【正文】 （ 6） 變頻器的保護(hù)和故障復(fù)位控制 ( )( )( )( )3 1 73 2 4X 0 0 0X 0 1 1X 0 0 6X 0 0 4X 0 0 2X 0 1 0Y 0 1 1Y 0 1 7Y 0 1 5Y 0 1 3 變頻器的過電流電子熱保護(hù)動作時 PLC 能自動檢測，給出報警信號，提醒值沈陽工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 班人員及時處理 。 （ 4） 手動調(diào)速和自動調(diào)速的切換程序 （ ）M 1 0（ ）M 1 1X 0 1 2X 0 1 3手 動 / 自 動 切 換1 7 91 8 1 沈陽工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 X12 為冷卻泵手 /自動調(diào)速切換開關(guān)； X13 為冷凍泵手 /自動調(diào)速切換開關(guān) （ 5） 溫差自動調(diào)速程序 （以冷卻泵為例說明） ( )T 1 K 2 5T 0 K 2 5( )溫 差 周 期 采 用 5 秒T 1T 01 8 31 8 7 D 2 0 K 5 2A D D D 1 1 0 0 K 2 0 D 1 1 0 0 D 2 0 K 4 8S U B D 1 1 0 0 K 2 0 D 1 1 0 0 = D 2 0 K 4 8( ) = D 2 0 K 5 2 M 1 2 D 1 1 0 0 K 1 2 0 0 D 1 1 0 0 K 2 0 0 01 9 12 3 42 4 4M O V K 1 2 0 0 D 1 1 0 0M O V K 2 0 0 0 D 1 1 0 0自 動 運 行 頻 率 調(diào) 節(jié)M 1 0 T 0M 1 2M 1 2每 次 加 0 . 5 H Z每 次 減 0 . 5 H Z規(guī) 定 下 限 頻 率 為 3 0 H Z規(guī) 定 上 限 頻 率 為 5 0 H Z 溫差采樣周期，因溫度變化緩慢，時間定為 5 秒能滿足實際需要；當(dāng)溫差小于 ℃ 時，變頻器運行頻率下降，每次調(diào)整 ；當(dāng)溫差大于 ℃ 時，變頻器運行頻率上升，每次調(diào)整 ；當(dāng)冷卻進(jìn)出水溫差在 ～ ℃ 時不調(diào)整變頻器的運行頻率。 沈陽工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 M 8 0 0 2M 8 0 0 0溫 度 模 塊 設(shè) 置T O K 0 K 1 K 1 0 0 K 4F R O M K 0 K 5 D 1 0 K 4溫 度 偏 差 修 正計 算 冷 卻 進(jìn) 出 水 溫 差4 個 通 道 的 采 樣 數(shù) 為 1 0 0 次讀 取 4 個 通 道 的 溫 度 平 均 值S U B D 1 3 D 1 2 D 2 1S U B D 1 1 D 1 0 D 2 0A D D D 1 3 K 1 1 D 1 3 A D D D 1 2 K 0 D 1 2A D D D 1 1 K 7 D 1 1A D D D 1 0 K 1 D 1 0計 算 冷 凍 出 回 水 溫 差01 0 根據(jù)計算出來的冷凍水出回水溫差和冷卻水進(jìn)出水溫差，分別對冷凍泵變頻器和冷卻泵變頻器進(jìn)行無級調(diào)速的自動控制，溫差變小變頻器的運行頻率下降（頻率下限為 30Hz），溫差變大，則變頻器的運行頻率上升（頻率上限 50Hz），從而實現(xiàn)恒溫差的控制，實現(xiàn)最大限度的節(jié)能運行。 當(dāng)實際溫差大于設(shè)定值時，通過溫差的閉環(huán)控制，增加變頻器的輸出頻率，從而增加水泵的轉(zhuǎn)速到另一個新的穩(wěn)定值；反之，當(dāng)實際溫差小于設(shè)定值時，通過溫差閉環(huán)控制，減少變頻器的輸出頻率，從而減小水泵的轉(zhuǎn)速到另一個新的穩(wěn)定值。 表 45 實現(xiàn)控制系統(tǒng)需要增加的設(shè)備 名 稱 數(shù) 量 型 號 PLC 1 FX2N64MR 變頻器 4 FRF54037KCH 溫度傳感器輸入模塊 1 FX2N4ADPT 溫度傳感器 4 PT100 3850RPM/℃ 模擬量輸出模塊 1 FX2N4DA 轉(zhuǎn)換開關(guān) 2 250V/5A 啟動按鈕 18 250V/5A 停止按鈕 2 250V/5A PLC 與變頻器的 I/O 分配 PLC 與變頻器的 I/O 分配如下： X0:1冷卻泵報警信 號 X1:1冷卻泵運行信號 沈陽工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 X2:2冷卻泵報警信號 X3:2冷卻泵運行信號 