【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 00 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩（在3Hz） 150% 150% 150% 150% 零轉(zhuǎn)速時(shí) 為 150% 零轉(zhuǎn)速時(shí)為 150%~200% 靜態(tài)速度精度/% 177。 （ ~） 177。 （ ~） 177。 177。 177。 177。 適用場(chǎng)合 一般風(fēng)機(jī)、泵類等 較高精度調(diào)速，控制 一般工業(yè)上的調(diào)速或控制 所有調(diào)速或控制 伺服拖動(dòng)、高精傳動(dòng)、轉(zhuǎn)矩控制 負(fù)荷起動(dòng)、起重負(fù)載轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，恒轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大負(fù)載 故選擇 U/f=C 控制 變頻器容量的選擇 變頻器的容量直接關(guān)系到變頻調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，因此，合理的容量將保證最優(yōu)的投資。變頻器的容量選擇在實(shí)際操作中存在很多誤區(qū)，這里給出了三種基本的容量選擇方法，它們之間互為補(bǔ)充。 從電流的角度 ： 大多數(shù)變頻器容量可從三個(gè)角度表述：額定電流、可用電動(dòng)機(jī)功率和額定容 量。其中后兩項(xiàng)，變頻器生產(chǎn)廠家由本國(guó)或本公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)給出，或隨變頻器輸出電壓而降低，都很難確切表達(dá)變頻器的能力。 選擇變頻器時(shí)，只有變頻器的額定電流是一個(gè)反映半導(dǎo)體變頻裝置負(fù)載能力的關(guān)鍵量。負(fù)載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。需要著重指出的是，確定變頻器容量前應(yīng)仔細(xì)了解設(shè)備的工藝情況及電動(dòng)機(jī)參數(shù)，例如潛水電泵、繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的額定電流要大于普通籠形異步電動(dòng)機(jī)額定電流，冶金工業(yè)常用的輥道用電動(dòng)機(jī)不僅額定電流大 8 很多，同時(shí)它允許短時(shí)處于堵轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，且輥道傳動(dòng)大多是多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。應(yīng)保證 在無故障狀態(tài)下負(fù)載總電流均不允許超過變頻器的額定電流。 從效率的角度： 系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動(dòng)機(jī)效率的乘積，只有兩者都處在較高的效率下工作時(shí)，則系統(tǒng)效率才較高。從效率角度出發(fā)，在選用變頻器功率時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)： （ 1）變頻器功率值與電動(dòng)機(jī)功率值相當(dāng)時(shí)最合適，以利變頻器在高的效率值下運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 2）在變頻器的功率分級(jí)與電動(dòng)機(jī)功率分級(jí)不相同時(shí)，則變頻器的功率要盡可能接近電動(dòng)機(jī)的功率，但應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的功率。 （ 3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)屬頻繁起動(dòng)、制動(dòng)工作或處于重載起動(dòng)且較頻繁工作時(shí)，可選取大一級(jí)的變頻器，以利用 變頻器長(zhǎng)期、安全地運(yùn)行。 （ 4）經(jīng)測(cè)試，電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率確實(shí)有富余，可以考慮選用功率小于電動(dòng)機(jī)功率的變頻器，但要注意瞬時(shí)峰值電流是否會(huì)造成過電流保護(hù)動(dòng)作。 （ 5）當(dāng)變頻器與電動(dòng)機(jī)功率不相同時(shí)，則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能程序的設(shè)置，以利達(dá)到較高的節(jié)能效果。 從計(jì)算功率的角度： 對(duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器必須同時(shí)滿足以下 3個(gè)計(jì)算公式： (1)滿足負(fù)載輸出： P≥Pm ／ η () (2)滿足電動(dòng)機(jī)容量： P≥√3KUeIe cosφ 10 3 () (3)滿足電動(dòng)機(jī)電流： I≥KIe () 式中 P 為變頻器容量（單位 kW）， Pm為 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）， η 為電動(dòng)機(jī)效率（通常約為0． 85）， cosφ 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)（由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． 05～ 1． 1）。 根據(jù)計(jì)算所得的所需參數(shù) 可以 選擇三菱 FRA540 型變頻器 （如圖 2 所示）， 該變頻器配有PID 功能。通過外部電 位器作為壓力給定值。安裝在管網(wǎng)上的壓力傳感器反饋來的壓力信號(hào)(4~20mA)作為壓力反饋至變頻器的輔助輸入端 4端、 5端。變頻器時(shí)刻跟蹤管網(wǎng)壓力與設(shè)定壓力值之間的偏差變化情況。經(jīng)變頻器內(nèi)部 PID 運(yùn)算，調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，改變水泵轉(zhuǎn)速。并通過 PLC 控制水泵工頻供電與變頻供電的切換，自動(dòng)控制水泵運(yùn)行的臺(tái)數(shù)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。使水壓保持恒定。由于變頻器具有內(nèi)置的 PID 控制器， PID 參數(shù)可通過在線調(diào)試，省去了對(duì)可編程控制器存貯容量的要求和對(duì) PID 算法的編程，因此可以選擇。 9 變頻器的接線 管腳 STF接 PLC的 Y7管腳，控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)。 X2接變頻器的 FU接口， X3接變頻器的 OL接口。頻率檢測(cè)的上 /下限信號(hào)分別通過 OL和 FU輸出至 PLC的 X2與 X3輸入端作為 PLC增泵、減泵控制信號(hào)。 圖 2 變頻器接線圖 傳感器的選擇 壓力傳感器使用 CYYZ1001型絕對(duì)壓力傳感器。該傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的力 電轉(zhuǎn)換。