【正文】 ，然后進行動畫連接。用同樣的方法組態(tài)所有變量（見圖 54）。 圖 52 通信協(xié)議的設(shè)置 新建工程與組態(tài)變量 圖 53 定義變量對話框 課程設(shè)計論文 24 雙擊 “組態(tài)王 ”啟動工程管理器，新建一個工程，名為 “恒壓供水系統(tǒng) ”，雙擊新建工程打開工程瀏覽器，點擊工程瀏覽器中的 “數(shù)據(jù)詞典 ”圖標，右面工作區(qū)會出現(xiàn)系統(tǒng)定義好的內(nèi) 存變量。由于使用串行通信接口 1，故雙擊工程瀏覽器的設(shè)備文件夾中的 “COM1”圖標，在出現(xiàn)的對話框中設(shè)置波特率為 19200bit/s，如圖 所示。本設(shè)計中選擇北京亞控公司的 “組態(tài)王 ”軟件制作監(jiān)控系統(tǒng)。） 顯示 P0970 則復位操作完成 電機參數(shù)設(shè)置 P0010=1 (快速調(diào)試 ) P0100=0(功率單位為 KW； f 的缺省值為 50Hz) P0304=380(電動機的額定電壓 ) P0305=(電動機的額定電 ) P0307=75（電動機的額定功率） P0310=50(電動機的額定頻率 ) P0311=1470（電動機的額定轉(zhuǎn)速） P0700=2(變頻器命令源選擇為模入端子 /數(shù)字輸入 ) P1000=2(模擬設(shè)定值 ) P1080=5(電動機最小頻率 ) P1082=50(電動機最大頻率 ) P1120=10（電動機從靜止停車加速到最大電動機頻率所需時間） P1121=10（電動機從最大頻率減速到靜止停車所需的時間） P3900=1(結(jié)束快速調(diào)試 ) 課程設(shè)計論文 22 5 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 組態(tài)軟件簡介 組態(tài)軟件一般有圖形界面系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、第三方程序接口組件和控制功能組件組成。達到穩(wěn)定供水。 判斷反饋值為 H≤，則一號水泵變速運行。 課程設(shè)計論文 19 判斷反饋值為 H≥，則使一號水泵定速工作，同時使二號水泵變速工作。 PLC 程序 啟動變頻器工作 1L Q0. 3 N L1 S7200 PLC 1M M L+ K1 K2 K3 K4 K5 K6 220VAC SB1 SB2 SB3 SB4 SD 課程設(shè)計論文 18 PLC 接收壓力變送器反饋的值，與設(shè)定值進行以系列計算之后輸出一個值控制變頻器的輸出頻率，同時根據(jù)輸出 AC0 的值判斷電動機工作的臺數(shù)與狀態(tài)。 點用于在一號泵有故障時手動啟用三號泵代替一號泵的工作。傳感器的量程為 0～ ，工作溫度為 5℃ ～ 60℃ ，輸出電壓為 0～ 5V，作為本系統(tǒng)的反饋信號供給 PLC。 該傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實現(xiàn)壓力測量的力 電轉(zhuǎn)換。 PLC 及壓力傳感器的選擇 水泵 M M M3 可變頻運行，也可工頻運行，需要 6 個輸出點，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求需要五個輸入點，則選擇西門子的 S7200 系列 PLC。當 PLC 處于停狀態(tài)時，只進行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。 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、程序輸出幾個階段。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)迅速恢復運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，即可投入運行。 編程簡單易學 PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 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)。另外為了提高操作性能，它還有多種人 機對話的接口模塊 。 豐富的 I/O 接口模塊 PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如： 交流或直流； 開關(guān)量或模擬量； 電壓或電流；脈沖或電位； 強電或弱電等。 (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，以防止故障擴大。 (4)采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 PLC 的特點 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)場的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 可編程控制器 (PLC) PLC 的定義 及特點 在 PLC 的發(fā)展過程中，美 國電 氣制造商協(xié)會（ 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），英文縮課程設(shè)計論文 15 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。對同一擋中電動機容量較大者，制動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值偏小。對同一擋中電動機容量較小者，制動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值偏大。但按說明書上選擇電阻時須注意下面問題，變頻器生產(chǎn)廠家為了減少制動電阻檔次，常常對若干種不同容量的電動機提供相同阻值和容量的制動電阻。 標稱截 面 /mm2 0R /(mΩ/m) 制動電阻 準確計算制動電阻值十分麻煩，在實際工作中基本不用。 由公式（ ）得： (??U ～ ） V 由公式（ ）得： mΩ/m ?? 0R mΩ/m 根據(jù)表 判斷所需的導線截面積 ，為了滿足控制系統(tǒng)的要求，應(yīng)該選擇截面積為16 2mm 的導線。由上兩式可直接求出 0R 的取值范圍。所以，在決定變頻器和電動機之間 導線的線徑時，最關(guān)鍵的因素便是線路電壓降 U?的影響。 (2)變頻器和電機之間的導線 因為頻率下降時，電壓也要下降，在電流相等的情況下，線路電壓降 U? 在輸出電壓中的比例將上升，而電動機得到電壓的比例則下降。 根據(jù)上述數(shù)據(jù)施奈德的 LC1—D150，滿足參數(shù)要求，可以選擇 主電路的線徑 (1)電源和變頻器之間的導線 一般說來，和同容量普通電動機的電線選擇方法相同。 接觸器 (1)主要作用 ： 可通過按鈕開關(guān)方便地控制變頻器的通電與斷電；變頻器發(fā)生故障時，可自動切斷電源。 為了避免誤動作，斷路器的額定電流 QNI 應(yīng)選： NQN II )~(? () 其中 NI 為變頻器的額定電流。當變頻器輸入側(cè)發(fā)生短路等故障時，進行保護。 根據(jù)計算所得的所需參數(shù)可以選取西門子 MicroMaster430（風機水泵專業(yè)）變頻器，具體的可以選擇 MM430110K 型號的變頻器，他配接電機的容量是 110kw，額定電流為 205A 滿足使用需求，可以選擇。 從計算功率的角度 ： 對于連續(xù)運轉(zhuǎn)的變頻器必須同時滿足以下 3 個計算公式： (1)滿足負載輸出： P≥Pm／ η () (2)滿足電動機容量： P≥√3KUeIe cosφ 103 () (3)滿足電動機電流： I≥KIe () 式中 P 為變頻器容量（單位 kW）， PM負載要求的電動機軸輸出功率（單位 kW），Ue 為電動機額定電壓（單位 V）， Ie 為電動機額定電流（單位 A）， η為電動機效率（通常約為 0． 85）， cosφ 為電動機功率因數(shù)（通常約為 0． 75）， k 是電流波形補償系數(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）。 （ 4）經(jīng)測試，電動機實際功率確實有富余，可以考慮選用功率小于電動機功率的變頻器，但要注意瞬時峰值電流是否會造成過電流保護動作。 （ 2）在變頻器的 功率分級與電動機功率分級不相同時，則變頻器的功率要盡可能接近電動機的功率，但應(yīng)略大于電動機的功率。 從效率的角度 ： 課程設(shè)計論文 12 系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動機效率的乘積，只有兩者都處在較高的效率下工作時，則系統(tǒng)效率才較高。需要著重指出的是，確定變頻器容量前應(yīng)仔細了解設(shè)備的工藝情況及電動機 參數(shù)，例如潛水電泵、繞線轉(zhuǎn)子電動機的額定電流要大于普通籠形異步電動機額定電流，冶金工業(yè)常用的輥道用電動機不僅額定電流大很多，同時它允許短時處于堵轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，且輥道傳動大多是多電動機傳動。 選擇變頻器時，只有變頻器的額定電流是一個反映半導體變頻裝置負載能力的關(guān)鍵量。 從電流的角度 ： 大多數(shù)變頻器容量可從三個角度表述：額定電流、可用電動機功率和額定容量。 適用場合 一般風機、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、高精傳動、轉(zhuǎn)矩控制 負荷起動、起重負載轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，恒轉(zhuǎn)矩波動大負載 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)的運行可靠性，因此，合理的容量將保證最優(yōu)的投資。 