變頻器恒壓供水系統(tǒng)單泵

1、變頻器恒壓供水系統(tǒng)單泵摘要自從通用變頻器問(wèn)世以來(lái)，變頻調(diào)速技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。變 頻調(diào)速技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備以其節(jié)能、安 全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，使我國(guó)供水行業(yè)的技術(shù)裝備水平從90年代初開(kāi) 始經(jīng)歷了一次飛躍。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變 化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水 量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水 系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中得到了很大的發(fā)展。對(duì)城鎮(zhèn)住宅電力驅(qū)動(dòng)恒壓供水的原理及兒種實(shí)用化方案進(jìn)行了深入的討論， 以變頻器為主體的恒壓供水系統(tǒng)對(duì)供水水泵實(shí)現(xiàn)

2、全方位的寶護(hù)。該系統(tǒng)不但能最 大限度地節(jié)約水資源，而且能夠節(jié)約電能，延長(zhǎng)供水水泵的使用壽命，并在緊急 情況下（消防，減災(zāi)）能夠做到重點(diǎn)供水。最后，對(duì)兒種實(shí)用化供水方案進(jìn)行了詳 細(xì)的討論。關(guān)鍵i司：變頻器;恒壓供水；變頻調(diào)速；供水系統(tǒng)；10 / 271. 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展31.1變頻調(diào)速恒壓供水的目的和意義31.2變頻調(diào)速及PLC在供水行業(yè)中的應(yīng)用81.2.1變頻調(diào)速技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用81o 2. 2可編程序控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用92. 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)112. 1恒壓供水控制系統(tǒng)構(gòu)成112. 2變頻恒壓控制理論模型123. 變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)133.1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求133. 2

3、系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)143. 3控制系統(tǒng)組成方框圖154. 器件的選型及介紹174.1變頻器簡(jiǎn)介174o 2變頻器選型174。2.1變頻器的控制方式174。2.2變頻器容量的選擇184。2。3變頻器主電路外圍設(shè)備選擇204. 3可編程控制器（PLC） 224. 3.1 PLC的定義及特點(diǎn)224. 3. 2 PLC的工作原理234. 3. 3 PLC及壓力傳感器的選擇235. 變頻器參數(shù)的設(shè)置246. 結(jié)束語(yǔ)267. 參考文獻(xiàn)271. 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展1.1變頻調(diào)速恒壓供水的目的和意義變頻恒壓供水系統(tǒng)已逐漸取代原有的水塔供水系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于多層住宅小 區(qū)生活消防供水系統(tǒng)。然而，由于新系

4、統(tǒng)多會(huì)繼續(xù)使用原有系統(tǒng)的部分舊設(shè)備（如 水泵），在對(duì)原有供水系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的實(shí)踐中，往往會(huì)出現(xiàn)一些在理論上意 想不到的問(wèn)題。隨著電力技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)的日臻完善，以變頻調(diào)速為 核心的智能供水控制系統(tǒng)取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設(shè)備，起動(dòng)平穩(wěn)， 起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊；山于泵的平 均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長(zhǎng)泵和閥門等東西的使用壽命；可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí) 的水錘效應(yīng).其穩(wěn)定安全的運(yùn)行性能、簡(jiǎn)單方便的操作方式、以及齊全周到的功 能，將使供水實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力，最終達(dá)到高效率的運(yùn)行目的。1。變頻調(diào)速技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用通常在同一路供水系統(tǒng)中，設(shè)置多臺(tái)常用

5、泵，供水量大時(shí)多臺(tái)泵全開(kāi)，供水量小 時(shí)開(kāi)一臺(tái)或兩臺(tái).在采用變頻調(diào)速進(jìn)行恒壓供水時(shí)，就用兩種方式，其一是所有水泵 配用一臺(tái)變頻器;其二是每臺(tái)水泵配用一臺(tái)變頻器后種方法根據(jù)壓力反饋信號(hào)，通 過(guò)PID運(yùn)算自動(dòng)調(diào)整變頻器輸出頻率，改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到管網(wǎng)恒壓的LI的, 就一個(gè)閉環(huán)回路，較簡(jiǎn)單，但成本高。前種方法成本低，性能不比后種差，但控制 程序較復(fù)雜，是未來(lái)的發(fā)展方向，比如KL-A系列恒壓供水控制系統(tǒng)就可實(shí)現(xiàn)一變 頻器控制任意數(shù)馬達(dá)的功能.2?？删幊绦蚩刂破鞯膽?yīng)用目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制 造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致

6、可歸納 為如下兒類。（1）開(kāi)關(guān)量的邏輯控這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯 控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。 如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。(2) 模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速 度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量(Analog) 和數(shù)字量(Digital)之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D 和D/A轉(zhuǎn)換模塊,使可編程控制器用于模擬量控制。(3) 運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)

