1 引言
恒壓供水是常見的控制系統(tǒng)，廣泛的用于工業(yè)、生活中供水控制。許多恒壓供水系統(tǒng)都是要加上控制器或PC來進(jìn)行。本文利用了PowerFlex70這一新型的強(qiáng)大的變頻器，不需要另外的控制器來實(shí)現(xiàn)了一個小型水箱的恒壓控制。應(yīng)用PowerFlex70所構(gòu)成的系統(tǒng)，方法簡單，用件少，維護(hù)方便，是較好的恒壓供水方案。
2 PowerFlex70簡介
PowerFlex70，A-B公司新變頻器家族的一員，采用新一代體積更小導(dǎo)通損耗更低的IGBT功率元器件，大大減小了變頻器的尺寸。覆蓋功率范圍0.37KW-15KW，緊湊封裝功率和控制部件及操作界面，滿足OEM和最終用戶對空間，簡便性可靠性的要求?？梢赃x擇作V/f控制或無傳感器矢量控制，功能豐富，滿足大多數(shù)應(yīng)用的需求。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置制動單元，滿足一般應(yīng)用制動要求，更高的制動功率只須另加電阻。多種內(nèi)置通訊卡的選擇使得該變頻器可以滿足大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)通訊要求，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置數(shù)字I/O和模擬I/O滿足多數(shù)應(yīng)用控制的要求。在A-B傳統(tǒng)傳動產(chǎn)品集成的SCANport基礎(chǔ)上開發(fā)出更高通訊和處理速度的通訊接口DPI，使得包括 PowerFlex70在內(nèi)的 PowerFlex變頻器家族能夠分享同樣的通訊和控制接口及附件，同時也與SCANport的產(chǎn)品兼容。PowerFlex70有五種控制方式：面板控制、模擬輸入控制、預(yù)置頻率控制、Scanport控制、網(wǎng)絡(luò)適配器控制。PowerFlex70整合了PI控制方式。本系統(tǒng)就是利用了PI控制實(shí)現(xiàn)恒壓供水的。
3 系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)構(gòu)成并不復(fù)雜，主要是由PowerFlex70、水泵、壓力傳感器和水箱組成。用戶用水是整個系統(tǒng)的擾動量。顯然這是一個典型的時延單容系統(tǒng)。由于這個系統(tǒng)的時延并不大，可以近似的看作是一個純單容系統(tǒng)。由于本系統(tǒng)中一個水泵的最大供水量（也就是PowerFlex70以最高頻率運(yùn)行時水泵的供水量）足以應(yīng)付用戶最大用水量，而且此時PowerFlex70的輸出功率也足以驅(qū)動水泵，所以本系統(tǒng)不需要另外加一個水泵，使系統(tǒng)在一個水泵輸出量不夠時，實(shí)現(xiàn)一個水泵工頻運(yùn)行，另一個水泵變頻運(yùn)行。PowerFlex70是本系統(tǒng)的核心，它根據(jù)壓力傳感器的電信號經(jīng)過內(nèi)部的PI運(yùn)算，決定輸出頻率的大小，也就是水泵的供水量。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

恒壓供水的關(guān)鍵是要設(shè)置PowerFlex70的PI控制參數(shù)。本系統(tǒng)把壓力傳感器接到PowerFlex70的模擬輸入2，速度模式（參數(shù)80）設(shè)為2，PI控制設(shè)置（參數(shù)124）設(shè)為100010，PI控制使能（參數(shù)125）設(shè)為001，輸出最低頻率（參數(shù)131）設(shè)為0，輸出最高頻率（參數(shù)132）設(shè)為50，積分時間為1.5，比例增益為0.98。這里要注意的是參數(shù)125中PI Reset和PI Hold置1都會使PI控制失去作用，所以建議慎用最好不用這兩個位。還有一點(diǎn)非常重要的是，不是啟動PowerFlex70就可以進(jìn)行PI控制了。啟動PowerFlex70后，還需要給PowerFlex70的一個啟動頻率，這樣才能進(jìn)行控制。這個啟動頻率一般采用PowerFlex70預(yù)置頻率即可。預(yù)置頻率的設(shè)置請參考手冊。啟動頻率應(yīng)該等于PowerFlex70的最高運(yùn)行頻率，即參數(shù)132的值。如果啟動頻率小于參數(shù)132 的值，PowerFlex70不會報錯，只是會這樣使PowerFlex70的PI控制中最大運(yùn)行頻率只能是啟動頻率，系統(tǒng)啟動的快速性得不到保證。當(dāng)然PowerFlex70的最高運(yùn)行頻率應(yīng)該是與水泵的額定值相一致的。當(dāng)PowerFlex70的PI控制處于穩(wěn)態(tài)時，只要啟動頻率大于穩(wěn)態(tài)時的PowerFlex70的輸出，啟動頻率的大小是不影響PowerFlex70的穩(wěn)態(tài)輸出的。系統(tǒng)穩(wěn)定時如圖2所示。

曲線1表示水壓大小，曲線2表示PowerFlex70的輸出驅(qū)動。兩者統(tǒng)一用模擬量對應(yīng)的整數(shù)來表示。圖中曲線2在后半部分的突然變化是由于外部擾動，即用戶用水增大所致。曲線1在有擾動時，仍然比較平緩，控制系統(tǒng)的抗干擾能力是較強(qiáng)的。滿足恒壓供水的要求。
4 小結(jié)
這個系統(tǒng)建成后運(yùn)作良好，既節(jié)省了能源，又滿足了用戶的需求。而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)，表現(xiàn)出PowerFlex70的強(qiáng)大的控制品質(zhì)。
參考文獻(xiàn)
[1> PowerFlex70變頻器用戶手冊，www.rockwellautomation.com.cn
[2> PowerFlex70變頻器技術(shù)手冊，www.rockwellautomation.com.cn