【正文】 容量選擇也不能以電動機額定電流為依據(jù)。這是因為，電動機的容量選擇在考慮 最大負載，富裕系數(shù)，電動機規(guī)格等因素，往往電動機的容量富裕較大，工業(yè)用電動機常常在 50%～ 60%額定負荷下運行。若以電動機額定電流為依據(jù)來選擇變頻器的容量，留有富裕量太大，造成經(jīng)濟上浪費，而可靠性并沒有因此而得到提高。變頻器與電動機的匹配主要是電動機的額定電壓及電流，如果電動機額定電流小于同功率的變頻器額定電流，一般來說用同等功率的就足夠了，但如果大了，只好用大一級的變頻器。對于鼠籠式異步電動機，變頻器的容量選擇應以變頻器的額定電流大于電動機的最大正常工作電流 ，這樣可以最大限度地節(jié)約資金。在選 用變頻器時除了考慮技術(shù)性和可靠性外還應考慮經(jīng)濟性，一般不要留有太大功率余量，變頻器與電動機兩者的功率應相匹配，不但經(jīng)濟性好而且輸出波型更好。 3） 變頻器箱體結(jié)構(gòu)的選用 變頻器的箱體結(jié)構(gòu)要與環(huán)境條件相適應，即必須考慮溫度，濕度，粉塵，酸堿度，腐蝕性氣體等因素，這些因素與能否長期安全、可靠運行有很大的關(guān)系。常見有下列幾種結(jié)構(gòu)類型可供設計中選用 : a、 敞開型 IP00。本身無機箱，適合裝在電控箱內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏，盤，架上，尤其是多臺變頻器集中使用，選用這種型式較好，但環(huán)境條件要求較高； b、 封閉 IP20。適用一般用 途，可用于有少量粉塵或少許溫度、濕度變化的場合； c、 密閉型 IP65。適用環(huán)境條件差，有水，塵及一定腐蝕氣體的場合。 根據(jù)以上理論，選用三菱 FRA540系列變頻器。該變頻器采用先進磁通矢量控制方式，實現(xiàn)在線自動調(diào)整功能，調(diào)速比可達 1： 120（ ～ 60Hz）；可拆御風扇和接線端子，維護方便；柔性 PWM，實現(xiàn)更低噪音運行；內(nèi)置 RS485通信口，可插擴展卡符合全世界主要通信標準； PID等各種功能適合各種應用場合。應用三菱 FRA540系列變頻器內(nèi)置 PID功能的 PLC控制恒壓供水系統(tǒng)，效率高，損耗小，調(diào)速供水 節(jié)能效果突出，運行穩(wěn)定，可靠性高，抗干擾能力強，精度高，動態(tài)響應快，體現(xiàn)了變頻調(diào)速恒壓供水的技術(shù)優(yōu)勢，取代了水塔、水箱、氣壓罐等，實現(xiàn)恒壓供水，成為供水網(wǎng)的換代產(chǎn)品。 水泵及其電動機的選型 工作水泵型號和臺數(shù)的選擇，應根據(jù)逐時、逐日、逐季的用水量變化，要求的水壓，機組的效率和功率因素等確定。 武漢理工大學畢業(yè)設計 （論文） 18 水泵和電動機是供水系統(tǒng)的重要組成部分，水泵選擇恰當與否和動力費用有很大的關(guān)系，故須加以重視。選泵時，首先要滿足供水系統(tǒng)的要求 : 1） 水泵揚程應大于實際供水高度； 2） 水泵流量總和應大于實際最大供水量； 3） 水泵 能力足以供應最高用水量時的用水量，揚程應在該泵特性曲線的高效工作區(qū)內(nèi)，以減少耗電量； 4） 水泵型號應使泵站建筑面積和泵站的基礎埋深為最小，以降低泵站造價； 5） 水泵構(gòu)造應使泵站內(nèi)管線簡單，以減少水頭損失； 6） 安裝管理方便。 安裝臥式離心泵的泵站，平面尺寸較大而高度較低；立式軸流泵的泵站，情況正好相反，泵站的高度較大而平面尺寸較小。因此在深埋式的地下泵站可優(yōu)先考慮立式泵，半地下式和地面式泵站可用臥式泵。 選用多臺水泵時，水泵的型號最好相同，這可便于安裝和維修養(yǎng)護管理。在此設計中要求三臺主泵和主泵電機型號和容 量要相同，這才有利于在同一變頻器下正常的工作。大泵的效率比小泵高，而且用大泵時，工作泵和設備的費用以及泵站的面積常可減小。因此不可只從適應水量的變化出發(fā)，使用數(shù)量較多的小泵。使用多臺水泵供水可防止一臺水泵出現(xiàn)故障時，停止供水使得系統(tǒng)癱瘓。一般最優(yōu)的水泵臺數(shù)為 3～ 6臺。 綜合上述，對水泵進行選用時，要根據(jù)供水系統(tǒng)對流量的大小、揚程的高低和實際需要進行選擇。 在此主泵選用山東淄博博山大通水泵有限公司生產(chǎn)的型號為 500LX5的離心式清水泵 ，揚程 61m，流量 ，軸功率 ；電機型號為 Y132S4，容量為 ,額定電壓為 380V,額定電流為 ，轉(zhuǎn)速為 1450r/min。 