X4:1冷凍泵報警信號 X5:1冷凍泵運行信號 X6:2冷凍泵報警信號 X7:2冷凍泵運行信號 X10:冷卻泵報警復(fù)位 X11:冷凍泵報警復(fù)位 X12：冷卻泵手 /自動調(diào)速切換 X13：冷凍泵手 /自動調(diào)速切換 X14：冷卻泵手動頻率上升 X15：冷 卻泵手動頻率下降 X16：冷凍泵手動頻率上升 X17：冷凍泵手動頻率下降 X20:1冷卻泵啟動信號 X21: 1冷卻泵停止信號 X22:2冷卻泵啟動信號 X23: 2冷卻泵停止信號 X24:1冷凍泵啟動信號 X25: 1冷凍泵停止信號 X26:2冷凍泵啟動信號 X27: 2冷凍泵停止信號 Y2:冷卻泵自動調(diào)速信號 Y3: 冷凍泵自動調(diào)速信號 Y4:1冷卻泵報警信號 Y5: 2冷卻泵報警信號 Y6:1冷凍泵報警信號 Y7: 2冷凍泵報警信號 Y10:1冷卻泵啟動 Y11:1＃冷卻泵變頻器報警復(fù)位 Y12:2冷卻泵啟動 Y13:2＃冷卻泵變頻器報警復(fù)位 Y14:1冷凍泵啟動 Y15:1＃冷凍泵變頻器報警復(fù)位 Y16:2冷凍泵啟動 Y17:2＃冷凍泵 變頻器報警復(fù)位 變頻調(diào)速系統(tǒng)接線圖 變頻調(diào)速系統(tǒng)接線圖如圖 47所示。 設(shè)定加、減速時間是設(shè)定變頻器在起、制動過程中頻率的變化率，即使變頻器的頻率變化率能 和帶你動機轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。 (c) 參數(shù)設(shè)定流程 參數(shù)設(shè)定流程圖如圖 44所示。 SET 鍵 —— 用于讀出和寫入各功能碼中的數(shù)據(jù)碼。 圖 43 三菱 FRF540 操作面板 (a) 顯示 FRF540 系列變頻器的 LED 顯示屏可以顯示給定頻率、運行電流和電壓等參數(shù)。輸 入輸出成比例。直流 24V， 電源的輸出公共端。 AU 電流輸入選擇 在 AU 信號為 ON 時，變頻器可以用直流 420mA作為頻率設(shè)定信號。 JOG 點動模式 JOG 信號 ON時選擇點動運行（出廠設(shè)定）用啟動信號 STF、 STR 可點動運行。 沈陽工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 表 43 控制回路端子功能 類型 端子記號 端子名稱 說明 輸入信號 啟動接點 . 功能設(shè)定 STF 正轉(zhuǎn)啟動 STF 信號處于 ON便正轉(zhuǎn)，處于 OFF便停止。 表 42 主回路端子功能 端子記號 端子名稱 說明 R、 S、 T 交流電源輸入 連接工頻電源。 從總體結(jié)構(gòu)上看，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和矢量控制系統(tǒng)是一致的，都能獲得較高的靜、動態(tài)性能 [12]。 （ 3） 矢量控制（ VC） 方式 矢量控制變頻調(diào)速是將異步電動機在三相坐標(biāo)系下的定子電流 Ia、 Ib、 Ic 通過三相 二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流 I? 、 I? ，再通過轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流 Im It1,相當(dāng)于直流電動機的勵磁電流與電樞電流，然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實現(xiàn)對異步電動機進(jìn)行控制。 這種控制方法的特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，機械特性硬度較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 由于通用變頻器的負(fù)載是異步電動機，出于異步電動機磁場恒定的考慮，在變頻的同時都要伴隨著電壓的調(diào)節(jié)。有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)器件的通與斷，可將直流電逆變成為三相正弦脈寬調(diào)制波，驅(qū)動異步電 動機工作。電流源型變頻器以大電感作為中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件，電動機的電壓波形接近正弦波，電流波形為方波，近似于電流源。 沈陽工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 （ 2） 中間直流環(huán)節(jié)（中間直流儲能環(huán)節(jié)） 直流中間環(huán)節(jié)的作用是對整流電路的輸出進(jìn)行平滑處理，以保證逆變電路以及控制電源得到質(zhì)量較高的直流電源。