變頻器在高層供水中的應(yīng)用(共47頁)

1、PAGE PAGE 53目錄(ml)中文(zhngwn)摘要 2英文摘要(zhiyo) 3前 言 4第一章 系統(tǒng)方案的提出 61.1 多功能變頻恒壓供水單片機(jī)控制系統(tǒng) 61.2 變頻恒壓供水PLC控制系統(tǒng) 9變頻器與PLC的介紹 142.1 變頻器的介紹 142.2 PLC的介紹15第三章 變頻器在供水中的應(yīng)用 17 3.1 應(yīng)用的基本原理17 3.2 變頻恒壓供說系統(tǒng)18第四章 設(shè)計(jì)方案 204.1 概要204.2 變頻器的選擇204.3 系統(tǒng)方案314.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能324.5 計(jì)算機(jī)與變頻器通信及程序設(shè)計(jì)334.6 PLC的控制37第五章 設(shè)計(jì)結(jié)果 43 5.1 控制柜的設(shè)計(jì)43 5.

2、2 控制柜的連接43 5.3 變頻器的連接43 5.4 PLC的連接(linji)43致 謝 44參考文獻(xiàn) 45摘要(zhiyo)在小區(qū)建設(shè)普及特別是小高層建筑及高層建筑日益增多的今天，小區(qū)的供水問題成為(chngwi)住戶比較關(guān)心的問題，因?yàn)槔习傩詹辉傧脒^“住樓住樓用水發(fā)愁”的日子，所以變頻恒壓自動供水便提上了日程。本文主要針對當(dāng)前供水系統(tǒng)中存在的自動化程度不高、能耗嚴(yán)重、可靠性低的缺點(diǎn)加以研究，設(shè)計(jì)出一種在這幾個(gè)方面都有所提高的變頻器控制的高層供水系統(tǒng)。本文共分五章。第一章是設(shè)計(jì)方案的提出，在這一章里，我們對幾種供水方案進(jìn)行了比較，說明了選擇這個(gè)方案的原因；第二章是關(guān)于變頻器與PLC的一些

3、介紹；第三章是介紹變頻器在供水中的應(yīng)用；第四章是方案的設(shè)計(jì)；第五章是設(shè)計(jì)結(jié)論部分，這一章里我們所給出的是設(shè)計(jì)出的圖紙等。本文綜合運(yùn)用了變頻器、傳感器、可編程控制器、PID等控制系統(tǒng)中常用的控制部件及其相關(guān)程序設(shè)計(jì)方法。關(guān)鍵詞：變頻器、可編程控制器、變頻調(diào)速ABSTRACT The especially little key figures construct in the small area construction universality and today that key figures construct to increase increasingly, the water su

4、pply problem of the small area becomes the problem that the inhabitant compares the concern, the common people no longer thinks the day of live the building to live the building to become sad with the water, so change the frequency to press the au to supply water and then lift up agenda.This text ma

5、inly aim at the current water supply system and is not high and can consume the low defect of severity, reliability to take into the research in the existent automation degree, designing on sowing in this several to all have the key figures of the frequency converter of exaltation control to supply

6、water the system.This text total detect to five chapter .Chapter 1 is to design the project to put forward, in this, we supplied water the project to carry on the compare to several kinds, explaining to select the reason of this project ;Chapter 2 is concerning frequency converter and PLC some intro

7、ductions ;Chapter 3 is to introduce the frequency converter at provide the aquatic application ;Chapter 4 is the design of the project ;Chapter 5 is to design the conclusion fraction, this in the that we give is to design of the drawing paper etc.This text synthesized to make use of the frequency co

8、nverter, sensor, transducer, programmable controller, PID etc. control system in in common use control parts and its related program design methods.KEY WORDS：Frequency conversion device , PLC , variable velocity variable frequency前言(qin yn)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目為變頻器在高層(o cn)供水中的應(yīng)用，畢業(yè)實(shí)習(xí)地點(diǎn)為武漢科瑞系統(tǒng)集成公司。指導(dǎo)老師為王曉勇（校方）

9、、楊景亮（科瑞）。選擇這個(gè)課題有它一定的社會背景，飲水工程對每個(gè)人來說都是非常重要的，供水系統(tǒng)也在現(xiàn)代工業(yè)中無處不在。然而，作為飲水工程中最重要的的供水這一環(huán)節(jié)目前卻存在著很多問題，傳統(tǒng)供水方式已經(jīng)(y jing)不能滿足當(dāng)前社會的發(fā)展和需要。在對目前有的幾種傳統(tǒng)供水方式做比較后我們發(fā)現(xiàn)，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)如下：一、水塔。其基建投資大，占地多，維修不方便，水泵為硬啟動，啟動電流大，控制柜內(nèi)觸點(diǎn)多易燒壞，若啟動頻繁，電機(jī)易燒， 聯(lián)軸器易壞 。其優(yōu)點(diǎn)是控制方式簡單，短時(shí)維修或斷電可不挺水，當(dāng)用水量很小時(shí)，可以長時(shí)間不開泵。二、氣壓罐。為了減少水泵啟動次數(shù)，停泵壓力往往比較高，致使水泵工作在低效階段，同

10、時(shí)出水壓力無謂的增高，也使浪費(fèi)加大。所以這種方式比水塔要費(fèi)電，因水泵為硬啟動，聯(lián)軸器沖擊大，啟動電流大，觸點(diǎn)易燒壞，當(dāng)用水量大時(shí)將造成電機(jī)啟動頻繁，電機(jī)易燒壞。其優(yōu)點(diǎn)是控制方式簡單，便于維修，當(dāng)罐內(nèi)儲滿時(shí)，允許短時(shí)不斷水維修，在用水量很小時(shí)，可以長時(shí)間不開泵，價(jià)格也較低。三、液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式。這種方式漏油，發(fā)熱需冷卻，效率低，改造麻煩。只能是一對一驅(qū)動，需經(jīng)常檢修。但其價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)簡單明了，維修較方便。四、單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)。此系統(tǒng)也能作到變頻調(diào)速，自動化程度要優(yōu)于前三種，但是系統(tǒng)開發(fā)周期較長，對操作員素質(zhì)要求比較高，可靠性低，維修不方便，且不適于惡劣的工業(yè)環(huán)境。

11、由上述我們可看出，傳統(tǒng)(chuntng)的供水系統(tǒng)浪費(fèi)了很多水力資源、電力資源，效率低下，可靠性也較低，它們還有個(gè)共同的大缺點(diǎn)就是自動化程度不高，跟不上時(shí)代發(fā)展的需求，嚴(yán)重影響了居民的用水和工業(yè)系統(tǒng)中的用水。所以開發(fā)一種新型的自動化程度高、可靠性高、節(jié)能效果好的供水系統(tǒng)迫在眉睫。在小區(qū)建設(shè)普及(pj)特別是小高層建筑及高層建筑日益增多的今天，小區(qū)的供水問題成為住戶比較關(guān)心的問題，因?yàn)槔习傩詹辉傧脒^“住樓住樓用水發(fā)愁(f chu)”的日子，所以變頻恒壓自動供水便提上了日程。目前在小區(qū)的建設(shè)中往往需要建設(shè)一個(gè)二次加壓供水泵房并采用變頻器實(shí)現(xiàn)恒壓自動供水。一般情況下，為保證小區(qū)的供水正常，在設(shè)計(jì)時(shí)往

