【正文】 分軸或齒輪都會產(chǎn)生劇烈的振動。這種振動將進一步加劇機械磨損和損耗，降低機械部分和電動機的壽命。另外，變頻啟動還能應(yīng)用在類似灌裝線上，以防止瓶子倒翻或損壞。（5）可調(diào)的運行速度。運用變頻調(diào)速能優(yōu)化工藝過程，并能根據(jù)工藝過程迅速改變，還能通過遠程控制PLC或其他控制器來實現(xiàn)速度變化。（6）可調(diào)的轉(zhuǎn)矩極限。通過變頻調(diào)速以后，能夠設(shè)置相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩極限來保護機械不致?lián)p壞，從而保證工藝過程的連續(xù)性和產(chǎn)品的可靠性。目前的變頻技術(shù)使得不僅轉(zhuǎn)矩極限可調(diào)，甚至轉(zhuǎn)矩的控制精度都能達到3%～5%。在工頻狀態(tài)下，電動機只能通過檢測電流值或熱保護來進行控制，而無法像在變頻控制一樣設(shè)置精確的轉(zhuǎn)矩值來動作。（7）受控的停止方式。如同可控的加速一樣，在變頻調(diào)速中，停止方式可以受控，并且有不同的停止方式可以選擇（減速停車、自由停車、減速停車+直流制動），同樣它能減少對機械部件和電動機的沖擊，從而使整個系統(tǒng)更加可靠，壽命也會相應(yīng)增加。（8）節(jié)能。離心風機或水泵采用變頻器后都能大幅度地降低能耗，這在十幾年的工程經(jīng)驗中已經(jīng)得到了體現(xiàn)。由于最終的能耗是與電動機的轉(zhuǎn)速成立方比，所以采用變頻后投資回報就更快，廠家也樂意接受。（9）可逆運行控制。在變頻器控制中，要實現(xiàn)可逆運行控制無須額外的可逆控制裝置，只需要改變輸出電壓的相序即可，這樣就能降低維護成本和節(jié)省安裝空間。（10）減少機械傳動部件。由于目前矢量控制變頻器加上同步電動機就能實現(xiàn)高效的轉(zhuǎn)矩輸出，從而節(jié)省齒輪箱等機械傳動部件，最終構(gòu)成直接變頻傳動系統(tǒng)。從而就能降低成本和空間，提高設(shè)備的性價比。 MM440型變頻器的電路結(jié)構(gòu)MM440變頻器包括主電路和控制電路兩部分。主電路完成電能的轉(zhuǎn)換（整流、逆變），控制電路處理信息的收集、變換和傳輸。在主電路中，由電源輸入單相或三相恒壓恒頻的交流電，經(jīng)過整流電路轉(zhuǎn)換成恒定的直流電，供給逆變電路。逆變電路在CPU的控制下，將恒壓的直流電壓逆變成電壓和頻率均可以調(diào)的三相交流電壓給電動機負載。控制電路由CPU、模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字輸入、繼電器輸出、操作板等組成，其中端子2是變頻器為用戶提供的10V直流穩(wěn)壓電源。當采用模擬電壓信號輸入方式輸入給定頻率時，為提高交流變頻器調(diào)速系統(tǒng)的控制精度，必須配備一個高精度的直流穩(wěn)壓電源作為模擬電壓信號輸入的直流電源。模擬輸入4和11端為用戶提供了兩隊模擬電壓給定輸入端，作為頻率給定信號，經(jīng)變頻器內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并傳輸給CPU來控制系統(tǒng)。數(shù)字輸入8和117端為用戶提供了6個完全可編程的數(shù)字輸入端，數(shù)字信號經(jīng)光電隔離輸入CPU，對電動機進行正反轉(zhuǎn)、正反向點動、固定頻率設(shè)定值控制等。端子9和28是24V直流電源端。端子9（24V）在作為數(shù)字輸入使用時也可用于驅(qū)動模擬輸入，要求端子2和28（0V）必須連接在一起。輸出113和227端為兩對模擬輸出端；輸出18～25端為輸出繼電器的觸頭；輸入115端為電動機過熱保護輸入端；輸入230端為串行接口RS485（USS協(xié)議）端。 MM440型變頻器的參數(shù)設(shè)定和調(diào)試MM440變頻器的功能很多，主要是為使用于不同場合而開發(fā)的。本控制系統(tǒng)被驅(qū)動設(shè)備是供水的水泵，通常也只能用到變頻器很少的一部分功能，而變頻器的大多數(shù)參數(shù)都是不用設(shè)置，只需針對風機水泵這類負荷的參數(shù)進行設(shè)置即可。在此，對西門子MM440變頻器采用“快速調(diào)試”的方法，這是對變頻器進行參數(shù)設(shè)置快速有效的一種方法。