遠傳壓力表選型 壓力傳感器和壓力變送器是將水管中的壓力信號變成 1～ 5V或 4～ 20mA的模擬量信號，作為模擬輸入模塊 (A/D模塊 )的輸入，在選擇時，為了防止傳輸過程中的干擾與損耗，我們采用 420mA輸出壓力變送器。在運行過程中，當壓力傳感器和壓力變送器出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)有可能開啟所有的水泵，而此時的用水量又達不到，這就使水管中的水壓上升，為了防止爆管和超高水壓損壞家中的用水設備 (熱水器、抽水馬桶等 )，本文中的 供水系統(tǒng)使用電極點壓力表的壓力上限輸出，作為 PLC的一個數(shù)字量輸入，當壓力超出上限時，關(guān)閉所有水泵并進行報警輸出。 本系統(tǒng)采用杭州市富陽儀川儀表有限公司生產(chǎn)的 YTT150型差動遠傳壓力 表，此表 適用于測量對鋼及銅合金不起腐蝕作用的液體、蒸汽和氣體等介質(zhì)的壓力。因為在儀表內(nèi)部設置一 個 滑線電阻式發(fā)送器，故可把被測值以電量值傳至遠離測量點的二次儀表上 ，以實現(xiàn)集中檢測和遠距離控制。此外， YTT150型差動遠傳壓力表既可對所測壓力作現(xiàn)場指示又能轉(zhuǎn)換為 0～ 10mA?DC或 4～ 20mA?DC的標準電流信號輸出， 便于現(xiàn)場檢測。本儀表武漢理工大學畢業(yè)設計 （論文） 19 由一個彈簧壓力表和一個電位器式發(fā)送器組成。儀表機械部分的作用原理與一般彈簧管壓力表相同。由于電位器設置在齒輪傳動機構(gòu)上，因此當齒輪傳動機構(gòu)中的扇形齒輪產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)時，固定在扇形齒輪軸上的電刷也相應地在滑線電阻上滑行，從而使被測壓力的變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，傳至二次儀表上，指示出相應的壓力值，同時現(xiàn)場儀表也指示相應的壓力值。 電位器的技術(shù)數(shù)據(jù)： 1） 精確度等級： 2） 發(fā)送器起始電阻值： 3～ 20Ω 3） 發(fā)送器滿度電阻值： 340～ 400Ω 4） 發(fā)送器接線端外加電壓不大于 6V 5） 使用 環(huán)境條件： 40～ 60℃，相對濕度不大于 85%，且震動和被測（控）介質(zhì)的急劇脈 6） 溫度影響：使用溫度偏離 20177。 5℃時，其溫度附加誤差不大于 %/10℃ 7） 重量： 觸摸屏 觸摸屏是本系統(tǒng)的人機界面，通過觸摸屏我們可以和系統(tǒng)進行信息交流。觸摸屏可以對系統(tǒng)的運行流程、水泵運行電流、變頻器的輸出頻率、輸出電壓以及系統(tǒng)報警情況進行顯示；同時通過觸摸屏我們可以進行壓力的設定、選擇系統(tǒng)的運行方式 (自動 /手動 )、泵的運行方式 (正常運行 /檢修 )，所以我們在選擇觸摸屏時，要考慮它與 PLC通訊情況，PLC和觸摸屏的使用同一個廠家的，觸摸屏可以選 三菱 F900系列 。 軟啟動器、自耦變壓器 當系統(tǒng)采用手動或 變頻固定方式運行時 ，如果電機的功率較大，不允許直接啟動時，需采用 軟啟動器 或自耦變壓器進行降壓啟動。在選擇軟啟動器、自耦變壓器時，應與電機的額定功率、額定電流相匹配，可選用 ABB的軟啟動器或 DANFOSS的產(chǎn)品。手動啟動是系統(tǒng)不可缺少的組成部分，尤其是當系統(tǒng)的自動部分出現(xiàn)問題時，而此時的供水又不能中斷。 PLC 用隔離變壓器、低壓電器、控制柜 PLC用隔離變壓器是對 PLC的供電電源進行隔離，防止 由于供電電源對 PLC引起的干擾。低壓電器和電氣控制柜為系統(tǒng)各種功能的實現(xiàn)提供條件，同時控制柜的接地必須良好?？蛇x用大連空六廠生產(chǎn)的白鋼柜。 武漢理工大學畢業(yè)設計 （論文） 20 供水 系統(tǒng)電路設計 系統(tǒng)主電路 系統(tǒng)電氣控制主電路如圖 42，三臺電機分別為 M M M3。接觸器 KM KM KM5分別控制 M M M3的工頻運行，接觸器 KM KM KM6分別控制 M M M3的變頻運行，F(xiàn)R FR FR3分別是三臺水泵電機過載保護用的熱繼電器， QS QS QS QS4分別為變頻器和三臺水泵電機主電路的隔離開 關(guān)， FU為主電路的熔斷器， FRA540為變頻器。