7、動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接 用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制 模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要 PLC廠家的產(chǎn)品兒乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電 梯等場(chǎng)合。3. 過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制.作為工業(yè)控制計(jì)算 機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控 制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，訂前許多小型PLC 也具有此功能模塊.PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序.過(guò)程控制在冶金、化 工、熱處理、鍋爐

8、控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。4. 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些 數(shù)據(jù)可以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通 信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系 統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品 工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。5. 通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC及其它智能設(shè)備間的通信.隨著計(jì)算機(jī)控制 的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能， 紛紛推

9、出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 6o可編程變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(1) 變頻器的節(jié)能、調(diào)速原理變頻器是把丄頻電源（50Hz或60Hz）變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的 變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對(duì)主電路的控制，整流電路將交流電變換成 直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆 成交流電。對(duì)于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來(lái)說(shuō)，有時(shí)還需要 一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩訃算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)定子繞 組供電的頻率來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。一般使用的風(fēng)機(jī)、水泵類它們額定風(fēng)量、水量都超過(guò)實(shí)際需要，乂因工藝的需

10、要, 往往運(yùn)行中要改變風(fēng)量、水量，而LI前多數(shù)采用檔板或閥門來(lái)調(diào)節(jié)的，雖然方法 簡(jiǎn)單，但實(shí)質(zhì)是人為增加阻力的辦法。因此浪費(fèi)大量電能，屬不經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)方式. 從流體力學(xué)原理可知，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、水泵的流量及電機(jī)轉(zhuǎn)速及電機(jī)功率的關(guān)系如 下：當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率迅速降低，例風(fēng)量下降到80%,轉(zhuǎn)速 亦下降到80%時(shí)，則軸功率下降到額定的51%,若風(fēng)量下降到50%,軸功率將下 降到額定的13%,其節(jié)電潛力非常大，采用變頻器調(diào)速方式有很強(qiáng)的節(jié)電效果, 其節(jié)電可達(dá)30-40%效果十分明顯。（2）變頻器控制方式的選擇低壓通用變頻輸出電壓為380650V,輸出功率為0. 75400kW,工作頻率為0 400

11、Hz,它的主電路都采用交-直一交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。7.U/f二C的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制方式其特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一 般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方 式在低頻時(shí)，山于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出 最大轉(zhuǎn)矩減小.另外，其機(jī)械特性終究沒(méi)有直流電動(dòng)機(jī)硬，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài) 調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化， 轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在 而性能下降，穩(wěn)定性變差等.因此人們乂研究出矢量控制變頻調(diào)速。

12、（1）電壓空間矢量（SVPWM）控制方式它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軌跡 為L(zhǎng)I的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制的.經(jīng)實(shí)踐 使用后乂有所改進(jìn)，即引入頻率補(bǔ)償，能消除速度控制的誤差;通過(guò)反饋估算磁 鏈幅值，消除低速時(shí)定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動(dòng)態(tài)的精 度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒(méi)有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒(méi)有 得到根本改善.（2）矢量控制（VC）方式矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流la、lb、 Ic、通過(guò)三相一二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Iallbl,再通過(guò) 按

13、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Iml. Itl （Iml 相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流；Itl相當(dāng)于及轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流），然后模 仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換， 實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，分別對(duì)速 度，磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過(guò)控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得 轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出 具有劃時(shí)代的意義。然而在實(shí)際應(yīng)用中，山于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)特性 受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較 復(fù)雜，使得實(shí)

14、際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。（3）直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）方式1985年，德國(guó)魯爾大學(xué)的DePenbrock教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。 該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡(jiǎn)潔明 了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。訂前，該技術(shù)已成功地應(yīng)用 在電力機(jī)車牽引的大功率交流傳動(dòng)上。直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁 鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換 中的許多復(fù)雜訃算;它不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交 流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。（4）矩陣式交一交控制方式VWF變

15、頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交一直-交變頻中的一種。其 共同缺點(diǎn)是輸入功率因數(shù)低，諧波電流大，直流電路需要大的儲(chǔ)能電容，再生能 量乂不能反饋回電網(wǎng)，即不能進(jìn)行四象限運(yùn)行為此，矩陣式交一交變頻應(yīng)運(yùn)而 生。山于矩陣式交-交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié),從而省去了體積大、價(jià)格貴的電 解電容。它能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為1,輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)行，系統(tǒng)的功率 密度大.該技術(shù)LI前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究.其實(shí)質(zhì)不是間 接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。矩陣式交- 交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)（2ms）,很高的速度精度（2%,無(wú)PG反饋），高 轉(zhuǎn)矩精度（ + 3%

