PLC变频调速系统对供水泵的节能改造

摘要：随着电力电子技术的发展，交流变频调速装置的应用越来越广泛，而随着控制技术和控制手段的不断提高，变频调速发展到了矢量控制和PID控制的阶段，更有利于实现工业生产过程的自动化控制及良好的节能效果。针对兰州蓝星有限公司供水系统的运行状况，在原有设计的基础上进行节能改造，实现了泵组自动调节功能的同时具有故障显示和报警功能，有效地节省人力、资金，确保了供水系统及生产系统的平稳运行。

关键词：节能改造；PID；PLC；变频调速系统；供水泵 文献标识码：A

1 概述

随着工业控制自动化需求的快速扩大，变频器节能、调速等功能在企业生产中发挥着重要的作用。充分利用变频器的各种功能，合理设计变频调速恒压供水系统，对我公司节约电能消耗、降低生产成本、稳定生产工艺等方面有着非常重要的意义。特别是变频器与灵活性强、可靠性高、控制速度快、易操作的可编程控制器（PLC）的结合，可实现多种功能，可满足不同的生产工艺和操作要求。

1.1 改造的必要性

本文的课题是：通过变频器的恒压供水变频调速系统，依据水压的变化自动调节系统的运行参数，实现水泵电机无级调速，从而保持水系统的供水稳定，以满足生产生活用水的需求。

水泵变频调速比目前常用的阀门调节控制流量有着明显的节能效果。

在Q减少的同时，泵的转速下降时，其功率降低比较明显。因此在水泵等输送流体的生产设备中，采用变频调速控制方式来调节流量，在节能效果上是一个切实可行的方法。

通过以上内容可以看出，在所需流量越低时，节约电能越明显，极大地降低了生产成本。

1.3 改造方案的可行性

该方案采用闭环的变频调速，依据水压的变化自动调节系统的运行参数，能保持水系统的稳定；从技术角度来说，利用变频器自带的PID调节器在线调速比较容易，同时利用PLC开关量的输入/输出来控制水泵的启、停及故障报警等，操作简单、可靠性高。故采用该方案改造现行的水泵运行状况是可行的。

2 改造方案

2.1 系统介绍

2.2 运行方案

2.3 控制原理

2.3.1 PID调节器控制。

第一，PID调节器概念。PID调节器控制是通过控制对象（水压）的传感器检测控制量（反馈量），将其与目标值（设定值）进行比较。若有偏差，则通过此功能的控制动作使偏差为零。它是PI控制和PD控制的优点组合。PI控制是由比例控制（P）和积分控制（I）组合而成的，可以消除系统的静差，提高系统的控制精度和抗外界干扰能力；PD控制是由比例控制（P）和微分控制（D）组合而成，PD调节器在系统中能随误差信号的变化率而产生控制作用，从而在误差信号变大之前就能产生有效的控制，可以改善系统的动态响应速度，用于克服系统的惯性滞后，提高稳定性。采用PID方式能获得无偏差、精度高和系统稳定的控制过程。

第二，PID调节器控制原理。将压力设定信号和反馈信号送入PID回路调节器，由PID调节器进行运算后，输入给变频器一个转速调节信号。

水压反馈信号Y与设定值U进行比较，其偏差X经变频器的控制器运算后产生执行量Fi去驱动变频器，即当偏差X为正时，增加执行量，如果偏差X为负时，减小执行量，从而构成了以设定的压力为基准的闭环控制系统。为了保证水压反馈信号值的准确、不失真，且为了使PID控制系统稳定，可利用变频器自带的PID反馈滤波器对该信号设置滤波时间常数。

为使本机组可靠工作，不至于因误操作而出现故障，应在C28P内部设定多种保护措施。

3 结语

供水系统通过变频调速改造后，可根据设定水压自动调节水泵电机的转速，在提高了供水系统稳定性的同时节约了电能。利用基于PLC的变频调速和PID控制功能对循环泵进行改造，为公司节能改造的进程起到一定的促进作用。