【導(dǎo)讀】系統(tǒng)進(jìn)行變頻調(diào)速改造。仍然不能滿足壓力給定值時，再自動軟啟動第三臺水泵。循環(huán)運行，但能夠手動切換運行。當(dāng)變頻泵不能滿足要求時，自動啟動另一臺工頻小泵。75KW大泵只能工頻手動控制，不參與變頻自動控制。成，而且都利用了變頻器來控制水泵電機(jī)的軟啟動和轉(zhuǎn)速。壓力變送器用來檢測水泵房。水量，最終使管網(wǎng)中的水壓穩(wěn)定在設(shè)定值的附近。

　　

【正文】 740 和相應(yīng)的PLC，最終也能實現(xiàn)電動機(jī)的分 級控制功能，但是這樣反而增加了設(shè)備的投入與維護(hù)，可靠性也降低。綜合各方面的考慮，設(shè)計者最終決定選擇西門子變頻器。 變頻器的選型 根據(jù)設(shè)計的要求，本系統(tǒng)選用 西門子 MM430系列變頻器， 具體型號選擇為： ） 23 140A， 75KW電機(jī) 變頻器選擇 ①電源電壓 3AC 400V 功率 90KW 調(diào)制脈沖頻率4KHZ 145A，輸入電壓范圍 3AC (380~480)V177。 10% （內(nèi)置 A級濾波器） 訂貨號6SE6430 2AD388FA0 高： 1150mm，寬： 350mm，深： 320mm。 68A， 37KW 電機(jī) 變頻器選擇 ②電源電壓 3AC 400V 功率 45KW 調(diào)制脈沖頻率4KHZ 75A，輸入電壓范圍 3AC (380~480)V177。 10% （內(nèi)置 A級濾波器） 訂貨號 6SE6430 2AD345EA0 高： 650mm，寬： 275mm，深： 245mm。 變頻器的外部運行操作 外部運行操作就是利用變頻器外部端子上的接線來控制電動機(jī)的啟動與停止以及電動機(jī)運行頻率的方法。 外部端子接線 如圖將端子 5 和 9 短接，端子 5 是多功能數(shù)字輸入斷，端子 9 是帶隔離輸出的 24V電壓，當(dāng)端子 5 輸入為高電平 時電機(jī)接通且正轉(zhuǎn)運行，所以可以直接將兩端子短接來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)運行；在端子 4 上接入電位調(diào)節(jié)器 RP1，端口 1 和 2 為用戶提供了一個 10V 的直流電源，通過調(diào)節(jié)電位器 RP1，使得模擬量通道 1 的輸入電壓發(fā)生改變，致使變頻器輸出頻率跟隨給定量而發(fā)生變化，從而實現(xiàn)平滑無極地調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 開關(guān)電源 DC 24V壓力變送器 420mA水泵U V W 10 11 9 ON 1 2 3 4 5 OFF AD1 AD2MM430撥碼開關(guān)圖 變頻器接線圖 外部端子相關(guān)參數(shù)的設(shè)置 外接模擬給定信號的參數(shù)設(shè)置 為了從電壓模擬輸入切換到電流模擬輸入，僅僅修改參數(shù) P0756 是不夠的。更確切地說，要求端子板上的 DIP 開關(guān)也必須設(shè)定為正確的位置。 DIP 開關(guān)的設(shè)定值如） 24 下 : OFF = 電壓輸入 (10 V) ON = 電流輸入 (20 mA) DIP 開關(guān)的安裝位置與模擬輸入的對應(yīng)關(guān)系如下 : 左面的 DIP 開關(guān) (DIP1)=模擬輸入 1，對應(yīng)的 DIP 開關(guān)設(shè)置為 OFF 右面的 DIP 開關(guān) (DIP2)=模擬輸入 2，對應(yīng)的 DIP 開關(guān)設(shè)置為 ON 模擬 I/O （ P0004 = 8）對應(yīng)的模擬輸入通道 1 和模擬輸入通道 2 的參 數(shù)表見表 表 模擬 I/O （ P0004 = 8）對應(yīng)的參數(shù)表 參數(shù)號 說明 設(shè)定值 功能 P0756[0] ADC 的類型 1 