【正文】 能的理論分析。(5) PLC、變頻器、外圍接口的連接及PLC的編程。 本論文在理論分析和解決實(shí)際工程問題的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)一個完整的控制系統(tǒng)，并證明是可行的，它是設(shè)計(jì)和實(shí)施城市供水系統(tǒng)提供了一個很好的例子。他一方面能通過變頻調(diào)速的恒壓控制實(shí)現(xiàn)供水的水壓穩(wěn)定，提高供水質(zhì)量，另一方面能保證供水的可靠性和安全性，在發(fā)生火災(zāi)時能可靠地供水。 設(shè)計(jì)內(nèi)容圖21為雙恒壓無塔供水系統(tǒng)的工藝流程。水池的高低水位信號也直接送給PLC，作為水位報(bào)警。當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時，電磁閥YV2得電，打開消防用水管網(wǎng)，三臺泵供生活/消防用水使用，和維護(hù)消防水高恒壓值。圖21 系統(tǒng)工藝流程圖 控制要求 對三泵消防、生活雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是：(1) 生活供水，系統(tǒng)應(yīng)該是一個低恒壓值，消防供水系統(tǒng)應(yīng)該運(yùn)行高恒壓值；(2) 三臺泵根據(jù)恒壓的需要，采取的接入和退出原則是“先開先?！?；(3) 當(dāng)用水量小時，如一臺水泵連續(xù)運(yùn)行時間超過3 h，則要切換到下一臺泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”；(4) 要求報(bào)警功能完善；(5) 操作泵手動控制功能，只有在緊急或儉修時臨時使用。設(shè)置供水壓力可以是常數(shù)，也可以是一個分段函數(shù),在每一段時間是一個常數(shù)。 從圖22中可以看出，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果實(shí)際的水壓力低于設(shè)定壓力的壓力差，控制系統(tǒng)將是之間的差異，計(jì)算和轉(zhuǎn)換，計(jì)算變頻器輸出頻率的附加價值，價值是為了減少實(shí)際壓力的水供應(yīng)和集合之間的差異值，遞增和逆變器的輸出電流的附加價值，得出的值是逆變器電流應(yīng)該輸出的頻率。如果運(yùn)行過程中的實(shí)際供水壓力高于設(shè)定壓力，恰恰相反逆變器的輸出頻率會降低，泵的速度降低，實(shí)際的水壓力將相應(yīng)減少。圖22 變頻恒壓控制原理圖攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 變頻器與壓力傳感器的選型3 變頻器與壓力傳感器的選型 變頻器的介紹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(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備。包括控制電路來完成控制主電路，整流電路將交流電轉(zhuǎn)化為直流電(dc)，直流中間電路的濾波輸出的整流電路、逆變電路，直流到交流逆變器。 變頻器的基本結(jié)構(gòu)從頻率變換的形式來說。交流逆變器頻率的交流電直接轉(zhuǎn)換成交流電的頻率，電壓可控制，稱為直接式變頻器。然后返回到直流電到交流電的頻率，電壓可以被控制，又稱間接式變頻器。控制指令中間直流環(huán)節(jié)AC控制指令控制指令逆變器ACM運(yùn)行指令 網(wǎng)側(cè)變流器整流器圖31 交直交變頻器的基本結(jié)構(gòu)變頻器由主回路，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。(2)直流中間電路。由于逆變器負(fù)載更多的異步電動機(jī)，屬于感性負(fù)載。因此，在中間直流環(huán)節(jié)，沒有無功功率交換電機(jī)之間。所以他們通常被稱為中間直流環(huán)節(jié)中間直流儲能環(huán)節(jié)。負(fù)載側(cè)變頻器是逆變器。(4)控制電路。其主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制，對整流器的電壓控制及完成各種保護(hù)功能。性能的優(yōu)劣決定高性能變頻器性能。直流中間電路的儲能元件在整電路是電壓源時是大容量的電解電容，在整流電路是電流源時是大容量的電感。逆變電路最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用6個半導(dǎo)體主開關(guān)器件組成的三橋式逆變電路?，F(xiàn)代變頻器控制電路的核心器件是微型計(jì)算機(jī)，全數(shù)字化控制為變頻器的優(yōu)良性能提供了硬件保障 。圖32 電壓型變頻器圖33 電流型變頻器 變頻器的分類和工作原理非智能控制方式在交流變頻器中使用的有直接轉(zhuǎn)矩控制、V/f協(xié)調(diào)控制、矢量控制、轉(zhuǎn)差頻率控制等。V/f控制逆變器結(jié)構(gòu)很簡單，但逆變器采用開環(huán)控制方法，不能達(dá)到更高的控制性能。 (2)轉(zhuǎn)差頻率控制 轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩控制模式，它是根據(jù)V/f控制，據(jù)了解實(shí)際速度與電源頻率感應(yīng)電動機(jī)，基于轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)輸出頻率的想的變頻器，可使電動機(jī)與相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。(3)矢量控制 矢量控制是通過電路的大小來控制電動機(jī)的定子電流矢量坐標(biāo)和相位，為了實(shí)現(xiàn)電動機(jī)在D軸和轉(zhuǎn)矩電流的勵磁電流分別控制，然后實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的控制電動機(jī)轉(zhuǎn)矩。如形成了最小數(shù)量的PWM波減少開關(guān)損耗。