12、往設(shè)計(jì)成“一用兩備”三臺水泵，由一臺變頻器（附加調(diào)節(jié)器、單片機(jī)、等器件構(gòu)成控制系統(tǒng)）拖動三臺水泵循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。與空調(diào)水泵控制不同，恒壓供水自動控制系統(tǒng)通過壓力傳感器采集管網(wǎng)中的壓力并將其轉(zhuǎn)換成模擬信號進(jìn)行變頻控制。這樣變頻恒壓水系統(tǒng)直接取代水塔、高位水箱及傳統(tǒng)的氣壓罐供水裝置，為局部加壓供水開辟了新的途徑。另外水泵耗電功率與電機(jī)轉(zhuǎn)速的三次方成正比關(guān)系，所以水泵調(diào)速運(yùn)行的節(jié)能效果非常明顯，平均耗電量較通常供水方式節(jié)省?？删幊炭刂破鹘Y(jié)合使用，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)變頻，電機(jī)軟啟動，具有欠壓保護(hù)、過壓保護(hù)、短路保護(hù)、過流保護(hù)功能，工作穩(wěn)定可靠，大大延長了設(shè)備的使用壽命。第一章 系統(tǒng)(xtng)方案的提出 在對目前(

13、mqin)有的幾種傳統(tǒng)供水方式做比較后我們發(fā)現(xiàn)，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)如下：一、水塔。其基建投資大，占地(zhn d)多，維修不方便，水泵為硬啟動，啟動電流大，控制柜內(nèi)觸點(diǎn)多易燒壞，若啟動頻繁，電機(jī)易燒， 聯(lián)軸器易壞 。其優(yōu)點(diǎn)是控制方式簡單，短時(shí)維修或斷電可不挺水，當(dāng)用水量很小時(shí)，可以長時(shí)間不開泵。二、氣壓罐。為了減少水泵啟動次數(shù)，停泵壓力往往比較高，致使水泵工作在低效階段，同時(shí)出水壓力無謂的增高，也使浪費(fèi)加大。所以這種方式比水塔要費(fèi)電，因水泵為硬啟動，聯(lián)軸器沖擊大，啟動電流大，觸點(diǎn)易燒壞，當(dāng)用水量大時(shí)將造成電機(jī)啟動頻繁，電機(jī)易燒壞。其優(yōu)點(diǎn)是控制方式簡單，便于維修，當(dāng)罐內(nèi)儲滿時(shí)，允許短時(shí)不斷水維修，在

14、用水量很小時(shí)，可以長時(shí)間不開泵，價(jià)格也較低。三、液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式。這種方式漏油，發(fā)熱需冷卻，效率低，改造麻煩。只能(zh nn)是一對一驅(qū)動，需經(jīng)常檢修。但其價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)簡單明了，維修較方便。四、單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)。此系統(tǒng)也能作到變頻調(diào)速，自動化程度要優(yōu)于前三種(sn zhn)，但是系統(tǒng)開發(fā)周期較長，對操作員素質(zhì)要求比較高，可靠性低，維修不方便，且不適于惡劣的工業(yè)環(huán)境。變頻調(diào)速技術(shù)是近年來發(fā)展(fzhn)起來的最有價(jià)值的調(diào)速技術(shù)，它自投入工業(yè)應(yīng)用以來，顯示出了強(qiáng)大的競爭力。變頻調(diào)速技術(shù)用于水泵控制系統(tǒng)，具有調(diào)速性能好、節(jié)能效果顯著、運(yùn)行安全等優(yōu)點(diǎn)。下面我們來介紹兩

15、種用于高層恒壓變頻供水的方案。1.1 多功能變頻恒壓供水單片機(jī)控制系統(tǒng) 1.1.1控制系統(tǒng)該恒壓供水變頻系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，在水泵的出水管道上安裝一個(gè)遠(yuǎn)程壓力表，用于檢測管道壓力，并把出口壓力變成05V或420MA的模擬信號，送到單片機(jī)系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換輸入端，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變成相應(yīng)的數(shù)字信號，送入8951單片機(jī)進(jìn)行比較，得出偏差值，再經(jīng)PID調(diào)節(jié)得出控制參數(shù)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換變成05V或010V的模擬信號，送入變頻器中，以控制其輸出頻率的大小，以次改變水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制管道壓力的作用。當(dāng)實(shí)際管道壓力小于給定壓力時(shí)，變頻器輸出頻率升高；反之，頻率降低，電機(jī)轉(zhuǎn)速減小，管道壓力降低，最終達(dá)到供

16、水壓力恒壓。系統(tǒng)框圖如圖1所示。 圖11.1.2硬件(yn jin)設(shè)計(jì)一、硬件總體(zngt)說明單片機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)(jigu)框圖如圖2所示。圖2本系統(tǒng)以8951單片機(jī)為核心，它有4K EPROM，所以不用外擴(kuò)EPROM，這樣可以利用P0、P2口作為輸入、輸出I/O端口，簡化了硬件結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的顯示部分采用4片74LS164驅(qū)動LED，使用8951的串行通訊口TXD、RXD。93C46為串行EEPROM，用于保存開機(jī)設(shè)定時(shí)的原始參數(shù)。采用NE555組成硬件定時(shí)復(fù)位電路，可以有效防止程序死機(jī)現(xiàn)象。74LS273用于對繼電器輸出狀態(tài)硬件瑣存，以防止輸出狀態(tài)被干擾。ULN2003為反向驅(qū)動芯片，

17、同時(shí)在74LS273的CLEAR管腳外接了RC電路，用于開機(jī)上電時(shí)使74LS273的輸出端清零，可以防止繼電器的誤動作，對變頻器起保護(hù)(boh)作用。在報(bào)警輸入端與CPU之間采用光偶隔離，以消除外部干擾。系統(tǒng)A/D輸入采用8位串行TLC0831逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，D/A輸出采用了光驅(qū)動電路，具體D/A電路略。二、硬件設(shè)計(jì)(shj)特點(diǎn)本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)充分考慮了抗干擾的措施，通過(tnggu)光耦與外部信號隔離，在繼電器輸入端增加了續(xù)流二極管，增加了硬件鎖定及電源濾波電路。由于本系統(tǒng)是無人監(jiān)視系統(tǒng)，因此分別具有水位報(bào)警、消防報(bào)警、變頻器故障報(bào)警、欠壓報(bào)警功能。當(dāng)有報(bào)警輸入時(shí)，單片機(jī)在74LS273

