水泵电动机驱动设备的控制方法分析

薛广华(广东寰球广业工程有限公司,广东 广州 510655)

水泵是水厂中的必要设备，对水泵的控制也是净水厂中非常重要的一个环节，无论是在取水、配水还是反冲洗的工序中，都与运行的效果有着密不可分的联系。对一些大功率的水泵只需要控制启动电流的负载，通过软启动器来进行传动，并不需要调速，但是一些小功率的水泵则需要通过调速的负载来实现变频器传动。

1 变频器的控制

1.1 面板和编程器控制

Altivar58的面板具有比较复杂的功能，包括控制功能、调节功能、配置功能以及显示功能，RUN键是加速启动键，STOP键是停止或者减速键，而FWD是换向键，可以进行换向，上下键是频率设定键。这个系列的变频器有一种遥控附件，该附件在运用的时候，可以将面板固定在柜门上。Altivar58的编程器不仅仅可以实现变频编程器功能，同时还具备控制面板上的所有功能[1]。

1.2 按钮控制

使用电源入口接触器可以控制启动和停止键，但是却只能实现加速启动和滑行停止，变频器的功能并没有完全发挥出来，而将自动复位按键和变频器内部的内部电源以及L1端口连接，就可以实现加速启动、减速停止以及换向的操作。有的变频器还可以通过自锁按钮来改变运行的频率。

1.3 PLC控制

PLC控制系统是可编程控制系统，是一种很现代化的控制系统，在恶劣的环境下也能够没有故障的运行，抗腐蚀能力强，维护起来也比较方便，对压力、流量等也有很好地适应性。PLC可以提供多种功能的模块，比如通讯参数设置、通讯功能选择等，对于时间的变化也能够准确的进行变动。每种功能的实现也比较方便，开发的周期也得到了很大程度上的缩短[2]。而且有效地节省了程序的容量，同时具有结构化语言和顺序功能图的编程作用。PLC控制主要有三种方式，第一种是将各种各样的信息进行分析处理之后，输出4-20mA模拟量到端子A12和COM。第二种是将其与Altivar58的通信卡进行有效连接。第三种是将PLC与Altivar58的RS485多路串行通信口相连接。这三种控制方式中都可以很好的控制变频器的频率，但是第二种和第三种方式还可以通过上位机对变频器进行编程、配置和监测。

1.4 PID调节器控制

PID调节控制是水泵自动化的运用，主要是对水泵的压力、流量和浑浊度进行控制，操作比较简单适用范围也比较广，PLC技术很好的实现了PID调节，不需要对电路进行重新设计就可以很好的实现自动编程，从而对压力、流量和浑浊度进行调节控制。一般情况下可以选择合适的PID系数来对压力、流量和浑浊度进行调节。在对系数进行选择的时候，选择越高的系数就会使压力、流量和浑浊度越快调节达到设定值，并且控制的精度也更高，但同时对系统的稳定性也会造成不良的影响，因为它对电磁阀等调节元件的驱动过于频繁，所以在对PID系数进行选择的时候，要综合考虑其使用功能以及对环境的负荷影响。而对于一些比较特殊的环境需要选择复杂的分级进行分步控制，这样不但可以满足人们对于水泵的要求同时对于控制能量的消耗都是有利的[3]。其通过PID调节器将一次仪表的压力、流量和浑浊度测量值与定值进行比较，如果存在偏差就会进行自动调节，直到消除偏差为止。Altivar58本身具有PI调节功能，将流量、压力的测定值输入之后，就可以进行恒压或者恒流量的变频控制。

1.5 PC控制

PC控制是通过连接件，将这个系列的变频器或者编程器与PC机连接，连接件包括SUB-D9针插头、电缆带以及RS485/RS232C适配器等，通过配套的软件PC可以对Altivar58进行有效的控制和调节。

2 变频器的PLC控制

变频器的PLC控制的接线比较简单，维护起来比较简单，改造起来也非常方便，在无故障发生的情况下可以保持比较长时间的工作。如果将Altivar58和变频器的PLC相连的话就可以构成一个网络，实现只用一套PLC就可以控制很多台配有通信卡的变频器。按照功能来分通信卡一共有6种，分别为FIPIO卡、ModbusPlus卡、Uni-Telway卡、Interbus-S卡、AS-i卡以及ProfibusDP卡。以ModbusPlus协议控制两台计量泵为实例，该系统只有两面模拟输入，完全可以加入到其他的大中型的系统中。目前单因子混凝投药系统在全国各地都得到了比较广泛的运用，但是它的效果并不是很理想[4]。可以通过将原水流量作为前馈进行比例调节和将出水浊度作为反馈进行PI调节组成一个前馈、反馈调节系统，两个调节值相加后输出给变频器作为变频器的输入值。

3 软启动器的控制

3.1 继电器控制

继电器是一个控制元件，主要由控制系统以及被控制系统组成。这种方式的控制是通过小电流来实现对大电流或者流态物质流量的控制的，具有安全保护的作用。常见的继电器控制元件有电磁继电器、时间继电器和热敏干簧继电器等，由于控制系统的不断提高，水泵系统的负荷也在不断变化，会使继电器受到损害而出现故障。将继电器控制元件运用在水泵传动系统中，可以提高机械的使用寿命，对电网产生的影响也比较小，由于振动对传动元件造成的机械冲击也得到了相应的减少。在水泵的传动系统中，可以降低由于水的流动产生的阻力，消除水锤。软启动具有明显的特性，可以实现自藕变压器、一次侧串电阻的一次启动，也正因为这样，软启动器在水厂得到了广泛的运用，并且一般情况下都是采用继电器的控制方式，可以很好的进行一对一的控制，但是在一对多的控制中就会显露出一定的缺陷，显得体积太庞大，并且不可靠。软启动其不仅仅拥有软启动功能，同时还具有软停功能，但是却常常被人们所忽视。继电器控制的软启动设备通常比较复杂，维护起来也具有一定的困难，可靠性不高[5]。

3.2 软启动器的PLC控制

Micro用AUX端口与Altistart46相连，数字输出模块采用预接线系统和输出基板连接，通过这样的连接，PLC就可以实现软起软停水泵，或对水位进行自动控制，水位的控制点可以根据不同的工艺要求来进行微调整。

4 结语

PLC控制系统工作既可靠又灵活，控制方式容易改变，并且检修方便，备件数量少等，具有比较多的优点。随着现代水厂规模化和要求操作更加简便，精细化程度和自动化程度要求也越来越高，水泵电动机的控制水平也要求不断提高，PLC在全厂自控系统整合上的应用也越来越具有优势。

[1]俞炳丰.中央空调新技术及其应用[M].北京:化学工业出版社，2004.

[2]张营，王兴国，姚力强.双速循环水泵电动机节能运行分析[J].水泵电动机技术，2014,55(31):123-125.

[3]梁雨，李东.变频调速在火力发电厂循环水泵电动机上的应用[J].热电技术，2013,21(36):146-147.

[4]邵帅，姜根.立式凝结水泵电动机轴承室磨损故障原因分析与处理[J].内蒙古电力技术,2013,31(25):85-87.

[5]潘庆.大型商厦中央空调器水泵电动机的变频调速[J].节能方案设计,2012,55(36):156-158.