16、）;同時(shí)還具有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度，尤其在低速時(shí)（包 括0速度時(shí)），可輸岀150%200%轉(zhuǎn)矩。因此，我們選用最后一種控制方式，矩 陣式交-交控制方式。近年來(lái)我國(guó)中小城市發(fā)展迅速，集中用水量急劇增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1990年 到1998年，我國(guó)人均日生活用水量（包括城市公共設(shè)施等非生產(chǎn)用水）有175. 7 升增加到241. 1升,增長(zhǎng)了 37. 2%,及此同時(shí)我國(guó)城市家庭人均日生活用水量也 在逐年提高在用水量高峰期時(shí)供水量普遍不足，造成城市公用管網(wǎng)水壓浮動(dòng)較 大.由于每天不同時(shí)段用水對(duì)供水壓力的要求變化較大，僅僅靠供水廠值班人員 依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工手動(dòng)調(diào)節(jié)很難及時(shí)有效的達(dá)到LI的。這種情況造成

17、用水高峰期 時(shí)供水壓力不足，用水低峰期時(shí)供水壓力過(guò)高，不僅十分浪費(fèi)能源而且存在事故 隱患（例如壓力過(guò)高容易造成爆管事故）。供水廠希望通過(guò)對(duì)原有系統(tǒng)的技術(shù)改造，提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化水平。并在 此基礎(chǔ)之上配備相應(yīng)的系統(tǒng)管理軟件，改變傳統(tǒng)的落后管理方式，使管理工作規(guī) 范化，提高水廠的業(yè)務(wù)管理水平.由于水廠原有的供水控制系統(tǒng)是一個(gè)完全依靠 值班人員手動(dòng)控制的系統(tǒng)，所以對(duì)該系統(tǒng)技術(shù)改造的要求是在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)進(jìn) 行，設(shè)計(jì)一套取水和供水的自動(dòng)控制系統(tǒng)，克服山于采用單純手動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行 控制帶來(lái)的控制不方便、控制系統(tǒng)對(duì)供水管網(wǎng)中壓力和水位變化反應(yīng)遲鈍的問(wèn) 題，降低能源消耗和資源浪費(fèi)，提高設(shè)備的可維護(hù)性和運(yùn)行

18、的可靠性，以達(dá)到降 低自來(lái)水的生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)管理水平的目的.在相當(dāng)比較大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)供水系統(tǒng)，變頻調(diào)速恒壓供水有它自身的特 點(diǎn)：1。供水量在短時(shí)間內(nèi)（一天時(shí)間內(nèi)）變化大，這種變化在兒個(gè)小時(shí)內(nèi)甚至是 兒倍或上十倍。2。對(duì)供水壓力的要求比較嚴(yán)格，供水的壓力隨供水的流量的變 化而變化，其至少量的水消耗都需要一定的管道壓力。3.般情況下，供水系統(tǒng) 的水流量受到水消耗量的控制，而水流量乂是通過(guò)供水水泵的輸出來(lái)提供的。從上即可結(jié)論：以變頻器為主體構(gòu)成的恒壓供水系統(tǒng)不僅能夠最大程度滿足 需要，也提高整個(gè)系統(tǒng)的效率，延長(zhǎng)系統(tǒng)壽命、節(jié)約能源、而且能夠構(gòu)成復(fù)雜的 功能強(qiáng)大的供水系統(tǒng)。1. 2變頻調(diào)速及PLC

19、在供水行業(yè)中的應(yīng)用1.2o 1變頻調(diào)速技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用作為高性能的調(diào)速傳動(dòng)，直流發(fā)電機(jī)一電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方法長(zhǎng)期以來(lái)一直應(yīng) 用廣泛.但是直流電動(dòng)機(jī)山于換向器和電刷維護(hù)保養(yǎng)很麻煩，價(jià)格也相當(dāng)昂貴。 使異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)性能好的調(diào)速一直是人們的理想。異步電機(jī)的調(diào)速方法很多，例 如變極調(diào)速、有極調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速、串級(jí)調(diào)速、變頻調(diào)速等。但是因?yàn)楦鞣N 各樣的缺點(diǎn)沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。70年代以后，由于微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)和微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展，促使 晶體管變頻器的誕生。晶體管變頻器不但克服了以往交流調(diào)速的許多缺點(diǎn)，而且 調(diào)速性能可以和直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能相媲美。三相異步電動(dòng)機(jī)具有維修方便、 價(jià)格便宜、功率和轉(zhuǎn)

