【正文】 出電流達到異常值，也同 樣停止逆變器運轉(zhuǎn)。逆變器輸出電流超過額定值，且持續(xù)流通達規(guī)定的時間以上，為了防止逆變器器件、線路等損壞要停止運轉(zhuǎn)。過負載是由于負載的 GD2（慣性）過大或因負載過大使電動機堵轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。采用逆變器使電動機快速減速時，由于再生功率直流河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 16 頁 電路電壓將升高，有時超過容許值。 4）瞬時停電保護。但瞬時停電時間在 10ms 以上時，通常會使控制電路誤動作，主電路也不能供電，所以檢出后使逆變器停止運轉(zhuǎn)。逆變器負載側(cè)接地時，為了保護逆變器，有時要有接地過電流保護功能。 6）冷卻風(fēng)機異常。 （ 2）異步電動機的保護 1）過載保護。動作 頻繁時可以考慮減輕電動機負載、增加電動機及逆變器容量等。逆變器的輸出頻率或者異步電動機的速度超過規(guī)定值時，停止逆變器運轉(zhuǎn)。急加速時，如果異步電動機跟蹤遲緩，則過電流保護電路動作，運轉(zhuǎn)就不能繼續(xù)進行（失速）。對于恒速運轉(zhuǎn)中的過電流，也進行同樣的控制。減速時產(chǎn)生的再生能量使主電路直流電壓上升，為了防止再生過電壓保護電路動作，在直流電壓下降之前要進行控制，抑制頻率下 降，防止失速再生過電壓。由于變頻器具有高動態(tài)、高性能、大容量、節(jié)能等顯著的特點，并以其優(yōu)越的調(diào)速性能和節(jié)能優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用，并取得了客觀的經(jīng)濟效益。節(jié)約了電費、降低了生產(chǎn)成本、減少了啟動時對電網(wǎng)的沖擊，改善了工作環(huán)境， 并易于實現(xiàn)自動化，同時可根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求控制的更準(zhǔn)確、更快速。另外不用水塔或天面水池、控制間不設(shè)專人管理、設(shè)備故障率極低等方面都實現(xiàn)了進一步減少投資，運行管理費低的特點，再加上變頻供水的節(jié)能優(yōu)點，都決 定了此變頻恒壓供水系統(tǒng) 占地面積小，投人少，效率高 。 4） 安全衛(wèi)生 系統(tǒng)實行閉環(huán)供水后，用戶的水全部由管道直接供給，取消了水塔、天面水池、氣壓罐等設(shè)施，避免了用水的 “二次污染 ”，取消了水池定期清理的工作。 X2接變頻器的 FU接口， X3接變頻器的 OL接口。 圖 變頻器接線圖 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 18 頁 PID 調(diào)節(jié)器 PID參數(shù)的整定 ,它是按照工藝對控制性能的要求 ,決定調(diào)節(jié)器的參數(shù) Kp , TI , TD。 (2)軟件型：使用離散形式的 PID控制算法在可編程序控制器 (或單片機 )上做PID控制器 此次使用硬件型控制形式。 圖 壓力傳感器的接線圖 壓力傳感器使用 CYYZ1001型絕對壓力傳感器。傳感器由敏感芯體和信號調(diào)理電路組成，當(dāng)壓河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 19 頁 力作用于傳感器時，敏感芯體內(nèi)硅片上的惠斯登電橋的輸出電壓發(fā)生變化，信號調(diào)理電路將輸 出的電壓信號作放大處理，同時進行溫度補償、非線性補償，使傳感器的電性能滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。3V（ DC） 。 1 2200 5 .8380PIAU? ? ? 2 3000 7 .9380PIAU? ? ? 熱繼電器的選 擇：選用最小的熱繼電器作為電機的過載保護熱繼電器 FR，F(xiàn)R1 FR2 可選用規(guī)格其型號為 TKE02TC，額定電流 5－ 8A， FR3 可選用規(guī)格其型號為 TKE02UC，額定電流為 6－ 9 A 熔斷器的選擇：在控制回路中熔斷器 FU 選用 RT18 系列。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 20 頁 表 元件表總圖 表 水泵的參數(shù) 表 變頻器的參數(shù) 元件 符號 型號 個數(shù) 可編程控制器 PLC FXos30MRD 1 變頻器 FRA540 系列 型 1 接觸器 KM SCE03C 7 水泵 M1,M2 40160(I)A 2 M3 40160(I) 1 閘刀開關(guān) QS HD11100/18 1 熔斷器 FU1， FU2 RT18 6A 2 FU3 RT18 8A 1 熱繼電器 FR1 FR2 TKE02TC 2 FR3 KE02UC 1 按鈕 SB LAY3—11 10 水泵 符號 型號 流量(m3/h) 揚程 (m) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 電機功率 (kw) M1,M2 40160(I)A 11 28 2900 M3 40160(I) 32 2900 變頻器 適用電機容量 （ KW) 輸出額定容量(KVA) 輸出額定電流 （ A） 過載能力 電源額定輸入交流電壓 /頻率 冷卻方式 FRA540系列 型（三菱） 12 150%60s ,200% (反時限特性 ) 3相， 380V至 480V 50Hz/60Hz 強制風(fēng)冷 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 21 頁 第 4 章 PLC 控制及編程 PLC 控制 PLC 在系統(tǒng)中的作用是控制交流接觸器組進行工頻 — 變頻的切換和水泵工作數(shù)量的調(diào)整。