目前，市售通用變頻器的基本結(jié)構(gòu)多采用交 直 交變頻器 ，如圖 41 所示。交流變頻器是計算機以及現(xiàn)代電力電子技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物，計算機是變頻器的核心，電力電子器件構(gòu)成了變頻器的主電路。 溫度傳感器 溫度傳感器選用歐姆龍鉑電阻型 PT100 電壓型溫度傳感器。 本設(shè)計選用 模擬量輸出模塊型號為 FX2N4DA， 它 是 一款 4 通道 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，每個通道可單獨設(shè)置電壓或電流輸出，是一種具有高精確度的輸出模塊。 (3) BFM9 – BFM12 和 BFM17 – BFM20 用于保存數(shù)據(jù)當(dāng)前值，兩者分別以 ℃或 ℉為單位，不過可用的分辨率只有 ℃或 ℉ 。 FX2N4ADPT 占用 FX2N 擴(kuò)展總線的 8 個點，這 8個點可以分配成輸入點和輸出點， FX2N4ADPT 消耗 FX2N 基本單元或由原擴(kuò)展單元 5V 電源槽的 30mA 電流 [9]。讀分辨率是 176。外形尺寸 W*H*D（ mm） 220*90*87。 FX2N 具有較強的數(shù)學(xué)指令集，使用 32位處理沈陽工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 浮點數(shù)，具有滿足平方根和三角幾何指令等數(shù)學(xué)功能要求很高的數(shù)據(jù)處理。該名稱已在工業(yè)界使用多年，但近年來個人計算機 (Personal puter)也簡稱PC，為了區(qū)別，目前可編程序控制器常被稱為 PLC[8]。隨著技術(shù)的進(jìn)步，微處理器（ Microprocessor Unit 即 MPU） 獲得廣泛應(yīng)用。 圖 33 變頻節(jié)能系統(tǒng)組成 沈陽工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 冷卻泵、冷凍泵主電路與控制電路接線圖 冷卻泵 主電路與控制電路接線圖 冷卻水泵一、二次接線圖 分別 如圖 3 圖 35所示。 這種方案的一次性投入費用較高，但節(jié)能效果十分顯著，能夠節(jié)約的電能也非?？捎^的，可以很快收回設(shè)備投資費用。 此方案所需設(shè)備費用少，但因只有一臺水泵進(jìn)行變頻調(diào)速，故節(jié)能效果較沈陽工業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 差。由“ 1 號泵”在變頻控制的情況下工作。 冷卻、凍水循環(huán)系統(tǒng)如圖 32 所示 [7]。無疑，回水的溫度將高于出水的溫度，形成溫差。冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入冷卻塔，使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換，然后再將降了溫的冷卻水送回到冷凍機組。 所以 結(jié)合酒店中央空調(diào) 系統(tǒng) 的運行特征 ，最后決定采用方案 三 對酒店 空調(diào)的 冷凍 泵 、冷卻泵進(jìn)行節(jié)能改造。由于 PLC 產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同的控制系統(tǒng)。這種方式控制精度高、控制算法靈活、參數(shù)調(diào)整方便，具有較高的性能價格比，但開發(fā)周期長，程序一旦固化，修改較為麻煩，因此現(xiàn)場調(diào)試的靈活性差，同時變頻器在運行時，將產(chǎn)生干擾，變頻器的功率越大，產(chǎn)生的干擾越大，所以必須采取相應(yīng)的抗干擾措施來保證系統(tǒng)的可靠性。 變頻節(jié)能原理 中央空調(diào)進(jìn)行熱交換的大小由冷凍水的流量控制， 通常采用的流量控制方法有閥門控制和調(diào)速 控制。這樣，不僅浪費能量，也惡化了系 統(tǒng)的運行環(huán)境、運行質(zhì)量。其中冷凍主機可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負(fù)載 變化作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。 冷 凝 器蒸 發(fā) 器冷 卻 水冷 凍 水M壓 縮 機3 2 ℃3 7 ℃7 ℃高 壓 氣 體低 壓 氣 體低 壓 液 體