【正文】 FX N2 4AD 錯誤狀態(tài)信息。 BFM23(偏置 )的，默認值為 0， BFM24（ 增益）的默認值 5000。 （ 9） BFM23 BFM24。 BFM22的b0～ b7由低到高兩兩為一組。 （ 8） BFM22。若 BFM21的 b b0分別置為 （ 1， 0），則禁止調(diào)整19 增益和偏置；若 BFM21的 b b0分別置為 （ 0， 1） （ 此為默認值），則可以改變增益和偏置的意義課可由圖 33說明，圖中偏置為橫軸上的截距，表示數(shù)字量輸出為 0是的模擬量輸入值。 BFM20的默認值為 0。若將 BFM20設(shè)為 1，則模塊的所有設(shè)置都將復(fù)位成默認值。若設(shè)為 0，則為正常轉(zhuǎn)換速度，即 15ms/通道；若設(shè)為 1，則為告訴轉(zhuǎn)換速度，即 6ms/通道。 （ 5） BFM15。 （ 4） BFM9～ 12。 （ 3） BFM5～ 8。 （ 2） BFM1～ 4。具體地講。 0號 BFM用于通道的選 擇。 FX N2 4AD模塊利用緩沖存儲器 (簡稱 模 BFM)的設(shè)置完成編輯工作。其通常轉(zhuǎn)換速度為 15ms/ 通道，高速轉(zhuǎn)換速度為 6/ms通道。 FX系列可編程控制器中 ， 與 PLC連接的特殊功能擴展模塊位置從左至右依次編號 （ 擴展單元不所示。模擬量信號可通過雙絞屏蔽電纜接入，連接及方法如圖 31所示，當(dāng)使用電流輸入時，需將V+及 I+端短接。 模擬量輸入模塊的功能及與 PLC 系統(tǒng)的連接 FX N2 4AD 4模擬量輸入模塊具有 4個通道，可同時接受并處理 4路模 擬量輸入信號， 最大分辨率為 12位。模擬量擴展單元有單獨用于模 /數(shù)轉(zhuǎn)換的，單獨用于 數(shù) /模轉(zhuǎn)換的，也有兼具模 /數(shù)及數(shù) /模兩種功能的。 PLC 模擬量擴展單元的配置及應(yīng)用 PLC的普通輸入輸出端口均為開關(guān)量處理端口，為了使 PLC能完成模擬量的處理，常見的方法是為整體式 PLC加配模擬量擴展17 單元。 (4)泵站的其他邏輯控制。恒壓供水泵站中變頻器常常采用模擬量控制方式，這需采 PLC的模擬量控制模塊 ， 該模塊的模擬量輸入端接受傳感器送來的模擬信號 。 增加一臺工頻泵投入運行 PLC則是泵組管理的執(zhí)行設(shè)備。在設(shè)單一變頻器的多泵組泵站中，如規(guī)定和變頻器相連接的泵為主泵，主泵也是輪流擔(dān)任的。 (2)控 制水泵的運行與切換。該傳感器還具有體積小，重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠的特點。此外，系統(tǒng)還設(shè)有多種保護功能，尤其是硬件 /軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的及時維修和系統(tǒng)的正常供水。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)速，實現(xiàn)恒壓供水。 圖 33 日本安川變頻器 CIMRP5A45P5在電路中的接線圖 Fig 33 Japan39。 變頻器有 2個作用，一是作為電機的軟起動裝置，限制電動機的啟動電流；二是改變異步電動機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒壓供水。變頻器端子的 19端和 20端是傳感器壓力設(shè)定的上、下限值，該信號進 PLC，作為工頻切換的控制信息，由 PLC控制水泵的工頻或變頻運行。 S1 和 S2 短接，并與 S3 連接到 PLC 的輸出點上，由 PLC 控制變頻器的運行與關(guān)斷 ； U、 V、W 輸出端并聯(lián)三個接觸器分 別接 M M M3 泵電機，變頻器可分別驅(qū)動三臺泵，另外這三臺泵電機還通過另外三個接觸器并聯(lián)到工頻電源上，這 6 個接觸器線包連接到 PLC 的四個輸出點上，由 PLC控制其工頻、變頻切換工作。 M M2為變頻器的極限輸出頻率的檢測輸出信號端，該信號進 PLC，作為泵變頻與工頻切換的控制信息之一，變頻器的極限輸出頻率通過面板可以設(shè)定 。 變 頻器選用日本安川變頻器CIMRP5A45P5 產(chǎn)品，適配電機 15 kW，該變頻器基本配置中帶有PID 功能。 