如果是手動運行模式則進行手動操作，人們根據(jù)自己的需要操作相應(yīng)的按鈕，系統(tǒng)根據(jù)按鈕執(zhí)行相應(yīng)操作。 手動模式主要是解決系統(tǒng)出錯或器件出問題 在自動運行模式中，如果 PLC 接到頻率上限信號，則執(zhí)行增泵程序，增加水泵的工作數(shù)量。沒接到信號就保持現(xiàn)有的運行狀態(tài)。反之用水量減少水壓增加時，水泵按設(shè)定的速率減速到新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 .當(dāng)用水量繼續(xù)增加，變頻器輸出頻率增加至工頻時，水壓仍低于 設(shè)定值，由 PLC控制切換至工頻電網(wǎng)后恒速運行 。如果用水量繼續(xù)增加，每當(dāng)加速運行的變頻器輸出頻率達到工頻時，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，并有新的水泵投人并聯(lián)運行 .當(dāng)最后一臺水泵 M3投人運行，變頻器輸出頻率達到工頻，壓力仍未達到設(shè)定值時，控制系統(tǒng)就會發(fā)出故障報警 . 降壓控制：當(dāng)用水量下降水壓升高，變頻器輸出頻率降至起動頻率時，水壓仍高于設(shè)定值，系統(tǒng)將工頻運行時間最長的一臺水泵關(guān)掉，恢復(fù)對水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，使壓力重新達到設(shè)定值 .當(dāng) 用水量繼續(xù)下降，每當(dāng)減速運行的變頻器輸出頻率降至起動頻率時，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，直到剩下最后一臺變頻泵運行為止。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 23 頁 圖 自動運行順序功能圖 Y0 接 KM0 控制 M1 的變頻運行， Y1 接 KM1 控制 M1 的工頻運行； Y2 接KM2 控制 M2 的變頻運行， Y3 接 KM3 控制 M2 的工頻運行； Y4 接 KM4 控制M3 的變頻運行， Y5 接 KM5 控制 M3 的工頻運行 ① 起動 1泵 : 按下起動按鈕，系統(tǒng)檢測采用那種運行模式。變頻起動 1水泵。 ③ 起動 1， 2， 3泵： 再次接收到變頻器上限信號，則 KM3 斷開 KM2 吸合，第 2水泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻運行， 3水泵變頻起動。 ⑤ 起動 1， 2泵： 輸出的下限信號使 PLC 關(guān)閉 KM KM2，開啟 KM3， 2水泵變頻起動。 為了防止出現(xiàn)某臺電動機既接工頻電又接變頻電設(shè)計了電氣互鎖。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 24 頁 手動運行 當(dāng)按下 SB7按鈕，用手動方式。當(dāng)系統(tǒng)壓力不夠需要增加泵時，按下 SBn（ n=1,3,5） 按鈕，此時切斷電機變頻，同時啟動電機工頻運 行 ,再起動下一臺電機?？筛鶕?jù)需要，停按不同電機對應(yīng)的啟停按鈕，可以依次實現(xiàn)手動啟動和手動停止三臺水泵 .該方式僅供自動故障時使用 . 當(dāng)按下 SB9 按鈕，系統(tǒng)進入手動運行模式。順序功能圖如圖 所示。當(dāng)用戶按下SBn（ n=1， 3， 5） 三臺電機分別處于工頻運行，當(dāng)用戶按下 SBn（ n=2， 4， 6）三臺電機分別處于變頻運行。（如 1 電機，如果控制它工作的 SB1,SB2 按鈕被同時按下則發(fā)出警報且電機無法起動。 ② 按下 SB2,斷開 KM0，在 10 個計數(shù)脈沖后起動 M1 在變工頻電源下運行。 ④ 按下 SB6,斷開 KM4，在 10 個計數(shù)脈沖后起動 M3 在變頻電源下運行。 ⑥ 按下 SB3,斷開 KM3，在 10 個計數(shù)脈沖后起動 M2 在工頻電源下運行。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 26 頁 公用部分 ① 當(dāng)熱繼電器斷開系統(tǒng)報警。 ③ 輔助繼電器 M1,M2,M3,? M9 依次控制輸出繼電器 Y0,Y1,Y2,? Y10 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 27 頁 ④ 按下停止按鈕，所有 泵停止運行。 MCGS 組態(tài)軟件具有多任務(wù)、多線程功能，其系統(tǒng)框架采用 VC++編程，通過 OLE 技術(shù)向用戶提供 VB 編程接口，提供豐富的設(shè)備驅(qū)動構(gòu)件、動畫構(gòu)件、策略構(gòu)件，用戶可隨時方便地擴展系統(tǒng)的功能。 （ 2）強大的網(wǎng)絡(luò)功能。 （ 3）開放的 OLE 接口。