【正文】 變頻調(diào)速具有調(diào)速的機械特性好，效率高，調(diào)速范圍寬，精度高，調(diào)整特性曲線平分，可以實現(xiàn)連續(xù)的、平穩(wěn)的調(diào)速，體積小、維護簡單方便、自動化水平高等一系列突出的優(yōu)點而倍受人們的青睞。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流直流交流變頻器和交流交流變頻器兩大類，目前國內(nèi)大都使用交直交變頻器。變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備以其節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點，使我國供水行業(yè)的技術(shù)裝備水平從 90 年代初開始經(jīng)歷了一次飛躍。在實際應用中得到了很大的發(fā)展。充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對合理設(shè)計變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面有著非常重要的意義。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)的這些優(yōu)越性，引起國內(nèi)幾乎所有供水設(shè)備廠家的高度重視，并不斷投入開發(fā)、生產(chǎn)這一高新技術(shù)產(chǎn)品。追求高度智能化系列標準化是未來供水設(shè)備適應城鎮(zhèn)建設(shè)成片開發(fā)、智能樓宇、網(wǎng)絡供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢。雖然單泵調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計簡易可靠，但由于單泵電機深度調(diào)速造成水泵、電機運行效率低，而多泵調(diào)速系統(tǒng)投資更為節(jié)省，運行效率高，被實際證明是最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計，很快發(fā)展成為主導產(chǎn)品。當用戶用水量增大，管網(wǎng)壓力低于設(shè)定壓力時，變頻調(diào)速器的輸出頻率將增大，水泵轉(zhuǎn)速提高，供水量加大。反之當用戶用水量少，管網(wǎng)壓力高于設(shè)定壓力時，變頻調(diào)速器的輸出頻率將降低，水泵轉(zhuǎn)速下降，供水量減少，使管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在設(shè)定壓力，這樣反復循環(huán)就達到了恒壓變量供水的目的。由自來水管網(wǎng)或其它水源提供的水進入蓄水池經(jīng)加壓水泵進入用戶管網(wǎng)管路。用戶用水量大時，管網(wǎng)管路壓力下降變頻器頻率就升高，水泵轉(zhuǎn)3速加快，反之頻率下降，水泵減速運行，從而維持恒壓供水。在供水系統(tǒng)中，控制對象是水泵，控制目標是保持管網(wǎng)水壓恒定，控制方法是壓力信號的反饋閉環(huán)控制。圖 變頻式恒壓供水自動控制原理圖 本系統(tǒng)總體介紹 本系統(tǒng)針對的用戶是自來水公司供水系統(tǒng)和水廠、泵站等各種泵類電機的調(diào)速和控制，控制對象應盡量做到通用型，系統(tǒng)功能設(shè)計和設(shè)備選擇主要立足于通用性、可靠性和經(jīng)濟性和節(jié)能效果，而對于特殊情況下的供水系統(tǒng)不在本系統(tǒng)控制范圍之列(事實上特殊供水系統(tǒng)也只是在通用系統(tǒng)功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)上充分考慮到特殊性，最根本的還是在于一般系統(tǒng)的研制)。如圖 所示，供水系統(tǒng)由四臺泵(二用二備)組成，由一臺可編程控制器和一臺變頻器切換控制任一臺電機調(diào)速。