變頻器恒壓供水(單泵)

1、摘要自從通用變頻器問(wèn)世以來(lái),變頻調(diào)速技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。變頻調(diào)速技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。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(diǎn),使我國(guó)供水行業(yè)的技術(shù)裝備水平從90年代初開(kāi)始經(jīng)歷了一次飛躍。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速,依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù),在用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù),在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿(mǎn)足用水要求,是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中得到了很大的發(fā)展。關(guān)鍵詞:變頻器;恒壓供水;變頻調(diào)速;供水系統(tǒng)目錄1 引言 (12 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)(單泵簡(jiǎn)介 (22.1 恒壓供水系統(tǒng)基本特性 (22.2

2、恒壓供水控制系統(tǒng)構(gòu)成 (32.3 恒壓供水系統(tǒng)的特點(diǎn) (43 設(shè)計(jì)任務(wù)要求及設(shè)及原理 (53.1 控制要求 (53.2 設(shè)計(jì)要求 (53.3 設(shè)計(jì)原理 (64 變頻器恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 (74.1 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) (74.2 控制電路的設(shè)計(jì) (75 變頻器及主電路中電氣設(shè)備的選擇及介紹 (95.1 變頻器選型 (95.2 主電路中電器設(shè)備的選擇 (105.3 可編程控制器(PLC的介紹 (126 變頻器參數(shù)的設(shè)置 (147 總結(jié) (16參考文獻(xiàn) (171 引言供水系統(tǒng)在人們生活和工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中是必不可少的。隨著人們生活水平的提高和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,人們對(duì)供水系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性的要求越來(lái)越高。變頻

3、恒壓供水系統(tǒng)能夠很好的滿(mǎn)足現(xiàn)代供水系統(tǒng)的要求。在變頻恒壓供水系統(tǒng)出現(xiàn)以前,有以下供水方式:(1 單臺(tái)恒定轉(zhuǎn)速泵的供水系統(tǒng)這種供水方式是水泵從蓄水池中抽水加壓直接送往用戶(hù),嚴(yán)重影響了城市公用水管管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定,水泵整日不停運(yùn)轉(zhuǎn)。這種系統(tǒng)簡(jiǎn)單、造價(jià)最低,但耗電嚴(yán)重,水壓不穩(wěn),供水質(zhì)量極差。(2 恒定轉(zhuǎn)速泵加水塔(或高位水箱的供水系統(tǒng)這種供水方式是由水泵先向水塔供水,再由水塔向用戶(hù)供水。水塔注滿(mǎn)水后水泵停止工作,水塔水位低于某一高度時(shí)水泵啟動(dòng),水泵處于斷續(xù)工作狀態(tài)中。這種方式比前一種省電,供水壓力比較穩(wěn)定,但基建設(shè)備投資大,占地面積大,水壓不可調(diào),供水質(zhì)量差。變頻恒壓供水系統(tǒng)不僅克服了過(guò)去供水系統(tǒng)的

4、缺點(diǎn),而且有其自身的優(yōu)點(diǎn)。此系統(tǒng)采用了先進(jìn)的s7-200 PLC和變頻器MM430,s7-200 PLC具有低廉的價(jià)格和強(qiáng)大的指令,可以滿(mǎn)足多種多樣的小規(guī)模的控制要求,變頻器MM430具有很高的運(yùn)行可靠性、功能的多樣性和全面而完善的控制功能。這種供水方式不僅提高了供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,而且實(shí)現(xiàn)水泵的無(wú)級(jí)調(diào)速,使供水壓力能夠跟蹤系統(tǒng)所需水壓,提高了供水質(zhì)量。同時(shí)變頻器對(duì)水泵采取軟啟動(dòng),啟動(dòng)時(shí)沖擊電流很小,啟動(dòng)能耗小。2 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)(單泵簡(jiǎn)介2.1 恒壓供水系統(tǒng)基本特性供水系統(tǒng)的基本特性是水泵在某一轉(zhuǎn)速下,揚(yáng)程H 與流量Q 之間的關(guān)系曲線F (Q,前提是供水系統(tǒng)管路中的閥門(mén)開(kāi)度不變。

