变频驱动器(VFD)和可编程逻辑控制器(PLC)都受益于处理器技术和存储容量的进步。在PLC的情况下,这导致更容易的编程,更小的组件和处理更复杂的数学和逻辑应用的能力。
这些相同的进步也有利于VFDS,提供更好的电机控制,简化的用户界面和执行更复杂的应用程序的能力。对于泵应用领域的最终用户来说,VFDS的嵌入式泵应用能力正在取代PLC的许多优势。
PLC选项的主要问题是PLC编程的专有性质。除非最终用户有梯形逻辑程序员,否则运行PLC的源代码是在外部创建的。公司或者由独立的承包商来完成。这种必要性使得最终用户和程序员能够进行初始编程。任何后续的修改、添加或故障排除都将额外收费。程序员可能不想发布源代码,因为它代表了程序员使用和拥有的商业秘密。
图1四泵和三滞后泵系统的示例示意图(图片由安川提供)
因此,虽然PLC具有一些优势,例如功能和输入/输出(I/O)的可扩展性,以及执行复杂逻辑和数学功能的能力,但也有一些劣势,包括:
1.源代码是程序员的专利。
2.最终用户需要编写程序员用来开发所需PLC功能的详细规范。
3.规格中可能忽略的更改需要最终用户按成本更改订单。
4.最终用户解决PLC代码中可能存在的问题的能力有限。
5.最终用户并不总能获得PLC操作的功能文档。
6.程序员可以退出这项业务,让最终用户无法更改或检查代码。
虽然VFDS可能无法在一些复杂的泵送应用中取代PLC,但VFDS可以在大多数简单的泵送应用中取代PLC,甚至在一些更复杂的应用中,如泵多路复用。即使在使用PLC时,适当编程的泵送VFD的增加可以减少PLC所需的I/O,从而减少硬件和编程成本。
图2复用三个VFDS串行通信加强站,无PLC。
包括嵌入式泵功能的VFDS的优点是:
1.VFD厂家列出的标准编程函数都是现成的文档。
2.最终用户可以使用VFD进行编程。
3.VFD制造商为最终用户的员工提供编程培训课程。
4.最终用户能够根据需要进行编程更改。
5.VFD制造商可以以各种形式为最终用户提供技术支持,例如知识渊博的销售人员、授权服务提供商和电话技术支持。费用会由厂商提供,还有一些免费的技术支持,所以用户问一下有什么样的帮助是明智的。
内嵌泵功能的VFD可以进行什么样的操作?
1.充线或预充电功能,降低空线充线速度,防止水锤充线未完成。
2.自动调节重要变量,如恒压、液位或流量。
3.多个传感器输入允许自动响应系统变化,例如恒压系统的吸入控制。
4.当需求变化时,多路泵可以保持效率。
5、泵的损失检测
6、具有动作、故障或报警高低反馈检测。
7、无流量检测,或睡眠,自动重启要求。
8.增压应用中润滑油泵和油箱液位或低城市压力的辅助控制。
9.流量控制或限制和累积
10.多个设定点和多个不同制造商的功能
图3复用三个VFDS串行通信加强站,无PLC。
图4两个泵系统,一个在VFD上,另一个在线,由VFD控制。
在过去的几年中,PLC最复杂的应用之一是多路复用泵,并根据需求的变化打开或关闭它们。
这是预期最大需求下的首选泵尺寸,这可能导致泵在性能曲线的左侧运行。这种情况会加速泵的磨损,还会导致导管水效率的损失。在某些情况下,最终用户对泵的未来需求预期过高,导致泵长期以低效模式运行。如果这种增长没有实现,结果就是资本投入的浪费。
更好的选择是将多个泵组合起来,将它们排放到一个共用的歧管中。
使用可重复使用的VFD允许最终用户购买与当前需求相匹配的泵,并且如果需求需要额外的流量,则在以后添加额外的泵。所需要的只是附加泵中的垂直歧管。这项技术已经成功应用于农业和建设升压站十多年了。
图5 150 HP立式汽轮机与VFD中运行的一条飞线和三条运行线复用。
图6四台泵在一台VFD上运行,另一台在三条线路上运行。
这些系统的规模从在建筑增压器中应用多个10马力泵到由多个500马力提升站提供的大型枢轴农场。目前,美国有数百个这样的系统在运行。
即使最大需求是已知的,并且如果实际需求在任一点是可变的,最大需求也可以从多个泵中分离出来,以更好地匹配它们的性能曲线。
任何形式的复用都为用户提供了多种选择,一个泵的损耗不会导致整个系统的衰落。如果任何一台泵出现故障,其他泵仍在运行。如果VFD出现故障,剩余的泵可以旁路运行。与其在短时间内获得可更换的PLC,不如快速更换VFD。
在所有应用中,VFDS可能无法取代PLC。然而,VFD现在可以以降低采购成本、加强安装控制、提供技术支持、员工培训和全面标准化的形式取代最终用户的优势。VFD制造商一直在努力增加功能,所以将来会有更多的VFDS和嵌入式泵专用固件。