工、变频泵联锁的控制实现

孟 静

（河南九力科技有限公司，河南 焦作454174）

工、变频泵联锁的控制实现

孟 静

（河南九力科技有限公司，河南 焦作454174）

循环水岗位的冷水泵此前为工频方式运行，为节电节水，将其改造为工、变频方式同时运行。通过对其运行方式的讨论分析，实现设备改造，内容包括工频转工、变频运行以及相关联锁的实现，即无论泵为工频或者变频模式，当工、变频运行信号丢失时，均联锁切断高压合闸DL信号的功能，最终变频泵改造后产生的直接、间接经济效益很显著。

高压合闸DL；工频；变频

能源公司二环循环水岗位的自动控制系统为罗克韦尔自动化（中国）有限公司的ControlLogix5000系统，循环水岗位1#热水泵和12#冷水泵由原有的工频控制需改造为工、变频控制，以实现节电节水、降本增效的目的。在实际的改造过程中，发生了8#冷水泵跳停事故，造成送往蒸发工序的水量大幅度下降，给生产造成了一定程度上的影响。如图1所示，图中热水及冷水均送往蒸发工序。经过各方讨论判断，8#冷水泵跳停最根本的原因，是变频运行信号丢失后，未及时切断该泵的高压合闸DL信号，因而导致外部的硬联锁（启动11#备用冷水泵）未启用。11#冷水泵为备用泵，仅当投入联锁的任意台冷水泵DL信号断开时，硬启动11#备用冷水泵（不在组态软件中设定）。图1中按钮即为硬连锁投入按钮，当按钮方向均为竖向时，硬联锁为投入状态，按钮方向为横向时，硬联锁为解除状态。由此及彼，举一反三，同时对蒸发工序供水的1#冷水泵、5#冷水泵、8#热水泵、12#热水泵，均需要进行联锁修改，以实现工变频运行信号丢失，立即切断高压合闸断路器，简称DL），如此才能实现冷水泵跳停硬联锁启动11#冷水备用泵，完善热水泵的稳定运行，并且不会影响后序工艺指标的稳定。

图1 热水、冷水泵工艺流程示意图

1 工、变频泵控制分析

由于此次改造牵涉到的泵较多，以12#冷水泵改造为例说明。改造后的12#变频泵与普通变频泵内部控制逻辑不同，结合电机启动原理图来看，冷水泵主要分为变频启动和工频启动两部分，如图2所示。

图2 变频电机启动原理图

1.1 工、变频器启动条件

必须首先有高压合闸DL信号到位。它是由旧有工频启动命令发出高压合闸指令，从而返回的高压合闸DL信号[1]。高压合闸信号置位后，一次脉冲信号发出，可以参与工频启动和变频启动回路。

1.2 变频器启动条件

为组态考虑，需要建立对应的程序标签，约定如下：所有标签都带有前缀LSB12意为12#冷水泵，所有带后缀BP的代表当台设备为变频设备，中间的标签名SA代表设备的手自动信号，带C符号为命令信号，带MR符号为高压指示信号，QS12对应的是图2中的QS1和QS2信号。

变频器启动条件为：必须首先将变频器端KM1和KM2两个接触器合上，发出变频合KM1/KM2指令后（LSB12_C2_BP），此时合 KM1/KM2后 LSB12_QS12运行返回信号就位，其他相关变频信号就位的同时，才可以顺序启动变频器RUN/STOP命令（LSB12_C_BP）（LSB12_C_BP）。变频器启动回路结束后，变频器运行返回（LSB12_R_BP）信号就位，标志着变频器正常启动，如图3所示。

图3 变频启动命令发出

1.3 工频启动

此次变频泵的改造，要求实现在操作站端自由切换工变频，逻辑回路中，启动工频需要有5个条件，变频器的两个返回信号无，流程图上工频启动按钮按下，高压合闸DL信号有，变频合KM1/KM2指令没有发出，之后工频启动命令（LSB12_C3_BP）才会发出。

1.4 工、变频停车回路工、变频器在操作工按停车按钮时，正常使工、变频器停车，此时停变频器有个要求，变频器的转速须在60%以下。同时，变频器启动无运行返回报警（变频器启动命令发出后10 s，无变频运行返回信号）和变频器重故障信号就位后，也会联锁跳停变频器。

1.5 变频停车

在上述变频器停车条件满足后，发出变频停车指令（LSB12_C5_BP），3 s后，顺序发出工频 KM3/变频 KM1/KM2停车指令（LSB12_C4_BP），此时，变频器停车回路，才算彻底完成变频停车过程。