20、速適應(yīng)面寬等優(yōu)點(diǎn)，其變頻調(diào)速技術(shù)在小型化、低成本和高 可靠性方面占有明顯的優(yōu)勢(shì)。到80年代末，交流電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)迅速發(fā)展成 為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，它將供給交流電機(jī)的工頻交流電源經(jīng)過(guò)二極管整流變成直 流，再III IGBT或GTR模塊等器件逆變成頻率可調(diào)的交流電源，以此電源拖動(dòng)電 機(jī)在變速狀態(tài)下運(yùn)行，并自動(dòng)適應(yīng)變負(fù)荷的條件它改變了傳統(tǒng)工業(yè)中電機(jī)啟動(dòng) 后只能以額定功率、定轉(zhuǎn)速的單一運(yùn)行方式,從而達(dá)到節(jié)能U的現(xiàn)代變頻調(diào)速技 術(shù)應(yīng)用于電力水泵供水系統(tǒng)中，較為傳統(tǒng)的運(yùn)行方式是可節(jié)電40%60%,節(jié) 水 15% 30%。山于變頻調(diào)速具有調(diào)速的機(jī)械特性好,效率高，調(diào)速范圍寬，精度高，調(diào)整特 性曲線平滑，可以

21、實(shí)現(xiàn)連續(xù)的、平穩(wěn)的調(diào)速，體積小、維護(hù)簡(jiǎn)單方便、自動(dòng)化水 平高等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)而倍受人們的青睞。尤其當(dāng)它應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵等大容 量負(fù)載時(shí)，可以獲得其它調(diào)速方式無(wú)法比擬的節(jié)能效果。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備 是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流一直流一交流變頻器和交流一交流 變頻器兩大類，目前國(guó)內(nèi)大都使用交一直一交變頻器。自從通用變頻器問(wèn)世以來(lái)，變頻調(diào)速技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用.變 頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備以其節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，使我國(guó)供水行 業(yè)的技術(shù)裝備水平從90年代初開(kāi)始經(jīng)歷了一次飛躍。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水 泵電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量的變

22、化 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求， 是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中得到了很大的發(fā)展。隨著 電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,變頻器的功能也越來(lái)越強(qiáng)。充分利用變頻器內(nèi)置的各 種功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面有 著非常重要的意義.新型供水方式及過(guò)去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備的投 資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度等方面都具有無(wú)法 比擬的優(yōu)勢(shì)，而且具有顯著的節(jié)能效果。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)的這些優(yōu)越性，引起 國(guó)內(nèi)兒乎所有供水設(shè)備廠家的高度重視，并不斷投入開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)這一高新技術(shù)產(chǎn) 品

23、。LI前該產(chǎn)品正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制，多品種系列化的方向發(fā)展。 追求高度智能化，系列標(biāo)準(zhǔn)化是未來(lái)供水設(shè)備適應(yīng)城鉞建設(shè)成片開(kāi)發(fā)、智能樓宇、 網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢(shì)。在短短的兒年內(nèi)，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)逐步完善的發(fā)展過(guò)程， 早期的單泵調(diào)速恒壓系統(tǒng)逐漸被多泵調(diào)速系統(tǒng)所代替。雖然單泵調(diào)速系統(tǒng)設(shè)訃簡(jiǎn) 易可靠，但I(xiàn)II于單泵電機(jī)深度調(diào)速造成水泵、電機(jī)運(yùn)行效率低，而多泵調(diào)速系統(tǒng) 投資更為節(jié)省，運(yùn)行效率高，被實(shí)際證明是最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，很快發(fā)展成為主導(dǎo)產(chǎn) 品.1.2o 2可編程序控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用早期的可編程序控制器(Programmable Logic Controller,

24、 PLC),主要用來(lái) 代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā) 展，可編程序控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)及新興的il算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融 為一體，具有可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡(jiǎn)單、使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn), 以及良好的工業(yè)環(huán)境丄作性能和自動(dòng)控制LI標(biāo)實(shí)現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣 泛的應(yīng)用。1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器。早期 的可編程控制器山分離元件和中小規(guī)模集成電路組成，主要功能是執(zhí)行原先山繼 電器完成的順序控制、定時(shí)等。70年代初期，體積小、功能強(qiáng)和價(jià)格便宜的微 處理器被用于PLC,使得PLC的功能大大增強(qiáng)。在硬件方

25、面，除了保持其原有的 開(kāi)關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊和各種特殊功能模塊.在軟件 方面，PLC采用極易為電氣人員掌握的梯形圖編程語(yǔ)言，除了保持原有的邏輯運(yùn) 算等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。進(jìn) 入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng) 價(jià)格大幅度下跌，使得PLC所釆用的微處理器的檔次普遍提高.而且，為了進(jìn)一步 提高PLC的處理速度，各制造廠商還研制開(kāi)發(fā)了專用邏輯處理芯片，大大提高了 PLC軟、硬件功能。在發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家,PLC已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門。據(jù)“美國(guó)市場(chǎng)信息” 的世界PLC以及軟件市場(chǎng)報(bào)告稱，1995