18、鎖存器的一端輸出高電平信號，通過ULN2003驅(qū)動塊和繼電器，起動外接的報(bào)警燈或喇叭，同時(shí)根據(jù)不同的故障分別產(chǎn)生故障顯示和相應(yīng)的報(bào)警處理。本系統(tǒng)設(shè)置了四鍵小鍵盤、LED顯示模塊，可用與不同場合調(diào)試時(shí)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，操作方便，易于安裝。1.1.3軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件程序由主程序、定時(shí)中斷顯示和頻率輸出子程序組成。系統(tǒng)主程序流程圖如圖3所示。采用軟件模塊化設(shè)計(jì)，引入了先進(jìn)模糊邏輯控制技術(shù)，并增加了容錯(cuò)技術(shù)和抗干擾算法。圖3系統(tǒng)采用了定時(shí)(dn sh)復(fù)位軟件設(shè)計(jì)方案（1秒鐘復(fù)位一次），以消除程序運(yùn)行時(shí)的死機(jī)現(xiàn)象。數(shù)字濾波采用了平均值濾波方法，以消除程序干擾對輸入信號的影響。本系統(tǒng)控制算法采用了工程控制中

19、比較先進(jìn)的模糊PID算法。設(shè)PS為壓力設(shè)定值，PI為壓力測量值。由于壓力為一階慣性與純滯后環(huán)節(jié)想串聯(lián)的對象，并要求控制進(jìn)度較高，因此采用比例積分（PI）控制。為了現(xiàn)場調(diào)試的方便，在設(shè)計(jì)中使系統(tǒng)PI調(diào)整的上升、下降和跟蹤采樣周期設(shè)定為可變，可以在開機(jī)設(shè)定時(shí)改變其值，因此可以改變PI差分計(jì)算的步長，從而調(diào)整PI參數(shù)，以便適應(yīng)不同場合控制的需要。在設(shè)計(jì)中采用增量PI算法，并采用雙字節(jié)浮點(diǎn)運(yùn)算，這樣可以提高控制精度。本系統(tǒng)引進(jìn)積分作用是為了減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，但一般的PID控制積分作用存在以下缺點(diǎn)；積分作用針對性不強(qiáng)，有時(shí)不符合控制的需要；只要誤差存在，積分作用就存在，在實(shí)際(shj)控制系統(tǒng)中導(dǎo)致“

20、積分(jfn)飽和”，使系統(tǒng)快速性下降；積分參數(shù)選擇不當(dāng)會導(dǎo)致系統(tǒng)震蕩。為了消除上訴積分作用的缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用模糊邏輯控制技術(shù)，單片機(jī)的模糊控制實(shí)現(xiàn)主要采用三種方式：直接查表方式，強(qiáng)制轉(zhuǎn)換方式，公式計(jì)算方式。本系統(tǒng)使用的是強(qiáng)制轉(zhuǎn)換方式，其算法如下：當(dāng)偏差信號大于設(shè)定偏差值時(shí)，選用較大KP（比例(bl)系數(shù)）、TI（積分時(shí)間），以提高系統(tǒng)的快速性；當(dāng)偏差信號小于設(shè)定偏差，趨于穩(wěn)定時(shí)。選用較小的KP、TI參數(shù)，以減小穩(wěn)態(tài)誤差，從而使被控量獲得良好的動靜態(tài)特性；當(dāng)系統(tǒng)動態(tài)過程向誤差增大方向(fngxing)變化，并且本次采樣時(shí)刻誤差EI和誤差變化EI同號(tn ho)，EIXEI0時(shí)，對誤差積分；當(dāng)

21、系統(tǒng)動態(tài)過程向誤差減小方向變化，并且本次采樣時(shí)刻誤差EI和誤差變化EI異號，EIXEI0時(shí)，不對誤差積分。1.2 變頻恒壓供水PLC控制系統(tǒng) 這個(gè)方案是我們最終選擇的設(shè)計(jì)方案，故在這里我們將只對其作簡要介紹，并對此系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳盡的描述。在住宅小區(qū)水廠的管網(wǎng)系統(tǒng)中，由于管網(wǎng)是封閉的，泵站供水的流量是由用戶用水量決定的，泵站供水的壓力(yl)以滿足管網(wǎng)中壓力最不利點(diǎn)的壓力損失P和流量(liling)Q之間存在著如下(rxi)關(guān)系：P=KQ2； 式中K一為系數(shù) 設(shè)PL為壓力最不利點(diǎn)所需的最低壓力，則泵站出口總管壓力P應(yīng)按下式關(guān)系供水，則可滿足用戶用水的要求壓力值，又有最佳的節(jié)能效果。 P=PL+

22、P=PL+KQ2因此供水系統(tǒng)的設(shè)定壓力應(yīng)該根據(jù)流量的變化而不斷修正設(shè)定值，這種恒壓供水技術(shù)稱為變量恒壓供水，即供水系統(tǒng)最不利點(diǎn)的供水壓力為恒值而泵站出口總管壓力連續(xù)可調(diào)。典型的自動恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(jigu)框圖如圖所示；系統(tǒng)具有控制水泵出口總管(zn un)壓力恒定、變流量供水功能，系統(tǒng)通過安裝在出水總管上的壓力傳感器、流量傳感器，實(shí)時(shí)將壓力、流量非電量信號轉(zhuǎn)換為電信號，輸入至可編程控制器(PLC)的輸入模塊(m kui)，信號經(jīng)CPU運(yùn)算處理后與設(shè)定的信號進(jìn)行比較運(yùn)算，得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù)，由系統(tǒng)的輸出模塊輸出邏輯控制指令和變頻器的頻率設(shè)定值，控制泵站投運(yùn)水泵的臺數(shù)及變量泵的運(yùn)行工況，

23、并實(shí)現(xiàn)對每臺水泵根據(jù)CPU指令實(shí)施軟啟動、軟切換及變頻運(yùn)行。系統(tǒng)可根據(jù)用戶用水量的變化，自動確定泵組的水泵的循環(huán)運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及供水的質(zhì)量。1.2.1運(yùn)行特征以三臺水泵的恒壓供水系統(tǒng)為例，系統(tǒng)在自動運(yùn)行方式下，可編程控制器控制變頻器軟啟動1#泵，此時(shí)1#泵進(jìn)入變頻運(yùn)行狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速逐漸升高，當(dāng)供水量Q1/3Qmax時(shí)(Qmax為三臺水泵全部工頻運(yùn)行時(shí)的最大流量)，可編程控制器CPU根據(jù)供水量的變化自動調(diào)節(jié)1#泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，以保證所需的供水壓力。當(dāng)用水量Q在13QmaxQ23Qmax之間時(shí)，1#泵已不能滿足用戶所需的用水量，這時(shí)可編程控制器發(fā)出指令將1#泵轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，并軟啟動2#泵，使

24、2#泵進(jìn)入變頻運(yùn)行工況，2#泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速由用戶用水量決定，以保證供水系統(tǒng)最不利點(diǎn)所需的供水壓力。當(dāng)外需供水量Q為23QmaxQQmax時(shí)，可編程控制器發(fā)出指令再將2#泵置于工頻運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)軟啟動3#泵進(jìn)入變頻運(yùn)行工況，此時(shí)3#泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速由用戶的用水量確定，以保證供水系統(tǒng)最不利點(diǎn)的供水壓力恒定。當(dāng)外供水量減少(jinsho)至1/3QmaxQ23Qmax之間時(shí)，3#泵的轉(zhuǎn)速逐漸降至接近于零，此時(shí)(c sh)可編程控制器發(fā)出1#泵退出運(yùn)行(ynxng)指令。在3#泵退出運(yùn)行后，3#泵的轉(zhuǎn)速逐漸升高，繼續(xù)處于變頻運(yùn)行工況，其轉(zhuǎn)速仍由外供水量決定。當(dāng)外供水量繼續(xù)減少至Q13Qmax時(shí)，可編程控制器