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 3 M a y 20 0 8 S he e t o f F i l e : E : \ 2 00 8 年畢業(yè)論文 \ d e v i n 的畢業(yè)設計 \ G r a d ua t i on T h e s i s \系統(tǒng)接線 P R O T E L 圖 \系統(tǒng)接線圖 .d dbD r a w n B y:L1FUL2L3RSTUVWS T FRTSDFUOLACSE1 0E10254GNDFRA540Q S1Q S3K M5Q S4K M4K M3K M6Q S2K M1K M2FR3M3M1FR1M2FR2頻率設定壓力變送器接 P L C 圖 42 系統(tǒng)電氣控制主電路圖 系統(tǒng)控制電路 如圖 43為系統(tǒng)控制電路圖，圖中 SA為手動 /自動轉(zhuǎn)換開關(guān)， SA打在 1位置為手動控制狀態(tài)，打在 2的位置為自動控制狀態(tài)。手動運行時，可用按鈕 SB1SB8控制三臺水泵的啟 /停和電磁閥 YV2的通 /斷，自動運行時，系統(tǒng)在 PLC程序控制下運行，圖中的 HL10為自動運行狀態(tài)電源指示燈。 武漢理工大學畢業(yè)設計 （論文） 21 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 4 M a y 20 0 8 S he e t o f F i l e : E : \ 2 00 8 年畢業(yè)論文 \ d e v i n 的畢業(yè)設計 \ G r a d ua t i on T h e s i s \系統(tǒng)接線 P R O T E L 圖 \系統(tǒng)接線圖 .d dbD r a w n B y:NL1FUSA1 0 2S B 1 S B 2S B 3 S B 4S B 5 S B 6S B 7 S B 8K M 1K M 2K M 3K M 1K M 3K M 4H L 1H L 2H L 3H L 4H L 5H L 6H L 7H L 8H L 9H L 10K M 1F R 1F R 2F R 3P L CK M 6K M 5 K M 5 K M 2K M 3K M 4K M 5K M 6YV2KAB U FY 0 00Y 0 01Y 0 02Y 0 03Y 0 04Y 0 05Y 0 06Y 0 07Y 0 14Y 0 11Y 0 13Y 0 12 圖 43 系統(tǒng)控制電路圖 PLC I/O 分配 根據(jù)圖 4 43及以上控制要求統(tǒng)計控制系統(tǒng)的輸入輸出信 號的名稱、地址編號如表 ，水位上下限信號在水淹沒是為 0，露出時為 1。 表 41 輸入輸出點名稱及地址編碼 信號 名稱 地址編碼 輸入信號 手動和自動消防信號？ X000 供水啟動 X001 供水停止 X002 消防啟動？ X003 消防停止？ X004 水池水位下限信號 X005 水池水位上限信號 X006 壓力設定（ 010V）？數(shù)字信號 X007 壓力變送器 1 X010 壓力變送器 2 X011 武漢理工大學畢業(yè)設計 （論文） 22 續(xù)表 41 信號 名稱 地址編碼 輸入信號 變頻器報警信 號 X012 試燈按鈕？ X013 消報警按鈕 X014 手動 1水泵電機 X015 手動 2水泵電機 X016 手動 3水泵電機 X017 1水泵電機過熱保護 X020 2水泵電機過熱保護 X021 3水泵電機過熱保護 X022 輸出信號 1水泵工頻運行及指示燈 Y000 1水泵變頻運行及指示燈 Y001 2水泵工頻運行及指示燈 Y002 2水泵變頻運行及指示燈 Y003 3水泵工頻運行及指示燈 Y004 3水泵變頻運行及指示燈 Y005 生活 /消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥 Y006 水池水位下限報警指示燈 Y007 軟啟動器？電源 Y010 火災報警指示燈 Y011 報警電鈴 Y012 變頻器頻率復位控制 Y013 變頻器故障報警指示燈 Y014 1 泵的故障指示信號 Y021 2 泵的故障指示信號 Y022 3 泵的故障指示信號 Y023 送控制信號給變頻器 Y024 缺水保護電路 當水池水位偏低時，應停止供水，否則水泵處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，長時間會損壞水泵。缺武漢理工大學畢業(yè)設計 （論文） 23 水保護電路如圖 44所 示， HL11為指示燈， HK1為蜂鳴器， KA1為中間繼電器。當水池缺水時 KA1失電，利用其常開觸點切斷控制電路和常閉觸點進行聲光報警。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v