艾默生变频器及PLC在恒液位控制中的应用
内蒙古森鼎环保节能股份有限公司 张彬
Sonding Environmental protection & Energy Saving Co.,Ltd., Inner Mongolia ZhangBin
摘要：文章介绍了艾默生公司变频器EV2000系列在钢厂璇流井恒液位变频节能控制中的应用。
Abstract: Adoption of EV2000 inverter of Emerson in liquid level control
关键词：变频器 超声波液位仪 PID恒液位控制 数传电台
前言：包钢带钢厂璇流井水系统是为轧线供生产用水，整个水系统是循环运行的。为保证璇流井内水位保证基本平衡，通过5#泵（110KW）将水池内循环水再抽到外面，防止水溢出。由于原有系统采用软启动启动，不能调节转速，水位的控制依靠人为值守，来通过开阀和关阀来控制。否则在低液位会造成水泵抽真空而损伤泵体（气蚀）；高液位则会淹没水泵房造成停电事故。为此，我们设计变频恒液位控制系统，液位检测采用超声波液位器（百特公司），通过变频器内部PID构成液位闭环，实现液位的自动恒定控制。
1、变频恒液位控制系统构成
系统水泵电机为110KW，四级，转速1480r/min。设计采用EV2000-4T1100P系列通用变频器作为水泵电机控制核心。液位检测采用百特工控公司生产FBSON-Y-05-N系列超声波物位检测仪，供电电源为AC220V，一体式安装。量程最大可达到5米，实际检测水位最高1.85米。系统原理图附图一至三。
采用一台EC20-1006BRA作简单的继电连锁，除了和旧系统进行连锁（互锁），还有变频器的简单启动和停止及报警。本系统还另外装有一台EC20-1006BRA，通过串口与一台数传电台相通讯（MODBUS）,来实现和另外一个水泵房（净环泵房）实现连锁。当璇流井有高液位报警时，通过PLC及数传电台传送到净环泵房，由操作人员确定水泵的启动和停止（由于二者距离太远，且不适合电缆敷设，所以采用无线数传的方式）。 其中璇流井内PLC设置为主站，净环内PLC为从站。数传电台采用深圳科立讯生产的PT6080无线数传电台是利用先进的单片机技术,无线射频技术,数字处理技术设计的功率较大,体积较小的模块式半双工数传电台,采用SMT新工艺,选用高质量的元器件。抗干扰能力强，精致坚固，结构紧凑，安装方便。数话兼容，数传可优先。RS232、RS485及TTL多种接口可供选择，适应面宽。参见下面原理图：
2、变频恒液位控制参数及工作原理：
2.1 EV2000 通用技术规格：
输入 | 额定电压；频率 | 三相，380V～440V；50Hz/60Hz |
允许电压工作范围 | 电压：320V～460V；电压失衡率：<3％；频率：±5％ | |
输出 | 额定电压 | 380V |
频率 | 0Hz～650Hz | |
过载能力 | G型：150％额定电流1分钟，200％额定电流0.5秒； P型：110％额定电流1分钟；150％额定电流1秒 | |
主要控制性能 | 调制方式 | 磁通矢量PWM调制 |
调速范围 | 1：100 | |
起动转矩 | 0.50Hz时180％额定转矩 | |
运行转速稳态精度 | ≤±0.5％额定同步转速 | |
频率精度 | 数字设定：最高频率×±0.01％；模拟设定：最高频率×±0.2％ | |
频率分辨率 | 数字设定：0.01Hz；模拟设定：最高频率×0.1％ | |
转矩提升 | 自动转矩提升，手动转矩提升0.1％～30.0％ | |
V/F曲线 | 四种方式：1种用户设定V/F曲线方式和3种降转矩特性曲线方式（2.0次幂、1.7次幂、1.2次幂） | |
加减速曲线 | 三种方式：直线加减速、S曲线加减速及自动加减速方式；四种加减速时间，时间单位（分/秒）可选，最长60小时 | |
直流制动 | 直流制动开始频率：0.20～60.00Hz； 制动时间：0.0～30.0秒； 制动电流：G型：0.0～100.0％ P型：0.0～80.0％ | |
点动 | 点动频率范围：0.20Hz～50.00Hz；点动加减速时间0.1～60.0秒可设，点动间隔时间可设 | |
多段速运行 | 通过内置PLC或控制端子实现多段速运行 | |
内置PI | 可方便地构成闭环控制系统 | |
自动节能运行 | 根据负载情况，自动优化V/F曲线，实现节能运行 | |
自动电压调整（AVR） | 当电网电压变化时，能自动保持输出电压恒定 | |
自动限流 | 对运行期间电流自动限制，防止频繁过流故障跳闸 | |
自动载波调整 | 根据负载特性，自动调整载波频率；可选 | |
客户化功能 | 纺织摆频 | 纺织摆频控制，可实现中心频率可调的摆频功能 |
定长控制 | 到达设定长度后变频器停机 | |
下垂控制 | 适用于多台变频器驱动同一负载的场合 | |
音调调节 | 调节电机运行时的音调 | |
瞬停不停机控制 | 瞬时掉电时，通过母线电压控制，实现不间断运行 | |
捆绑功能 | 运行命令通道与频率给定通道可以任意捆绑，同步切换 | |
运行功能 | 运行命令通道 | 操作面板给定、控制端子给定、串行口给定，可通过多种方式切换 |
频率给定通道 | 数字给定、模拟电压给定、模拟电流给定、脉冲给定、串行口
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