25、發(fā)出2#泵退出運(yùn)行指令，此時(shí)3#泵仍處于變頻運(yùn)行工況。當(dāng)外供水量再增至13QmaxQ23Qmax之間時(shí)，3#泵轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行狀態(tài)，可編程控制器發(fā)出1#泵軟啟動指令并使其進(jìn)入變頻運(yùn)行工況，如此往復(fù)循環(huán)以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的恒壓供水。1.2.2系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析及系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)泵的變量功率N1、供水量Q1與泵轉(zhuǎn)速n1三者的關(guān)系如下式： N1Q1=(n1n)3 Q1Q= n1n 式中Q一額定流量，Q1Q N一額定流量Q時(shí)的軸功率 n一水泵的額定轉(zhuǎn)速因額定流量Q=100時(shí)，n=100，N=100，若n1=90n時(shí)Q1=90Q，N1=72.9N，即可節(jié)電27.1。若n1=80n時(shí)Q1=80Q，N1=51.2N，即可節(jié)電48

26、.8。1.2.3系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)(1)恒壓供水技術(shù)因采用變頻器改變電動機(jī)電源頻率，而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速改變水泵出口壓力，比靠調(diào)節(jié)閥門的控制水泵出口壓力的方式，具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能；(2)由于變量泵工作在變頻工況，在其出口流量小于額定流量時(shí)，泵轉(zhuǎn)速(zhun s)降低，減少了軸承的磨損和發(fā)熱，延長泵和電動機(jī)的機(jī)械使用壽命；(3)因?qū)崿F(xiàn)恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，降低(jingd)了人員的勞動強(qiáng)度，節(jié)省了人力；(4)水泵電動機(jī)采用軟啟動(qdng)方式，按設(shè)定的加速時(shí)間加速，避免電動機(jī)啟動時(shí)的電流沖擊，對電網(wǎng)電壓造成波動的影響，同時(shí)也避免了電動機(jī)突然加速造成泵系統(tǒng)的喘振； (5)

27、由于變量泵工作在變頻工作狀態(tài)，在其運(yùn)行過程中其轉(zhuǎn)速是由外供水量決定的，故系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可節(jié)約可觀的電能，其經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。由于其節(jié)電效果明顯，所以系統(tǒng)具有收回投資快，而長期受益，其產(chǎn)生的社會效益也是非常巨大。鑒于此系統(tǒng)有這么多的優(yōu)點(diǎn)，我們選擇其為我們設(shè)計(jì)方向。第二章 變頻器與PLC的介紹 變頻器與PLC是這個(gè)控制系統(tǒng)最重要的組成部分，是這個(gè)系統(tǒng)的核心。下面我們分別來對其做些介紹。2.1.變頻器的介紹2.1.1變頻器簡介各國使用的交流供電電源，無論是用于家庭還是用于工廠，其電壓和頻率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz），等等。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電

28、變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電。把直流電變換為交流電的裝置，其科學(xué)術(shù)語為“inverter”(逆變器)。由于變頻器設(shè)備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產(chǎn)品本身就被命名為“inverter”，即：變頻器，變頻器也可用于家電產(chǎn)品。使用變頻器的家電產(chǎn)品中不僅有電機(jī)（例如空調(diào)等），還有熒光燈等產(chǎn)品。用于電機(jī)控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用于熒光燈的變頻器主要用于調(diào)節(jié)電源供電的頻率。汽車上使用的由電池（直流電）產(chǎn)生交流電的設(shè)備也以“inverter”的名稱進(jìn)行出售。變頻器的工

29、作原理被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。例如計(jì)算機(jī)電源的供電，在該項(xiàng)應(yīng)用中，變頻器用于抑制反向電壓、頻率的波動及電源的瞬間斷電。2.1.2 變頻(bin pn)調(diào)速的原理眾所周知，三相交流(jioli)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與頻率、極數(shù)及轉(zhuǎn)差率之的關(guān)系如下： 其中(qzhng)： 每分鐘的轉(zhuǎn)速； 交流電的頻率； 磁極對數(shù)； 轉(zhuǎn)差率。在三相電動機(jī)中對轉(zhuǎn)速的調(diào)整可以通過調(diào)整交流電的頻率、電動機(jī)的極數(shù)以及轉(zhuǎn)差率來實(shí)現(xiàn)。過去人們通過對電機(jī)的極數(shù)變化來調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，但隨著電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器技術(shù)的不斷成熟，調(diào)整電源的頻率要比調(diào)整電機(jī)的極數(shù)與轉(zhuǎn)差率方便得多，所以，現(xiàn)在對三相交流電動機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整都通過調(diào)節(jié)三相交流電的頻率來

30、實(shí)現(xiàn)。電機(jī)在工頻電源供電時(shí)，電機(jī)的起動和加速沖擊很大，而當(dāng)使用變頻器供電時(shí)，這些沖擊就要弱一些。如果用大的電壓和頻率起動電機(jī)，例如使用工頻電網(wǎng)直接供電，就會產(chǎn)生一個(gè)大的起動沖擊（大的起動電流）。而當(dāng)使用變頻器時(shí)，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機(jī)上的，所以電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要小于工頻電網(wǎng)供電的轉(zhuǎn)矩值。所以變頻器驅(qū)動的電機(jī)起動電流要小些。通常，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要隨頻率的減小（速度降低）而減小的實(shí)際數(shù)據(jù)在有的變頻器手冊中會給出說明。通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩的不足，甚至在低速區(qū)電機(jī)也可輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)變頻器調(diào)速到大于60Hz頻率時(shí)，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將降低。通常的電機(jī)是按50Hz

31、(60Hz)電壓設(shè)計(jì)制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個(gè)電壓范圍內(nèi)給出的。下面來講講電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度能夠自由(zyu)地改變的原因。 在工業(yè)領(lǐng)域所使用的大部分電機(jī)均為為感應(yīng)式交流電機(jī)。感應(yīng)式交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度近似地取決于電機(jī)的極數(shù)和頻率。由電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個(gè)連續(xù)(linx)的數(shù)值（為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2，4，6），所以不適和改變該值來調(diào)整電機(jī)的速度。另外，頻率是電機(jī)供電電源的電信號，所以該值能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī)，這樣電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機(jī)調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。n = 60f/p，n: 同步速度，

32、f: 電源頻率 ，p: 電機(jī)極數(shù)，改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法 。如果僅改變頻率，電機(jī)將被燒壞。特別(tbi)是當(dāng)頻率降低時(shí)，該問題就非常突出。為了防止電機(jī)燒毀事故的發(fā)生，變頻器在改變頻率的同時(shí)必須要同時(shí)改變電壓，例如：為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，變頻器的輸出頻率必須從60Hz改變到30Hz，這時(shí)變頻器的輸出電壓就必須從200V改變到約100V。例如：為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，變頻器的輸出頻率必須從60Hz改變到30Hz，這時(shí)變頻器的輸出電壓就必須從200V改變到約100V。 2.2可編程控制器PLC簡介 可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程