5、揚(yáng)程特性所反映的是揚(yáng)程H 與用水流量Q 之間的關(guān)系。由圖2.1的揚(yáng)程特性表明,流量Q 越大,揚(yáng)程H 越小。在閥門(mén)開(kāi)度和水泵轉(zhuǎn)速都不變的情況下,流量Q 的大小主要取決于用戶(hù)的用水情況。管阻特性是以水泵的轉(zhuǎn)速不變?yōu)榍疤?閥門(mén)在某一開(kāi)度下,揚(yáng)程H 與供水流量Q 之間的關(guān)系H=F (Q 。管阻特性反映了水泵轉(zhuǎn)動(dòng)的能量用來(lái)克服水泵系統(tǒng)的水位及壓力差、液體在管道中流動(dòng)阻力的變化規(guī)律。由圖1可知,在同一閥門(mén)開(kāi)度下,揚(yáng)程H 越大,流量Q 也越大,流量Q 的大小反映了系統(tǒng)的供水能力。揚(yáng)程特性曲線和管阻特性曲線的交點(diǎn),稱(chēng)為供水系統(tǒng)的平衡工作點(diǎn),如圖2.1中N 點(diǎn)。在這一點(diǎn),用戶(hù)的用水流量和供水系統(tǒng)的供水流量達(dá)到平

6、衡狀態(tài),供水系統(tǒng)既滿(mǎn)足了揚(yáng)程特性,也符合了管阻特性,系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)用水流量和供水流量達(dá)到平衡時(shí),揚(yáng)程HN 穩(wěn)定,供水系統(tǒng)的壓力也保持恒定。 H HN圖2.1 供水系統(tǒng)的基本特性2.2 恒壓供水控制系統(tǒng)構(gòu)成變頻恒壓供水系統(tǒng)的供水部分主要由水泵、電動(dòng)機(jī)、管道和閥門(mén)等構(gòu)成。通常由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)來(lái)供水,并且把電機(jī)和水泵連成一體,通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而改變水泵的出水流量而實(shí)現(xiàn)恒壓供水的。因此,供水系統(tǒng)變頻的實(shí)質(zhì)是異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速是通過(guò)改變定子供電頻率來(lái)改變同步轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。供水系統(tǒng)的設(shè)定壓力應(yīng)該根據(jù)流量的變化而不斷修正設(shè)定值,這種恒壓供水技術(shù)稱(chēng)為變量恒

7、壓供水,即供水系統(tǒng)最不利點(diǎn)的供水壓力為恒值而泵站出口總管壓力連續(xù)可調(diào)。系統(tǒng)具有控制水泵出口總管壓力恒定、變流量供水功能,系統(tǒng)通過(guò)安裝在出水總管上的壓力傳感器,實(shí)時(shí)將壓力、流量非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),輸入至可編程控制器(PLC的輸入模塊,信號(hào)經(jīng)CPU運(yùn)算處理后與設(shè)定的信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算,得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù),由系統(tǒng)的輸出模塊輸出邏輯控制指令和變頻器的頻率設(shè)定值,控制泵站投運(yùn)水泵的臺(tái)數(shù)及變量泵的運(yùn)行工況,并實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵的調(diào)節(jié)控制。 圖2.2恒壓供水系統(tǒng)方框圖水壓由壓力傳感器的信號(hào)4-20mA送入變頻器內(nèi)部的PID模塊,與用戶(hù)設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較,并通過(guò)變頻器內(nèi)置PID運(yùn)算將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號(hào),以

