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1. 引言
對于大部分生活供水系統來說，日常供水隨著各個時段和各個季節的變化而有很大的起伏，一般在晚上黃金時段的用水需求量比較大，深夜由于客戶需求量大幅度減少，管網壓力急劇升高。對于傳統的水塔等方式供水，其維護困難。尤其是面對消費供水等突發事件時，其反應速度較慢，早已不能滿足恒壓供水的需求。使用變頻器對供水系統進行閉環控制，達到管網壓力基本穩定，同時，通過變頻器內部的智能控制功能，輪循供水電機運作，達到設備的合理利用以及維護方便功能，同時當管網壓力不正常，或者其他故障產生時，通過變頻器的遠程報警功能及時通知維護人員，避免故障進一步擴大。
2. 系統基本組成
(1) 系統主控環節
系統整體的控制信號，包括壓力設定信號，工頻和變頻故障信號處理，水位故障檢測處理均由主控 PLC 或主控人機設定， 對于整個系統的運行信號進行綜合，尤其是當出現故障狀態的系統處理操作，是整個系統的核心控制部分。
(2) 變頻器內部控制環節
變頻器內部控制，主要是指變頻器內部 PID 功能模塊，內部 PID 功能使現場工程師設置和調試方便，相對于原來的硬件 PID 板控制，省去了硬件維護需要，節省了成本。主控環節的壓力設定信號與系統壓力信號反饋形成閉環以維持管網恒定壓力。 PID 的特性可由參數選擇。
(3) 供水附件
供水附件為變頻器控制外部電機的中間控制機構，四方變頻器供水附件為一個獨立的控制系統，只需要一根外接的電話線，就可與主控板連接，方便的遠程控制，利用 485 通訊底層接口，無需外接電源，就可控制多達 5 個以上的繼電器，從而用來控制外接接觸器。接口簡單，使用方便。
(4) 電機控制環節
當管網壓力的變化要求增加或減少工作水泵時，通過供水附件基板的中間繼電器，控制各個電機交流接觸器。基板輸出端口的狀態決定外部各個水泵的運行狀態。
(5) 執行環節 執行環節為各水泵。
變頻器內部閉環控制環節示意圖
(6) 信號反饋環節
管網壓力的信號反饋，用于與設定環節形成 PID 控制閉環，對于大部分供水系統，由于壓力控制為一個大慣性環節，且其要求不太高，所以不必要使用微分環節。
下面對山東省濟南市某小區恒壓供水系統，使用四方 C320 系列變頻器系統改造進行分析，其框圖如下 :
恒壓供水控制系統框圖
3 ．工作過程描述
當變頻器被投入自動運行時， 1# 泵電機接觸器首先被控制導通，變頻器輸出頻率上升，同時管網壓力信號逐漸增加，出水管網的壓力信號與 PLC 管網壓力設定信號負反饋閉環，當電機頻率上升到最高頻率，而管網壓力達不到設定要求時，變頻器立即控制工頻接通 1# 泵，使 1# 泵全速投入運行，同時變頻器經過時間延遲，對 2# 泵進行變頻控制。當管網壓力與設定壓力基本平衡時，變頻器控制當前變頻電機維持在一定的頻率，壓力的穩定和超調量可以通過 PI 參數的調整。當水需求量減少，管網壓力逐漸升高，內部 PI 控制器輸出頻率降低，當變頻器輸出頻率低至 0HZ ，而管網在一設定時間內還高于設定壓力，變頻器切斷當前變頻控制泵，轉而控制下一個原工頻控制泵，變頻器在水泵控制轉換過程中，逐漸輪換使用水泵，使每個水泵的利用率均等，增加系統可靠性。
4 ．四方通用變頻器的使用
對于當前的恒壓供水系統，配置了四方供水附件，其他需要設置的參數功能組包括： 1. 基本運行參數； 2. 模擬輸入輸出參數； 3.PID 控制參數組。供水系統與變頻器相關接線如下圖：
1。基本運行參數主要參數設定：
F0.0=0 選擇 V/F 控制方式
F0.15=1 選擇泵類負載
F0.4=0001 PLC 輸出端子控制起停
2。PID 控制主要參數設定：
F8.0=0121 選擇比例積分，單極性 PI 功能有效。
F8.1=0204 選擇設定信號輸入 VC2 ，反饋信號 CC ，
F8.3=0 ， F8.4=10 選擇最小給定量 0V ，最大給定量 10V 。
F8.5=2 ， F8.6=10 選擇反饋對應量。
F8.7=2 ， F8.8=10 設定 PI 控制器參數。
3。擬輸入輸出參數組：
F2.2=0 ， F2.3=10 設定通道 VC2 信號特性， 范圍 0~10V 。
F2.4=4 ， F2.5=20 設定反饋通道 CC 信號特性，范圍 4 － 20mA 。
5 ．改造中注意事項
1。正確設置設定和反饋對應曲線。
2。變頻泵至工頻控制時可直接切換，以免管網壓力形成波動，工頻泵至變頻控制的切時間必須適當設置，延時太短，水泵對變頻器形成沖擊電壓和沖擊電流，容易使變頻器出現故障，延時過長使管網壓力不穩定，從而易出現頻繁切換動作。
3。當供水基板與主控制基板距離較遠時（ 20m 以上），需提供附加電源以確保信號正確傳輸。
4。當供水系統不需要處理消防等緊急狀態下的供水問題時，可簡化 PLC 控制功能。甚至只通過單變頻器實現簡易恒壓供水。
5。適當使用四方變頻器獨特的負載檢測和切斷自停機功能，方便遠程水泵的控制。
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