【正文】 分軸或齒輪都會產生劇烈的振動。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，變頻啟動還能應用在類似灌裝線上，以防止瓶子倒翻或損壞。（5）可調的運行速度。運用變頻調速能優(yōu)化工藝過程，并能根據工藝過程迅速改變，還能通過遠程控制PLC或其他控制器來實現速度變化。（6）可調的轉矩極限。通過變頻調速以后，能夠設置相應的轉矩極限來保護機械不致損壞，從而保證工藝過程的連續(xù)性和產品的可靠性。目前的變頻技術使得不僅轉矩極限可調，甚至轉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置精確的轉矩值來動作。（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驗中已經得到了體現。由于最終的能耗是與電動機的轉速成立方比，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高效的轉矩輸出，從而節(jié)省齒輪箱等機械傳動部件，最終構成直接變頻傳動系統(tǒng)。從而就能降低成本和空間，提高設備的性價比。 MM440型變頻器的電路結構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，經過整流電路轉換成恒定的直流電，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，經變頻器內的A/D轉換器，將模擬量轉換成數字量，并傳輸給CPU來控制系統(tǒng)。數字輸入8和117端為用戶提供了6個完全可編程的數字輸入端，數字信號經光電隔離輸入CPU，對電動機進行正反轉、正反向點動、固定頻率設定值控制等。端子9和28是24V直流電源端。端子9（24V）在作為數字輸入使用時也可用于驅動模擬輸入，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協議）端。 MM440型變頻器的參數設定和調試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)被驅動設備是供水的水泵，通常也只能用到變頻器很少的一部分功能，而變頻器的大多數參數都是不用設置，只需針對風機水泵這類負荷的參數進行設置即可。在此，對西門子MM440變頻器采用“快速調試”的方法，這是對變頻器進行參數設置快速有效的一種方法。在進行快速調試之前，必須確認所用的機械部分和電氣部分結構安裝工作已經完成，并進行必要的清場，對于要求的場合還要做好相關的安全保護工作，如按規(guī)范要求執(zhí)行操作，開出完善的調試步驟作為操作的附件，以保證人身和設備的安全。要對MM440變頻器進行快速調試，必須了解掌握兩個重要參數：P0010——參數過濾功能（設置P0010=1，選擇變頻器進行快速調試）；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試設置時，訪問級別比較低，大多數參數的數值要么自動地計算要么缺省設置，能夠看到的參數一般比較少。當設置了P0010=1，使變頻器進入快速調試狀態(tài)時，P0030用戶訪問級用來選擇要訪問的參數，這一參數也可以用來選擇由用戶定義的、進行快速調試的參數表?？焖僬{試的進行與參數P0030的設置有關，在快速調試的所有步驟都已完成以后應設定P3900=1，以便進行對電動機相關數據計算。當P3900被設定為1時，快速調試法結束后會將除了P0010=1之外其他所有的參數恢復到它們的缺省設置狀態(tài)。當進行P3900=1設置，并完成快速調試以后，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置為1。具體通過改變參數P2011中的值來實現。在不同的系統(tǒng)中，也可以實現對多個變頻器的控制。在實際應用時，有時需要將變頻器的所有參數復位為出廠時的缺省設置值；如進行參數復位，可以對下面的參數的數值進行設置（需要使用BOP2或通訊選件）：（1）設置P0010=30；（2）設置P0970=1對MM440變頻器的調試也可以用狀態(tài)顯示屏（SDP）進行調試，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設定必須與電動機的參數（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。使用變頻器上裝設的SDP調試的基礎電路如下：（1） 啟動和停止電動機（數字輸入DIN1由外接開關控制）；（2） 電動機反向（數字輸入DIN2由外接開關控制）；（3） 故障復位（數字輸入DIN3由外接開關控制）。 水泵的選擇由于供水系統(tǒng)在運行時靠水泵抽水來實現的，它是整個系統(tǒng)的執(zhí)行機構，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?！?。如某水源到用水處的垂直高度20米，其所需揚程大約為23～24米。選擇水泵時應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。應按需選用，如用戶家庭使用的自吸式水泵，流量應盡量選小一些的；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品。根據實際供水系統(tǒng)的規(guī)模即所帶負荷情況，合理確定水泵的臺數。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方式運行。若必須采用多臺并聯運行，才能滿足供水需求時，應考慮各臺水泵品牌、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。實際運行中應該注意電機的溫升和電流參數，若發(fā)現電機溫度偏高或者電流增大，應該及時關小出水管上的閥門或關機。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。 其他相關設備的選擇 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轉變成標準的電信號（如4～20mA DC等），以供給指示報警儀、記錄儀、調節(jié)器等二次儀表進行測量、指示和過程調節(jié)。液位變送器是對壓力變送器技術的延伸和發(fā)展，根據不同比重的液體在不同高度所產生壓力成線性關系的原理，實現對水、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：我們要考慮的是壓力變送器所測量的介質，黏性液體、泥漿會堵上壓力接口，溶劑或有腐蝕性的物質會不會破壞變送器中與這些介質直接接觸的材料。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接觸的材料。一般的壓力變送器的接觸介質部分的材質采用的是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，機電商務網非重復性，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的范圍。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。在這個范圍內工作，變送器肯定會達到其應有的性能指標。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備，采用mA輸出的變送器最為經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置的電壓調節(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)，才能實現自動恒壓控制。通過安裝在出水管網上的壓力變送器，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設備模擬量輸入/輸出擴展模塊EM235，PLC主機進行數據的運算處理，經運算與給定標準值進行比較，得出一個調節(jié)參數，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉速，調節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網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，這樣就構成了以設定壓力為基準的閉環(huán)控制系統(tǒng)。根據用水量的大小由PLC控制工作泵數量的增減及變頻器對水泵的調試，實現恒壓供水。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范圍的壓力對應轉換成0～10V的電信號。該變送器具有體積小、重量輕、結構簡單、工作可靠、價格便宜，還可以設定水位的上、下限壓力值，上、下限壓力值分別設定在給定值上下兩側與給定壓力略有偏差處，當管網壓力處于上、下限位置，變送器分別輸出開關信號進入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，如果當停止給用戶供水時或系統(tǒng)檢修時，必須停止管網的水注入水