33、序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令，并通過數(shù)字式模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計(jì)。PLC由下列基本功能部件(bjin)組成：中央處理單元（CPU），存儲器（Memory），輸入輸出模件（Input/Output Module），智能I/O模件和特殊功能模件，編程器，電源，外部設(shè)備，機(jī)架。PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。PLC具有如下(rxi)優(yōu)點(diǎn)：1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；2. 配套(pi to

34、)齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；3.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造；5.體積小，重量輕，能耗低?，F(xiàn)在PLC可用于開關(guān)量的邏輯控制、位置控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)。第三章 變頻器在供水中的應(yīng)用3.1變頻器在供水中的應(yīng)用(yngyng)的基本原理在小區(qū)建設(shè)普及特別是小高層建筑及高層建筑日益增多的今天(jntin)，小區(qū)的供水問題成為住戶比較關(guān)心的問題，因?yàn)槔习傩詹辉傧脒^“住樓住樓用水發(fā)愁(f chu)”的日子，所以變頻恒壓自動供水便提上了日程。目前在小區(qū)的建設(shè)中往往需要建設(shè)一個(gè)二次加壓供水泵房并采用變頻器實(shí)現(xiàn)恒壓自動供水。一般情況下，為保證小區(qū)

35、的供水正常，在設(shè)計(jì)時(shí)往往設(shè)計(jì)成“一用兩備”三臺水泵，由一臺變頻器（附加調(diào)節(jié)器、單片機(jī)、等器件構(gòu)成控制系統(tǒng)）拖動三臺水泵循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。與空調(diào)水泵控制不同，恒壓供水自動控制系統(tǒng)通過壓力傳感器采集管網(wǎng)中的壓力并將其轉(zhuǎn)換成模擬信號進(jìn)行變頻控制。這樣變頻恒壓水系統(tǒng)直接取代水塔、高位水箱及傳統(tǒng)的氣壓罐供水裝置，為局部加壓供水開辟了新的途徑。另外水泵耗電功率與電機(jī)轉(zhuǎn)速的三次方成正比關(guān)系，所以水泵調(diào)速運(yùn)行的節(jié)能效果非常明顯，平均耗電量較通常供水方式節(jié)省?？删幊炭刂破鹘Y(jié)合使用，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)變頻，電機(jī)軟啟動，具有欠壓保護(hù)、過壓保護(hù)、短路保護(hù)、過流保護(hù)功能，工作穩(wěn)定可靠，大大延長了設(shè)備的使用壽命。其工作原理與空調(diào)系統(tǒng)水系

36、統(tǒng)的工作原理基本相同。首先泵由變頻器供電工作，水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速隨著調(diào)節(jié)器輸出給變頻器控制信號的變化而改變，以保持管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定。用水量大時(shí)，變頻器輸出頻率升高；用水量小時(shí)，頻率降低。當(dāng)頻率上升到即水泵全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)仍不能滿足供水需要時(shí)，則自動將泵切換到工頻運(yùn)行，泵由電網(wǎng)供電全速運(yùn)行，泵由變頻器供電投入運(yùn)行，如果泵電機(jī)達(dá)到滿轉(zhuǎn)速時(shí)仍不能滿足供水要求，則自動將泵切換到工頻運(yùn)行，泵由變頻器供電投入運(yùn)行，依此規(guī)律逐個(gè)投入運(yùn)行；當(dāng)泵都處于工頻全速運(yùn)行方式，處于變頻運(yùn)行工作方式時(shí)，如果此時(shí)用水量減小，變頻器輸出頻率下降，當(dāng)頻率到達(dá)一定的下限時(shí)，供水量仍大于用水量，則系統(tǒng)自動將泵停止運(yùn)行。同樣，泵停機(jī)后，如果此時(shí)供

37、水量還大于用水量，則系統(tǒng)自動將泵停止運(yùn)行，依此類推。如果此時(shí)用水量又大于供水量，則系統(tǒng)自動將泵由變頻器供電運(yùn)行，所有水泵電機(jī)從停止到旋轉(zhuǎn)工作及從旋轉(zhuǎn)工作到停止都由變頻器來控制，實(shí)現(xiàn)帶載軟啟動，避免了啟動沖擊電流和啟動給水泵電機(jī)帶來的機(jī)械沖擊，保證了管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，滿足了小區(qū)的正常供水。3.2恒壓變頻(bin pn)供水系統(tǒng)圖例(tl)： 恒壓供水控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的基本控制策略是：采用電動機(jī)調(diào)速裝置與可編程控制器(PLC)構(gòu)成 控制系統(tǒng)，進(jìn)行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運(yùn)行，并自動調(diào)整泵組的運(yùn)行臺數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時(shí)達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵

38、站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實(shí)際值進(jìn)行比較，其差值輸入CPU運(yùn)算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動機(jī)的投運(yùn)臺數(shù)和運(yùn)行變量泵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子器件的理論研究和制造工藝水平的不斷提高，電力電子器件在容量、耐壓、特性和類型等方面得到了很大的發(fā)展。進(jìn)入90年代電力電子器件向著大容量、高頻率、響應(yīng)快、低損耗的方向發(fā)展。作為應(yīng)用現(xiàn)代電力電子器件與微計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的交流變頻調(diào)速裝置，隨著產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)新和推廣應(yīng)用，使得交流異步電動機(jī)調(diào)速領(lǐng)域發(fā)生一場巨大的技術(shù)革命。目前自動恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)用的電動機(jī)調(diào)速裝置均采用交流

39、變頻技術(shù)，而系統(tǒng)的控制裝置采用PLC控制器，因PLC不僅可實(shí)現(xiàn)泵組、閥門的邏輯控制，并可完成系統(tǒng)的數(shù)字PID調(diào)節(jié)功能，可對系統(tǒng)中的各種運(yùn)行參數(shù)、控制點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并完成系統(tǒng)運(yùn)行工況的CRT畫面顯示、故障報(bào)警及打印報(bào)表等功能。自動恒壓供水系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口，可與城市供水系統(tǒng)的上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)城區(qū)供水系統(tǒng)的優(yōu)化控制，為城市供水系統(tǒng)提供了現(xiàn)代化的調(diào)度、管理、監(jiān)控及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的手段。設(shè)計(jì)方案4.1概要(giyo)恒壓變頻供水是近幾年在我國逐漸盛行起來的一種供水方案，它具有節(jié)約水源、保護(hù)設(shè)備、自動化程度(chngd)高、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，并非常適用于高層建筑、住宅小區(qū)鍋爐的自動化供水需要。該供水系統(tǒng)采用P