變 頻器硬件 選擇 根據(jù)設(shè)計要求， 變頻器選用日本安川變頻器 CIMRP5A45P5 產(chǎn)品。 (4)通 信數(shù)字量操作方式。 (3)外輸入端子模擬量頻率選擇操作方式。變頻器通常在控制端子中設(shè)置一些控制端，如圖 4端子 XX X3，他們的 7種組合課選定 7種工作頻率值。變頻器常 設(shè)有多段頻率選擇功能。具體操作又有兩種方法，一個按面板上頻率上升或頻率下降的按鈕調(diào)節(jié)輸出頻率，另一個方法是通過直接設(shè)定頻率數(shù)值調(diào)節(jié)輸出頻率。 變頻器的輸出頻率控制有以下幾種方式： （ 1）操作面板控制方式。修訂是為了使 變頻器的性能與實際工作任務(wù)更加匹配。功能碼一般有數(shù)十甚至上百條， 涉及調(diào)速操作端口指定、頻率變化范圍、 力矩控制、系統(tǒng)保護等各個方面。 變頻器的操作方式及使用 和 PLC一樣，變頻器是一種可編程的電氣設(shè)備。 12 通用變頻器按工作方式分類的主要工程意義在于各類變頻器對負載的適應(yīng)性。矢量控制將交流電動機的定子電流采用矢量分解的方法，計算出定子電流的磁場分量及轉(zhuǎn)矩分量，并分別控制，從而大大提高了 變頻器對電動機轉(zhuǎn)速及力矩控制的精度及性能。 （ 3）矢量控制。更重要的是，在 fE =常數(shù)的條件下，通過對轉(zhuǎn)差率的控制，可以實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)矩的控制。轉(zhuǎn)差頻率控制是在 fE 控制基礎(chǔ)上增加轉(zhuǎn)差控制 的一種 控制方式。采用 fU 控制方式的變頻器通常被稱為普通功能變頻器。 fU 控制由于忽略了電動機漏阻抗的作用，在低頻段工作特性不理想。 fU 控制即電壓與頻率成比例變化控制。圖 32為電流型變頻器主電路基本結(jié)構(gòu)示意圖。有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出。為了電動機制 動的需要，中間電路中有時還包括制動電阻及一些輔助電路?？刂齐娐肥亲冾l器的核心部分．性能的優(yōu)劣決定了變頻搏的性能。變頻器的控制電路包括主控制電路、信號檢測電路、門極驅(qū)動電路、外部接口電路及保護電路等幾個部分 。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出。負載側(cè)的變流器為逆變器。所以又常稱直流中間環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)。 因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率的交換。由于逆變器的負載多為異步電動機，屬于感性負載。 (2)直流中間電路。市售通用變頻器多是交 直 交變頻器，其9 控制指令 中 間直流環(huán)節(jié) AC 控制指令 控制指令 網(wǎng)側(cè)變流器 整流器 逆變器 AC M 運行指令 基本結(jié)構(gòu)圖如圖 31所示， 圖 31 交 直 交變頻器的基本結(jié)構(gòu) Fig31 The basic structure of TACstraightCycloconverter 由主回路，包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器和控制回路組成，現(xiàn)將各部分的功能分述如下： (1)整流器。而交 直 交變頻器則是先把工頻交流電通過整流變成直流電。 變頻器的基本結(jié)構(gòu) 從頻率變換的形式來說．變頻器分為交 交和交 直 交兩種形式。 均與送 入 電機的電流頻率 /成正比例或接近于正比例。 PfN 11 60? 式中 1N 同步轉(zhuǎn)速， r/min； 1f 定子頻率， Hz； P 電機的磁極對數(shù)。大家都知道，從發(fā)電廠送出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國是每秒 50Hz。 8 3 變頻器 和壓力傳感器 交流變頻器是微計算機及現(xiàn)代電力電子技術(shù)高度發(fā)展的結(jié)果。 信 號的量值與前邊提到的差值成比例，用于驅(qū)動執(zhí)行設(shè)備工作。 