白雪松

摘 要：介绍了某消防训练系统中恒压供油系统。系统采用西门子可编程控制器（PLC）作为中央控制单元，利用西门子变频器进行压力PID调节。给出了系统控制原理图，硬件电路图，PLC的软件编程，并介绍了变频器的参数的设置方法及利用上位机远程控制的方案，该系统结构简单，压力稳定，工作可靠。

关键词：恒压;供油;变频调速

中图分类号：V351

引言

本方介绍的是某消防火灾处置训练系统中油罐模拟火灾事故中主供油回路。以前传统的控制方式是在主回路中用一个阀门打开一定的角度来设定主供油出口的压力，稳定运行后油压输出是恒定值，但训练燃烧系统喷油负载是变化的，有时需要多点同时喷油，这样使主油路出口压力会产生很大的波动，在多点喷油时可能会使油路油压过低，喷油的效果差，难以完成训练项目。因此，我们采用以PLC为控制中心进行逻辑控制，应用变频器的PID控制油泵，PID控制器具有原理简单，无需精确的数学模型，应用面广等优点，使用闭环控制，提高了控制精度。与传统的阀门控制方式相比压力稳定，可靠性高，更节能，自动化程序度高，后期功能扩展性好等特点，是一个颇具实用价值的调速系统。

一、控制方案

变频调速恒压供油系统由PLC、交流变频调速器、系统监控，油泵11KW 2台（一备一用），输油管道、远传压力表、信号隔离器等构成，系统结构图如图1。其中的变频器应用了内置PID（比例、积分、微分）控制器，PID控制过程为：当变频器接受到启动信号后驱动泵电机运行，安装在管路上远传压力表将压力反馈到变频器，与预先通过面板设定的给定压力进行比较，经变频器内部PID运算，调节变频器输出频率，从而调节电机的转速，保持管路压力与给定压力值一致，实现恒压供油。

PLC为控制中心，能接受外部指令且输出驱动信号、处理模拟量信号输出到上位和面板显示仪表，远传压力表是压力检测与反馈元件，将压力值转换为4-20mA标准信号，再将压力信号输入到信号隔离器，分三路输出，第一路输入到变频器作为PID调节的反馈信号，第二路输入到PLC，经模拟量转换成实际的压力值通过profinet网络与上位机通讯，在上位机进行监控。第三路输入到电气柜面板上的显示仪表，经转换后显示实时压力值。变频器输出4-20mA运行频率值到PLC，经模拟量转换成实际运行频率值，经profinet通讯传到上位机进行监控，上位機除可监测油压及变频器运行频率，也可通过profinet网络与PLC通讯实现对变频器远程启停控制。

二、电气控制系统

电气系统原理图如图2。

1.器件选型

根据系统的控制要求及输入输出点数的多少，选用的西门子公司的小型可编程控制器S7-1200系列中的CPU 1212C，其集成8输入/6输出共14个数量I/O点，支持profinet通讯协议，模拟量扩展模块为4通道SM1231。变频器选用西门子公司V20系列中11KW变频器。信号隔离器选用1进3出4-20mA电流型。数显表选用支持4-20mA输入信号的智能显示仪表。

2.电气工作原理简介

QF1为三相断路器，给变频器主回路供电，中间接入LS电抗器，抑制变频器产生的高次谐波对电网的干扰，QF2为二相断路器，给系统的控制回路供电。变频器通过三相交流接触器KM1与KM2分别驱动两台油泵电机，因为是一备一用，在同一时间只有一台油泵在运行，因此CPU输出驱动接触器线圈加入KM1、KM2常闭触点互锁。SB1、SB2、SB3是电气柜面板的操作按钮，功能分别是远程/近地、启动/停止、泵1/泵2选择按钮。当按下SB2时，根据CPU程序，DQ0.2输出驱动KA1中间继电器，变频器端子DI1的KA1常开触点闭合，变频器启动运行; SB2断开时，中间继电器KA1会失电，变频器停止运行。同理在远程操作模式下，上位机用与PLC通讯的方式控制KA1的接通与断开来控制变频器的启动与停止。

3.变频器的参数设置

西门子V20功能强大，应用广泛，是新一代通用型变频器。具有BiCo（内部功能互联），可实现I/O端口自由连接。

以下是主要参数设置，电机参数设置根据电机名牌上的参数来进行。

当调试变频器时，先执行工厂复位操作：

三、结束语

变频调速恒压供油方式供油压力平稳，消除了安全隐患，提高了油泵、油阀的使用寿命，更好地节约了能源。能过远程上位机就能监控整个供油系统，减少了运行成本。

经过一年多的运行检验，其性能稳定、运行可靠节能效果明显。

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