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          電磁流量計與變頻器搭配控制污水站流量排放的方案

          來源: 作者: 發布日期:2020-09-23

           硬件控制方案

                  采用分程控制系統,控制器依據液位測量值與設定值的偏差進行 PI 運算并輸出控制信號,該信號經分程后,控制變頻器按照液位的變化對污水泵 M1 ~ M3自動實現啟停及變頻控制。在該控制方式下,有兩種控制方案: 
           
                  ( 1) 采用1 臺變頻器配套1臺電磁流量計控制3 臺污水泵實現變頻控制方案。假設當液位的上升使 1#污水泵頻率上升到50 Hz 后,首先通過其對應接觸器與變頻器斷開并切換到工頻運行,再將 2#污水泵對應接觸器閉合,與變頻器連接,實現變頻控制,如果液位繼續上升,則 2#污水泵切換到工頻運行,3#污水泵進行變頻運行; 當液位下降時,則進行相反的操作[5]。由于該控制方案只有1 臺變頻器,所以控制器只需要 1 路模擬量輸出,當液位進入到某臺污水泵對應液位區間時,在切換污水泵的同時,需要對該液位區間所對應的數字量進行處理,使其輸出對應 0 ~ 50 Hz。 
           
                  ( 2) 采用3 臺變頻器配套3臺電磁流量計各控制1 臺污水泵實現變頻控制方案。該控制方案需要控制器的 3 路模擬量輸出分別控制 3 臺變頻器的頻率在 0 ~ 50 Hz 變化,對各污水泵的液位區間對應的數字量進行處理,使其液位區間對應變頻器輸出 0 ~ 50 Hz。
           
                  非常好種控制方案的優點是節約成本,缺點是如果集水池液位變化頻繁,勢必造成接觸器的觸點頻繁通斷,以實現污水泵在變頻與工頻之間的切換,使系統的穩定性和可靠性下降,故障率升高; 第二種控制方案的優點是由于采用 1 臺變頻器控制 1 臺污水泵的形式,該方案消除了接觸器觸點頻繁通斷造成的可靠性下降,缺點是成本較高。為確保污水泵站長期可靠運行,設計采用第二種控制方案,系統框圖如圖 2 所示。
          系統框圖
                  為實現設備調試功能,系統設置手動調試模式和自動運行模式。為實現維護檢修時不影響污水泵站的正常運行,系統增加 4#污水泵作為備用泵,該泵采用工頻控制。 
           
          2. 2 硬件配置與設計
          主要硬件配置如下:
                  ( 1) 控制器采用 SIEMENS S7-200 SMART PLC ( SR30) ,配有 2 個模擬量擴展模塊 EM AM03 和 EM AM06,實現模擬量地采集以及模擬量輸出[6]; 
                  ( 2) 4 臺污水泵,額定電壓 380 V,功率 30 kW 和 3 臺西門子 MM430 變頻器,分別拖動污水泵 M1 ~ M3,M4 通過接觸器實現工頻控制; 
                  ( 3) 電磁流量計的型號為SC-LDE,輸出信號為4 ~ 20 mA 及超聲波液位計的型號為 SC-CSB,測量范圍為 0 ~ 15 m,輸出信號為 4 ~ 20 mA; 
                  ( 4) 觸摸屏選用 MCGS( TCP7062Ti) ,要求實時顯示現場的液位、流量數據以及各泵的運行狀態,并實現污水泵的控制等功能; ( 5) 控制柜內置 PLC、空氣開關、接觸器以及繼電器排等器件,面板設置急停按鈕、轉換開關、指示燈、變頻器以及實現 M1 ~ M3 手動調速的旋鈕電位器。 PLC 的 I/O 地址分配如表 1 所示。
          系統硬件設計圖
                  MM430 變頻器設置參數 P0700 = 2,表示命令源選擇由端子排輸入; P1000 = 2,表示頻率設定值選擇為模擬量輸入; P0701 = 1,表示 ON 接通電動機正轉,OFF斷開停止,系統硬件設計如圖 3 所示。

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