PID調(diào)節(jié)過程視調(diào)節(jié)器的內(nèi)部構(gòu)成有數(shù)字式調(diào)節(jié)及模擬量調(diào)節(jié)兩類，以微計算機為核心的調(diào)節(jié)器多為數(shù)字式調(diào)節(jié)。為了實現(xiàn)調(diào)節(jié)的快速性與系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)器工作中還有個調(diào)節(jié)規(guī)律問題，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律多是比例 積分 微 分調(diào)節(jié)，俗稱 PID調(diào)節(jié)器。如給定位大于 實際 值，說明系統(tǒng)水壓低于理想水壓，要加大水泵電機的轉(zhuǎn)速．如水壓高于理想水壓，要降低水泵電機的轉(zhuǎn)速。 (3)根據(jù)結(jié)定值與實測值的綜合，依一定的調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出系統(tǒng)調(diào)節(jié)信號。 (2)接收傳感器送來的管網(wǎng)水壓的實測值。另外有些供水系統(tǒng)可能有多種用水目的，如將生活用水與消防用水共用一個泵站，水壓的設(shè)定值可能不止一個，一般消防用水的水壓要高一些。 供水距離越遠，用水地點越高，系統(tǒng)所需供水壓力越大。 圖 21 恒壓供水系統(tǒng)示意圖 Fig21 Constant pressure water supply system schematic drawing P L C 送水 消防 生活 變頻器 工頻 /變頻切換電路 1 號泵 2 號泵 3 號泵 壓力罐 壓力傳感器 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 7 調(diào)節(jié)器是一種電子裝置，在系統(tǒng)中完成以下幾種功能： (1) 設(shè)定水管壓力的給定值。當(dāng)用水量大時，水壓降低： 用水量小 時，水壓升高。 圖 21為恒壓供水 系統(tǒng) 構(gòu)成示意圖。另一種方案是數(shù)臺電機配一臺變頻器，變頻器與電機間可以切換，供水運行時，一臺水泵變頻運行。恒壓供水的主要目標(biāo)是保持管網(wǎng)水壓的恒定，水泵電機的轉(zhuǎn)速要跟隨用水量的變化而 變化，這就要用變頻器為水泵電機供電。配單臺電機及水泵時，它們的功率必須足夠的大，在用水量少時開一臺大電機肯定是浪費的．電機選小了用水量大時供水會不足。 本論文中所做的工作 根據(jù)系統(tǒng)要求，設(shè)計出滿足要求的恒壓供水系統(tǒng)，對 PLC、變頻器、壓力傳感器進行選型，根據(jù) 系統(tǒng)要求設(shè)計出能滿足控制要求的控制 電路和控制 程序。本文研究的目標(biāo)是對恒壓控制技術(shù)給予提升，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和節(jié)能效果進一步提高，操作更加簡捷，故障報警及時迅速，同時具有開放的數(shù)據(jù)傳輸。 課題來源及本文的主要研究內(nèi)容 課題來源 本課題來源于生產(chǎn)、生活供水的實際應(yīng)用。 可以看出 ，目前在國內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計中，對于能適應(yīng)不同的用水場合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性 (EMC)， 的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制研究得不夠。 5kW22kW)，無需外接 PLC和 PID調(diào)節(jié)器，可完成最多 4臺水泵的循環(huán)切換、定時起、停和定時循環(huán)。但在系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗擾性能以及開放性等多 方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來說，還遠遠沒能達到所有用戶的要求。 