變頻器則具體的微調(diào)當前水泵的轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)速變化跟隨管網(wǎng)壓力變化(實際上是跟隨用戶用水量的變化)。與傳統(tǒng)的繼電器控制盤相比，PLC控制系統(tǒng)體積小，可靠性高。便于擴充和修改功能，又具有向中央數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳遞信息的能力。它的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個發(fā)展時期。(19741978年)隨著單電源的8位處理器的出現(xiàn)，在小型化、高可靠性多功能及價格等方面，PLC的研制和應用水平有了飛速發(fā)展和提高。圖地 址 總 線數(shù) 據(jù) 總 線行 程 開 關(guān)模 擬 量 輸 入繼 電 器 觸 點開 關(guān) 或 傳 感 器地 址 總 線 控 制 總 線照 明電 磁 裝 置電 動 機其 他 執(zhí) 行裝 置 或 觸點數(shù) 據(jù) 總 線編 程單 元輸 入 單 元 中央存儲單元 存 儲 器 輸 入輸 出數(shù) 據(jù)存 儲 輸 出 單 元電 源 單 元5 PLC結(jié)構(gòu)示意圖(1978年以來)從70年代末到80年代，PLC的應用和制造呈現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的趨勢。另一方面也逐一生產(chǎn)一般機械加工邏輯控制而價格較為便宜的微小型PLC，對PLC普及應用起了重要推動作用。所以，對PLC的正確選擇是非常重要的。在自動控制系統(tǒng)設(shè)計之初，就應該對控制點數(shù)（數(shù)字量及模擬量）有一個準確的統(tǒng)計，這往往是選擇PLC的首要條件，一般選擇比控制點數(shù)多10%30%的PLC。自控系統(tǒng)將人們從繁忙的工作和惡劣的環(huán)境中解脫出來，就要求自控系統(tǒng)能夠適應復雜的環(huán)境，諸如溫度、濕度、噪音、信號屏蔽、工作電壓等，各款PLC不盡相同。（該設(shè)計環(huán)境正常，故不用特殊型號）　　　　現(xiàn)在PLC已不是簡單的現(xiàn)場控制，PLC遠端通信已成為控制系統(tǒng)必須解決的問題。編程器及編程軟件有些廠家要求額外購買，并且價格不菲，這一點也需考慮在內(nèi)（要求有良好的編程軟件） 。大致可以保證所選擇的PLC的使用年限，盡量購買生產(chǎn)日期較近的產(chǎn)6品。生產(chǎn)廠家對PLC產(chǎn)品的不斷開發(fā)升級是否向下兼容，這決定是否有利于現(xiàn)系統(tǒng)對將來新增加功能的應用。當某一種型號PLC（或PLC模塊）被淘汰后，生產(chǎn)廠家是否能夠保證有足夠的備品（或備件）。 由上面的的挑選規(guī)范，我挑選西門子公司的S7200 CPU226作為本系統(tǒng)采用的PLC，它的具體性能如下?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O 點或35路模擬量I/O 點。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。I/O端子排可很容易地整體拆卸。可完全適應于一些復雜的中小型控制系統(tǒng)。而變頻器的出現(xiàn)剛好解決了這個問題。特別是對于工業(yè)中大量使用的風扇、鼓風機和泵類負載來說，通過變頻器進行調(diào)速控制可代替?zhèn)鹘y(tǒng)上利用擋板和閥門進行的風量、流量和揚程的控制，所以節(jié)能效果非常明顯。所以，理論上說，只要改變f就能改變電機轉(zhuǎn)速n。本系統(tǒng)根據(jù)恒壓的控制要求，采用的是PID調(diào)節(jié)方式(內(nèi)含在變頻器中) 的閉環(huán)控制。VI（12）控制變頻器頻率。