8、調(diào)整水泵電機(jī)的電源頻率,從而實(shí)現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速。由于變頻器內(nèi)部自帶的PID調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法,所以使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑,穩(wěn)定。同時(shí),為了保證水壓反饋信號(hào)值的準(zhǔn)確、不失值,可對(duì)該信號(hào)設(shè)置濾波時(shí)間常數(shù),同時(shí)還可對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行換算,使系統(tǒng)的調(diào)試更為簡(jiǎn)單、方便。西門(mén)子系列PLC編程采用STEP7軟件,它是西門(mén)子PLC的視窗軟件支持工具,提供完整的編程環(huán)境,可進(jìn)行離線編程和在線連接和調(diào)試,并能實(shí)現(xiàn)梯形圖與語(yǔ)句表的相互轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)程序包括主程序和起動(dòng)子程序,主程序包括參與調(diào)節(jié)程序和電機(jī)切換程序;電機(jī)切換程序又包括加電機(jī)程序和減電機(jī)程序。起動(dòng)子程序?qū)嶋H上是清零子程序。在主程序中,設(shè)置兩個(gè)變頻器頻率上下限到達(dá)濾

9、波時(shí)間繼電器,用于穩(wěn)定系統(tǒng)。2.3 變頻恒壓供水系統(tǒng)的特點(diǎn)1.節(jié)電:優(yōu)化的節(jié)能控制軟件,使水泵實(shí)現(xiàn)最大限度地節(jié)能運(yùn)行。2.節(jié)水:根據(jù)實(shí)際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力,自動(dòng)控制水泵出水量,減少了水的跑、漏現(xiàn)象。3.運(yùn)行可靠:由變頻器實(shí)現(xiàn)泵的軟起動(dòng),使水泵實(shí)現(xiàn)由工頻到變頻的無(wú)沖擊切換,防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限,管道破裂。4.聯(lián)網(wǎng)功能:采用全中文工控組態(tài)軟件,實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)站點(diǎn),如電機(jī)的電壓電流工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個(gè)站點(diǎn)的用電量,累積每臺(tái)泵的出水量,同時(shí)提供各種形式的打印報(bào)表,以便分析統(tǒng)計(jì)。5.控制靈活:分段供水,定時(shí)供水,手動(dòng)選擇工作方式。6.自我保護(hù)功能完善:如某臺(tái)泵出現(xiàn)故障,

10、主動(dòng)向上位機(jī)發(fā)出報(bào)警信息,同時(shí)啟動(dòng)備用泵,以維持供水平衡。萬(wàn)一自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障,用戶(hù)可以直接操作手動(dòng)系統(tǒng),以保護(hù)供水。3 設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)原理3.1 控制要求本系統(tǒng)是以一個(gè)供水系統(tǒng)作為被控對(duì)象,PLC與變頻器協(xié)調(diào)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速與啟動(dòng)和停止。(1工藝參數(shù): 水泵流量:295 m3/h水泵出口壓力:0.08Mpa(2水泵參數(shù):型號(hào):125H-13額定流量:793 m3/h揚(yáng)程:32.3 m功率:80.3 KW額定轉(zhuǎn)速:1450 r/min配用電機(jī)功率:100KW(3電動(dòng)機(jī)參數(shù):型號(hào):JD-L-39-4功率:100KW額定頻率:50Hz額定電壓:380V AC;額定轉(zhuǎn)速:1470 r/min額定電流:

11、188.2 A(4水泵電機(jī)的起動(dòng)/停止、正轉(zhuǎn)、調(diào)速控制。(5變頻器采用遠(yuǎn)方控制方式。(6變頻器的頻率由420mA電流信號(hào)控制。(7變頻器的運(yùn)行狀態(tài)指示(如運(yùn)行、停止、過(guò)流、低壓等。(8變頻器的報(bào)警處理。3.2 設(shè)計(jì)要求(1根據(jù)變頻器恒壓供水系統(tǒng)控制要求,選擇變頻器型號(hào)。(2選擇其他電器設(shè)備型號(hào)。(3變頻器恒壓供水系統(tǒng)的電氣控制線路的設(shè)計(jì)(包括主回路和控制回路。(4電氣圖按A4大小設(shè)計(jì)(CAD畫(huà)圖。(5電氣圖形符號(hào)和文字符號(hào)要符合國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn)。(6變頻器參數(shù)設(shè)置。3.3 恒壓供水的變頻控制原理用變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供水,與用調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供水相比,節(jié)能效果十分顯著(可根據(jù)具體情況計(jì)算出來(lái)。其優(yōu)