在進行快速調(diào)試之前，必須確認所用的機械部分和電氣部分結(jié)構(gòu)安裝工作已經(jīng)完成，并進行必要的清場，對于要求的場合還要做好相關(guān)的安全保護工作，如按規(guī)范要求執(zhí)行操作，開出完善的調(diào)試步驟作為操作的附件，以保證人身和設(shè)備的安全。要對MM440變頻器進行快速調(diào)試，必須了解掌握兩個重要參數(shù)：P0010——參數(shù)過濾功能（設(shè)置P0010=1，選擇變頻器進行快速調(diào)試）；P0030——選擇用戶訪問級別：專家級、擴展級和標準級。當對變頻器進行快速調(diào)試設(shè)置時，訪問級別比較低，大多數(shù)參數(shù)的數(shù)值要么自動地計算要么缺省設(shè)置，能夠看到的參數(shù)一般比較少。當設(shè)置了P0010=1，使變頻器進入快速調(diào)試狀態(tài)時，P0030用戶訪問級用來選擇要訪問的參數(shù)，這一參數(shù)也可以用來選擇由用戶定義的、進行快速調(diào)試的參數(shù)表?？焖僬{(diào)試的進行與參數(shù)P0030的設(shè)置有關(guān)，在快速調(diào)試的所有步驟都已完成以后應(yīng)設(shè)定P3900=1，以便進行對電動機相關(guān)數(shù)據(jù)計算。當P3900被設(shè)定為1時，快速調(diào)試法結(jié)束后會將除了P0010=1之外其他所有的參數(shù)恢復到它們的缺省設(shè)置狀態(tài)。當進行P3900=1設(shè)置，并完成快速調(diào)試以后，變頻器即已做好了運行準備（這種情況只有在快速調(diào)試方法下才存在）。對于此系統(tǒng)中的變頻器采用通信控制，需要將變頻器進行地址編號，在程序控制當中，通過對已編址的變頻器發(fā)送控制命令，實現(xiàn)對變頻器的控制，在本控制系統(tǒng)中，由于只選用了一臺變頻器，因此要將變頻器的地址設(shè)置為1。具體通過改變參數(shù)P2011中的值來實現(xiàn)。在不同的系統(tǒng)中，也可以實現(xiàn)對多個變頻器的控制。在實際應(yīng)用時，有時需要將變頻器的所有參數(shù)復位為出廠時的缺省設(shè)置值；如進行參數(shù)復位，可以對下面的參數(shù)的數(shù)值進行設(shè)置（需要使用BOP2或通訊選件）：（1）設(shè)置P0010=30；（2）設(shè)置P0970=1對MM440變頻器的調(diào)試也可以用狀態(tài)顯示屏（SDP）進行調(diào)試，SDP上有兩個LED指示燈用于指示變頻器的運行狀態(tài)。采用SDP進行操作時變頻器的預(yù)設(shè)定必須與電動機的參數(shù)（額定功率、額定電壓、額定電流、額定頻率）兼容。此外，必須滿足以下條件（1） 按照線性V/F控制特性，由模擬電位計控制電動機速度；（2） 頻率為50Hz時，最大轉(zhuǎn)速為3000r/min（60Hz時為3600r/min），可通過變頻器的模擬輸入端用電位計控制；（3） 斜坡上升時間/斜坡下降時間為10s。使用變頻器上裝設(shè)的SDP調(diào)試的基礎(chǔ)電路如下：（1） 啟動和停止電動機（數(shù)字輸入DIN1由外接開關(guān)控制）；（2） 電動機反向（數(shù)字輸入DIN2由外接開關(guān)控制）；（3） 故障復位（數(shù)字輸入DIN3由外接開關(guān)控制）。 水泵的選擇由于供水系統(tǒng)在運行時靠水泵抽水來實現(xiàn)的，它是整個系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，因此，水泵選擇的合適有否也是影響系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定、節(jié)能高效的重要因素。在選用水泵的時候有以下原則： 根據(jù)水泵供水的總揚程選擇滿足揚程要求的水泵。所謂揚程是指所需揚程，而并不是提水高度，明確這一點對選擇水泵尤為重要?！Ｈ缒乘吹接盟幍拇怪备叨?0米，其所需揚程大約為23～24米。選擇水泵時應(yīng)使水泵銘牌上的揚程最好與所需揚程接近，一般偏差不超過20％，這樣的情況下，水泵的效率最高，也比較節(jié)能，使用會更經(jīng)濟。