傳感器由敏感芯體和信號(hào)調(diào)理電路組成，當(dāng)壓力作用于傳感器時(shí)，敏感芯體內(nèi)硅片上的惠斯登電橋的輸出電壓發(fā)生變化，信號(hào)調(diào)理電路將輸出的電壓信號(hào)作放大處理，同時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償、非線性補(bǔ) 償，使傳感器的電性能滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。 該傳感器的量程為 0～ ，工作溫度為 5℃ ～ 60 ℃ ，供電電源為 28177。3V （ DC） 。 圖 3 壓力傳感器的接線圖 10 可編程控制器 (PLC) PLC 的定義及特點(diǎn) 在 PLC 的發(fā)展過程中，美 國(guó)電 氣制造商協(xié)會(huì)（ NEMA）經(jīng)過 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，用來對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。 PLC 的特點(diǎn)如下： 高可靠性 (1)所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 (2)各輸入端均采用 RC濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為 10~20ms. (3)各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 (4)采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 (5)對(duì)采用的器件進(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)生異常情況， CPU 立即采用有效措施，以防止故障 擴(kuò)大。 (7)大型 PLC還可以采用由雙 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。 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 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如： 按鈕 行程開關(guān) 接近開關(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 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，等等。 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)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 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)使用者來說，不需要具備計(jì)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。 11 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)備與 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，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 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 從第一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后又返回第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。 PLC 的掃描過程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個(gè)階段。全過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、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。 PLC 的選擇 水泵 M M M3可變頻運(yùn)行，也可工頻運(yùn)行，需 PLC的 6個(gè)輸出點(diǎn)，變頻器的運(yùn)行與關(guān)斷由 PLC的 1個(gè)輸出點(diǎn)，控制變頻器使電機(jī)正轉(zhuǎn)需 1個(gè)輸出信號(hào)控制，報(bào)警器的控制需要 1個(gè)輸出點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)量一共 9個(gè)?？刂破饎?dòng)和停止需要 2個(gè)輸入點(diǎn)，變頻器極限頻率的檢測(cè)信號(hào)占用 PLC 2個(gè)輸入點(diǎn)，系統(tǒng)自動(dòng) /手動(dòng)起動(dòng)需 1個(gè)輸入點(diǎn)，手動(dòng)控制電 機(jī)的工頻 /變頻運(yùn)行需 6個(gè)輸入點(diǎn)，控制系統(tǒng)停止運(yùn)行需 1個(gè)輸入點(diǎn)，檢測(cè)電機(jī)是否過載需 3個(gè)輸入點(diǎn)，共需 15個(gè)輸入點(diǎn)。系統(tǒng)所需的輸入／輸出點(diǎn)數(shù)量共為 24個(gè)點(diǎn)。本系統(tǒng)選用 FXOS30MRD型 PLC。 PLC 的接線 圖 4 PLC的接線圖 Y0接 KM0控制 M1的變頻運(yùn)行， Y1接 KM1控制 M1的工頻運(yùn)行； Y2接 KM2控制 M2的變頻運(yùn)行，Y3接 KM3控制 M2的工頻運(yùn)行； Y4接 KM4控制 M3的變頻運(yùn)行， Y5接 KM5控制 M3的工頻運(yùn)行。 X0接起動(dòng)按鈕， X1接停止按鈕， X2接變頻器的 FU接口， X3接變頻器的 OL接口， X4接 M1 12 的熱繼電器， X5接 M2的熱繼電器， X6接 M3的熱繼電器。 為了防止出現(xiàn)某臺(tái)電動(dòng)機(jī)既接工頻電又接變頻電設(shè)計(jì)了電氣互鎖。在同時(shí)控制 M1電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)接觸器 KM KM0線圈中分別串入了對(duì)方的常閉觸頭形成電氣互鎖。頻率檢測(cè)的上 /下限信號(hào)分別通過 OL和 FU輸出至 PLC的 X2與 X3輸入端作為 PLC增泵減泵控制信號(hào)。 電氣控制系統(tǒng)原理圖 電氣系統(tǒng)控制原理圖包括：主電路圖、控制電路圖、硬件接線圖。 主電路圖 如下圖 5所示為電控系統(tǒng)主電路圖。三臺(tái)電機(jī)分別為 M M M3。接觸 KM KM KM5分別控制 M M M3的工頻運(yùn)行；接觸器 KM KM KM6分別控制 M M M3的變頻運(yùn)行，F(xiàn)R FR FR3分別為三臺(tái)水泵電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器； QS QS QS QS4分別為變頻器和三臺(tái)水泵電機(jī)主電路的隔離開關(guān)； FU1為主電路的熔斷器。 圖 5 電控系統(tǒng)主電路 控制電路圖 如圖 6 為電控系統(tǒng)控制電路圖。圖中 SA 為手動(dòng) /轉(zhuǎn)換開 關(guān)， SA打在 1 的位置為手動(dòng)控制狀態(tài)；打在 2的狀態(tài)為自動(dòng)控制狀態(tài)。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可用按鈕 S