如何循环三个或更多的泵和风扇

许多系统都有执行相同功能的并联电机，并且应该根据需求循环开关。这些系统的目标通常包括:

• 跟上需求
• 尽量减少电机运行的数量，以跟上需求
• 尽量减少启动和停止的次数
• 保持运行时间和启动次数在一个组的所有电机之间大致相等
• 允许操作员优先选择电机
• 适当的故障转移
• 保持逻辑尽可能简单。

实现这些目标的最佳方法是什么?对于两个电机，一个简单的交替或领先/滞后逻辑将工作良好。但如果有三个或更多，事情就会迅速变得复杂起来。

声明电机可自动启动/停止所需的条件

这些系统逻辑中的一个基本组成部分是确定每个电机是否可以自动启动(“在程序中”)，是否可以自动停止，或者两者都不能。每个电机的控制器中应该有“可自动启动”和“可自动停止”位。声明电机可自动启动所需的条件可能包括:

• 马达没有被命令运转
• 在软件auto/prog模式
• 自动中的物理手/关/自动(HOA)开关
• 没有停止服务或被贴上红色标签
• 而不是指责
• 电机过载和过温触点正常
• 开始许可都做了
• 运行联锁全部完成

声明电机可自动停止所需的条件可能包括:

• 马达被命令开动
• 在软件auto/prog模式
• auto中的物理HOA开关

还应该有位“任何电机可自动启动”和“任何电机可自动停止”。

积累可用时间

使用上面的可用位，每个电机应该有一个“自动启动可用时间”和“自动停止可用时间”寄存器。关闭时间最长(可自动启动)的电机将具有最高的“可自动启动时间”。运行时间最长(可自动停止)的电机将具有最高的“可自动停止时间”。这些寄存器是除了典型的运行时和启动蓄能器之外的，而且必须是独立的，每个电机都应该有。

触发需求变化

当逻辑显示需求超过当前运行的电机数量所能处理的数量时，这应该触发一次自动启动另一个电机，然后是“自动重启延迟”——在一段时间内没有额外的电机将自动启动，但不会阻止手动启动。这个时间可能是10秒或30分钟，这取决于系统的性质。

当一次性“需要启动电机”被提出时，系统应以最大的“可自动启动时间”启动电机。根据编程的类型，此操作可能还需要包括“电机启动所需”位的解锁，以防止多个可用电机在同一触发事件上启动。

同样，当需求下降到“需要停止电机”时，系统应该以最大的“可自动停止时间”停止电机，然后等待一段时间，然后自动停止任何其他电机。

优越的控制

该方案在满足系统需求和更好地控制过程的同时，最大限度地减少各电机的启停次数，使运行时间均匀。例如，许多系统在污水池中有一组液位浮动开关。高电平关闭所有泵，低电平需要一个泵启动，低电平需要两个或更多泵启动。

但是在我这里描述的方案中，控制不需要低-低浮动，尽管它对于独立警报可能是可取的。当水位下降到低电平浮子以下时，它启动一个泵。如果在重新启动时间到期时，它仍然低于低水平浮子，则启动另一个泵。如果有多个泵在运行，当它达到高电平时，它一次只会停止一个。因此，如果您的需求是1.5个泵的流量，该方案将保持低水平和高水平之间，始终运行一个或两个泵，并交替使用所有可用的泵，以平衡运行时间。

既然我们已经介绍了基础知识，让我们讨论一些选项和其他潜在的优化。

什么应该触发启动和停止?

如果电机处于恒定速度，并且没有调制阀，那么很简单:当一个过程变量(PV)在一个方向上走得太远时触发电机启动，当它在另一个方向上走得太远时触发电机停止。与发射机的测量相比，这可以由浮子、其他开关或可调设置产生。大多数系统受益于一个短的反弹定时器，这样的条件必须保持2到10秒，才会导致电机启动或停止。

你可能还需要high-high和low-low触发器，这将启动或停止所有可用的电机;然而，我发现适当调优的系统(具有放置良好的触发点和适当调整的重启延迟)通常不需要这些。

触发器从比例-积分-导数(PID)循环开始和停止

当系统涉及PID回路(控制电机速度，调节阀门和/或阻尼器)时，事情变得更加复杂。操作符应该设置一个循环将试图保持的设定值。在这种情况下，使用基于PID的PV的启动/停止触发点是不可取的，因为这意味着PID环路已经失去了控制，并且已经失控了一段时间。相反，触发器根据循环的输出开始和停止。

例如，如果输出达到阀门的80%需求，或者达到电机速度的55 Hz需求，您可能会触发启动。然后，配置一个远高于零的自动停止- - -也许20%的阀门需求或40赫兹的电机速度。必须特别注意电机转速，以确保自动停止输出限制足够高，使泵仍然处于显著的流速。

有些泵可能不会移动任何液体，即使在50赫兹，如果泵对显着背压。在这种情况下，如果流量计可用，您可以从多种原因触发自动泵停止:PID回路输出低或单泵流量过低都会启动自动停止。

提示:如果你在一定数量的电机运行时，你的循环调优工作得很好，但在不同的数量运行时，它却做得不好，使用自适应增益控制，使环路在较少的电机运行时反应更灵敏，而在较多的电机运行时反应更灵敏。有关更多细节，请参阅我关于基本循环调优、高级PID循环方法和用单个输出控制多个pv的博客文章。