如果銘牌上揚程遠遠小于所需揚程，水泵往往不能滿足用戶的需要，即便能抽上水來，水量也小得可憐。但反過來，高揚程的水泵用于低揚程時，便會出現(xiàn)流量過大，導致電機超載，若長時間運行，電機溫度升高，繞組絕緣層便會逐漸老化，甚至燒毀電機。 根據(jù)水泵抽水的流量選擇流量合適的水泵。水泵的流量，即出水量，一般不宜選得過大，否則會增加購買水泵的費用。應(yīng)按需選用，如用戶家庭使用的自吸式水泵，流量應(yīng)盡量選小一些的；如用戶灌溉用的潛水泵，就可適當選擇流量大一些的。要適當超標選水泵。確定水泵類型后，要考慮其經(jīng)濟性能，特別要注意水泵的揚程和流量及其配套動力的選擇。必須注意，水泵標牌上注明的揚程(總揚程)與使用時的出水揚程(實際揚程)是有差別的，這是由于水流通過輸水管和管路附近時會有一定的阻力損失。所以，實際揚程一般要比總揚程低10%—20%，出水量也相應(yīng)減少。因此，實際使用時，只能按標牌所注揚程和流量的80%～90%估算，水泵配套動力的選擇，可按標牌上注明的功率選擇，為了使水泵啟動迅速和使用安全，動力機的功率也可略大于水泵所需功率，一般高出10%左右為宜；如果已有動力，選購水泵時，則可按動力機的功率選購與之相配套的水泵。應(yīng)盡量選用高效節(jié)能且噪音較低的水泵，不可采用市場淘汰產(chǎn)品。根據(jù)實際供水系統(tǒng)的規(guī)模即所帶負荷情況，合理確定水泵的臺數(shù)。當一臺水泵運行能夠滿足正常供水需求時，一般不宜采用多臺水泵并聯(lián)方式運行。若必須采用多臺并聯(lián)運行，才能滿足供水需求時，應(yīng)考慮各臺水泵品牌、型號盡量一致（本課題所考慮的三臺水泵通過變頻器控制工頻/變頻切換組合運行，保障了系統(tǒng)的供水能力）。同一個供水系統(tǒng)所配用的水泵揚程要相同，主泵之間的供水流量最好相同，副泵供水流量與主供水泵的流量之比最好不大于1/3。當水泵的型號選定以后，對于離心式水泵而言，其消耗功率的大小與水泵的實際供水流量是成正比的，而水泵的流量會隨揚程的增大而減少，因而揚程值越高，供水流量越小，消耗的功率也就減小。反之，揚程值越低，流量就會越大，消耗的功率就越大。因此，為了防止電機過載，一般要求水泵在實際使用時，揚程不低于標準揚程的60%。所以，當高揚程水泵用于低揚程供水系統(tǒng)時，電機容易過載而發(fā)熱，甚至會燒毀電機。實際運行中應(yīng)該注意電機的溫升和電流參數(shù)，若發(fā)現(xiàn)電機溫度偏高或者電流增大，應(yīng)該及時關(guān)小出水管上的閥門或關(guān)機。若因特別情況需要將高揚程水泵放在低揚程供水系統(tǒng)使用，則必須用水泵水管上的閥門來調(diào)節(jié)供水流量，使之減小，防止電機過載。系統(tǒng)選用KQL300300A水泵。 其他相關(guān)設(shè)備的選擇 變送器的選擇在本系統(tǒng)中將用到壓力變送器和液位變送器，其中一般意義上的壓力變送器主要由測壓元件傳感器（也稱作壓力傳感器）、測量電路和過程連接件三部分組成。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標準的電信號（如4～20mA DC等），以供給指示報警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進行測量、指示和過程調(diào)節(jié)。液位變送器是對壓力變送器技術(shù)的延伸和發(fā)展，根據(jù)不同比重的液體在不同高度所產(chǎn)生壓力成線性關(guān)系的原理，實現(xiàn)對水、油及糊狀物的體積、液高、重量的準確測量和傳送。變送器要測量什么樣的壓力：先確定系統(tǒng)中要確認測量壓力的最大值，一般而言。這主要是在許多系統(tǒng)中，尤其是水壓測量和加工處理中，有峰值和持續(xù)不規(guī)則的上下波動，這種瞬間的峰值能破壞壓力變送器，持續(xù)的高壓力值或稍微超出變送器的標定最大值會縮短變送器的壽命，然而，由于這樣做會精度下降。于是，可以用一個緩沖器來降低壓力毛刺，但這樣會降低變送器的響應(yīng)速度。所以在選擇變送器時，要充分考慮壓力范圍，精度與其穩(wěn)定性。什么樣的壓力介質(zhì)：我們要考慮的是壓力變送器所測量的介質(zhì)，黏性液體、泥漿會堵上壓力接口，溶劑或有腐蝕性的物質(zhì)會不會破壞變送器中與這些介質(zhì)直接接觸的材料。