【正文】 變頻器接受 PID 控制器的信號對水泵進(jìn)行速度控制，壓力傳感器檢測管網(wǎng)出水壓力，把信號傳給 PID 控制器，通過 PID 控制器調(diào)節(jié)變頻器的頻率來控制水泵的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。在這種控制中要求系統(tǒng)能夠根據(jù)被測參數(shù)，環(huán)境及原材料的成本的變化而自動對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié) ，使系統(tǒng)隨時處于最佳狀態(tài)。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進(jìn)行整定。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例 +微分 (PD)控制器能改善系統(tǒng)在 調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。 PID控制，實際中也有 PI和 PD控制。 階躍響應(yīng) 階躍響應(yīng)是指將一個階躍輸入（ step function）加到系統(tǒng)上時，系統(tǒng)的輸出。 開環(huán)控制系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng) (openloop control system)是指被控對象的輸出 (被控制量 )對控制器 (controller)的輸出沒有影響。控制器的輸出經(jīng)過輸出接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。若變壓器一次側(cè)有真空斷路器，應(yīng)在控制時序上，保證真空斷路器動作前先將變頻器斷開。 對于要求瞬時停電后仍能繼續(xù)運行的設(shè)備，除選擇合適價格的變頻器外，還應(yīng)預(yù)先考慮電機(jī)負(fù)載的降速比例。在特殊情況下，若確實無法滿足這些要求，必須盡量采用相應(yīng)抑制措施：振動是對電子器件造成機(jī)械損傷的主要原因，對于振動沖擊較大的場合，應(yīng)采用橡膠等避振措施；潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件銹蝕、接觸不良、絕緣降低而形成短路，作為防范措施，應(yīng)對控制板進(jìn)行防腐防塵處理，并采用封閉式結(jié)構(gòu)；溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導(dǎo)體器件，應(yīng)根據(jù)裝置要求的環(huán)境條件安裝空調(diào)或避免日光直射。其中冷卻風(fēng)扇壽命較短，臨近使用壽命時，風(fēng)扇產(chǎn)生震動，噪聲增大最后停轉(zhuǎn)，變頻器出現(xiàn) IPM 過熱跳閘。由于電容器都焊接在電路板上，通過測量靜電容量來判斷劣化情況比較困難，一般根據(jù)電容器環(huán)境溫度以及使用時間，來推算是否接近其使用壽命。 首先應(yīng)區(qū)分是由于負(fù)載原因，還是變頻器的原因引起的。 主回路常見故障分析 主回路主要由三相或單相 整流橋 、平滑電容器、濾波電容器、 IPM逆變橋、限流 電阻 、 接觸器 等 元件 組成。 (9)將變頻器的 R、 S、 T 端子和電源端電纜斷開， U、 V、 W 端子和電機(jī)端電纜斷開，用兆歐表測量電纜每相導(dǎo)線之間以及每相導(dǎo)線與保護(hù)接地之間的絕緣電阻是否符合要求，正常時應(yīng)大于 1MΩ。 (5)檢查輸入輸出電抗器、變壓器等是否過熱，變色燒焦或有異味。通常應(yīng)作如下檢查： (1)環(huán)境溫度是否正常，要求在 10℃～ +40℃范圍內(nèi)，以 25℃左右為好； (2)變頻器在顯示面板上顯示的輸出電流、電壓、頻率等各種數(shù)據(jù)是否正常； (3)顯示面板上顯示的字符是否清楚，是否缺少字符； (4)用測溫儀器檢測變頻器是否過熱，是否有異味； (5)變頻器風(fēng)扇運轉(zhuǎn)是否正常，有無異常，散熱風(fēng)道是否通暢； (6)變頻 器運行中是否有故障報警顯示； (7)檢查變頻器交流輸入電壓是否超過最大值?，F(xiàn)在國內(nèi)市場銷售的變頻器品牌比較多，如 Danfoss、 ABB、 SIEMENS、 GE、 Schneider、 FRENIC 等等，國產(chǎn)變頻器品牌比較多，雖然種類繁多，但功能及使用上卻基本類似。 “數(shù)據(jù)鏈”及數(shù)據(jù)交換系統(tǒng) 這是系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息和控制指令的傳輸通道，也是系統(tǒng)的“神經(jīng)”，終端數(shù)據(jù)信息傳輸模塊是它的“神經(jīng)末梢”。 破碎機(jī)類負(fù)載 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 39 頁 第 14 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 冶金礦山、建材應(yīng)用不少破碎機(jī)、球磨機(jī)，該類負(fù)載采用變頻后效果顯著。變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導(dǎo) 線的截面不小于 4mm，長度不超過 5m。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們按 90度角交叉。因此，柜 內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用金屬外殼，屏蔽變 頻器對儀表的干擾。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕 元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。 變頻器控制原理圖設(shè)計 1) 首先確認(rèn)變頻器的安裝環(huán)境； 。 3) 變頻器與負(fù)載的匹配問題； ；變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。例如：飛機(jī)上的電力設(shè)備通常需要400Hz 的交流電，而地面上使用的交流電一般為 50Hz 或 60Hz。 （ 3）驅(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。 （ 2）平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源 6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。