2287 變頻恒壓樓宇供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2287 變頻恒壓樓宇供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì),變頻,樓宇,供水系統(tǒng),設(shè)計(jì) 1.大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目： 變頻恒壓樓宇供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： .9 姓 名： . 指導(dǎo)教師： . 完成日期： 2012 年 5月 25日 2.大學(xué).畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)論文（設(shè)計(jì)）題目： 變頻恒壓樓宇供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)號(hào)： .9 姓名： . 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： . 系主任： 1、主要內(nèi)容及基本要求1、檢索國(guó)內(nèi)外恒壓變頻供水系統(tǒng)的發(fā)展最新動(dòng)態(tài)以及分析國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀； 2、提出某棟樓宇的變頻恒壓供水系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案； 3、完成供水系統(tǒng)的軟硬件的部分設(shè)計(jì)； 4、闡述并認(rèn)真解決供水系統(tǒng)的遇到的相關(guān)問(wèn)題； 5、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的文稿工作，要求：正文字?jǐn)?shù)不少于一萬(wàn)字； 6、翻譯英文技術(shù)資料，要求：與本課題相關(guān)的資料，3000 單詞以上，復(fù)印原稿 和翻譯稿同冊(cè)裝訂；二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題1、變頻恒壓樓宇壓供水系統(tǒng)中的相關(guān)器件的選型； 2、變頻恒壓樓宇供水系統(tǒng)的軟硬件部分設(shè)計(jì)； 3、變頻恒壓供水樓宇系統(tǒng)中遇到的問(wèn)題和解決方法分析； 3三、進(jìn)度安排序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間1 資料檢索，查閱 第一周2 系統(tǒng)總體方案構(gòu)想和設(shè)計(jì) 第二周3 變頻恒壓供水系統(tǒng)的方案選擇 第三周至第五周4 變頻恒壓供水系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 第六周至第八周5 變頻恒壓供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 第九周至第十二周6 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文撰寫和整理 第十三周至第十四周7 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文檢查，答辯準(zhǔn)備 第十五周四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1 周萬(wàn)珍,高鴻斌(第一版).PLC 分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用M. 北京:北京機(jī)械工業(yè)出版社,2004 2 韓安榮.通用變頻器及其應(yīng)用(第二版)M.北京:北京機(jī)械工業(yè)出版社,2000 3 姚厚偉.變頻器供水系統(tǒng)中的應(yīng)用與節(jié)能M. 北京：航空航天大學(xué)出版社,20034 厲無(wú)咎.變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)M. 北京：電子工業(yè)出版社,2005 5 張燕賓.循環(huán)水系統(tǒng)的變頻調(diào)速M(fèi). 北京:北京機(jī)械工業(yè)出版社,2002 6 彭小紅,劉國(guó)東.基于 PLC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)M. 北京：人民郵電出版社,20047 常斗南.可編程程序控制器原理應(yīng)用及通信M.北京:北京機(jī)械工業(yè)出版社,20004.大學(xué).畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表學(xué)號(hào) .9 姓名 . 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 變頻恒壓樓宇供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 評(píng)價(jià)項(xiàng)目 評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容選題1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的；2.難度、份量是否適當(dāng)；3.是否與生產(chǎn)、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。能力1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力；4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；2.文字是否通順，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何；3.有無(wú)理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無(wú)創(chuàng)新之處。