以上這些因素將決定是否選擇直接的隔離膜及直接與介質(zhì)接觸的材料。一般的壓力變送器的接觸介質(zhì)部分的材質(zhì)采用的是316不銹鋼。變送器需要多大的精度：決定精度的有，非線性，遲滯性，機電商務(wù)網(wǎng)非重復性，溫度、零點偏置刻度，溫度的影響。但主要由非線性，遲滯性，非重復性，精度越高，價格也就越高。每一種電子式的測量計都會有精度誤差的，但是由于各個國家所標的精度等級是不一樣的，比如中國和美國等國家標的精度是傳感器在線度最好的部分，也就是我們通常所說的測量范圍的10%到90%之間的精度。而歐洲標的精度則是線性度最不好的部分，也就是我們通常所說的測量反的0到10%以及90%到100%之間的精度，如歐洲標的精度為1%，%。變送器的溫度范圍：通常一個變送器會標定兩個溫度范圍，即正常操作的溫度范圍和溫度可補償?shù)姆秶?。正常操作溫度范圍是指變送器在工作狀態(tài)下不被破壞的時候的溫度范圍，在超出溫度補嘗范圍時，可能會達不到其應(yīng)用的性能指標。溫度補償范圍是一個比操作溫度范圍小的典型范圍。在這個范圍內(nèi)工作，變送器肯定會達到其應(yīng)有的性能指標。溫度變化從兩方面影響著其輸出，一是零點漂移；二是影響滿量程輸出。溫度影響是了解如何使用變送器時最復雜的一部分。需要得到怎樣的輸出信號：mV、V、mA及頻率輸出數(shù)字輸出，選擇怎樣的輸出取決于多種因素，包括變送器與系統(tǒng)控制器或顯示器間的距離，是否存在“噪聲”或其他電子干擾信號。是否需要放大器，放大器的位置等。對于許多變送器和控制器間距離較短的設(shè)備，采用mA輸出的變送器最為經(jīng)濟而有效的解決方法，如果需要將輸出信號放大，最好采用具有內(nèi)置放大的變送器。對于遠距離傳輸出或存在較強的電子干擾信號，最好采用mA級輸出或頻率輸出。選擇怎樣的勵磁電壓：輸出信號的類型決定選擇怎么樣的勵磁電壓。許多放大變送器有內(nèi)置的電壓調(diào)節(jié)裝置，因此其電源電壓范圍較大。有些變送器是定量配置，需要一個穩(wěn)定的工作電壓，因此，能夠得到的一個工作電壓決定是否采用帶有調(diào)節(jié)器的變送器，選擇傳送器時要綜合考慮工作電壓與系統(tǒng)造價。在系統(tǒng)的檢測環(huán)節(jié)中壓力變送器是非常重要的一部分器件，它將檢測到控制量（水壓）反饋給系統(tǒng)，才能實現(xiàn)自動恒壓控制。通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力變送器，把出口壓力信號變成0～10V間變化的電壓信號或者4～20mA變化的電流信號的標準信號傳送給PLC設(shè)備模擬量輸入/輸出擴展模塊EM235，PLC主機進行數(shù)據(jù)的運算處理，經(jīng)運算與給定標準值進行比較，得出一個調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力值上。當供水負載變化時，輸入電機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準的閉環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)用水量的大小由PLC控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對水泵的調(diào)試，實現(xiàn)恒壓供水。供水系統(tǒng)的壓強是P=ρgh，下面單位都是估計標準值單位ρ=，g=，一般情況下，供水高度小于60米，系統(tǒng)選用YTZ150型電位計式的壓力變送器和UQZ17LX型（浮球）液位變送器，其水壓檢測范圍為0～1Mpa，檢測精度為+，該變送器將0～1Mpa范圍的壓力對應(yīng)轉(zhuǎn)換成0～10V的電信號。該變送器具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格便宜，還可以設(shè)定水位的上、下限壓力值，上、下限壓力值分別設(shè)定在給定值上下兩側(cè)與給定壓力略有偏差處，當管網(wǎng)壓力處于上、下限位置，變送器分別輸出開關(guān)信號進入PLC兩個輸入點，與變頻器的極限輸出頻率檢測信號一起，通過PLC控制泵的變頻與工頻切換以及工頻工作泵的切除。水池的水位必須保證在一定的范圍內(nèi)，如果當停止給用戶供水時或系統(tǒng)檢修時，必須停止管網(wǎng)的水注入水