基于TW－2000K控制器的变频恒压供水方法

边树海， 马 斌， 韩中华

(沈阳建筑大学信息与控制工程学院，辽宁沈阳 110168)

0 引言

随着社会的不断发展，变频调速已成为一项广泛应用的节能技术。在企业单位的供水系统中，供水的可靠性、稳定性和经济性影响着企业单位正常运行。常见的变频恒压供水系统有基于单片机变频恒压调速供水［1-3］、基于PLC变频恒压调速供水［4-6］和基于智能控制器变频恒压调速供水［7］等方式。其中基于单片机的恒压供水系统有一种典型的MCU供水方法，主要利用单片机和变频器的组合控制泵组的运行，其智能控制原理如图1所示。

图1 MCU变频恒压供水方法原理图

首先通过键盘设定供水出口水的压力值，并将此设定的压力值用LCD液晶显示器实时地显示出来;压力传感器实时检测到供水出口水的压力值A(0～5 V模拟信号)，此模拟压力信号经过ADC0809转换成数字压力信号B后送给单片机;单片机通过运算和比较，最终计算出一个数字信号C，并将C送给DAC0832，将数字信号C转换成一模拟信号D(4～20 mA电流值)，通过此模拟信号D控制变频器输出电源的频率，从而改变水泵电机的转速，即改变供水出口水的压力与设定的水压相同。

1 CTL变频恒压供水系统的设计

由于MCU变频恒压供水系统的方案在可靠性、稳定性、抗干扰性和经济性等方面不及基于智能控制器变频恒压调速供水方式。因此，本文介绍了一种基于TW-2000K智能控制器的变频恒压供水方法，根据供水出口压力，自动调节水泵的转速，从而使供水出口水压与水压的设定值保持相同。

1．1 CTL系统的主要器件

(1)TW-2000K控制器:TW-2000K控制器是一种一用一备型恒压给水控制器，其内部集成了A/D和D/A转换功能，自带键盘和显示功能，控制器外部不需要加任何辅助电路，简单且抗干扰能力强，其端子可以直接与变频器的端子相连，安装简单方便。通过键盘可设置给定压力，并且该压力值通过液晶显示屏实时地显示出来。

(2)EH600A系列西林变频器:EH600A系列西林变频器是深圳市西林电气技术有限公司推出的新一代高性能变频器。其内部带有实用的PI功能、简易PLC和灵活的输入输出端子等，在降低系统成本和提高系统可靠性方面具有极大的价值。

1．2 CTL系统的结构

CTL变频恒压供水系统的结构框图如图2所示。

图2 CTL系统结构框图

远传压力表实时检测供水出口水压，并将检测到的压力信号(0～2.5 V模拟电压信号)送给TW-2000K控制器，TW-2000K控制器根据远传压力表传送给其的信号进行运算，并与设定的压力值进行比较，最终得出控制变频器输出频率的模拟信号，从而实现供水出口水压跟随设定水压变化并保持恒定不变。

2 CTL变频恒压供水系统一次回路

CTL系统的一次回路如图3所示。

图3 CTL系统的一次回路

三相电L1、L2和L3首先经过干线上的断路器Q，由断路器Q出来后分成三路三相电，每一路依次接断路器QF1、QF2和QF3。第一路接完断路器QF1后连接到变频器的三相电输入端，经变频器变换频率后再引出两路，分别与线圈3和线圈4相连，最后与泵组电机相连。接断路器QF2和QF3的两路直接与线圈1和线圈2相连，线圈1和线圈2的引出线再分别与热断电器1和2相连，最终连接到泵组电机。

3 CTL变频恒压供水系统控制原理

CTL系统的控制原理图如图4所示。其中FY为电源指示灯，HY1和HY2分别为1#泵和2#泵的故障指示灯，HR1和HR2分别为1#泵工频和2#泵工频指示灯，HR3和HR4分别为1#泵工频和2#泵变频指示灯。P1、P2和P3用于连接远程压力表;D/A端子与变频器的AI1相连，控制器所计算出来的控制变频器输出频率变化的数字量经过内部的D/A转换功能转换成模拟量，将此模拟量送给变频器;FWD用于控制变频器的正反转，控制器的FWD端子和变频器的FWD端子直接相连;控制器的CT1功能通过编程项目F05进行选择，本系统设置F05=00，即CT1的功能为外部停车，变频器的TA-TC为常开端子，由参数F4.00进行设置，本系统将其设置为故障输出，CT1对就地公共端为CM2，因此TA与CT1相连，TC与CM2相连，当变频器有故障发生时，控制器使外组泵组停车，提高了系统的可靠性和安全性;端子R1和R2与变频泵1和泵2相连。

图4 CTL系统的控制原理图

由图4可看出:(1)当转换开关SA接开到手动挡时，SA的触点1与触点2接通，触点5与触点6断开，此时再按下控制盘上的1#泵起动按钮SF1，线圈KM1得电，1#泵以工频立即起动，并且KM1自锁功能起动，1#泵将一直以工频工作直至1#泵停止SF1按钮，线圈KM1失电，1#泵停止工作。2#泵在手动模式下工作方式和1#泵完全相同。(2)当转换开关SA接开到自动挡时，SA的触点1与触点2断开，触点5与触点6接通，1#泵或2#泵既不是立即起动，也不用通过按控制盘上的起动按钮进行起动，而是TW-2000K控制器根据远传压力表所传送回的供水出口水压信号进行运算和比较，计算出一个数据(该数据能够控制变频器输出频率与当前水泵运行所需频率相符)，将此数据传送给变频器，此时1#泵或2#泵起动(是1#泵起动还是2#泵起动可以通过TW-2000K控制器控制盘上的相应按键进行设置)，整个起动过程通过变频手段来实现电机的平滑起动，即变频起动［8-9］，节能效果好并且对设备损害程度小。(3)当转换开关SA接开到零位挡时，SA的触点1与触点2断开，触点5与触点64断开，整个系统不工作。

4 结语

本文介绍的CTL变频恒压供水系统以TW-2000K控制器为核心，利用TW-2000K控制器对变频器进行智能控制，实现了供水出口水压跟随设定水压并且保持恒定不变。与MCU变频恒压供水系统相比，CTL系统简单、可靠性强、稳定性高、抗干扰能力强并且自动化程度高，在节能方面，其明显优越于MCU系统，该方法已成功应用于沈阳华维工程有限公司的供水系统中。

［1］刘琼发，熊爱民.单片机自动控制恒压变频供水系统［J］.电子技术应用，1997(7):21-22.

［2］刘美俊.基于AT89C51单片机的变频恒压供水控制系统［J］.轻工机械，2004(2):102-104.

［3］隋传国，王丽英.单片机变频恒压供水控制仪［J］.电子世界，2003(9):36-37.

［4］胡盘峰，陈慧敏.基于PLC的新型变频恒压供水系统设计［J］.机械工程与自动化，2011(2):141-143.

［5］李海波.基于PLC的智能变频恒压供水监控系统的设计［J］.机电工程技术，2011，40(3):48-50.

［6］田亚娟，郭丽颖.变频恒压供水PLC控制系统的设计［J］.计算技术与自动化，2010，29(1):25-28.

［7］霍大勇，马林，薛丁箫.基于CPS_20B1智能控制器的恒压变频供水系统［J］.微计算机信息，2006，22(8):70-72.

［8］彭巨光，谢勇.异步电机变频起动与切换的分析［J］.节能技术，2002，20(4):21-22.

［9］彭巨光，谢勇.异步电机变频起动、切换的分析与研究［J］.电机电器技术，2003(1):22-23.