基于TW－2000K控制器的變頻恒壓供水方法

邊樹海， 馬 斌， 韓中華

(沈陽建筑大學信息與控制工程學院，遼寧沈陽 110168)

0 引言

隨著社會的不斷發展，變頻調速已成為一項廣泛應用的節能技術。在企業單位的供水系統中，供水的可靠性、穩定性和經濟性影響著企業單位正常運行。常見的變頻恒壓供水系統有基于單片機變頻恒壓調速供水［1-3］、基于PLC變頻恒壓調速供水［4-6］和基于智能控制器變頻恒壓調速供水［7］等方式。其中基于單片機的恒壓供水系統有一種典型的MCU供水方法，主要利用單片機和變頻器的組合控制泵組的運行，其智能控制原理如圖1所示。

圖1 MCU變頻恒壓供水方法原理圖

首先通過鍵盤設定供水出口水的壓力值，并將此設定的壓力值用LCD液晶顯示器實時地顯示出來;壓力傳感器實時檢測到供水出口水的壓力值A(0～5 V模擬信號)，此模擬壓力信號經過ADC0809轉換成數字壓力信號B后送給單片機;單片機通過運算和比較，最終計算出一個數字信號C，并將C送給DAC0832，將數字信號C轉換成一模擬信號D(4～20 mA電流值)，通過此模擬信號D控制變頻器輸出電源的頻率，從而改變水泵電機的轉速，即改變供水出口水的壓力與設定的水壓相同。

1 CTL變頻恒壓供水系統的設計

由于MCU變頻恒壓供水系統的方案在可靠性、穩定性、抗干擾性和經濟性等方面不及基于智能控制器變頻恒壓調速供水方式。因此，本文介紹了一種基于TW-2000K智能控制器的變頻恒壓供水方法，根據供水出口壓力，自動調節水泵的轉速，從而使供水出口水壓與水壓的設定值保持相同。

1．1 CTL系統的主要器件

(1)TW-2000K控制器:TW-2000K控制器是一種一用一備型恒壓給水控制器，其內部集成了A/D和D/A轉換功能，自帶鍵盤和顯示功能，控制器外部不需要加任何輔助電路，簡單且抗干擾能力強，其端子可以直接與變頻器的端子相連，安裝簡單方便。通過鍵盤可設置給定壓力，并且該壓力值通過液晶顯示屏實時地顯示出來。

(2)EH600A系列西林變頻器:EH600A系列西林變頻器是深圳市西林電氣技術有限公司推出的新一代高性能變頻器。其內部帶有實用的PI功能、簡易PLC和靈活的輸入輸出端子等，在降低系統成本和提高系統可靠性方面具有極大的價值。

1．2 CTL系統的結構

CTL變頻恒壓供水系統的結構框圖如圖2所示。

圖2 CTL系統結構框圖

遠傳壓力表實時檢測供水出口水壓，并將檢測到的壓力信號(0～2.5 V模擬電壓信號)送給TW-2000K控制器，TW-2000K控制器根據遠傳壓力表傳送給其的信號進行運算，并與設定的壓力值進行比較，最終得出控制變頻器輸出頻率的模擬信號，從而實現供水出口水壓跟隨設定水壓變化并保持恒定不變。

2 CTL變頻恒壓供水系統一次回路

CTL系統的一次回路如圖3所示。

圖3 CTL系統的一次回路

三相電L1、L2和L3首先經過干線上的斷路器Q，由斷路器Q出來后分成三路三相電，每一路依次接斷路器QF1、QF2和QF3。第一路接完斷路器QF1后連接到變頻器的三相電輸入端，經變頻器變換頻率后再引出兩路，分別與線圈3和線圈4相連，最后與泵組電機相連。接斷路器QF2和QF3的兩路直接與線圈1和線圈2相連，線圈1和線圈2的引出線再分別與熱斷電器1和2相連，最終連接到泵組電機。

3 CTL變頻恒壓供水系統控制原理

CTL系統的控制原理圖如圖4所示。其中FY為電源指示燈，HY1和HY2分別為1#泵和2#泵的故障指示燈，HR1和HR2分別為1#泵工頻和2#泵工頻指示燈，HR3和HR4分別為1#泵工頻和2#泵變頻指示燈。P1、P2和P3用于連接遠程壓力表;D/A端子與變頻器的AI1相連，控制器所計算出來的控制變頻器輸出頻率變化的數字量經過內部的D/A轉換功能轉換成模擬量，將此模擬量送給變頻器;FWD用于控制變頻器的正反轉，控制器的FWD端子和變頻器的FWD端子直接相連;控制器的CT1功能通過編程項目F05進行選擇，本系統設置F05=00，即CT1的功能為外部停車，變頻器的TA-TC為常開端子，由參數F4.00進行設置，本系統將其設置為故障輸出，CT1對就地公共端為CM2，因此TA與CT1相連，TC與CM2相連，當變頻器有故障發生時，控制器使外組泵組停車，提高了系統的可靠性和安全性;端子R1和R2與變頻泵1和泵2相連。

圖4 CTL系統的控制原理圖

由圖4可看出:(1)當轉換開關SA接開到手動擋時，SA的觸點1與觸點2接通，觸點5與觸點6斷開，此時再按下控制盤上的1#泵起動按鈕SF1，線圈KM1得電，1#泵以工頻立即起動，并且KM1自鎖功能起動，1#泵將一直以工頻工作直至1#泵停止SF1按鈕，線圈KM1失電，1#泵停止工作。2#泵在手動模式下工作方式和1#泵完全相同。(2)當轉換開關SA接開到自動擋時，SA的觸點1與觸點2斷開，觸點5與觸點6接通，1#泵或2#泵既不是立即起動，也不用通過按控制盤上的起動按鈕進行起動，而是TW-2000K控制器根據遠傳壓力表所傳送回的供水出口水壓信號進行運算和比較，計算出一個數據(該數據能夠控制變頻器輸出頻率與當前水泵運行所需頻率相符)，將此數據傳送給變頻器，此時1#泵或2#泵起動(是1#泵起動還是2#泵起動可以通過TW-2000K控制器控制盤上的相應按鍵進行設置)，整個起動過程通過變頻手段來實現電機的平滑起動，即變頻起動［8-9］，節能效果好并且對設備損害程度小。(3)當轉換開關SA接開到零位擋時，SA的觸點1與觸點2斷開，觸點5與觸點64斷開，整個系統不工作。

4 結語

本文介紹的CTL變頻恒壓供水系統以TW-2000K控制器為核心，利用TW-2000K控制器對變頻器進行智能控制，實現了供水出口水壓跟隨設定水壓并且保持恒定不變。與MCU變頻恒壓供水系統相比，CTL系統簡單、可靠性強、穩定性高、抗干擾能力強并且自動化程度高，在節能方面，其明顯優越于MCU系統，該方法已成功應用于沈陽華維工程有限公司的供水系統中。

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