2 联锁切断高压合闸DL信号

变频启动停车回路完成后，为了避免再次出现8#冷水泵的停车事故，本文将工变频运行返回信号丢失联锁断高压合闸DL信号，做到了逻辑回路当中。

12#冷水泵原先的控制逻辑中，没有将工、变频运行返回信号联锁断高压合闸DL信号控制逻辑做进去。因此，在这次的改造过程中，将此联锁增加进来。4台泵的联锁修改逻辑里面，需要联锁断掉高压合闸DL信号，这里共有三个信号参与这段联锁，它们是：LSB12_R_BP/变频运行返回、LSB12_QS12/变频允许（合KM1/KM2后）、LSB12_GKM/工频运行。分别测试每个信号的丢失，均联锁断掉DL信号，8#和12#冷水变频泵此时在投入硬联锁后，即时启动11#冷水泵。

这段联锁切断高压DL信号的回路，因为参与联锁的是三个返回信号，因此在做此类联锁时，需采用100矩阵模式，如图4所示，将所需联锁信号送出。这样在变频运行时，任何一个运行信号丢失，就会触发LSB12_BKM_LOCK置位，再触发一个脉冲信号，16 s后，触发高压分闸停车指令，断掉高压合闸DL信号。这样在岗位人员投入硬联锁时，联锁自动启动11#备用冷水泵。

图4 变频运行信号丢失切断高压DL信号回路

在做变频运行信号丢失联锁时，由于LSB12_QS12和LSB12_R_BP在启动变频时，返回时有时间差，LSB12_QS12信号先到，LSB12_R_BP后到，如果不将LSB12_T9时间设成16 s，而把时间值设置的偏小，那么在高压合闸DL信号到来后，此联锁回路就会一直触发高压分闸，变频器永远都不会发出启动命令。LSB12_T9计时器的时间是由三个时间决定的，即变频启动延迟时间3 s、变频器合KM1/KM2的时间5 s、变频器启动命令发出的时间10 s，只要LSB12_T9计时器的时间大于前两者之和8 s，小于三者之和18 s（T9计时器不易过长，不然会因为信号丢失产生的故障造成对变频器的损坏），也即在变频器正常运行的情况下，此计时器才能触发完成，联锁程序才能起作用。

而因为工频和变频是两套回路，因此在做工频运行信号丢失联锁时，采用的是000模式，如图5所示。这样在工频运行时，工频命令发出进行锁存信号LSB12_C3_LOCK，此时工频运行信号丢失，就会触发LSB12_GKM_LOCK，此时触发一个脉冲信号，在2 s后，触发高压分闸停车指令，断掉高压合闸DL信号，联锁自动启动11#备用冷水泵。

图5 工频运行信号丢失切断高压DL信号回路

锁存的信号LSB12_C3_LOCK必须要进行复位，程序里用LSB12_GKM工频运行信号的丢失来进行复位。需在LSB12_GKM丢失后延迟3S，才可以将LSB12_C3_LOCK复位掉。此种设定，是因为延迟时间必须要大于LSB12_T10计时器的时间，否则，工频信号丢失将永不会触发高压分闸指令。

3 结论

工、变频泵联锁的控制实现，是在此次改造的实践过程中，边修改边完善的。采用此种联锁切断信号的方式，大大提高了设备的安全性、可靠性，使岗位操作人员彻底解脱传统的手动停泵的方式[2]。经过试车发现，有效联锁切断功能达到100%，从而顺利实现联锁启动11#冷水备用泵。这种同一设备多个返回信号切断高压合闸DL信号的方式，有极大地推广性，完全满足了生产系统的稳定性要求。同时，此次改造为岗位的降本增效贡献良多，极大地降低岗位的生产运行成本，直接和间接的经济效益显著。

[1]梁安江，张宝清.高压变频器工变频切换功能的研究与应用[J].电机与控制应用，2013（01）：55-59.

[2]陆 华，计荣荣.交流特高压合闸电阻研究[J].能源工程，2011（04）：27-31.

Control of Frequency Conversion Pump Interlocking

MENG Jing
（Henan nine of Science and Technology Co.，Ltd.，Jiaozuo Henan 454174，China）

The way of cold water pump is in the frequency mode for the operation in Circulating water post，the transformation for the work，frequency mode at the same time running，the purpose of saving water.Through the discussion and analysis of its operation mode，the realization of equipment transformation，including frequency conversion，frequency conversion operation and the realization of the associated interlock，that is，regardless of the pump frequency or frequency mode，when the work，frequency operation signal is lost，are interlocked highvoltage closing DL signal function，the final transformation of the pump after the direct and indirect economic benefits are significant.

high-voltage closing DL；frequency；frequency conversion

TK730.7

A

1672-545X（2017）09-0168-03

2017-06-29

孟 静（1985-），女，河南长葛人，工程硕士，工程师，研究方向：自动化控制。