26、年全球PLC及其軟件的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)模約50 億美元。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能得到大大的增強(qiáng)，具有 以下特點(diǎn)：(1) .可靠性高。PLC的高可幕性得益于軟、硬件上一系列的抗干擾措施和 它特殊的周期循環(huán)掃描工作方式。(2) .具有豐富的I/O接口模塊。PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，有相應(yīng)的 I/O模塊及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多 種人機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模 塊。(3) .采用模塊化結(jié)構(gòu).為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC 以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu).PLC的各個(gè)部件，包括CPU、

27、電源、I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì)，山機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根 據(jù)用戶的需要自行組合。(4) .編程簡(jiǎn)單易學(xué)。PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形 圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備訃算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技 術(shù)人員所理解和掌握.(5) .安裝簡(jiǎn)單，維修方便。PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下 直接運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找 故障由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過(guò)更換模塊的 方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。由于PLC強(qiáng)大功能和優(yōu)點(diǎn)，使得PLC在我國(guó)的水工業(yè)自動(dòng)化中得到廣泛的應(yīng) 用。PL

28、C在水工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用主要有水廠監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)加 氯、自動(dòng)加磯、水泵變頻調(diào)速、SCADA系統(tǒng)和供水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)等.其主要 功能是進(jìn)行工藝參數(shù)的采集、生產(chǎn)過(guò)程控制、信息處理、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)以監(jiān) 測(cè)變頻器恒壓供水系統(tǒng)單泵2. 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)2。1恒壓供水控制系統(tǒng)構(gòu)成變頻恒壓供水系統(tǒng)的供水部分主要山水泵、電動(dòng)機(jī)、管道和閥門等構(gòu)成。通 常由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)來(lái)供水，并且把電機(jī)和水泵連成一體，通過(guò)變頻器 調(diào)節(jié)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的出水流量而實(shí)現(xiàn)恒壓供水的。因此，供水 系統(tǒng)變頻的實(shí)質(zhì)是異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速是通過(guò)改變定 子供電頻率來(lái)改變同步轉(zhuǎn)速而

29、實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。圖2。1恒壓供水系統(tǒng)方框圖水壓山壓力傳感器的信號(hào)4-20mA送入變頻器內(nèi)部的PID模塊，及用戶設(shè)定的 壓力值進(jìn)行比較，并通過(guò)變頻器內(nèi)置PID運(yùn)算將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號(hào)，以調(diào)整 水泵電機(jī)的電源頻率，從而實(shí)現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速.山于變頻器內(nèi)部自帶的PID調(diào)節(jié)器 采用了優(yōu)化算法，所以使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑，穩(wěn)定。同時(shí)，為了保證水壓反饋 信號(hào)值的準(zhǔn)確、不失值，可對(duì)該信號(hào)設(shè)置濾波時(shí)間常數(shù)，同時(shí)還可對(duì)反饋信號(hào)進(jìn) 行換算，使系統(tǒng)的調(diào)試更為簡(jiǎn)單、方便.西門子系列PLC編程采用STEP7軟件，它是西門子PLC的視窗軟件支持工具, 提供完整的編程環(huán)境，可進(jìn)行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實(shí)現(xiàn)梯形圖及語(yǔ) 句表

30、的相互轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)程序包括主程序和起動(dòng)子程序，主程序包括參及調(diào)節(jié)程序 和電機(jī)切換程序；電機(jī)切換程序乂包括加電機(jī)程序和減電機(jī)程序.起動(dòng)子程序?qū)?際上是清零子程序。在主程序中，設(shè)置兩個(gè)變頻器頻率上下限到達(dá)濾波時(shí)間繼電 器，用于穩(wěn)定系統(tǒng)。2。2變頻恒壓控制理論模型變頻恒壓控制系統(tǒng)以供水出口管網(wǎng)水壓為控制LI標(biāo)，在控制上實(shí)現(xiàn)出口總管 網(wǎng)的實(shí)際供水壓力跟隨設(shè)定的供水壓力。設(shè)定的供水壓力可以是一個(gè)常數(shù)，也可 以是一個(gè)時(shí)間分段函數(shù),在每一個(gè)時(shí)段內(nèi)是一個(gè)常數(shù)所以，在某個(gè)特定時(shí)段內(nèi)， 恒壓控制的LI標(biāo)就是使出口總管網(wǎng)的實(shí)際供水壓力維持在設(shè)定的供水壓力上從圖2-2中可以看出，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如果實(shí)際供水壓力低于設(shè)