12、點(diǎn)是:1起動(dòng)平衡,起動(dòng)電流可限制在額定電流以?xún)?nèi),從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊;2由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了,從而可延長(zhǎng)泵和閥門(mén)等的使用壽命;3可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng);一般地說(shuō),當(dāng)由一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí),只需使變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量與實(shí)際電動(dòng)機(jī)容量相符即可。但如在高峰負(fù)載時(shí)的用水量比兩臺(tái)水泵全速供水量相差很多時(shí),可考慮適當(dāng)減小變頻器的容量,但應(yīng)注意留有足夠的容量。雖然水泵在低速運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)的工作電流較小。但是,當(dāng)用戶(hù)的用水量變化頻繁時(shí),電動(dòng)機(jī)將處于頻繁的升、降速狀態(tài),而升、降速的電流可略超過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定電流,導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。因此,電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)是必需的。對(duì)于這種由于頻繁地升、降速而積

13、累起來(lái)的溫升,變頻器內(nèi)的電子熱保護(hù)功能是難以起到保護(hù)作用的,所以應(yīng)采用熱繼電器來(lái)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)。在主要功能預(yù)置方面,最高頻率應(yīng)以電動(dòng)機(jī)的額定頻率為變頻器的最高工作頻率。升、降速時(shí)間在采用PID調(diào)節(jié)器的情況下,升、降速時(shí)間應(yīng)盡量設(shè)定得短一些,以免影響由PID調(diào)節(jié)器決定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程。為了全面實(shí)現(xiàn)對(duì)恒壓供水系統(tǒng)的運(yùn)行情況和設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制,更加安全可靠地實(shí)現(xiàn)恒壓供水,我們使用PLC進(jìn)行PID運(yùn)算和監(jiān)控。PID閉環(huán)反饋控制原理如圖3.3所示: 圖3.3 閉環(huán)控制原理圖4 變頻器恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案4.1 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) 圖4.1 系統(tǒng)主電路圖采用了一臺(tái)變頻器連接一臺(tái)電動(dòng)機(jī),接觸器KM3

14、控制M1的工頻運(yùn)行;接觸器KM1控制M1的變頻運(yùn)行;FR1為水泵電機(jī)過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器;QF1、QF2為變頻器和兩臺(tái)水泵電機(jī)主電路的空氣低壓斷路器;FU為主電路的熔斷器,用作短路保護(hù)。三相電源經(jīng)低壓熔斷器、自動(dòng)空氣低壓斷路器接至變頻器的L1、L2、L3端,變頻器的輸出端U、V、W通過(guò)接觸器的觸點(diǎn)接至電機(jī)。當(dāng)電機(jī)由變頻切至工頻運(yùn)行時(shí),應(yīng)先將變頻器停車(chē),再將變頻器輸出端的接觸器斷開(kāi),避免變頻器輸出端接斷路,再接通工頻運(yùn)行的接觸器。主電路中的低壓熔斷器除接通電源外,同時(shí)實(shí)現(xiàn)短路保護(hù),每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)由相應(yīng)的熱繼電器FR實(shí)現(xiàn)。變頻和工頻兩個(gè)回路不允許同時(shí)接通,所以KM1和KM3相互之間必須設(shè)計(jì)可