帶監(jiān)控的單極性電壓輸入 (0~+10V) P0757[0] 標(biāo)定 ADC 的 x1 值 [V] 0 電壓 0V 對應(yīng) 0Hz P0758[0] 標(biāo)定 ADC 的 y1 值 0 P0759[0] 標(biāo)定 ADC 的 x2 值 [V] 10 電壓 10V 對應(yīng) 50Hz P0760[0] 標(biāo)定 ADC 的 y2 值 100 P0761[0] ADC 死區(qū)的寬度 [V] 0 死區(qū)的寬度 P0756[1] ADC 的 類型 3 帶監(jiān)控的單極性電壓輸入 (0~20mA) 參數(shù)號 說明 設(shè)定值 功能 P0757[1] 標(biāo)定 ADC 的 x1 值 [mA] 4 電壓 4mA 對應(yīng) 0Hz P0758[1] 標(biāo)定 ADC 的 y1 值 0 P0759[1] 標(biāo)定 ADC 的 x2 值 [mA] 10 電壓 20mA 對應(yīng) 50Hz P0760[1] 標(biāo)定 ADC 的 y2 值 100 P0761[1] ADC 死區(qū)的寬度 [mA] 4 死區(qū)的寬度 PID 調(diào)節(jié)器 比例（ P）調(diào)節(jié)的特點： ① 調(diào)節(jié)動作快，抗干擾能力強(qiáng)。 ② 調(diào)節(jié)作用有靜差，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜差隨比例度的增大 而增大 ③ 減小比例度，不僅可以減小系統(tǒng)的靜差，還可以加快系統(tǒng)的相應(yīng)速度。 積分（ I）調(diào)節(jié)的特點： ① 調(diào)節(jié)可以消除靜差 ② 積分調(diào)節(jié)動作緩慢，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。 ） 25 ③ 減小積分時間，雖可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 微分（ D）調(diào)節(jié)的特點： ① 具有快速超前作用，偏差剛一出現(xiàn)就開始動作。 ② 抑制被控量的振蕩，減小系統(tǒng)的超調(diào)量 ③ 加入微分作用，可能引起控制器的輸出不穩(wěn)定，因此微分調(diào)節(jié)應(yīng)慎用。 利用 I動作消除 靜 差和 利用 D動作抑制振蕩， 再 結(jié)合 P動作 快速調(diào)節(jié) 就構(gòu)成了 PID控制。這種控制方式用于從產(chǎn)生偏差到出現(xiàn)響應(yīng)需要一定時 間的負(fù)載系統(tǒng) 。 (即實時性要求 不 高，工業(yè)上的過程控制系統(tǒng)一般都是此類系統(tǒng)，本系統(tǒng)也比較適合 PID調(diào)節(jié) ) 圖 PID 控制框圖 采用 PID控制 可 獲得無偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制 效果 。 PID控制器的控制形式主要有兩種 ： (1)硬件型：即通用 PID控制器，在使用時只需要進(jìn)行線路的連接和 P、 I、 D參數(shù)及目 標(biāo)值的設(shè)定。本設(shè)計中 PID相關(guān)參數(shù)設(shè)置見下 文附錄 A表 (2)軟件型：使用離散形式的 PID控制算法在可編程序控制器 (或單片機(jī) )上做 PID控制器 此次使用硬件型控制形式，并且本 系統(tǒng)的 PID調(diào)節(jié)器內(nèi)置于變頻器中。 軟啟動器的選擇 目前國內(nèi)外軟啟動器產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展很快，產(chǎn)品的型號很多，比較有代表性的有ABB 公司的 PSA、 PSD 和 PS— DH 型；法國 TE 公司的 Altistart4 Altistart48 型；德） 26 國西 O 門子公司的 3RW22 型；英國 CT 公司的 SX 型等。 