31、定壓 力，控制系統(tǒng)將得到正的壓力差，這個(gè)差值經(jīng)過(guò)計(jì)算和轉(zhuǎn)換，訃算出變頻器輸出 頻率的增加值，該值就是為了減小實(shí)際供水壓力及設(shè)定壓力的差值，將這個(gè)增量 和變頻器當(dāng)前的輸岀值相加，得出的值即為變頻器半前應(yīng)該輸出的頻率。該頻率 使水泵機(jī)組轉(zhuǎn)速增大，從而使實(shí)際供水壓力提高，在運(yùn)行過(guò)程中該過(guò)程將被重復(fù), 直到實(shí)際供水壓力和設(shè)定壓力相等為止。如果運(yùn)行過(guò)程中實(shí)際供水壓力高于設(shè)定 壓力，情況剛好相反，變頻器的輸出頻率將會(huì)降低，水泵的轉(zhuǎn)速減小，實(shí)際供水壓力因此而減小.同樣,最后調(diào)節(jié)的結(jié)果是實(shí)際供水壓力和設(shè)定壓力相等。實(shí)際壓力28 / 273. 變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)3。1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求本系統(tǒng)是以一個(gè)供水系統(tǒng)作為被

32、控對(duì)象，PLC及變頻器協(xié)調(diào)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速 及啟動(dòng)和停止?？刂埔螅?1)工藝參數(shù)：水泵流量：295 m3/h水泵出口壓力：0. 08Mpa(2)水泵參數(shù)：型號(hào)：125H13額定流量：793 m3/h揚(yáng)程：32 3 m功率：80o 3 KW額定轉(zhuǎn)速：1450 r/min配用電機(jī)功率：100KW(3) 電動(dòng)機(jī)參數(shù)：型號(hào)：JD-L-39-4功率：100KW額定頻率：50Hz額定電壓：380VAC：額定轉(zhuǎn)速：1470 r/min額定電流：188o 2 A(4) 水泵電機(jī)的起動(dòng)/停止、正轉(zhuǎn)、調(diào)速控制。(5) 變頻器采用遠(yuǎn)方控制方式。(6) 變頻器的頻率III 420mA電流信號(hào)控制。(7) 變頻器的運(yùn)行

33、狀態(tài)指示(如運(yùn)行、停止、過(guò)流、低壓等)。(8) 變頻器的報(bào)警處理。3o 2系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)L1 L2 L3圖31系統(tǒng)主電路圖主電路。如圖所示，接觸器KM1用于將電源接至變頻器的輸入端，KM2用于 將變頻器的輸出端接至電動(dòng)機(jī),KM3用于將工頻電源直接接至電動(dòng)機(jī)，熱繼電器 KR用于工頻運(yùn)行時(shí)的過(guò)載保護(hù)3. 3控制系統(tǒng)組成方框圖恒圧供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成是：變頻器+水泵+水管網(wǎng)壓力檢測(cè)部件+PID調(diào)節(jié)器（LI前大多數(shù)變頻器已將PID調(diào)節(jié)器集成到其內(nèi)部），如圖3.2所示：該圖為簡(jiǎn)單的單泵控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的電氣接線圖如圖3.3所示。水泵圖3.2恒壓供水系統(tǒng)示意圖圖3.3電氣接線圖圖3o 3中的補(bǔ)償電阻Rc用于

34、補(bǔ)償壓力遠(yuǎn)傳表電阻值及VLT變頻器輸出電源匹 配問(wèn)題。ABB公司的SAMI STAR系列的315F 660/690型的變頻器的50端子是 10V DC電源，專門用于過(guò)程控制系統(tǒng)的檢測(cè)裝置的供電電源。53端子是模擬量 信號(hào)（反饋輸入和模擬量給定值）輸入端。55端子為公共端。ABB公司的SAMI STAR系列的315F660/690型的變頻器集成有恒轉(zhuǎn)矩輸 出特性和變轉(zhuǎn)矩輸出特性以及速度PID調(diào)節(jié)器和過(guò)程控制PID調(diào)節(jié)器，分別用 于速度閉環(huán)運(yùn)行控制和過(guò)程運(yùn)行的閉環(huán)控制。在恒壓供水系統(tǒng)中使用變轉(zhuǎn)矩運(yùn)行 特性和過(guò)程控制PID調(diào)節(jié)器。4. 器件的選型及介紹4o 1變頻器簡(jiǎn)介1、變頻器的基本結(jié)構(gòu)變頻器是把

35、工頻電源（50Hz或60Hz）變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn) 電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備。變頻器包括控制電路、整流電路、中間直流電路及逆變 電路組成。其中控制電路完成對(duì)主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電, 直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流 電對(duì)于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來(lái)說(shuō)，有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn) 行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。2、變頻器的分類變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻 器和電流型變頻器；按照開(kāi)關(guān)方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制 變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可