15、靠的互鎖。開(kāi)關(guān)KM6控制變頻器的啟停,由PLC給出啟動(dòng)或停止信號(hào),變頻器啟停。4.2 控制電路的設(shè)計(jì)按鈕SB1用來(lái)啟動(dòng)啟動(dòng)工作循環(huán),它作為開(kāi)關(guān)量輸入I0.0;按鈕SB2用來(lái)停止工作循環(huán),使PLC回到初始狀態(tài),它作為開(kāi)關(guān)量輸入I0.1;液位變送器把測(cè)得的水池水位轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)后送入一個(gè)可以設(shè)置上下限位來(lái)輸出開(kāi)關(guān)量的數(shù)顯表,當(dāng)水池液位低于或超出上下限時(shí),數(shù)顯表輸出高電平1,送入I0.2;變頻器的故障輸出端與PLC的I0.7相連,作為變頻器故障報(bào)警信號(hào);變頻器頻率達(dá)到上限信號(hào)與I0.3相連;變頻器頻率到達(dá)下限的信號(hào)與I0.4相連。本變頻恒壓供水系統(tǒng)有6個(gè)數(shù)字量輸出信號(hào)。Q0.0輸出啟動(dòng)變頻器信號(hào);

16、 Q0.1、Q0.3為水泵電機(jī)的工頻/變頻運(yùn)行信號(hào);Q0.4輸出泵故障報(bào)警燈信號(hào);Q05.輸出液位報(bào)警燈信號(hào);Q.6輸出變頻器故障報(bào)警燈信號(hào)。L4 L5 L6圖4.2 系統(tǒng)控制電路示意圖5 變頻器及主電路中電氣設(shè)備的選擇及介紹5.1 變頻器選型根據(jù)變頻器容量進(jìn)行選擇:變頻器的容量直接關(guān)系到變頻調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性,因此,合理的容量將保證最優(yōu)的投資。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。1、從電流的角度:大多數(shù)變頻器容量可從三個(gè)角度表述:額定電流、可用電動(dòng)機(jī)功率和額定容量。其中后兩項(xiàng),變頻器生產(chǎn)廠家由本國(guó)或本公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)給出,或隨變

17、頻器輸出電壓而降低,都很難確切表達(dá)變頻器的能力。選擇變頻器時(shí),只有變頻器的額定電流是一個(gè)反映半導(dǎo)體變頻裝置負(fù)載能力的關(guān)鍵量。負(fù)載電流不超過(guò)變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。需要著重指出的是,確定變頻器容量前應(yīng)仔細(xì)了解設(shè)備的工藝情況及電動(dòng)機(jī)參數(shù),例如潛水電泵、繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的額定電流要大于普通籠形異步電動(dòng)機(jī)額定電流,冶金工業(yè)常用的輥道用電動(dòng)機(jī)不僅額定電流大很多,同時(shí)它允許短時(shí)處于堵轉(zhuǎn)工作狀態(tài),且輥道傳動(dòng)大多是多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。應(yīng)保證在無(wú)故障狀態(tài)下負(fù)載總電流均不允許超過(guò)變頻器的額定電流。2、從效率的角度:系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動(dòng)機(jī)效率的乘積,只有兩者都處在較高的效率下工作時(shí),則系統(tǒng)效率才較

18、高。從效率角度出發(fā),在選用變頻器功率時(shí),要注意以下幾點(diǎn):(1變頻器功率值與電動(dòng)機(jī)功率值相當(dāng)時(shí)最合適,以利變頻器在高的效率值下運(yùn)轉(zhuǎn)。(2在變頻器的功率分級(jí)與電動(dòng)機(jī)功率分級(jí)不相同時(shí),則變頻器的功率要盡可能接近電動(dòng)機(jī)的功率,但應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的功率。(3當(dāng)電動(dòng)機(jī)屬頻繁起動(dòng)、制動(dòng)工作或處于重載起動(dòng)且較頻繁工作時(shí),可選取大一級(jí)的變頻器,以利用變頻器長(zhǎng)期、安全地運(yùn)行。(4經(jīng)測(cè)試,電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率確實(shí)有富余,可以考慮選用功率小于電動(dòng)機(jī)功率的變頻器,但要注意瞬時(shí)峰值電流是否會(huì)造成過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作。(5當(dāng)變頻器與電動(dòng)機(jī)功率不相同時(shí),則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能程序的設(shè)置,以利達(dá)到較高的節(jié)能效果。3、從計(jì)算功率的角度:對(duì)于連續(xù)運(yùn)

