賀迪HDP503壓力變送器與西門子MM430變頻器在恒壓供水中的應用

摘要：本文主要介紹賀迪HDP578壓力變送器與西門子MM430變頻器在恒壓供水中的應用，詳細闡述了系統(tǒng)的原理、組成及調(diào)試方法。

一:引言
城市規(guī)模的不斷擴大，高層建筑的不斷增長，城市供水的公用管網(wǎng)的壓力已遠遠不能滿足用戶的要求，對供水的二次加壓已被廣泛采用。其中變頻恒壓供水由于自動化程度高，維護方便、具有節(jié)能功能，成為主要的二次加壓方式。按供水的特性，變頻恒壓供水主要有分為：恒壓變流量和變壓變流量***類，在本文的中采用恒壓變流量的供水方式。

二:系統(tǒng)組成及工作原理
系統(tǒng)為賓館的供水系統(tǒng)，分為冷水、熱水***供水系統(tǒng).

Q1控制的變頻器為冷水供水系統(tǒng)，Q2控制的變頻器為熱水供水系統(tǒng)，系統(tǒng)為1拖1的恒壓供水，兩臺電機為互備，可選擇使用1#泵或2#泵運行，KM3、KM8為手動工頻運行選擇，作為變頻的維修系統(tǒng)備用，KM2 ，KM3、 KM7，KM8為機械互鎖的接觸器，保證選擇變頻運行和工頻運行的正確切換。
變頻恒壓供水的基本原理:以壓力傳感器和變頻器組成閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)管網(wǎng)的壓力來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)高峰用戶的水壓恒定，和低峰時的變頻的休眠功能，得到恒壓供水和節(jié)能的目的。

系統(tǒng)的硬件組成如下：
熱水系統(tǒng)：電機參數(shù)：   Pe=15kw  Ue=380v  Ie=26.8A Ne=1490rpm
          變頻器型號： 6SE64430-2AD31-8DA0     Pe=18.5kw    Ie=38A 
          壓力傳感器： HDP503  反饋信號4-20mA    供電+24V       量程0-0.5MPa
冷水系統(tǒng)：電機參數(shù)：   Pe=22kw  Ue=380v  Ie=39.4A Ne=2940rpm
          變頻器型號： 6SE64430-2AD33-7EA0      Pe=30.5kw    Ie=62A 
          壓力傳感器： HDP503  反饋信號4-20mA    供電+24V     量程0-0.5MPa

三:PID閉環(huán)控制功能的實現(xiàn)及調(diào)試方法
西門子MICROMASTER430變頻器的內(nèi)置PID功能，利用裝在水泵附近的主出水管上的壓力傳感器，感受到的壓力轉(zhuǎn)化為4-20mA電信號作為反饋信號。根據(jù)賓館的層高設定壓力值作為給定值，變頻器內(nèi)置調(diào)節(jié)器作為壓力調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器將來自壓力傳感器的壓力反饋信號與出口壓力給定值比較運算，其結果作為頻率指令輸送給變頻器，調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速使出口壓保持一定。即當用水量增加，水壓降低時，調(diào)節(jié)器使變頻器輸出頻率增加，電機拖動水泵加速，水壓增大；反之，當用水量減少，水壓上升，調(diào)節(jié)器使變頻器輸出頻率減少，電機拖動水泵減速，水壓減小。
由于壓力傳感器是兩線傳感器在接線必須采用正確的接線方式，將變頻器的+24V控制電源連接到傳感器的+端， 傳感器的-連接到PID的+輸入，同時還必須將PID的-端連接到變頻器控制電源的0V端。
圖2中把傳感器送回的電流信號送入到變頻器的模擬量輸入2作為反饋值，根據(jù)賓館的層高設定的壓力值為0.35MPa,對應輸出頻率為35Hz，對應反饋電流15.2mA.PID閉環(huán)控制功能.
參數(shù)的設定方法：PID主設定值P2253可選擇的源有以下幾種，模擬輸入、固定PID設定值、已激活的PID設定值，在本系統(tǒng)中采用固定給定值。PID反饋值P2264可選擇的源為模擬輸入1或模擬輸入2在系統(tǒng)中采用模擬輸入2，系統(tǒng)的PID參數(shù)設定如下：
P0701=99  P2200=722.0 P2016=1 P2201=70% P2253=2224 設定主給定值固定值為35Hz。
P2264=755.1設定反饋值為模擬量輸入2。
上述參數(shù)設定好以后，設定P2200=1，使能PID功能，設定P2250=1進行PID自整定，整定完成后，采用了整定后的積分和比例參數(shù)基本滿足了系統(tǒng)的工藝要求。
PID調(diào)試的注意事項：使能PID功能后系統(tǒng)的加減速時間為P2257、P2258的設定值，而不是原來的P1120、P1121。使能PID功能后PID的限幅值的上升、下降時間P22936必須根據(jù)系統(tǒng)要求進行設定,否則變頻器將報故障F0002。為提高系統(tǒng)的抗*力,要求根據(jù)現(xiàn)場的實際情況,對反饋值進行濾波環(huán)節(jié)處理，在本系統(tǒng)中因為主給定設定值采用固定給定，所以對主給定設定值不必進行濾波環(huán)節(jié)處理。

四:節(jié)能功能的實現(xiàn)
在PID控制過程中，當反饋信號大于主設定頻率時，系統(tǒng)偏差（ΔP）為負，此時電動機的頻率逐漸降低，但仍在不停運轉(zhuǎn)，在系統(tǒng)偏差不斷調(diào)節(jié)的同時，系統(tǒng)不斷消耗電能。為了實現(xiàn)節(jié)能，西門子對MM430變頻器設計了節(jié)能控制功能。出發(fā)點如下：當電機的頻率降低到某一比較頻率（P2390）時，激活節(jié)能定時器（P2391），當定時時間到期時，按斜坡下降時間停車，即輸出功率為零，在無輸出的情況下，系統(tǒng)偏差會迅速從負到正變化，當偏差超過某一設定值（P2392）時，再起動電機，當電機頻率按斜坡上升時間升到某一值時（此值稍大于P2390設定頻率），投入PID，使系統(tǒng)恢復正常控制。
參數(shù)的設定方法： P2390要低于PID主設定值所對應頻率一定幅度，以保證系統(tǒng)實現(xiàn)正常的PID控制，如果P2390太小，節(jié)能又不易投入，在本系統(tǒng)中設定2390=20Hz，P2391定時器時間的設定要依據(jù)系統(tǒng)的響應速度，如果系統(tǒng)響應時間快，則P2391應設定較小的值。在本系統(tǒng)中，P2391= 900秒，P2292=0.5。
設定參數(shù)的注意事項：系統(tǒng)的節(jié)能功能投入后，PID功能則解除，所以系統(tǒng)的加減速時間P1120、P1121必須根據(jù)需要進行設定，***、***頻率必須設定。
五:結束語
系統(tǒng)調(diào)試完畢后已投入運行，從運行效果看，系統(tǒng)的運行水壓穩(wěn)定，響應速度快，得到了設計要求，節(jié)能效果比較明顯。