40、ID儀表與PLC的控制器相結(jié)合控制方案，具有安裝調(diào)試方便、功能全面、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)已調(diào)試成功，并應(yīng)用與多處樓宇自動供水系統(tǒng)中，經(jīng)長時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行，證明該系統(tǒng)運(yùn)行可靠，性能滿足要求。系統(tǒng)主要由LG產(chǎn)電的PLC控制器、變頻器構(gòu)成、軟啟動器、接觸開關(guān)、熱繼電器、電機(jī)保護(hù)路、數(shù)據(jù)(shj)采集及其輔助設(shè)備構(gòu)成。4.2 變頻器的選擇選擇變頻器首先要根據(jù)不同的變頻供水設(shè)備，這里先介紹幾種常見的變頻供水設(shè)備，然后介紹幾種我們在設(shè)計(jì)中要用的變頻器。4.2.1 變頻供水設(shè)備的介紹普通循環(huán)軟啟動變頻供水設(shè)備該類型設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中較多，系統(tǒng)由水泵機(jī)組、循環(huán)軟啟動變頻柜、壓力儀表、管路系統(tǒng)等構(gòu)成

41、。變頻柜由變頻調(diào)速器，PLC，多功能PCS-PID調(diào)節(jié)儀，低壓電器等構(gòu)成。系統(tǒng)一般選擇同型號水泵23臺，以3臺泵為例，系統(tǒng)的工作情況如下：平時(shí)1臺泵變頻供水，當(dāng)1臺泵供水不足時(shí)，先開的泵倒為工頻運(yùn)行，變頻柜再軟啟動第2 臺泵，若流量還不夠，第2臺泵倒為工頻運(yùn)行，變頻柜再軟啟動第3臺泵。若用水量減少，按啟泵順序依次停止工頻泵，直到最后1臺泵變頻恒壓供水。另外系統(tǒng)具有定時(shí)換泵功能，若某臺泵連續(xù)運(yùn)行超過24 h變頻柜可自動停止該泵切換到下一臺泵繼續(xù)變頻運(yùn)行。換泵時(shí)間由程序設(shè)定，可按要求隨時(shí)調(diào)整。這樣(zhyng)可均衡各泵的運(yùn)行時(shí)間，延長整體泵組的壽命。為達(dá)到更好的節(jié)能目的，多功能PCS-PID調(diào)節(jié)

42、儀設(shè)有雙恒壓接口，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)雙恒壓供水功能。該系統(tǒng)一般(ybn)適用于規(guī)模較小的多層住宅小區(qū)(如300戶以內(nèi))或其它小規(guī)模用水系統(tǒng)，水泵功率一般不超過7.5 kW。另外也適用于小流量用水時(shí)間很短或用水量變化(binhu)不大的其它場合，如循環(huán)水系統(tǒng)。帶小流量泵的循環(huán)軟啟動變頻供水設(shè)當(dāng)變頻供水系統(tǒng)在小流量或零流量的情況下，比如在夜間用水低谷時(shí)內(nèi)的用水量很小，此時(shí)水泵在低流量下運(yùn)行，會造成水泵效率大大降低，不能達(dá)到節(jié)能的目的，水泵功率越大用電越多。例如對3001000戶的多層住宅小區(qū)或600戶左右的小高層住宅樓群(12層以內(nèi))的生活用水系統(tǒng)，生活主泵功率一般在15 kW左右，系統(tǒng)的零流量頻率f0一

43、般為25 35 Hz，故在夜間小流量時(shí)，采用主泵變頻供水效率較低。這就涉及供水系統(tǒng)在小流量或零流量時(shí)的節(jié)電問題，一般可以采取4種方案：變頻主泵 +工頻輔泵；變頻主泵+工頻輔泵+氣壓罐；變頻主泵+氣壓罐；變頻主泵+變頻輔泵。從節(jié)能、投資角度看第4種方案更為適宜，該方案即在原變頻主泵基礎(chǔ)上，再配備12臺小泵專用在夜間或平時(shí)小流量時(shí)變頻供水，一般選擇小泵流量為36 m3/h，居民區(qū)戶數(shù)越多，流量可適當(dāng)選擇大些。小泵功率一般為1.53 kW，小泵的揚(yáng)程按主泵揚(yáng)程或略低于主泵揚(yáng)程即可。變頻柜采用PLC控制，程序采用模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)控制流程見圖1。平時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行于主泵循環(huán)軟啟動變頻供水模式，系統(tǒng)用水量減小時(shí)

44、，主泵頻率逐漸降低，當(dāng)頻率低于小流量頻率時(shí)，PCS-PID調(diào)節(jié)器發(fā)出低頻切換信號，延時(shí)2 min，系統(tǒng)自動進(jìn)入小泵變頻供水模式。當(dāng)用水量增大，小泵流量不能滿足系統(tǒng)需要時(shí)，PCS-PID調(diào)節(jié)器發(fā)出滿頻信號，延時(shí)5 min，系統(tǒng)自動返回主泵循環(huán)軟啟動變頻供水模式。為達(dá)到更好的節(jié)能效果，系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)雙恒壓供水功能。以鄭州某單位住宅小區(qū)變頻(bin pn)供水系統(tǒng)為例，生活主泵配QDG30?203立式多級泵2臺，單臺Q=30 m3/h，H=60 m，N=11 kW，小泵配QDL4.8-86立式(l sh)多級泵1臺，Q=4.8 m3/h，H=48 m，N=1.5 kW。在用水非高峰時(shí)，主泵運(yùn)行小流量(

45、liling)頻率平均為30 Hz，電流為6.5 A，采用小泵時(shí)小流量頻率平均為35 Hz，電流為2.5 A，按每天小流量運(yùn)行時(shí)間15 h計(jì)算，每年可節(jié)電3800 kWh。c. 全流量高效變頻供水設(shè)備對比較大的生活小區(qū)和高層建筑的生活用水，若單配主泵機(jī)組和小流量泵，因小泵流量 QL和主泵流量QM差別較大，當(dāng)流量調(diào)節(jié)范圍在QL1/3Qm時(shí)，水泵的運(yùn)行效率仍很低，導(dǎo)致水泵運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，浪費(fèi)電能。并且流量在大于或接近QL時(shí)還會出現(xiàn)頻繁的換泵操作。為實(shí)現(xiàn)在全流量范圍內(nèi)水泵始終能高效率運(yùn)行，這就有必要再增加一種中流量水泵，流量可選為1/3 Qm1/2 QM。特殊情況下還可增加2種中流量水泵。這樣整體水泵流

46、量選擇呈階梯狀，從而使得設(shè)備在任何流量段運(yùn)行時(shí)均處于水泵的高效率段，更加節(jié)能。變頻柜控制核心由PLC和多功能PCS-PID調(diào)節(jié)儀構(gòu)成，系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)雙恒壓供水功能，中泵和小泵變頻時(shí)低恒壓供水，主泵變頻時(shí)高恒壓供水。4.2.2 兩種變頻器的介紹這里我們主要(zhyo)用到的是兩種型號的變頻器：STARVERT-iG5、STARVERT-iH：STARVERT-iG5：一般(ybn)特性功率/電壓等級：0.371.5kW,200-230VAC,1相0.374.0kW,200-230VAC,3相0.374.0kW,380-460VAC,3相- 防護(hù)等級：IP00IP20- 變頻器類型：采用IGBT的P