36、以分為V/f控制變頻 器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等;按照用途分類，可以分為通用變 頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等.4。2變頻器選型4o 2o 1變頻器的控制方式控制方式是決定變頻器使用性能的關(guān)鍵所在。U前市場(chǎng)上低壓通用變頻器品 牌很多，包括歐、美、日及國(guó)產(chǎn)的共約50多種。選用變頻器時(shí)不要認(rèn)為檔次越高 越好，其實(shí)只要按負(fù)載的特性，滿足使用要求就可，以便做到量才使用、經(jīng)濟(jì) 實(shí)惠。下表中參數(shù)供選用時(shí)參考。表4.1控制方式的比較U/f二C控制電壓空間矢量 控制矢量控制直接轉(zhuǎn)矩控制反饋 裝置不帶PG帶PG或PID 調(diào)節(jié)器不要不帶PG帶PG或編 碼器速比IPm /

37、 1（3。1）（2）滿足電動(dòng)機(jī)容量：Pcn3KUeIe cos（p xlO3（3.2）（3）滿足電動(dòng)機(jī)電流：IcnNKIe（3。3）式中Pen為變頻器容量（單位kW）, PM負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)軸輸出功率（單 位kW） , Ue為電動(dòng)機(jī)額定電壓（單位V） , Ie為電動(dòng)機(jī)額定電流（單位A）,耳 為電動(dòng)機(jī)效率（通常約為0. 85） , cos為電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)（通常約為0. 75）, k是電流波形補(bǔ)償系數(shù)（山于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波，而含有高 次諧波的成分，其電流應(yīng)有所增加，通常K約為1. 051. 1）。將本系統(tǒng)參數(shù)帶入求得所取變頻器容量最低為88KW故取100KW,額定電流139. 2

38、6A,故取 150Ao根據(jù)訃算所得的所需參數(shù)可以選取西門子MicroMaster430 （風(fēng)機(jī)水泵專業(yè)） 變頻器，具體的可以選擇MM430-110K型號(hào)的變頻器，他配接電機(jī)的容量是llOkw, 額定電流為205A滿足使用需求，可以選擇.4. 2.3變頻器主電路外圍設(shè)備選擇1、斷路器當(dāng)變頻器需要檢修時(shí)，或者因某種原因而長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)，將QF切斷，使變頻器 及電源隔離。當(dāng)變頻器輸入側(cè)發(fā)生短路等故障時(shí)，進(jìn)行保護(hù).選擇原則（1）變頻器在剛接電源的瞬間，對(duì)電容器的充電電流可達(dá)額定電流的（23） 倍；（2）變頻器的進(jìn)線電流是脈沖電流，其峰值?？赡艹^(guò)額定電流；（3）變頻器允許的過(guò)載能力為150%, lmin

39、.為了避免誤動(dòng)作，斷路器的額定電流應(yīng)選：(3o 4)其中3為變頻器的額定電流故選擇斷路器額定電流選擇210A根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以選擇斷路器DW15-400斷路器額定電壓為380V,額定電流 為300滿足要求可以選擇。2、接觸器（1）主要作用:可通過(guò)按鈕開(kāi)關(guān)方便地控制變頻器的通電及斷電：變頻器發(fā)生故 障時(shí)，可自動(dòng)切斷電源。（2）選擇原則：由于接觸器自身并無(wú)保護(hù)功能，不存在誤動(dòng)作的問(wèn)題，故選擇原則是主觸點(diǎn) 的額定電流 上J ,應(yīng)該大于126.6A,可以選擇主觸點(diǎn)額定電流為130A的接觸 器。根據(jù)上述數(shù)據(jù)施奈德的LC1-D150,滿足參數(shù)要求，可以選擇3、主電路的線徑（1）電源和變頻器之間的導(dǎo)線一般說(shuō)來(lái)

40、，和同容量普通電動(dòng)機(jī)的電線選擇方法相同?？紤]到其輸入側(cè)的功 率因數(shù)往往較低，應(yīng)本著宜大不宜小的原則來(lái)決定線徑。（2）變頻器和電機(jī)之間的導(dǎo)線因?yàn)轭l率下降時(shí)，電壓也要下降，在電流相等的情況下，線路電壓降國(guó)在輸出 電壓中的比例將上升，而電動(dòng)機(jī)得到電壓的比例則下降。這有可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)帶 不動(dòng)負(fù)載并發(fā)熱。所以，在決定變頻器和電動(dòng)機(jī)之間導(dǎo)線的線徑時(shí)，最關(guān)鍵的因 素便是線路電壓降兇的影響.一般要求：一 II（3.5）a的計(jì)算公式是：（3.6）式中：a額定相電壓，v；IrJ -電動(dòng)機(jī)額定電流，A ；El 單位長(zhǎng)度（每米）導(dǎo)線的電阻，rnn/m ；3 導(dǎo)線的長(zhǎng)度，m。山上兩式可直接求出兇的取值范圉。根據(jù)Ro 值