19、轉(zhuǎn)的變頻器必須同時(shí)滿(mǎn)足以下3個(gè)計(jì)算公式:(1滿(mǎn)足負(fù)載輸出:PcnPm / (5.1(2滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)容量:Pcn3KUeIe cos ×10-3(5.2 (3滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)電流:IcnKIe (5.3式中Pcn 為變頻器容量(單位kW ,PM-負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)軸輸出功率(單位kW ,Ue 為電動(dòng)機(jī)額定電壓(單位V ,Ie 為電動(dòng)機(jī)額定電流(單位A ,為電動(dòng)機(jī)效率(通常約為0.85,cos為電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)(通常約為0.75,k 是電流波形補(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,通常K 約為1.051.1。將本系統(tǒng)參數(shù)帶入求得所取變頻器容量最低為

20、88KW 故取100KW ,額定電流189.26A ,故取200A 。根據(jù)計(jì)算所得的所需參數(shù)可以選取西門(mén)子MicroMaster430(風(fēng)機(jī)水泵專(zhuān)業(yè)變頻器,具體的可以選擇MM430-110K 型號(hào)的變頻器,他配接電機(jī)的容量是100kw ,額定電流為188.2A 滿(mǎn)足使用需求,可以選擇。5.2 主電路中電器設(shè)備的選擇1、斷路器當(dāng)變頻器需要檢修時(shí),或者因某種原因而長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí),將QF 切斷,使變頻器與電源隔離。當(dāng)變頻器輸入側(cè)發(fā)生短路等故障時(shí),進(jìn)行保護(hù)。選擇原則(1變頻器在剛接電源的瞬間,對(duì)電容器的充電電流可達(dá)額定電流的(2-3倍;(2變頻器的進(jìn)線電流是脈沖電流,其峰值?？赡艹^(guò)額定電流;(3變頻器

21、允許的過(guò)載能力為150%,1min 。為了避免誤動(dòng)作,斷路器的額定電流QN I 應(yīng)選:N Q N I I 4.13.1( (5.4其中N I 為變頻器的額定電流。故選擇斷路器額定電流選擇350A 。根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以選擇斷路器DW15400斷路器額定電壓為380V ,額定電流為400A 滿(mǎn)足要求可以選擇。2、接觸器(1主要作用:可通過(guò)按鈕開(kāi)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(shí),可自動(dòng)切斷電源。(2選擇原則:由于接觸器自身并無(wú)保護(hù)功能,不存在誤動(dòng)作的問(wèn)題,故選擇原則是主觸點(diǎn)的額定電流N KN I I ,應(yīng)該大于188.2A,可以選擇主觸點(diǎn)額定電流為200A 的接觸器。根據(jù)上述數(shù)據(jù)施奈德

22、的LC1D150,滿(mǎn)足參數(shù)要求,可以選擇3、主電路的線徑(1電源和變頻器之間的導(dǎo)線一般說(shuō)來(lái),和同容量普通電動(dòng)機(jī)的電線選擇方法相同。考慮到其輸入側(cè)的功率因數(shù)往往較低,應(yīng)本著宜大不宜小的原則來(lái)決定線徑。(2變頻器和電機(jī)之間的導(dǎo)線因?yàn)轭l率下降時(shí),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(dòng)機(jī)得到電壓的比例則下降。這有可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)帶不動(dòng)負(fù)載并發(fā)熱。所以,在決定變頻器和電動(dòng)機(jī)之間導(dǎo)線的線徑時(shí),最關(guān)鍵的因素便是線路電壓降U 的影響。一般要求:N U U %32( (5.5U 的計(jì)算公式是:(100030V l R I U MN = (5.6 式中:N U 額定相電壓,