其中，變壓器用來改變電壓并可以隔離輸入 /輸出的電路，電池用來補(bǔ)償變頻器內(nèi)部線路上的能量損失。 PLC 的通信現(xiàn)在主要采用通過多點接口（ MPI）的數(shù)據(jù)通訊、 PROFIBUS 或工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。 PLC 系統(tǒng)的其它設(shè)備 編程設(shè)備 編程器是 PLC 開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。 常用的 I/O 分類如下： 開關(guān)量：按電壓水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。固定式 PLC包括 CPU板、 I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(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動控制模塊。 一般來說， PLC 的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描周期等于自診斷、通訊 、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在 系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 PLC 的工作原理 掃描技術(shù) 當(dāng) PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。等所有的用戶程序執(zhí)行 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 39 頁 第 5 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài) 或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。在 1987 年國際電工委員會（ International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對 PLC 做了如下定義： PLC英文全稱 Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是 :一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專 為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。在以上 因素為正常合理的情況下，全自動根據(jù)我們的經(jīng)驗，變流量恒壓供水控制系統(tǒng)的節(jié)能效率一般在 30％以上。 變頻恒壓供水是一項成熟的技術(shù)，并取得了極其可觀的經(jīng)濟(jì)及社會效益。 變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)能原理 變頻供水變頻調(diào)速系統(tǒng)原理 說明：圖中水泵是輸出環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)速由變頻器控制，實現(xiàn)變流量恒壓控制。 系統(tǒng)優(yōu)點 恒壓供水技術(shù)因采用變頻器改變電機(jī)的電源頻率而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速從而改變水泵出口壓力，這種方式比靠調(diào)節(jié)閥門控制水泵出口壓力的方式具有節(jié)能效果顯著、降低管道阻力、大大減少截留損失的優(yōu)點。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算 ,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程 .PLC 是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有 PLC PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。例如三菱公司生產(chǎn)的 F系列 PLC 平均無故障時間高達(dá) 30 萬小時。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。 為了進(jìn)一步提高 PLC的可 *性，近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài) 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 39 頁 第 6 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 目前， PLC 在國內(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、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC具有數(shù)學(xué)運算（ 含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、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。模塊式 PLC包括 CPU模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。運算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。 模 擬 量 ： 按 信 號 類 型 分 ， 有 電 流 型 （ 420mA,020mA ）、 電 壓 型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。小編程器 PLC 一般有手持型編程器，目前一般由計算機(jī)（運行編程軟件）充當(dāng)編程器。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 39 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第三章 變頻器簡介 變頻器（ frequency changer / frequency converter）是一種用來改變交流電頻率的電氣設(shè)備。 不同的變頻器能夠處理的電源 功率是不一樣的，從幾瓦到幾兆瓦都有。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電