变速泵最重要的提示

绝不使用基载变速泵。一些系统以恒定的速率运行，并让其他并行设备摆动以满足需求。输送液体的变速泵绝不应该这样处理——所有从同一源头向同一集管提供液体的泵必须运行相同的速度。如果它们不这样做，一个泵可能会旋转，但不能移动任何液体，并可能在几分钟内烧毁。

其他变速技巧

即使上面的“永不基载”条件并不完全适用(例如，变速风扇移动空气而不是泵移动液体)，通常仍然需要配置一个具有单一输出的PID回路(或多个pv的多个回路导致单个输出)，并以相同的速度运行所有电机。

变频驱动器(vfd)应配置为适当的斜坡。这样，输出可以始终发送到所有电机速度参考，而不必在控制器中做额外的配置。

对于泵的VFD排放到高压头(通常通过止回阀)，VFD应配置为斜坡下降，而不是海岸下降。“海岸下降”意味着当被告知停止时，泵将立即失去动力。如果通过止回阀泵入加压集管，反压力将使止回阀关闭，造成严重的水锤。使用“斜坡下降”，当VFD被告知停止时，它将继续运行，同时将电机减速到任何液体被泵送的点以下(轻轻关闭止回阀)，然后停止，从而避免或最大限度地减少水锤。这对于将气体或液体送入低压集料器的变速电机来说并不重要。

双速风扇

许多冷却塔有多个双速风扇。在这种情况下，风扇可以在停止或运行慢时自动启动，在运行快或慢时自动停止。如果风扇在运行缓慢时被触发“启动”，它就会转换为快速运行。如果在快速运行时触发“停止”，它会切换到慢速运行。请注意，风扇运行缓慢，然后可以同时自动启动和自动停止。

运算符优先级

在这些系统中，我通常发现操作员很乐意让系统在不受干预的情况下自行工作，一旦他们看到系统是如何工作的。然而，如果需要电机优先级，这是很容易完成的。

操作员应该被允许为每个电机选择优先级。这可能采取点击“领先”、“滞后”和“滞后-滞后”按钮的形式，或者设置一个数字。该配置可以执行两个级别的选择——首先确定哪些可用电机具有最高优先级，然后根据上述可用时间方案打破连接。这真的很复杂。

一个更简单的方案是将优先级数(内部操作，因此更高的优先级是更大的数字)乘以一个大常数，并将其与可用时间相加。因此，“先导”电机内部可能被分配优先级为3，“滞后”为2，“滞后-滞后”为1。对于可用累加器的小时数，如果电机处于领先状态，则添加30000，如果滞后，则添加20000，如果滞后，则添加10000。然后系统会选择最高的数字。这确保了最高优先级电机将是一个启动，与时间可用仅作为一个抢断，如果一个优先级领带存在。在停止时做相反的事情:为低优先级的电机添加更大的数字，使滞后电机首先停止，然后滞后，然后领先。

这也可以为许多超过三个电机工作。如果有50个电机，您可以允许优先级为1-100，以获得最大的灵活性，并且该方案工作得很好。

故障转移

许多这种性质的系统不需要特殊的逻辑来处理故障转移。如果一个马达坏了，就让它坏了，然后等待需求逻辑调用另一个马达来启动一个马达。然而，有些系统在一个电机故障时立即启动另一个电机可能会表现得更好。在这种情况下，在启动触发器逻辑中包含来自每个电机的“运行失败”位。我通常只使用“运行失败”指示器。也可以使用启动失败位，但这通常意味着需求条件仍然存在，很快就会请求另一次启动，或者启动是手动请求的，在这种情况下，执行请求的操作人员最适合决定如何处理故障，而不是编程自动化。

而是使用总运行时间

有时人们强烈希望保持总运行时间相等。您可以使用总运行时间，而不是上面描述的可用时间方案。然而，如果一个电机停止工作一段时间，它将单独运行，而其他电机处于空闲状态，直到该电机赶上。这通常是不可取的。这可以通过使用上述方案来避免，也可以让操作人员很容易地重置组中所有电机的运行时间，这样他们就可以在电机重新投入使用时重置它们;然后，系统将保持从该点开始的总运行时间。

多个电机可循环开启和关闭，以满足需求;最小化启动、停止和运行时间;并且使用一种累积自动启动和自动停止可用时间的方案来平衡电机之间的运行时间。与PID循环相关的系统应该根据PID输出和其他PV触发启动和停止，而不是根据PID的PV触发跳闸点。运算符优先级也可以实现，但可能不是必需的。

克里斯·哈迪是佐治亚理工学院的电气工程师跨公司集成系统集团自1994年以来，Chris拥有锅炉、替代能源、水/废水、化工、制药、安全、纺织和汽车的过程控制经验。Chris还编程控制器/HMIs和编写自定义的windows应用程序，用于通信、数据收集、显示、趋势和报告。

跨公司集成系统集团是一个相2015年3月5日成员

-由CFE Media数字项目经理Anisa Samarxhiu编辑，asamarxhiu@cfemedia.com

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