47、WM控制- 控制方式：V/F空間矢量PWM技術(shù)- 內(nèi)置：RS-485- 內(nèi)置：ModBus-RTU- 內(nèi)置：PID控制- 遠(yuǎn)程控制盤(可讀寫參數(shù))- 0.5Hz輸出150%轉(zhuǎn)矩- 防失速功能(gngnng)- 8步速控制- 3段跳躍頻率- 3個(gè)多功能輸入- 1個(gè)多功能輸出- 模擬輸出(010V)- PNP and NPN 雙方向信號- 速度跟蹤- 1到10kHz載波頻率 內(nèi)置制動單元- 手動/自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償接線圖 HYPERLINK HTTP:/adminpage/Uploaddata/Product/A09005/iG506.jpg 3電子(dinz)端子配置符號功能R交流三相線輸入，3相，2

48、00230V AC (-2型號)，380460V AC (-4型號)STU到電機(jī)得3相輸出端子VWB1動態(tài)制動電阻連接端子B2G底盤接地（根據(jù)不同類型，接地端子不一定在端子排上，而可能在散熱器上）控制(kngzh)端子配置 輸入信號類型符號名稱說明起動觸點(diǎn)功能選擇P1,P2,P3多功能輸入1，2，3使用的多功能輸入，廠家設(shè)定步頻率1，2，3FX正轉(zhuǎn)指令當(dāng)閉合的時(shí)候正轉(zhuǎn)，打開的時(shí)候停止RX反轉(zhuǎn)指令當(dāng)閉合的時(shí)候反轉(zhuǎn)，打開的時(shí)候停止JOG寸動頻率給定當(dāng)寸動信號處于on時(shí)，在寸動頻率下運(yùn)行。運(yùn)行的方向是由FX（或者RX）信號決定的。BX緊急停止當(dāng)BX信號處于on時(shí)，變頻器的使出關(guān)斷。當(dāng)電機(jī)使用電子制動

49、去停止時(shí)，使用BX去關(guān)斷輸出信號。當(dāng)BX信號處于OFF（沒有被鎖存關(guān)斷的情況下），F(xiàn)X信號（或者RX信號）處于ON，電機(jī)處于繼續(xù)運(yùn)行的狀態(tài)，所以要小心。RST故障復(fù)位當(dāng)保護(hù)電路處于處于有效狀態(tài)時(shí)，釋放保護(hù)狀態(tài)。CM順序公共端子被用作觸點(diǎn)輸入端子的公共端子。模擬頻率設(shè)定VR頻率給定電源(+12V)作為模擬頻率給定的電源。最大輸出+12V，100mAV1頻率給定（電壓）使用頻率給定和0-10V作為輸入，輸入阻抗20KI頻率給定（電流）使用頻率給定和DC 4-20mA作為輸入，輸入阻抗250CM頻率給定公共端子模擬頻率給定和FM的公共端子（用于監(jiān)視）輸出信號脈沖FM-CM模擬/數(shù)字輸出(用于外部監(jiān)視

50、)輸出以下的其中一個(gè)：輸出頻率，輸出電壓，輸出電流，DC連接電壓，廠家設(shè)定的默認(rèn)值為輸出頻率，最大輸出電壓和輸出電流為0-12V，1mA，輸出頻率為500Hz30A,30C,30B故障觸點(diǎn)輸出保護(hù)功能運(yùn)行時(shí)有效。AC250V 1A或更小，DC30V1A或更小 故障：30A-30C short(30B-30C open) 常態(tài)：30A-30C short(30B-30C open) MO-MG多功能輸出在定義多功能輸出端子后使用。AC250V 1A 或更小RS485S+,S-通訊端口RS485通信STARVERT-iH一般(ybn)特性功率/電壓(diny)等級：3055kW,200-230VA

51、C,3相30220kW,380-460VAC,3相- 變頻器類型：采用(ciyng)IGBT的PWM控制- 控制方式：V/F空間矢量PWM技術(shù)- 恒轉(zhuǎn)矩，變轉(zhuǎn)矩雙功率等級- 防護(hù)等級：IP00- 210Hz載波頻率- 0.5400Hz輸出頻率- 可移動的控制面板(讀/寫參數(shù))- 6個(gè)多功能輸入端子- 5個(gè)多功能輸出端子(3個(gè)集電極開機(jī)方式，2個(gè)繼電器方式)- 4-20mA模擬量輸出- 直流制動2.接線圖 HYPERLINK HTTP:/adminpage/Uploaddata/Product/A09001/IH01.jpg 3.電源(dinyun)端子配置端子號功能RST交流電源輸入（3相，2

52、00230VAC或380460VAC）G接地P1P2直流母線正端子 外接直流電抗器(P1-P2)和制動單元連接端 N直流母線負(fù)端子 制動單元(N-N)連接端子UVW到電機(jī)輸出端子（3相，200230VAC或380460VAC）4.控制(kngzh)端子配置類型端子號名稱描述輸入信號起動接點(diǎn)功能選擇P1P6FXRX多功能輸入16正轉(zhuǎn)指令反轉(zhuǎn)指令用于多功能輸入端子得電前進(jìn)，失電停止得電后退，失電停止BX緊急停止當(dāng)BX信號為ON，變頻器輸出被關(guān)閉當(dāng)電機(jī)使用機(jī)械包閘制動，BX用于關(guān)閉輸出信號，當(dāng)BX信號為OFF時(shí)，F(xiàn)X得電，電機(jī)運(yùn)行RST故障復(fù)位用于故障復(fù)位CM順序公共端子輸入端的公共端子模擬量頻率選

53、擇VR頻率給定電源(10V)模擬頻率設(shè)置電源，最大輸出+12V,10mAV1V2頻率給定（電壓）用于0-10V的輸入頻率，內(nèi)置電阻20KI頻率給定（電流）用于4-20mA的輸入頻率，內(nèi)置電阻20KCM頻率公共端子頻率設(shè)置公共端子輸出信號輸入FM頻率輸出 （用于外部監(jiān)視） 根據(jù)變頻器輸出頻率輸出PWM信號，最大輸出電壓和輸出頻率為0-12V和1mALM電流/電壓輸出 （用于外部監(jiān)視）輸出電流或輸出電壓，缺省設(shè)置為輸出電壓。最大輸出電壓和輸出頻率為0-12V和1mA，輸出頻率設(shè)置為1.8kHz模擬量IO模擬輸出(412mA)根據(jù)變頻器輸出頻率輸出數(shù)字信號接點(diǎn)A,C,B故障觸電輸出當(dāng)保護(hù)功能運(yùn)行時(shí)被

54、激活，AC250V,1A或更??；DC30V，1A或更小故障：30A-30C閉(30A-30C開)正常：30B-30C閉(30A-30C開)1A-1B,2A-2B多功能繼電器輸出1，2定義多功能輸出端子后使用，AC250V,1A或更?。籇C30V,1A或更小OC1,OC2,OC3多功能集電極開路輸出定義多功能輸出端子后使用，DC24V,50mAEG公共端子OC1,OC2,OC3的接地端子4.3 系統(tǒng)(xtng)方案 系統(tǒng)主要由LG產(chǎn)電的PLC控制器、變頻器構(gòu)成(guchng)、軟啟動器、接觸開關(guān)、熱繼電器、電機(jī)保護(hù)路、數(shù)據(jù)采集及其輔助設(shè)備構(gòu)成。整個(gè)抽水泵系統(tǒng)有5.5KW電機(jī)兩臺，4KW電機(jī)一臺，