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（參見圖 1） 圖 MCGS體系結(jié)構(gòu)圖 MCGS 組態(tài)軟件系統(tǒng)包括組 態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩大部分，用戶所有組態(tài)配置過程都是在組態(tài)環(huán)境中進行的，用戶組態(tài)后可生成一個“組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫”文件。 MCGS 系統(tǒng)整體框圖： 圖 MCGS系統(tǒng)整體框圖 建立界面 建立窗口 (1)在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口 0” 。 (3)將窗口名稱改為：變頻恒壓供水系統(tǒng)；窗口標(biāo)題改為：變頻恒壓供水系統(tǒng)；窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。 多任務(wù) 多線程 建動畫 構(gòu)建動畫 動畫顯示 報警組態(tài) 設(shè)計報表 連接設(shè)備 實時數(shù)據(jù)庫 現(xiàn)場控制 報警輸出 報表打印 設(shè)備輸出 流程控制 組態(tài)軟件核心 實時數(shù)據(jù)庫 構(gòu)建動畫 流程控制 組態(tài) 組態(tài)環(huán)境 運行環(huán)境 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 30 頁 圖 工程界面 界面如圖所示。 定義數(shù)據(jù)對象 實時數(shù)據(jù)庫 是 MCGS 工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。定義數(shù)據(jù)對象的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。 [2]單擊“新增對象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對象列表中，增加新的數(shù)據(jù)對象，系統(tǒng)缺省 定義的名稱為“ Data1”、“ Data2”、“ Data3”等 [3]選中對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置” 窗口。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 31 頁 圖 參數(shù)的設(shè)置過程 按照此步驟，設(shè)置其他數(shù)據(jù)對象。 圖 編輯界面 對象元件的選擇 單擊繪圖工具箱中的（插入元件）圖標(biāo)，彈出對象元件庫管理對話框，如圖 所示 ： 圖 對象元件庫管理 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 33 頁 如上所示 ，在元件庫中找到所需的元件組成下圖 所示的畫面。 PLC的默認(rèn)設(shè)置是只支持 RS232通信，所以要使用 RS485通信協(xié)議，必須事先用 RS232（即 PLC的編程口）通信，設(shè)置寄存器 PLC D8120寄存器。 MCGS的結(jié)構(gòu)形式使其成為一個“與設(shè)備無關(guān)”的系統(tǒng)，對于不同的硬件設(shè)備，只需定制相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件，放置到設(shè)備窗口中，并設(shè)置相關(guān)的屬性 ，系統(tǒng)就可對這一設(shè)備進行操作，而不需要對整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作任何改動。串口父設(shè)備用來設(shè)置通信參數(shù)和通信端口。否則就無法通信。 (2)點擊工具條中的“工具箱”圖標(biāo)，打開“設(shè)備工具箱”。 (5)雙擊“串口通訊父設(shè)備”，在下方出現(xiàn)串口通訊父設(shè)備圖標(biāo)。 (7) 選中選定設(shè)備列表中的“串口通訊父設(shè)備”，單擊“確認(rèn)”，“ 串口通訊父設(shè)備”即被添加到“設(shè)備工具箱”中。 (9)雙擊“串口通訊父設(shè)備”，再雙擊“三菱 FX232”。點擊相應(yīng)的圖標(biāo)進行設(shè)置。恒壓供水系統(tǒng)以 PLC和變頻器為核心進行設(shè)計，借助于 PLC強大而靈活的控制功能和內(nèi)置 PID的變頻器優(yōu)良的變頻調(diào)速性能，實現(xiàn)了恒壓供水的控制。 恒壓供水在日常生活中非常重要，基于 PLC和變頻器技術(shù)設(shè)計的生活恒壓供水控制系統(tǒng)可靠性高、效率高、節(jié)能效果顯著、動態(tài)響應(yīng)速度快。對整個供水過程來說，系統(tǒng)的可擴展性好，管理人員可根據(jù)每個季節(jié)的用水情況，選擇不同的壓力設(shè)定范圍， 不但節(jié)約了用水，而且節(jié)約了電能，達到了更優(yōu)的節(jié)能方式，實現(xiàn)供水的最優(yōu)化控制和穩(wěn)定性控制。因此，有待于進一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生