變頻器及PLC在變頻恒液位控制中的應用
變頻器及PLC在變頻恒液位控制中的應用
1 引言
包鋼帶鋼廠璇流井水系統(tǒng)是為軋線供生產用水，整個水系統(tǒng)是循環(huán)運行的。為保證璇流井內水位保證基本平衡，通過5#泵(110kw)將水池內循環(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，不能調節(jié)轉速，水位的控制依靠人為值守，通過開閥和關閥來控制。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(百特公司產品)，通過變頻器內部pid構成液位閉環(huán)，實現液位的自動恒定控制。
2 變頻恒液位控制系統(tǒng)構成
系統(tǒng)水泵電機為110kwCONTROL ENGINEERING China版權所有，4極，轉速1480r/min。設計采用ev2000-4t1100p系列通用變頻器作為水泵電機控制核心。液位檢測采用百特工控公司生產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，通過串口與一臺數傳電臺相通訊(modbus)，來實現和另外一個水泵房(凈環(huán)泵房)實現連鎖。當璇流井有高液位報警時，通過PLC及數傳電臺傳送到凈環(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CONTROL ENGINEERING China版權所有，且不適合電纜敷設，所以采用無線數傳的方式)。
其中璇流井內plc設置為主站，凈環(huán)內plc為從站。數傳電臺采用深圳科立訊生產的pt6080無線數傳電臺，它是利用先進的單片機技術，無線射頻技術，數字處理技術設計的功率較大，體積較小的模塊式半雙工數傳電臺，采用smt新工藝，選用高質量的元器件?？垢蓴_能力強，精致堅固控制工程網版權所有，結構緊湊CONTROL ENGINEERING China版權所有，安裝方便。數話兼容，數傳可優(yōu)先。rs-232、rs-485及ttl多種接口可供選擇，適應面寬。原理圖如圖2和圖3所示。
3 變頻恒液位控制參數及工作原理
3.1 ev2000通用技術規(guī)格
ev2000通用技術規(guī)格如附表所示。
3.2 實現璇流井內恒液位控制
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)。
通過變頻器內部的pid調節(jié)器做壓力閉環(huán)調節(jié)。變頻器參數設置如下：
fp.01=0 參數寫保護選擇，全部參數允許改寫
f0.00=3 給定為vci模擬給定
f0.03=1 端子運行
f0.04=0 轉向為正向
f0.08=1 負載為風機類
f0.10=15 加速時間
f0.11=15 減速時間
f0.14=1 v/f曲線設定(2次冪控制工程網版權所有，泵類負載特性)
f5.00=1 閉環(huán)運行有效
f5.01=1 給定為vci
f5.02=1 反饋為cci(注意要做調線改動)，超聲波輸出
f5.09=20 最小給定量對應反饋(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
fh.01=110 功率110kw
變頻器內部pid控制框圖如圖4所示。 3.3超聲波參數設置
(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速度較慢。這是因為過快的響應速度，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 結束語
經過現場一段時間的運行，變頻恒液位運行效果非常好。當用電位計設定一個液位高度后，變頻器以恒液位控制方式運行。當液位設定為70cm，實際檢測璇流井內的液位基本在60～80cm之間恒定。當液位低于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，電機功率白白損耗掉，不利于節(jié)能運行。設置最低運行頻率，能夠使水泵揚程達到要求(璇流井內循環(huán)水不會造成在最低的運行功率下導致液位過低而水泵抽真空)。變頻器的頻率一般在生產的時候達到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度。當由于某種原因造成液位過高時，通過ec20plc和數傳電臺還可以為上級泵站提供信號，實現泵站水系統(tǒng)的連鎖控制，保證了正常的生產供水要求，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。
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