41、確定導(dǎo)線面積。由公式（3.5）得： W1 11。4） V由公式（3.6）得：0. 69 mG/m |_J 1. 04 mG/m根據(jù)表3。1判斷所需的導(dǎo)線截面積，為了滿足控制系統(tǒng)的要求，應(yīng)該選擇截 面積為16 H的導(dǎo)線。表4。2常用電動(dòng)機(jī)引出線的單位長(zhǎng)度電阻值。標(biāo)稱截 而/mnflo 01.52C 54o 06。010“ 016o025O 035“ 0同 /(mQ/m)17o 811.96. 924o 402. 92E 731. 100o 690o 494、制動(dòng)電阻準(zhǔn)確計(jì)算制動(dòng)電阻值十分麻煩，在實(shí)際工作中基本不用。許多變頻器的使用 說(shuō)明書(shū)上給了一些計(jì)算方法，也有的直接提供了供用戶選用的制動(dòng)電阻的

42、規(guī)格。 但按說(shuō)明書(shū)上選擇電阻時(shí)須注意下面問(wèn)題，變頻器生產(chǎn)廠家為了減少制動(dòng)電阻檔 次，常常對(duì)若干種不同容量的電動(dòng)機(jī)提供相同阻值和容量的制動(dòng)電阻。選用時(shí)， 應(yīng)注意根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的具體情況進(jìn)行調(diào)整。對(duì)同一擋中電動(dòng)機(jī)容量較小者，制動(dòng) 轉(zhuǎn)矩及額定轉(zhuǎn)矩的比值偏大。為了減小能量的消耗，應(yīng)根據(jù)制動(dòng)過(guò)程的緩急程度 以及飛輪力矩的大小，考慮能否選擇阻值較大的制動(dòng)電阻。對(duì)同一擋中電動(dòng)機(jī)容 量較大者,制動(dòng)轉(zhuǎn)矩及額定轉(zhuǎn)矩的比值偏小。在一些飛輪力矩較大，乂要求快速 制動(dòng)的場(chǎng)合，或者如起重機(jī)械那樣，需要釋放位能的場(chǎng)合，上述制動(dòng)電阻有可能 滿足不了要求，靠考慮選擇阻值較小的一擋制動(dòng)電阻。4. 3可編程控制器(PLC)4。3.

43、1 PLC的定義及特點(diǎn)在PLC的發(fā)展過(guò)程中，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA)經(jīng)過(guò)4年的調(diào)查，于 1980年把這種新型的控制器正式命名為可編程序控制器(Programmable Controller),英文縮寫(xiě)為PC,并作如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字式電子 裝置.它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)、 計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算功能，用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。PLC的特點(diǎn)如下：1、高可靠性(1)所有的I/O接口電路均釆用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路及PLC內(nèi)部電路 之間電氣上隔離。各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為1020ms.(3) 各模塊均釆用屏蔽

44、措施，以防止輻射干擾。(4) 釆用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。(5) 對(duì)釆用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。(6) 良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常悄況，CPU立即采用有 效措施，以防止故障擴(kuò)大。(7) 大型PLC還可以釆用山雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，使 可靠性更進(jìn)一步提高。2、豐富的I/O接口模塊PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開(kāi)關(guān)量或模擬量；電壓或 電流；脈沖或電位；強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè) 備，如：按鈕行程開(kāi)關(guān)接近開(kāi)關(guān)傳感器及變送器電磁線圈控制閥直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人一機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部

45、網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。3、采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均 采用模塊化結(jié)構(gòu).PLC的各個(gè)部件，包括CPU,電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì), 山機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組 合.4、編程簡(jiǎn)單易學(xué)PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不 需要具備汁算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握.5、安裝簡(jiǎn)單，維修方便PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行.使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng) 的各種設(shè)備及PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行 和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行悄況和查找故障。山于釆用模塊化結(jié)構(gòu)，因 此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。4o 3o 2 PLC的工作原理PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，在PLC中用戶程序按先后順序存放，CPU從 笫一條指令開(kāi)始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后乂返回第一條，如此周而復(fù)始不斷 循環(huán)。PLC的掃描過(guò)程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程 序輸出兒個(gè)階段。全過(guò)程掃描一次所需的時(shí)間稱為掃描周期.當(dāng)PLC處于停狀態(tài) 時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容.在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處 理、通信操作、程序輸入、程