1. 概述
涂層生產(chǎn)線中的前處理部分主要用來去除鋁箔表面殘留的油污和雜質(zhì)，從而增加表面涂層時(shí)的附著力，其清洗方式有浸泡式和噴淋式兩種，但無論那種方式其儲(chǔ)液槽的補(bǔ)水過程均為斷續(xù)，且部分噴嘴直接與供水管相連，同時(shí)由于工藝要求水溫較高(40℃)，在泵的出口還安裝不銹鋼換熱器，故要求供水壓力相對穩(wěn)定，以保證處理的效果。原供水泵采用全壓供水，由于儲(chǔ)液槽補(bǔ)水量波動(dòng)很大，使得系統(tǒng)壓力不穩(wěn)，不得不加大供水泵，而供水泵加大后，系統(tǒng)有時(shí)出現(xiàn)超壓多次造成換熱器及供水泵的損壞，從而影響了生產(chǎn)的正常運(yùn)行，加大了維修成本。故分廠與北京拓思維自動(dòng)化工程公司合作，在供水系統(tǒng)中采用西門子ECO變頻器閉環(huán)控制，不管用水量的大小，通過調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，保持管網(wǎng)中水壓的基本恒定，保證了供水系統(tǒng)的正常工作。
2. ECO變頻器
ECO變頻器是SIEMENS公司推出的用于風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備調(diào)速節(jié)能運(yùn)行的專用變頻器。
其主要特點(diǎn)是：
⑴ ECO變頻器安裝調(diào)試容易，維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用低。由于變頻器的特定功能使其產(chǎn)品的成本降至最小，價(jià)格便宜，降低了整套系統(tǒng)的成本。
⑵ ECO變頻器能夠精確地跟隨設(shè)定點(diǎn)，可使系統(tǒng)有更好的性能。
⑶ 內(nèi)置PID調(diào)節(jié)采用了標(biāo)準(zhǔn)比例、積分、微分控制的閉環(huán)過程控制，并為反饋傳感器提供了標(biāo)準(zhǔn)電源。
⑷ 在運(yùn)行噪聲的控制方面采用了自動(dòng)開關(guān)頻率優(yōu)化，從而降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪聲。
⑸ ECO變頻器針對風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能運(yùn)行的需要，設(shè)置了能量優(yōu)化控制程序，為在運(yùn)行中搜尋最小能量消耗點(diǎn)，自動(dòng)升高和降低電機(jī)電壓。當(dāng)電機(jī)達(dá)到穩(wěn)定點(diǎn)的速度（即加速過程結(jié)束時(shí)）時(shí)通用變頻器即在這個(gè)速度下運(yùn)行，而ECO變頻器此時(shí)開始分析電機(jī)的功率消耗。然后開始微小地升高或降低變頻器的輸出電壓來搜索最佳頻率，即最低的功率消耗。如果ECO變頻器檢測出在升高電機(jī)電壓時(shí)，功率消耗增加了，則變頻器的控制策略（能量優(yōu)化控制程序）就開始降低電機(jī)電壓，以搜索最低的功率消耗水平，如果檢測出在降低電機(jī)電壓時(shí)，功率消耗增加，則升高電機(jī)電壓。這樣就可搜尋到效率最高，功率消耗最小點(diǎn)并在此處運(yùn)行。用這種優(yōu)化節(jié)能程序（典型）可節(jié)約2%～5%的額定容量的電能。
⑹　在選擇ECO變頻器時(shí)，不能用它驅(qū)動(dòng)額定功率比它大或者額定功率不足其一半的電機(jī)，否則會(huì)影響變頻器的性能甚至造成損壞。
3. 在前處理供水系統(tǒng)中的應(yīng)用
為了保持供水系統(tǒng)水壓的基本恒定，需要變頻器根據(jù)給定的壓力信號(hào)與管網(wǎng)水壓的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，以調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到供水、水壓恒定的目的。
3.1　系統(tǒng)組成
系統(tǒng)采用一用一備變頻器恒壓供水系統(tǒng)，即要求一臺(tái)水泵供水，另一臺(tái)備用，當(dāng)使用的水泵出現(xiàn)故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)馬上投入運(yùn)行，不使供水中斷，并要求在變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可實(shí)現(xiàn)變頻/工頻切換，以保證供水的連續(xù)性。
3.2　閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)和參數(shù)調(diào)整
在該系統(tǒng)中PID閉環(huán)控制的實(shí)現(xiàn)和參數(shù)調(diào)整是整個(gè)系統(tǒng)準(zhǔn)確控制和穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵， 在工業(yè)應(yīng)用中，閉環(huán)控制被廣泛用于各種過程的控制，一個(gè)簡單閉環(huán)控制就是通過對來自過程傳感器（溫度、壓力、速度等）的反饋信號(hào)和期望的給定值進(jìn)行比較，獲得一偏差信號(hào)，然后對偏差信號(hào)進(jìn)行處理并用于控制變頻器和電機(jī)以減少這一偏差。
由于在系統(tǒng)中的延遲，偏差信號(hào)的處理可能是非常復(fù)雜的，通常偏差信號(hào)的處理采用了比例、積分和微積分（PID）的計(jì)算方法，通過對這些參數(shù)的調(diào)節(jié)，來優(yōu)化系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。一旦完成系統(tǒng)的設(shè)置，就能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的、有效的和精確的控制。在ECO變頻器里已包含有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PID控制功能，只需要連接一個(gè)合適的反饋傳感器并對P201至P220的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置就可以實(shí)現(xiàn)這種控制功能。 　　
　　典型需調(diào)整的參數(shù)主要有：
　　P006　設(shè)定值來源選擇 P007　控制方式選擇
　　P012　電機(jī)最小頻率 P201　PID使能控制
　　P202　Ｐ比例增益 P203 I積分增益
　　P204　Ｄ微分增益 P205　積分作用時(shí)間標(biāo)點(diǎn)
　　P211　反饋量程最低點(diǎn)標(biāo)定 P212　反饋量程最高點(diǎn)標(biāo)定
　　其中：P202和P203、P205需多次調(diào)整，以獲取控制的最佳點(diǎn)。
3.3　系統(tǒng)特點(diǎn)
①采用ECO變頻器PDI閉環(huán)控制，供水系統(tǒng)壓力保持相對穩(wěn)定，從而保證涂層鋁箔表面清洗效果。
②由于該系統(tǒng)避免了供水壓力超限，使供水泵及出口的換熱器工作在正常壓力狀態(tài)，延長了設(shè)備壽命，降低了維修成本。
③西門子的ECO變頻器能夠精確地跟蹤設(shè)定點(diǎn)，提高了控制系統(tǒng)的性能，給出了標(biāo)準(zhǔn)的PID調(diào)節(jié)功能，可方便地實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
④ECO變頻器具有RS480串行通訊功能，其采用USS通訊協(xié)議，其遠(yuǎn)程控制能力能夠達(dá)到31臺(tái)設(shè)備，從而便于組網(wǎng)和遠(yuǎn)程通訊。
4. 結(jié)束語
在涂層線前處理供水系統(tǒng)中采用西門子ECO變頻器加PID運(yùn)行的閉環(huán)過程控制，不但保證了供水系統(tǒng)的壓力，滿足了工藝要求，還提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，降低了維修成本和電能消耗。該系統(tǒng)已穩(wěn)定運(yùn)行了兩年， 效果十分理想。