本設(shè)計選擇了施耐德 Altistart46型軟啟動器。 Altistart46 型軟啟動器有應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載和重型負(fù)載兩種類型，額定電流從 17~l200A 共 21 種額定值，電機(jī)功率 4~800kW。其主要特點是：具有斜坡升壓啟動、轉(zhuǎn)矩 控制啟動、啟動電流限制啟動、電壓提升脈沖啟動三種啟動方式；具有轉(zhuǎn)矩控制軟停車、制動停車、自由停車三種停車方式；具有對電動機(jī)和軟啟動器本身的熱保護(hù)、限制轉(zhuǎn)矩和電流沖擊、三相電源不平衡、缺相、斷相和電動機(jī)運行中過流等保護(hù)功能并提供故障輸出信號；具有實時檢測并顯示如電流、電壓、功率因數(shù)等參數(shù)的功能，并提供模擬輸出信號；提供本地端子控制接口和遠(yuǎn)程控制 RS— 485 通信接口。通過人機(jī)對話操作盤或通過 PC 機(jī)與通信接口連接，可顯示和修改系統(tǒng)配置、參數(shù)。 其主要參數(shù)設(shè)置范圍如下。 ? 啟動電流可調(diào)節(jié)范圍：額定值的 2— 5 倍之間； ? 啟動轉(zhuǎn)矩可調(diào)節(jié)范圍：額定值的 0． 15— 1． 0 倍之間； ? 加速力矩斜坡時間可調(diào)節(jié)范圍： l一 60s； ? 減速力矩斜坡可調(diào)節(jié)范圍： 1— 60s； ? 制動轉(zhuǎn)矩可調(diào)節(jié)范圍：額定值 0— 100％； ? 電壓提升脈沖幅值可調(diào)節(jié)范圍：額定電壓的 50％一 100％； ? 電動機(jī)運行時過流跳閘值可調(diào)節(jié)范圍：額定值的 50％一 300％ ； 根據(jù)軟啟動器的額定電流具體 75KW 的電機(jī)選擇型號為 ATS46C17N，其額定電流為 160A， 37KW 的電機(jī)選擇型號為 ATS46D75N，其額定電流為 68A。 壓力 變送 器的選擇 ：標(biāo)準(zhǔn)型壓力變送器 EVT100A ： EVT100A標(biāo)準(zhǔn)型工業(yè)用壓力變送器采用國際上最先進(jìn)的硅壓阻技術(shù)及精密補(bǔ)償技術(shù)，并融合獨特的 ASIC技術(shù)，組成完美的放大輸出的壓力變送器。該產(chǎn)品結(jié)合多項新技術(shù)，具有全溫范圍補(bǔ)償及相應(yīng)的線性補(bǔ)償，保證產(chǎn)品的長期穩(wěn)定性。廣泛應(yīng)用于石油、化工、水利、電力、工業(yè)控制等領(lǐng)域。 ： ） 27 表 技術(shù)參數(shù)表 量程 1~~0~~3000bar 綜合精度 177。 %，177。 %FS 長期漂移 %FS/年（非累計值） 重復(fù)性 滿量程的 % 過載壓力 2FS 破壞 壓力 3FS 工作溫度 40℃～ 80℃ 存儲溫度 40℃～ 80℃ 補(bǔ)償溫度 10℃～ 70℃ 零點溫漂 177。 %/10℃ 供電電壓 24V﹝ 1236VDC﹞ 外殼介質(zhì) 316 不銹鋼 根據(jù)要求選擇型號為 EVT100ABAV10M101, 從左至右依次注釋為 EVT100A：系列號， B：輸出 4~20mA， A：工作方式為絕壓， V10：壓力范圍為 0~10bar（ 1bar=），M1：壓力端口為 M10*1的外螺紋， 01：表示格蘭直接引線。 開關(guān)電源 DC 24 V壓力變送器 420m A水泵U V W 10 11 9 5MM430撥碼開關(guān) ON圖 壓力變送器的接線圖 其它電氣元件 1. 低壓斷路器 QF的作用： ①接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路 ②隔離作用：維修時，使變頻器與電源隔離。 ③保護(hù)作用：（變頻器輸入側(cè)發(fā)生短路）在出現(xiàn)過電流或欠電壓等保護(hù)。 