壓力信號傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)器，根據(jù)與調(diào)節(jié)器的設(shè)定值和報(bào)警上下限比較，送信號給PLC與變頻器，系統(tǒng)的起停泵分別由調(diào)節(jié)器的壓力下限信號和變頻器的頻率下限信號決定，假如壓力低，調(diào)節(jié)器給PLC一個(gè)壓力下限信號，PLC啟動(dòng)變頻器，并使一號泵處于變頻工作狀態(tài)， 輸出的頻率逐漸增大，經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)節(jié)，如壓力還低，這時(shí)，PLC讓一號泵處于工頻狀態(tài)工作，使二號泵處于變頻工作狀態(tài)泵，如壓力還低，則讓二號泵處于工頻狀態(tài)工作，使三號泵處于變頻工作狀態(tài)，如此類推。當(dāng)壓力達(dá)到調(diào)節(jié)器上限報(bào)警值時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出降低，變頻器頻率降低，低到頻率下限設(shè)定值，這時(shí)變頻器給出一個(gè)頻率下限信號給PLC，PLC根據(jù)先啟先停的原則控制泵的運(yùn)行順序，例如，PLC收到頻率下限信號時(shí)， 系統(tǒng)中泵的狀態(tài)是一號工頻，二號工頻，三號變頻，這時(shí)一號泵最先啟動(dòng)，所以先停，接著如壓力還高，則停二號泵。系統(tǒng)采用了每次都進(jìn)行低速啟動(dòng)，高速運(yùn)行以提高運(yùn)行效率。 　　控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下： [align=center] 圖一[/align] 3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 　　本控制系統(tǒng)的軟件以O(shè)MRON公司的CX—PROGRAMER軟件進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)，通過專用電纜把程序下裝到PLC中。 　　CX—PROGRAMRER軟件的梯形圖是逐行掃描，頻率大約100ms一次，PLC軟件設(shè)計(jì)思路是列出所有泵可能的運(yùn)行狀態(tài)，每種狀態(tài)處理兩種情況,有壓力下限信號時(shí)增加泵,當(dāng)無壓力下限而有頻率下限信號時(shí)減少泵,按照先啟先停的原則，可列出水泵運(yùn)行的所有組合狀態(tài)。 　　狀態(tài)1： 0 0 0;表示三個(gè)水泵都在停止?fàn)顟B(tài); 　　狀態(tài)2： B 0 0;表示1#水泵在變頻狀態(tài)，其它為停止?fàn)顟B(tài); 　　狀態(tài)3： 0 B 0; 狀態(tài)4： 0 0 B; 　　狀態(tài)5： B 0 G;表示1#水泵在變頻狀態(tài)，2#在停止，3#在工頻狀態(tài); 　　狀態(tài)6： B G 0; 狀態(tài)7： 0 B G; 　　狀態(tài)8： G B 0; 狀態(tài)9： G 0 B; 　　狀態(tài)10：0 G B; 　　狀態(tài)11：B G G;表示1#水泵在變頻狀態(tài)，2#在工頻，3#在工頻狀態(tài) 　　狀態(tài)12：G B G; 狀態(tài)13：G G B; 　　其中狀態(tài)6、狀態(tài)7、、狀態(tài)9，由于次序啟動(dòng)、先啟先停的原則是不可能出現(xiàn)，可以不考慮。狀態(tài)1只有增加泵處理程序，狀態(tài)11，狀態(tài)12，狀態(tài)13，只有減少泵處理程序。梯形圖輸入、輸出點(diǎn)的含義可對照硬件接口圖所示。 [align=center] 圖二[/align] 　　本文由于篇幅原因，只給出部分梯形圖。以下是狀態(tài)1：0 0 0的處理程序。 　　以上為啟動(dòng)時(shí)的處理程序，后面程序以此類推，只要列出泵的各種狀態(tài)，給出相應(yīng)的處理程序即可，最后的故障處理就是當(dāng)有缺水信號或變頻器故障信號時(shí)把所有的泵與變頻器都停止。 4 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 　　采用變頻器-PLC恒壓供水裝置有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 　　A:節(jié)電效益高。傳統(tǒng)水泵電機(jī)均采用大容量電機(jī)，用閥門控制水量恒定，造成電能浪費(fèi)。 　　變頻系統(tǒng)，無論工作參數(shù)如何，電機(jī)的效率不會(huì)降低，電機(jī)的功率因數(shù)會(huì)得到提高。 　　B:運(yùn)行可靠、穩(wěn)定。系統(tǒng)中的核心部件—變頻調(diào)速器本身的可靠性很高，一般情況下可連續(xù)使用10萬/h以上。系統(tǒng)還采用軟啟動(dòng)方式，不存在電氣沖擊，不污染電網(wǎng)，而且變頻器自帶欠壓、過壓、過流、過載、過熱以及失速等各種保護(hù)功能。系統(tǒng)對管網(wǎng)壓力波動(dòng)采取阻尼濾波處理，供水恒壓精度較高，通常能控制在0.002Mpa范圍內(nèi)。 　　C:結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便。裝置的控制系統(tǒng)采用集成度高，配套方案靈活多樣，由可編程控制器得到水泵運(yùn)行的各種組合。調(diào)速范圍廣，對水量變化的適應(yīng)能力強(qiáng)。 　　D:使用壽命長，自動(dòng)化程度高，無需人看管，維護(hù)量少。 　　以上系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用中效果顯著，如將PLC與變頻器中自帶編程器的功能集成，可開發(fā)成一些專用的變頻器，這樣系統(tǒng)的可靠性與健壯性大大增強(qiáng)，應(yīng)用更加簡單，系統(tǒng)的總成本也會(huì)下降。 5 結(jié)束語 　　可以預(yù)見：未來的變頻技術(shù)會(huì)向以下方向發(fā)展： 　　（1） 高性能化 　　包括內(nèi)部的整流電路、逆變電路都采用高頻PWM電路從而使輸入、輸出都是正弦波;對于大容量變頻器采用多重化和多機(jī)并聯(lián);降低變頻器自身損耗，實(shí)現(xiàn)高效率化;實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)諧或自優(yōu)化、遙控和遠(yuǎn)控;更加面向用戶，進(jìn)一步提高可使用性和維修性：向著小型、輕量發(fā)展，以及降低成本等。 　　（2） 智能化 　　包括兩個(gè)方面：盡量減少硬件，實(shí)現(xiàn)硬件軟件化;采用智能電力電子器件和其他智能化部件。集成化是智能化的基礎(chǔ)。 　　（3） 全數(shù)字化 　　近年來，各種現(xiàn)代控制理論、專家系統(tǒng)、模糊控制及神經(jīng)元控制等都是發(fā)展的熱點(diǎn)，將使電力電子控制技術(shù)發(fā)展到一個(gè)嶄新的階段。預(yù)計(jì)21世紀(jì)全數(shù)字控制的應(yīng)用將更加廣泛深入，甚至取代模擬控制。 　　（4） 系統(tǒng)化 　　變頻技術(shù)的發(fā)展與其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展是分不開的，在21世紀(jì)變頻技術(shù)的發(fā)展是將電網(wǎng)、整流器、逆變器、電動(dòng)機(jī)、生產(chǎn)機(jī)械和控制系統(tǒng)等作為一個(gè)整體、從系統(tǒng)上進(jìn)行考慮的。