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一拖三循环变频在供水站的应用
一拖三/循环变频
1  引言
    随着居民对生活用水实时性要求的不断提高，不论城市还是农村对管网供水的可靠性要求也越来越高，各种分散或集中加压设施也逐渐增多。在这些加压设施中，采用变频恒压供水系统变流量供水方式在稳定管网压力、节约能源、系统监视管理方面已显现出极大的优越性，变频恒压供水系统得到越来越广泛的应用。本文介绍了基于单片机N87C196MH控制的变频恒压供水系统设计方法。
2  系统简介
    本系统在不增加硬件成本的基础上，充分利用单片机N87C196MH的P5口的I/O输出功能，在软件编程上多下功夫，经过仔细研究，合理考虑，在软件上考虑各种工况编制出相应程序，可以在不增加硬件的基础上实现一拖三恒压变频供水，无需PLC和控制器，功能完善，性能可靠，节省成本。我公司生产的“一拖三”循环变频控制柜性能稳定，安装方便，接线简单，维护便捷，综合了加泵、减泵、定时换泵与PID控制功能与一体，且具有欠压、过压、过流保护等多种保护功能，用于水处理系统的加泵、减泵，换泵运转，达到即能恒压供水又能节约用电的效果，经济实用。恒压控制原理框图如图1所示。

图1  恒压控制原理框图
附表 变频恒压供水与其它供水方式对比表

    变频恒压供水与其它供水方式相比（见附表），具有控制系统体积小、安装容易、可靠性高、成本低、无污染等优点，并且可以同时控制多台水泵，具体比较内容见附表。
3  原理及实现
    当反馈压力小于给定压力且运行频率高于切换频率上限，经过加泵延时时间后，加空闲泵；当反馈压力大于给定压力且运行频率低于切换频率下限，经过减泵延时时间后，减最先启动的那台泵；当反馈压力与给定压力相等，且频率稳定运行的时候经过定时换机时间后切掉最先启动的泵，然后再经过换机间隔时间启动空闲泵。程序流程图如图2所示。

图2  程序流程图
程序源码：
 Deal_pump()
Jbc type,1,pump_1
Cmp feed,give
Jh cycle_1
Cmp   feed,give
Je cycle_2
Cmpb bPump,Pump_set
Jnh add_end
Cmpb bPumpl,#1
Je  add_01
Cmpb bPumpl,#2
Je add_02
Cmpb bPumpl,#3
Je add_03
Sjmp add_end
Add_01:
Call add_NO2()
Sjmp add_end
Add_02:
Call add_NO3()
Sjmp add_end
Add_03:
Call add_NO1()
Add_end:
Sjmp  pump_end
Cycle_1:
Cmpb bPump,#2
Jh sub_01
Sjmp sub_end
Sub_01:
Cmpb bPumpf,#1
Je sub_02
Cmpb bPumpf,#2
Je sub_03
Cmpb bPumpf,#3
Je sub_04
Sjmp sub_end
Sub_02:
Call sub_NO1()
Sjmp sub_end
Sub_03: 
Call sub_NO2()
Sjmp sub_end
Sub_04:
Call sub_NO3()
Sub_end:
Sjmp  pump_end
Cycle_2:
Cmpb bPump,Pump_set
Jh  alter_end
Cmpb bPump,#1
Je  alter_1
Cmpb bPump,#2
Je  alter_2
Sjmp alter_end
Alter_1:
Cmpb bPumpv,#1
Je  alter_11
Cmpb bPumpv,#2
Je  alter_12
Cmpb bPumpv,#3
Je  alter_13
Sjmp alter_end
Alter_11:
Call Alter_NO2()
Sjmp alter_end
Alter_12:
Call Alter_NO3()
Sjmp alter_end
Alter_13:
Call Alter_NO1()
Sjmp alter_end
Alter_2:
Cmpb bPumpv,#1
Je  alter_21
Cmpb bPumpv,#2
Je  alter_22
Cmpb bPumpv,#3
Je  alter_23
Sjmp alter_end
Alter_21:
Call Alter_NO3()
Sjmp alter_end
Alter_22:
Call Alter_NO1()
Sjmp alter_end
Alter_23:
Call Alter_NO2()
Sjmp alter_end
Alter_end:
Sjmp  pump_end
pump_1:
Call deal_fix();
pump_end:
Ret
    运行过程简述如下：
    开机后，起动F44设置的电机，如果频率上升到切换频率上限，反馈压力低于设定值，经加泵延时时间后，将先起的泵转成工频运行，再起动它后边的泵。例如，F44＝0，开机后，1#泵变频运行，频率上升到高于切换频率上限，反馈压力仍低于设定值，经过F46加泵延时间，1#泵切换至工频运行，同时起动2#泵变频运行；再经加泵延时时间后，反馈压力仍然低于设定值，2#泵切换至工频运行，起动3#泵变频运行，3台泵同时工作保持恒压供水状态。
    当用水量减少，且变频器运行频率小于切换频率下限时，经过F47减泵延时时间后，按照先起先停的原则，减掉1#泵；再次经过减泵延时时间后，变频器运行频率仍然低于切换频率下限，此时2#泵停止工频运行，变频器拖动3#泵跟踪压力自动恒压运行。
    当运行的泵数小于3台且在稳定状态，经过F49定时换机时间后，停最先起的那台泵，再经过F48换机间隔时间起动闲置的泵变频运行，例：①当只有3#稳定运行时，经过F49定时换机时间后，停3#泵，再经过F48换机间隔时间起动1#号泵；②当2#，3#泵稳定运行时，经过F49定时换机时间后，若2#是先起的，则停2#，若3#是先起的，则停3#，再经过换机间隔时间起动1#泵变频运行。一拖三循环变频系统接线图如图3所示。

图3  一拖三循环变频系统接线图
4  系统运行效果
    此变频控制柜应用于潍坊寿光稻田镇供水站，三台水泵循环供水，功能码设置为：F02＝1端子控制；F04＝5下限频率5Hz；F25＝2电机极对数2；F35-30KP参数30；F36＝15KI参数15；F40＝20内部给定压力20%；F43＝2一拖三循环变频；F46＝10加泵延时时间10秒；F47＝10减泵延时时间10秒；F48＝1换机间隔时间1秒；F49＝300定时换机时间300分钟；F50＝45切换频率上限45Hz。
    管网2个压力时系统稳态运行，在供水高峰期三台泵同时工作，以满足管网压力的恒定，夜间用水量最低时压力增大，减泵，只有一台工作，在单台能够满足供水需求达到300分钟后换另一台泵工作，然后循环加、减、换泵的过程， 加泵、减泵、换泵功能充分满足了稻田镇十余村庄的供水需求，至今运行良好。
5  结束语
    此系统控制接线简单，能够很好地满足广大客户的应用需求，既有效地防止单台泵常时间运转导致的其它泵锈死，又能极好地满足供水需求，在淄博十余村庄供水泵站的应用结果表明，设备运转良好。
刘秀锋 赵绍峰

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