目前國內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國外的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺水泵的循環(huán)控制，有的采用可編程控制器 (PLC)及相應(yīng)的軟件予以實現(xiàn) 。它將 PID調(diào)節(jié)器和 PLC可編程控制器等硬件集成在變頻器控制基板上，通過設(shè)置指令代碼實現(xiàn) PLC和 PID等電控系統(tǒng)的功能，只要搭載配套的恒壓供水單元，便可直接控制多個內(nèi)置的電磁接觸器工作，可構(gòu)成最多 7臺電機 (泵 )的供水系統(tǒng)。隨著變頻技術(shù)的 發(fā)4 展和變頻恒壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及自動化程度高等方面的優(yōu)點以及顯著的節(jié)能效果被大家發(fā)現(xiàn)和認可后，國外許多生產(chǎn)變頻器的廠家開始重視并推出具有恒壓供水功能的變頻器，像日本Samc。應(yīng)用在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅作為執(zhí)行機構(gòu)，為了滿足供水量大小需求不同時，保證管網(wǎng)壓力恒定，需在變頻器外部提供壓力控制器和壓力傳感器，對壓力進行閉環(huán)控制。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來的。使系統(tǒng)水壓無論流量如何變化始終穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。頻繁啟動會造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)所需水 量下降時，供水壓力將超出系統(tǒng)所需要的壓力從而造成能量的浪費。但氣壓罐供水方式也存在著許多缺點。罐的占地面積與水塔水箱供水方式相比3 較小，而且可以放在地上，設(shè)備的成本比水塔要低得多。水箱的水位監(jiān)控裝置也容易損壞，這樣系統(tǒng)的開、停，將完全由人操作，使系統(tǒng)的供水質(zhì)量下降能耗增加。占地面積與設(shè)備投資都有所減少，但這對建筑物的造價與設(shè)計都有影響，同時水箱受建筑物的限制，容積不能過大，所以供水范圍較小。 恒速泵加高位水箱的供水方式 這種方式原理與水塔是相同的，只是水箱設(shè)在建筑物的頂層。而 且系統(tǒng)水壓不能隨系統(tǒng)所需流量和系統(tǒng)所需要壓力下降而下降，故還存在一些能量損失和二次污染問題。但這種供水方式基建設(shè)備投資最大，占地面積也最大 。這種方式顯然比前一種節(jié)電，其節(jié)電率與水塔容量、水泵額定流量、用水不均勻系數(shù)、水泵的開、停時間比、開、停頻率等有關(guān)。水泵處于斷續(xù)工作狀態(tài)中。水塔的合理高度是要求水塔最低水位略高于供水系統(tǒng)所需要壓力。這種系統(tǒng)形式簡單、造價最低，但耗電、耗水嚴(yán)重，水壓不穩(wěn)，供 水質(zhì)量極差。 一臺恒速泵直接供水系統(tǒng) 這種供水方式，水泵從蓄水池中抽水加壓直接送往用戶，有的甚至連蓄水池也沒有，直接從城市公用水網(wǎng)中抽水，嚴(yán)重影響城市2 公用管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定。在恒壓供水技術(shù)出現(xiàn)以前，出現(xiàn)過許多供水方式。 變頻恒壓供水產(chǎn)生的背景和意義 眾所周知，水是生產(chǎn)生活中不可缺少的重要組成部分，在節(jié)水節(jié)能已成為時代特征的現(xiàn)實條件下，我們這個水資源和電能短缺的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動化程度低。采用該系統(tǒng)進 行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便地實現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控