采用三相輸入的話，則用主電路的電源端子L1/R, L2/S, L3/T通過線路保護用斷電器或帶漏電保護的斷路器連接至三相交流電源，不需考慮連接相序。盡量不要用主電路電源ON/OFF的方法控制變頻器的停止和運行，應該用控制電路端子8FWD、BX。送PLC的超壓、欠壓信號由變頻器的Y1, Y2端子送出，Y1的內(nèi)部功能設(shè)定選為頻率檢測(FDT)功能，幅值為50Hz，滯后 。 控制面版 變 頻 器 故 障 輸 出欠 壓 信 號超 壓 信 號送 信 號送 信 號送 05電 壓 信 號 接 觸 器電 源 變頻器的I/O端點連接送PLC的變頻器故障信號我們選擇從Y3輸出，Y3的內(nèi)部功能設(shè)定選擇為報警功能，變頻器發(fā)生指定的故障時輸出信號。變頻器的輸出端子(U, V, W)按正確的相序連接至交流接觸器的輸入電源端子上。變頻器和電動機(水泵)間配線很長時，由于線間分布電容產(chǎn)生較大的高頻電流，漏電流增加，電流值指示精度變差。接線時還有一點需要注意的是，為了安全和減少噪聲，變頻器的接地端子G必須良好接地。接地線要粗而短，變頻器系統(tǒng)應連接專用接地極，及不要和別的系統(tǒng)串聯(lián)接地或共同接地（，在最后的程序中，因本人能力有限，故將報警裝置去除，在實際9應用中應當加入）。在異步電動機確定后，通常應根據(jù)異步電動機的額定電流來選擇變頻器，或者根據(jù)異步電動機實際運行中的電流值(最大值)來選擇變頻器。選擇變頻器容量時，變頻器的額定電流是一個關(guān)鍵量，變頻器的容量應按運行過程中可能出現(xiàn)的最大工作電流來選擇。綜合上面因素，我們選擇佳靈JP6CT9280系列變頻器。5%抗瞬時電壓降低310V以上可連續(xù)運行，電壓從額定值降到310V以下時，繼續(xù)運行15ms最高頻率 50400Hz可變設(shè)定基本頻率 50400Hz可變設(shè)定啟動頻率 載波頻率 26KHz可變設(shè)定冷卻方式 強制風冷 壓力傳感器的選擇檢測元件的精度直接影響系統(tǒng)的控制質(zhì)量。傳統(tǒng)的壓力傳感器有利用彈性元件的，如電感壓力傳感器、電容壓力傳感器等。它采用電子陶瓷技術(shù)，10測量元件完全是固體形式。PMC型傳感器具有如下特點：①具有相當強的抗沖擊和抗過載能力，過壓量達額定量程的百倍以上；②由于壓力測量元件中不采用傳統(tǒng)的介質(zhì)物質(zhì)，所以，測量精度極高，且?guī)缀醪皇軠囟忍荻鹊挠绊懀虎鄄捎妹}沖頻率調(diào)制方式傳輸信號，大大減少了現(xiàn)場干擾的影響，信號傳輸用普通導線完成，簡單方便；④重量輕，體積小，安裝維護非常方便。0．1％，壓力傳感器將出水口的壓力信號線性轉(zhuǎn)換為420mA DC 標準信號送到PLC（在該系統(tǒng)中，我選取0500kPa）。其中，小泵為Y355M14，大泵為Y355M24。 水泵性能參數(shù)表轉(zhuǎn)速 流量 揚程 效率 汽蝕裕量軸功率(清水)配帶電機(Sm=)Rpm m3/h l/s m % m kW 型號 kW1100 Y355M14/220kW850 Y355M24/250kW 鑒頻鑒相問題 大功率電機變頻轉(zhuǎn)工頻存在的問題11大功率電機變頻轉(zhuǎn)工頻工作原理如圖 所示，KNKN2 為交流接觸器，M 為圖 電機變頻轉(zhuǎn)工頻原理圖水泵機。當 KN1斷開，KN2 吸合，水泵在變頻器驅(qū)動下，從 0Hz 開始升頻（這一過程稱水泵電機軟起動），當變頻器頻率上升到 50Hz 后，如果系統(tǒng)水壓仍舊達不到壓力設(shè)定值時，自控系統(tǒng)將進行水泵電機切換操作，斷開 KN2，吸合 KN1,使電機直接接入電網(wǎng)電壓下運行，變頻器再對另一臺水泵電機實現(xiàn)軟起動，并進行調(diào)速以保證系統(tǒng)水壓穩(wěn)定在設(shè)定值。但二者在接觸器的切換過程中卻存在本質(zhì)的差別，當自耦降壓起動的轉(zhuǎn)速接近額定值時，通過接觸器的動作切除自耦變壓器，切換過程前后電動機的三相電源存在一致性，即切換前后加在電動機每一相電源電壓盡管大小不等，