55、采用變頻器循環(huán)工作方式，三臺電機(jī)均可采用設(shè)置在變頻狀態(tài)下工作。由于離小區(qū)變壓器距離不遠(yuǎn)，變壓器容量足夠，所有采取直接啟動，不使用軟啟動器。當(dāng)變頻器工作在50HZ，管網(wǎng)壓力(yl)仍然低于系統(tǒng)設(shè)定的下限時(shí)，首先泵由變頻器供電工作，水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速隨著調(diào)節(jié)器輸出給變頻器控制信號的變化而改變，以保持管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定。用水量大時(shí)，變頻器輸出頻率升高；用水量小時(shí)，頻率降低。當(dāng)頻率上升到即水泵全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)仍不能滿足供水需要時(shí)，則自動將泵切換到工頻運(yùn)行，泵由電網(wǎng)供電全速運(yùn)行，泵由變頻器供電投入運(yùn)行，如果泵電機(jī)達(dá)到滿轉(zhuǎn)速時(shí)仍不能滿足供水要求，則自動將泵切換到工頻運(yùn)行，泵由變頻器供電投入運(yùn)行，依此規(guī)律逐個(gè)投入運(yùn)行；當(dāng)泵

56、都處于工頻全速運(yùn)行方式，處于變頻運(yùn)行工作方式時(shí)，如果此時(shí)用水量減小，變頻器輸出頻率下降，當(dāng)頻率到達(dá)一定的下限時(shí)，供水量仍大于用水量，則系統(tǒng)自動將泵停止運(yùn)行。同樣，泵停機(jī)后，如果此時(shí)供水量還大于用水量，則系統(tǒng)自動將泵停止運(yùn)行，依此類推。如果此時(shí)用水量又大于供水量，則系統(tǒng)自動將泵由變頻器供電運(yùn)行，所有水泵電機(jī)從停止到旋轉(zhuǎn)工作及從旋轉(zhuǎn)工作到停止都由變頻器來控制，實(shí)現(xiàn)帶載軟啟動，避免了啟動沖擊電流和啟動給水泵電機(jī)帶來的機(jī)械沖擊，保證了管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，滿足了小區(qū)的正常供水。系統(tǒng)為每臺電機(jī)配備電機(jī)保護(hù)器，是為確保在過載、欠壓、過壓、過流、相序不平衡、缺相、電機(jī)空轉(zhuǎn)(kngzhun)等情況下確保電機(jī)的良好使用

57、條件，達(dá)到延長電機(jī)的使用壽命的目的。系統(tǒng)配備遠(yuǎn)程壓力表，可進(jìn)行高低位報(bào)警，同時(shí)通過PLC可確保(qubo)取水在合理水位的水質(zhì)監(jiān)控，同時(shí)也保護(hù)電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)工況。變頻器的輸出頻率可在050HZ之間變化。頻率越高，水泵的出口壓力越高。調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，就可以改變水泵的輸出壓力。閉環(huán)恒壓運(yùn)行既能保證高層樓房的供水，又能節(jié)約(jiyu)大量的能量。如果以后修好更高層的樓宇，可以調(diào)高水泵的輸出壓力。我們使用的是差動變壓器式壓力傳感器，它的價(jià)格便宜、工作可靠，安裝在水泵出水管道上，將01MPA的壓力轉(zhuǎn)換為420MA的直流電壓，用于水壓的閉環(huán)控制?？紤]到生活供水系統(tǒng)要求相當(dāng)高的可靠性，在系統(tǒng)中采用了大

58、量的后備措施，如果電接點(diǎn)壓力表出現(xiàn)故障，可用手動方式起動和關(guān)閉水泵。如果水位控制器出了問題，或別的原因要求不用水位控制器來控制電動閥，可用電動閥控制器上的開閥、關(guān)閥和停止按鈕控制電動閥的開閉。如果電動閥控制器出了問題，可以用閥上的手輪打開或關(guān)閉電動閥。如果變頻器出了問題，可以用工頻電源驅(qū)動水泵。4.4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能1全自動平穩(wěn)切換，恒壓控制主水管網(wǎng)壓力傳感器的壓力信號420MA送給數(shù)字PID控制器，控制器根據(jù)壓力設(shè)定值與實(shí)際檢測值進(jìn)行PID運(yùn)算，并給出信號直接控制變頻器的轉(zhuǎn)速以使管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定。當(dāng)用水量不是很大時(shí)，一臺水泵在變頻器的控制下穩(wěn)定運(yùn)行；當(dāng)用水量大到變頻器全速運(yùn)行也不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)

59、定時(shí)，控制器的壓力下限信號與變頻器的高速信號同時(shí)被PLC檢測到，PLC自動將原工作在變頻狀態(tài)下的泵投入到工頻運(yùn)行，而將另一臺備用泵投入變頻運(yùn)行。當(dāng)用水量減少時(shí)，首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低轉(zhuǎn)速信號有效(yuxio)，這時(shí)壓力上限信號如仍出現(xiàn)，PLC首先將工頻運(yùn)行的泵掉掉，以減少供水量。當(dāng)上述兩個(gè)信號仍然存在時(shí)，PLC再掉一臺工頻運(yùn)行的電機(jī)，直到最后一臺泵用變頻器恒壓供水。另外，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)六臺泵為兩組，每臺泵的電機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間可顯示，24輪換一次，既保證供水系統(tǒng)有備用泵，又保證系統(tǒng)的泵有相同的運(yùn)行時(shí)間，確保了泵的可靠壽命。控制系統(tǒng)圖見（圖2）。2半自動運(yùn)行(ynxng)當(dāng)PLC系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，

60、自動控制系統(tǒng)失靈，這時(shí)候系統(tǒng)工作處于半自動狀態(tài)，既一臺泵具有變頻自動恒壓控制功能，當(dāng)用水量不夠(bgu)時(shí)，可手動投入另外一臺或幾臺工頻泵運(yùn)行。3手動當(dāng)壓力傳感器故障或變頻器故障時(shí)，為確保用水，三臺泵可以分別以手動工頻方式運(yùn)行。4.5計(jì)算機(jī)與變頻器間通信及程序設(shè)計(jì)4.5.1計(jì)算機(jī)與變頻器的通訊計(jì)算機(jī)和變頻器間要進(jìn)行通信，首先要設(shè)定變頻器通信參數(shù)，如果沒有進(jìn)行初始化設(shè)定或者出現(xiàn)錯(cuò)誤的設(shè)定，數(shù)據(jù)將不能正常傳輸。每次初始化設(shè)定后，變頻器必須復(fù)位。假如這時(shí)沒有復(fù)位，通信也將不能進(jìn)行。變頻器的參數(shù)設(shè)定包括波特率、起始位、停止位。奇偶校驗(yàn)等。具體參數(shù)號及參數(shù)值設(shè)定范圍表略。變頻器與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸是以