(4)直接轉(zhuǎn)矩控制 直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間矢量坐標(biāo)的概念，分析定子坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，控制交流電機(jī)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，通過檢測定子電阻實(shí)現(xiàn)的目的，因此觀測定子磁鏈定向消除復(fù)雜的轉(zhuǎn)換，如矢量控制計(jì)算，直觀、簡單的系統(tǒng)，計(jì)算速度和精度都比矢量控制方式。(5)最優(yōu)控制 最優(yōu)控制在實(shí)際應(yīng)用需求的不同而異，可以根據(jù)最優(yōu)控制理論在一定的控制要求個別參數(shù)優(yōu)化。 變頻器的操作方法和使用 和PLC一樣，變頻器是一種可編程的電氣設(shè)備。函數(shù)的代碼通常有數(shù)十甚至數(shù)百個，涉及港口指定的操作，頻率變化范圍的速度和轉(zhuǎn)矩控制、系統(tǒng)保護(hù)等各方面。修訂是為了使換能器的性能和實(shí)際的工作任務(wù)更加匹配。變頻器的輸出頻率控制有以下幾種方式：(1) 操作面板控制模式。具體操作有兩種方法：一個由面板在頻率向上或向下的按鈕來調(diào)節(jié)輸出頻率，另一個方法是通過直接數(shù)字控制設(shè)置頻率輸出頻率。常設(shè)有多級變頻器選擇函數(shù)。變頻器通常有一些控制在控制終端。(3) 外輸入端子模擬量頻率選擇操作方式。(4) 通信數(shù)字量操作方式。 變頻器的選型 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。當(dāng)選擇逆變器不認(rèn)為等級越高越好，事實(shí)上只要根據(jù)負(fù)載特性，滿足使用要求，可以做量使用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。如下表31所示。變頻器的容量選擇在實(shí)際操作中存在很多誤區(qū)，這里給出了三種基本的容量選擇方法，它們之間互為補(bǔ)充。從電流的角度：大多數(shù)的變頻器容量從3個角度額定電流、額定功率的電機(jī)和可用容量。表31 變頻器的控制方式控制方式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I1:401:601:1001:1001:10001:100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。（~）177。177。適用場合一般泵類、風(fēng)機(jī)等較高精度控制,調(diào)速 一般工業(yè)上的調(diào)速或控制所有調(diào)速或控制轉(zhuǎn)矩控制、高精傳動、伺服拖動起重負(fù)載、負(fù)荷起動轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，恒轉(zhuǎn)矩波動大負(fù)載選擇變頻器，只有額定電流的逆變器是一種反映半導(dǎo)體設(shè)備負(fù)載能力的關(guān)鍵。需要確認(rèn)你的逆變器容量在著重指出，應(yīng)該仔細(xì)了解工藝狀態(tài)設(shè)備和電機(jī)參數(shù)，如額定電流的電動潛油泵、繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)比普通鼠籠式異步電動機(jī)額定電流，傳送帶電機(jī)不僅是額定電流的冶金工業(yè)常用的更多，它允許短時間工作在同一時間堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，電機(jī)驅(qū)動和輥傳動是主要狀態(tài)。 從效率的角度：產(chǎn)品的變頻器和電動機(jī)效率是系統(tǒng)效率的兩個方面，只有兩個是在一個更高的效率在工作，那么系統(tǒng)效率更高。(2) 變頻器的額定功率和電機(jī)功率等級不同時，轉(zhuǎn)換器有權(quán)盡可能接近電機(jī)的功率,但應(yīng)略大于電機(jī)的功率。(4) 經(jīng)測試，有實(shí)權(quán)盈余，可以考慮選擇功率小于電動機(jī)電源轉(zhuǎn)換器，但必須注意瞬態(tài)峰值電流將引起過電流保護(hù)動作嗎。從功率計(jì)算的角度：為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器還必須滿足以下三個計(jì)算公式：(1)負(fù)載輸出滿足：P≥Pm／η ()(2)電動機(jī)的容量滿足：P≥3KUeIe cosφ103 () (3)電動機(jī)的負(fù)載電流滿足：I≥KIe ()式中P為變頻器的容量（單位kW），PM負(fù)載要求的電動機(jī)軸的輸出功率（單位kW），Ue為電動機(jī)的額定電壓（單位V），Ie為電動機(jī)的額定電流（單位A），η為電動機(jī)的效率（通常約為0．85），cosφ為電動機(jī)的功率因數(shù)（通常約為0．75），k是電流的波形補(bǔ)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，～)。 根據(jù)計(jì)算所得的所需參數(shù)可以選取西門子MicroMaster430（風(fēng)機(jī)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(jī)的容量是110kw，額定電流為205A滿足使用需求，可以選擇。該傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓力測量的力電轉(zhuǎn)換。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。它通過控制量的傳感器等檢測控制對象(反饋)，與目標(biāo)價值(如溫度、流量、壓力設(shè)置點(diǎn))。也就是使反饋量是符合目標(biāo)的一般控制方法。圖 41 PID控制原理簡單來說，PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用是這樣的：（1）比例環(huán)節(jié)：即時成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生