177。（ ~） 177。 課程設(shè)計論文 11 表 控制方式的比較 控制方式 U/f=C 控制 電壓空間矢量控制 矢量控制 直接轉(zhuǎn)矩控制 反饋裝置 不帶 PG 帶 PG或 PID調(diào)節(jié)器 不要 不帶 PG 帶 PG 或編碼器 速比 I 1:40 1:60 1:100 1:100 1:1000 1:100 起動轉(zhuǎn) 矩（在3Hz） 150% 150% 150% 150% 零轉(zhuǎn)速時為 150% 零轉(zhuǎn)速時為 150%~200% 靜態(tài)速度精度/% 177。選用變頻器時不要認為檔次越高越好，其實只要按負載的特性，滿足使用要求就可，以便做到量才使用、經(jīng)濟實惠。 變頻器選型 變頻器 的控制方式 控制方式是決定變頻器使用性能的關(guān)鍵所在。 (5) 最優(yōu)控制 最優(yōu)控制在實際中的應(yīng)用根據(jù)要求的不同而有所不同，可以根據(jù)最優(yōu)控制的理論對某一個控制要求進行個別參數(shù)的最優(yōu)化。 (4) 直接轉(zhuǎn)矩控制 直接轉(zhuǎn)矩控制是利用空間矢量坐標的概念，在定子坐標系下分析交流電動機的數(shù)學模型，控制電動機的 磁鏈和轉(zhuǎn)矩，通過檢測定子電阻來達到觀測定子磁鏈的目的，因此省去了矢量控制等復雜的變換計算，系統(tǒng)直觀、簡潔，計算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。例如形成開關(guān)次數(shù)最少的 PWM 波以減少開關(guān)損耗。 (3) 矢量控制 矢量控制是通過矢 量坐標電路控制電動機定子電流的大小和相位，以達到對電動機在 d、 q、 0 坐標軸系中的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進行控制，進而達到控制電動機轉(zhuǎn)矩的目的。 (2) 轉(zhuǎn)差頻率控制 轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式，它是在 V/f 控制的基礎(chǔ)上，按照知道異步電動機的實際轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電源頻率，并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)變頻器的輸出課程設(shè)計論文 10 頻率，就可以使電動機具有對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。 (1) V/f 控制 V/f 控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩 速度特性，基于在改變電源頻率進行調(diào)速的同時，又要保證電動機的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。 變頻器的分類 變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式分類，可以分為 PAM 控制變頻器、 PWM 控制變頻器和高載頻 PWM 控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為 V/f 控制變頻器、 轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。 課程設(shè)計論文 9 3 器件的選型及介紹 變頻器 簡介 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與分類 變頻器的基本結(jié)構(gòu) 變頻器是把工頻電源 (50Hz 或 60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備。 當用水量增大、水壓下降，變頻器輸出頻率上升到 50Hz 時水壓仍然不 足，經(jīng)過短暫的延時，將 M1 切換為工頻工作，同時變頻器的輸出頻率迅速降低為 0，然后使 M2投入變頻運行。首先使正在變頻運行的 M3 減速停機，然后使變頻器的輸出頻率升至50Hz，將 M2 切換為變頻工作，依此類推這種方式通常用于各臺水泵的容量不相等的供水系統(tǒng)中，其優(yōu)點是水泵的停機比較緩慢，管網(wǎng)壓力比較穩(wěn)定；缺點是不能自動地循環(huán)變換。其優(yōu)點是可以自動的使各泵運行的時間比較均衡；缺點是工頻運行狀態(tài)直接停機時，可能由于停機太快而使管網(wǎng)壓力發(fā)生較大波動。變頻器輸出頻率仍然低于下限值，重復上述過程，水泵 M2 脫離工頻電源停止運行，變頻器驅(qū)動水泵 M3 恒壓供水，水壓穩(wěn)定在設(shè)課程設(shè)計論文 8 定值上。 (1)先開先