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西门子MM4系列变频器在泵控制中的工程应用

来源：艾特贸易2018-04-21

简介一、单泵控制 1 ．项目背景用户用水量是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；

一、单泵控制

1．项目背景

用户用水量是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。

根据反馈原理，要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该用这个物理量与恒值比较，形成闭环系统。要想保持水压的恒定，根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。但被控制的系统是非线性、大惯性的系统时，可结合PID控制，在压力波动较大时使用模糊控制以加快响应速度，在压力范围较小时采用PID控制来保持静态精度。

在图4-16中，采用单泵变频恒压供水，这是一种最基本的恒压供水方式，也就是出水管路上只配置有单台泵，且通过变频器来进行压力控制。具体工作流程为：压力传感器将供水管网内的动态压力信号转变成电信号输入微机控制器，通过对输入量与设定量的实时比较分析，再输出经过PID处理的模拟信号至变频调速器，变频调速器控制水泵的转速来调节管网内的实际压力值趋向于设定压力值，从而实现闭环控制的恒压供水。

恒压供水的原理

图4-16 恒压供水的原理

2．硬件设计

某控制系统应用MM440系列变频器所具有的两路模拟量输入和内置PID的调节功能，通过变频器控制电动机带动水泵进行自动恒压给水。

单泵控制的硬件设计如图4-17所示。在实际设计中应用模拟量信号输入1作为水的压力反馈信号4～20mA，模拟量信号输入2作为主给定信号0～20mA。通过I/O端子启、停及观察变频器的工作状态，并启用变频器内部的PID参数控制功能，使变频器进行恒压供水。取消了外接PID控制仪表，提高了控制精度，减少了外部故障点，并充分发挥了MM440变频器的PID及模拟量输入功能的工作状态。

单泵控制的硬件设计

图4-17 单泵控制的硬件设计

(a)单线图；(b)原理图

3．MM440变频器的主要参数设置

(1)电动机及控制参数，如下所示：P304=380、P305=7.80、P307=4.0、P310=50、P311=2180、P1082=50、P1120=10、P1121=10、P1300=2。

(2)模拟量I/O参数，如下所示：P753.0=5、P753.1=5、P756.0=2、P756.1=2、P757.0=4、P761.0=4、P757.1=0、P761.1=0、P1000=7。

(3)数字量I/O参数，如下所示：P700=2、P701=1、P731=52.3、P732=52.2。

(4) PID参数，如下所示：P2200=1、P2253=755.1、P2257=1.00、P2258=1.00、P2261=0.2、P2264=755.0、P2265=0.3、P2270=0、P2271=0、P2274=0、P2280=3、P2285=0.4。

二、多泵控制

1．工程要求

如图4-18所示，某高层建筑供水需要3台泵，分别是主泵1和2(均为7.5kW)、休眠泵3 (3kW)。其压力信号采用远程压力表。

某高层建筑供水多泵控制示例

图4-18 某高层建筑供水多泵控制示例

具体控制要求如下：

(1)变频器一拖二，同时采用变频休眠小泵控制，由MM430变频器和S7-200 CPU222控制。

(2)转换开关打到自动时，水泵自动运行，根据反馈信号，自动调节水泵转速和需要运行的水泵台数，48小时轮换泵，自动进入和退出休眠小泵运行，从而达到恒压供水的目的。

(3)转换开关打到手动时，按相应的开关可以使水泵工频运行。

(4)浮球开关防止水泵无水时空转。

2．具体设计

本示例是典型的“一拖多”控制方案，供水设备主要由压力传感器、PLC、变频器及水泵机组组成。对于多台泵调速的方式，系统通过计算判定目前是否已达到设定压力，决定是否增加（投入）或减少（撤出）水泵，即当一台水泵工作频率达到最高频率时，若管网水压仍达不到预设水压，则将此台泵切换到工频运行，变频器将自动启动第二台水泵，控制其变频运行。此后，如压力仍然达不到要求，则将该泵又切换至工频，变频器软启动第三台泵，往复工作，直至满足设定压力要求为止。

本示例为一拖二控制方案，相对简单，具体设计详见图4-19～图4-21。

多泵控制系统主回路