1. 引言 

    對于大部分生活供水系統(tǒng)來說，日常供水隨著各個時段和各個季節(jié)的變化而有很大的起伏,，一般在晚上黃金時段的用水需求量比較大,，深夜由于客戶需求量大幅度減少，管網(wǎng)壓力急劇升高,。對于傳統(tǒng)的水塔等方式供水,，其維護困難。尤其是面對消費供水等突發(fā)事件時,，其反應(yīng)速度較慢,，早已不能滿足恒壓供水的需求。使用變頻器對供水系統(tǒng)進行閉環(huán)控制,，達到管網(wǎng)壓力基本穩(wěn)定,，同時，通過變頻器內(nèi)部的智能控制功能,，輪循供水電機運作,，達到設(shè)備的合理利用以及維護方便功能，同時當(dāng)管網(wǎng)壓力不正常,，或者其他故障產(chǎn)生時,，通過變頻器的遠程報警功能及時通知維護人員，避免故障進一步擴大,。 

2. 系統(tǒng)基本組成 

（1） 系統(tǒng)主控環(huán)節(jié) 

    系統(tǒng)整體的控制信號,，包括壓力設(shè)定信號，工頻和變頻故障信號處理,，水位故障檢測處理均由主控 PLC 或主控人機設(shè)定,， 對于整個系統(tǒng)的運行信號進行綜合，尤其是當(dāng)出現(xiàn)故障狀態(tài)的系統(tǒng)處理操作,，是整個系統(tǒng)的核心控制部分,。 

（2） 變頻器內(nèi)部控制環(huán)節(jié) 

    變頻器內(nèi)部控制，主要是指變頻器內(nèi)部 PID 功能模塊,，內(nèi)部 PID 功能使現(xiàn)場工程師設(shè)置和調(diào)試方便,，相對于原來的硬件 PID 板控制，省去了硬件維護需要,，節(jié)省了成本,。主控環(huán)節(jié)的壓力設(shè)定信號與系統(tǒng)壓力信號反饋形成閉環(huán)以維持管網(wǎng)恒定壓力。 PID 的特性可由參數(shù)選擇,。 

（3） 供水附件 

    供水附件為變頻器控制外部電機的中間控制機構(gòu),，四方變頻器供水附件為一個獨立的控制系統(tǒng)，只需要一根外接的電話線,，就可與主控板連接,，方便的遠程控制，利用 485 通訊底層接口,，無需外接電源,，就可控制多達 5 個以上的繼電器，從而用來控制外接接觸器,。接口簡單,，使用方便。 

（4） 電機控制環(huán)節(jié) 

    當(dāng)管網(wǎng)壓力的變化要求增加或減少工作水泵時,，通過供水附件基板的中間繼電器,，控制各個電機交流接觸器?；遢敵龆丝诘臓顟B(tài)決定外部各個水泵的運行狀態(tài),。 

（5） 執(zhí)行環(huán)節(jié) 執(zhí)行環(huán)節(jié)為各水泵。 

（6） 信號反饋環(huán)節(jié) 

    管網(wǎng)壓力的信號反饋,，用于與設(shè)定環(huán)節(jié)形成 PID 控制閉環(huán),，對于大部分供水系統(tǒng)，由于壓力控制為一個大慣性環(huán)節(jié),，且其要求不太高,，所以不必要使用微分環(huán)節(jié)。 

下面對山東省濟南市某小區(qū)恒壓供水系統(tǒng),，使用四方 C320 系列變頻器系統(tǒng)改造進行分析,，其框圖如下 : 

3 ．工作過程描述 

    當(dāng)變頻器被投入自動運行時,， 1# 泵電機接觸器首先被控制導(dǎo)通，變頻器輸出頻率上升,，同時管網(wǎng)壓力信號逐漸增加,，出水管網(wǎng)的壓力信號與 PLC 管網(wǎng)壓力設(shè)定信號負反饋閉環(huán)，當(dāng)電機頻率上升到最高頻率,，而管網(wǎng)壓力達不到設(shè)定要求時,，變頻器立即控制工頻接通 1# 泵，使 1# 泵全速投入運行,，同時變頻器經(jīng)過時間延遲,，對 2# 泵進行變頻控制。當(dāng)管網(wǎng)壓力與設(shè)定壓力基本平衡時,，變頻器控制當(dāng)前變頻電機維持在一定的頻率,，壓力的穩(wěn)定和超調(diào)量可以通過 PI 參數(shù)的調(diào)整。當(dāng)水需求量減少,，管網(wǎng)壓力逐漸升高,，內(nèi)部 PI 控制器輸出頻率降低，當(dāng)變頻器輸出頻率低至 0HZ ,，而管網(wǎng)在一設(shè)定時間內(nèi)還高于設(shè)定壓力,，變頻器切斷當(dāng)前變頻控制泵，轉(zhuǎn)而控制下一個原工頻控制泵,，變頻器在水泵控制轉(zhuǎn)換過程中,，逐漸輪換使用水泵，使每個水泵的利用率均等,，增加系統(tǒng)可靠性,。 

4 ．四方通用變頻器的使用 

    對于當(dāng)前的恒壓供水系統(tǒng)，配置了四方供水附件,，其他需要設(shè)置的參數(shù)功能組包括： 1. 基本運行參數(shù),； 2. 模擬輸入輸出參數(shù)； 3.PID 控制參數(shù)組,。供水系統(tǒng)與變頻器相關(guān)接線如下圖： 

    •  基本運行參數(shù)主要參數(shù)設(shè)定： 

    F0.0=0 選擇 V/F 控制方式 

    F0.15=1 選擇泵類負載 

    F0.4=0001 PLC 輸出端子控制起停 

    •  PID 控制主要參數(shù)設(shè)定： 

    F8.0=0121 選擇比例積分,，單極性 PI 功能有效。 

    F8.1=0204 選擇設(shè)定信號輸入 VC2 ,，反饋信號 CC ,， 

    F8.3=0 ， F8.4=10 選擇最小給定量 0V ,，最大給定量 10V ,。 

    F8.5=2 ， F8.6=10 選擇反饋對應(yīng)量。 

    F8.7=2 ,， F8.8=10 設(shè)定 PI 控制器參數(shù),。 

    •  擬輸入輸出參數(shù)組： 

    F2.2=0 ， F2.3=10 設(shè)定通道 VC2 信號特性,， 范圍 0～10V ,。 

    F2.4=4 ， F2.5=20 設(shè)定反饋通道 CC 信號特性,，范圍 4 － 20mA 。 

5 ．改造中注意事項 

    •  正確設(shè)置設(shè)定和反饋對應(yīng)曲線,。 

    •  變頻泵至工頻控制時可直接切換,，以免管網(wǎng)壓力形成波動，工頻泵至變頻控制的切時間必須適當(dāng)設(shè)置,，延時太短,，水泵對變頻器形成沖擊電壓和沖擊電流，容易使變頻器出現(xiàn)故障,，延時過長使管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定,，從而易出現(xiàn)頻繁切換動作。 

    •  當(dāng)供水基板與主控制基板距離較遠時（ 20m 以上）,，需提供附加電源以確保信號正確傳輸,。 

    •  當(dāng)供水系統(tǒng)不需要處理消防等緊急狀態(tài)下的供水問題時，可簡化 PLC 控制功能,。甚至只通過單變頻器實現(xiàn)簡易恒壓供水,。 

    •  適當(dāng)使用四方變頻器獨特的負載檢測和切斷自停機功能，方便遠程水泵的控制,。