23、V ;MN I 電動(dòng)機(jī)額定電流,A ;0R 單位長(zhǎng)度(每米導(dǎo)線的電阻,m/m ;l 導(dǎo)線的長(zhǎng)度,m 。由上兩式可直接求出0R 的取值范圍。根據(jù)Ro 值確定導(dǎo)線面積。由公式(5.5得:6.7(U 11.4V由公式(5.6得:0.69 m/m R 1.04 m/m根據(jù)表5.1判斷所需的導(dǎo)線截面積,為了滿(mǎn)足控制系統(tǒng)的要求,應(yīng)該選擇截面積為162m m的導(dǎo)線。表5.1 常用電動(dòng)機(jī)引出線的單位長(zhǎng)度電阻值。 5.3 可編程控制器(PLC的介紹在PLC的發(fā)展過(guò)程中,美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA經(jīng)過(guò)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 Controlle

24、r,英文縮寫(xiě)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。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令,并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算功能,用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。PLC的特點(diǎn)如下:1、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(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。(2各輸入端均采用R-C濾波器,其濾波時(shí)間常數(shù)一般為1020ms.(3各模塊均采用屏蔽措施,以防止輻射干擾。(4采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。(5對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。(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(kuò)大。(7大型PLC還可以采

25、用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。2、豐富的I/O接口模塊PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào),如:交流或直流;開(kāi)關(guān)量或模擬量;電壓或電流;脈沖或電位;強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備,如:按鈕行程開(kāi)關(guān)接近開(kāi)關(guān)傳感器及變送器電磁線圈控制閥直接連接。另外為了提高操作性能,它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò),它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊,等等。3、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)。PLC的各個(gè)部件,包括CPU,電源,I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì),由機(jī)架及電纜將各模

26、塊連接起來(lái),系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶(hù)的需要自行組合。4、編程簡(jiǎn)單易學(xué)PLC的編程大多采用類(lèi)似于繼電器控制線路的梯形圖形式,對(duì)使用者來(lái)說(shuō),不需要具備計(jì)算機(jī)的專(zhuān)門(mén)知識(shí),因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。5、安裝簡(jiǎn)單,維修方便PLC采用循環(huán)掃描的工作方式,在PLC中用戶(hù)程序按先后順序存放,CPU 從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行程序,直到遇到結(jié)束符后又返回第一條,如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。PLC的掃描過(guò)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(gè)階段。全過(guò)程掃描一次所需的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期。當(dāng)PLC處于停狀態(tài)時(shí),只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí),從內(nèi)部處理、通信操

27、作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出,一直循環(huán)掃描工作。沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文 6 變頻器參數(shù)的設(shè)置 （1）設(shè)定 P001030 和 P09701，按下 P 鍵，開(kāi)始復(fù)位，復(fù)位過(guò)程大約 3min，這樣就可保證變頻器的參數(shù)回復(fù)到工廠默認(rèn)值。 （2）設(shè)置電動(dòng)機(jī)參數(shù)，為了使電動(dòng)機(jī)與變頻器相匹配，需要設(shè)置電動(dòng)機(jī)參 數(shù)。電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表 6-1。電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)定完成后，設(shè) P0010=0，變頻器當(dāng) 前處于準(zhǔn)備狀態(tài)，可正常運(yùn)行。 表 6-1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置 參數(shù)號(hào) P0003 P0010 P0100 P0304 P0305 P0307 P0310 P0311 P3900 出廠值 1 0 0 230 3.25 0.75 50 0 0 設(shè)置值 1 1 0 380 188.2 100 50 1470 1 說(shuō)明 設(shè)定用戶(hù)訪問(wèn)級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí) 快速調(diào)試 功率以 KW 表示，頻率為 50Hz 電動(dòng)機(jī)額定電壓（V） 電動(dòng)機(jī)額定電流（A） 電動(dòng)機(jī)額定功率（KW） 電動(dòng)機(jī)額定頻率（Hz） 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min） 結(jié)束快速調(diào)速 （3）設(shè)置面板操作控制參數(shù)，見(jiàn)表 6-2。 表 6-2 面板基本操作控制參數(shù) 參數(shù) 參數(shù)說(shuō)明 用戶(hù)訪問(wèn)級(jí)別為專(zhuān)家級(jí) 選擇命令源，選擇為端子 啟停 頻率設(shè)定選擇為鍵盤(pán)設(shè) 定 限定