一般變頻器允許的過載能力為 150%， 1min 為避免誤動作，低壓斷路器額定電流IQN應(yīng)選： IQN?（ ~） IN在電動機(jī)工頻與變頻切換控制電路中，斷路器應(yīng)按電動機(jī)在工頻下的起動電流來選擇， IQN? NM (INM為電動機(jī)額定電流 ) 電機(jī)功率 75KW，額定電流 140A，低壓斷路器額定電流 IQN應(yīng)選： 350A 電機(jī)功率 37KW，額定電流 68A，低壓斷路器額定電流 IQN應(yīng)選： 170A. ） 28 低壓斷路器（自動空氣開關(guān)）的分類 萬能式低壓斷路器 主要型號 DW10和 DW15兩個系列，用于配電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)。 裝置式低壓斷路器 主要型號 DZ5和 DZ15， DZ20系列，用于配電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)和電動機(jī)照明電路及電熱器等控制。 快速式低壓斷路器 主要型號 DS系列，用于半導(dǎo)體整流元件和整流裝置的保護(hù)。 限流式低壓斷路器 主要型號 DWX15和 DZ X10系列，用于短路電流相當(dāng)大（高達(dá)70KA）的電路中。 [3] 本設(shè)計中選擇裝置式低壓斷路器 ， 其 產(chǎn)品型號為 DZ 20 □ □ □ /□ □ □ ， 其相應(yīng)的注釋為 DZ：塑料外殼式斷路器 20：設(shè)計序號 具體為： 75KW選擇 DZ 20Y400極數(shù)為 3P高： 276mm，寬： 155mm，深： 150mm中的斷路器額定電流為 350A的。 37KW選擇 DZ 20Y225極數(shù)為 3P高： 257mm，寬： 109mm，深： 142mm中的斷路器額定電流為 180A的。 2. 接觸器 KM 的 選擇 ： ⑴輸入側(cè)接觸器的選擇：主觸頭的額定電流 IKN大于或等于變頻器的額定電流 IN即可。 即 IKN? IN 選用交流接觸器的型號為 C J 20 □ □ /□ □ 其相應(yīng)的注釋為 C：接觸器 J：交流 ， 20：設(shè)計代號 。 具體為 75KW選擇 CJ20150， 37KW選擇 CJ20100。 ⑵輸出側(cè)接觸器的選擇：主觸頭的額定電流 IKN大于或等于電動機(jī)的額定電流 INM。 即 IKN? INM 具體為 75KW選擇 CJ20250 ， 37KW選擇 CJ20100 ⑶工頻接觸器的選擇：電動機(jī)在工頻的起動情況下，其觸頭電流可電動機(jī)的額定電流再加大一個檔次來選擇。 具體為 75KW選擇 CJ20250 ， 37KW選擇 CJ20100 3. 繼電器的 選擇 ： 中間繼電器 KA的作用：將一個輸入信號變成多個輸出信號 或增大觸點容量。 ） 29 選擇中間繼電器 KA的型號為 JZ7— 44觸點額定電壓 500V 觸點額定電流 5A，觸電對數(shù) 4對常開， 4對常閉；吸引線圈電壓選用 380V 4. 熱繼電器 FR的作用：對三相交流電機(jī)長期過載保護(hù)， 缺相和斷相保護(hù)， 不能進(jìn)行瞬時過載保護(hù)和短路保護(hù)。 根據(jù) 熱繼電器的額定電流 來選擇其型號為 RD J 2□ /□ ， 注釋為 RD代表企業(yè)特征代號， J代表熱過載繼電器， 2代表設(shè)計序號， 第一個 □ 代表額定工作電流，第二個 □ 代表安裝方式代號。 其 功能結(jié)構(gòu) 具有 ① 斷相保護(hù)； ② 整定電流連續(xù)可調(diào)裝置； ③ 溫度補(bǔ)償； ④ 動作指示；⑤ 測試機(jī) 構(gòu)； ⑥ 停止按鈕； ⑦ 手動與自動復(fù)位按鈕； ⑧電氣上可分的一常開和一常閉觸頭 . 工作原理 ： 熱繼電器的雙金屬元件串聯(lián)在主電路中。當(dāng)線路電流增大后 , 雙金屬元件受熱彎曲到一定程度推動滑板 , 并通過補(bǔ)償雙金屬元件與推桿將常閉觸頭分開 ，常開觸點閉合 。電動機(jī)斷相、過載有效得到保護(hù) ，并輸出過載信號 。 具