綜合評(píng)價(jià)評(píng)閱人： 2012 年 5 月 日5.大學(xué).畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見(jiàn)學(xué)號(hào)： .9 姓名： . 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 71 頁(yè) 圖 表 張論文（設(shè)計(jì)）題目 變頻恒壓樓宇供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 內(nèi)容提要： 1、學(xué)會(huì)運(yùn)用 PLC、變頻器、壓力傳感器設(shè)計(jì)并完成四臺(tái)水泵機(jī)組等主要設(shè)備構(gòu)建變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)備選型和總體方案的設(shè)計(jì)，為提高變頻器的使用效率，減少設(shè)備投資，采用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)四臺(tái)水泵電機(jī)變頻運(yùn)行方案。2、分析變頻恒壓供水系統(tǒng)的工況變化過(guò)程，以及確定工況轉(zhuǎn)換方式，完成 PLC的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)變頻起動(dòng)，保證水泵從變頻到工頻的可靠、安全的切換。3、設(shè)計(jì) PLC 和計(jì)算機(jī)的通信模式，確定通信協(xié)議，開(kāi)發(fā)通信與組態(tài)監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理和報(bào)警。6指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)該學(xué)生在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)踏實(shí)，勤奮，認(rèn)真負(fù)責(zé)，能定時(shí)每周來(lái)匯報(bào)工作進(jìn)展情況，能按時(shí)并出色完成本設(shè)計(jì)任務(wù)。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)中，能虛心學(xué)習(xí)，積極探討有關(guān)問(wèn)題，動(dòng)手能力、獨(dú)立解決問(wèn)題能力強(qiáng)，以及有一定的創(chuàng)新能力，是一個(gè)優(yōu)秀的大學(xué)生。建議成績(jī)?yōu)榱己?。指?dǎo)教師： 年 月 日答辯簡(jiǎn)要情況及評(píng)語(yǔ)答辯小組組長(zhǎng)： 年 月 日7答辯委員會(huì)意見(jiàn)答辯委員會(huì)主任： 年 月 日目錄一 緒論 .11.1 研究背景 .11.2 設(shè)計(jì)思想 .3二 系統(tǒng)的理論分析及方案的確定 .52.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 .52.2 控制方案的確定 .62.3 供水系統(tǒng)的控制流程 .113 水泵機(jī)組選型 .153.1 選型基本要求 .153.2 容量的確定 .153.3 水泵型號(hào)確定 .184 變頻器的選型 .214.1 變頻器簡(jiǎn)介 .214.2 變頻器的確定 .214.3 變頻器外圍設(shè)備選擇 .255 可編程控制器(PLC) .285.2 PLC 的工作原理 .305.3 PLC 及壓力傳感器的確定 .306 變頻器與 PLC 的連接及設(shè)定 .316.1、I/O 分配和變頻器參數(shù)設(shè)置： .316.2 控制電路外圍接線： .337 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) .397.1 PLC 控制程序設(shè)計(jì) .397.2 主程序圖及程序設(shè)計(jì) .41八 總結(jié) .55致 謝: .57中文翻譯 .59外文文獻(xiàn) .648一 緒論 1.1 研究背景隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)的可靠性要求不斷提高。城市自來(lái)水管的水壓一般規(guī)定保證 6層以下樓宇的用水，其余上部分各層均須“提升”水壓才能滿足用水要求。以前大多采用水塔、高位水箱，或氣壓罐增壓設(shè)備，但它們都必須由水泵以高出實(shí)際用水高度的壓力來(lái)“提升”水量，其結(jié)果增大了水泵的軸功率和能耗。目前，衡量供水質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一是供水壓力是否恒定，因?yàn)樗畨汉愣▽?duì)某些工業(yè)或特殊用戶是非常重要的，但是用戶用水量是經(jīng)常變動(dòng)的，因此用水和供水之間的不平衡的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，并且集中反映在供水的壓力上:用水多而供水少，則供水壓力低;用水少而供水多，則供水壓力過(guò)大。保持管網(wǎng)的水壓恒定供水，可使供水和用水之間保持平衡，不但提高了供水的產(chǎn)量和質(zhì)量，也確保了供水生產(chǎn)以及電機(jī)運(yùn)行的安全可靠性。9傳統(tǒng)的供水方式普遍不存在同程度的浪費(fèi)水資源、電力資源、而且效率不高、可靠性較差、自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)。嚴(yán)重影響了小區(qū)居民的用水和工業(yè)系統(tǒng)中的用水。泵站擔(dān)負(fù)著工農(nóng)業(yè)和生活用水的重要任務(wù)，水泵機(jī)組在運(yùn)行中需要大量消耗能量，所以提高泵站效率；降低能耗，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有重大意義。國(guó)內(nèi)目前的供水方式基本上朝向高效節(jié)能、自動(dòng)可靠的方向發(fā)展，其中變頻恒壓調(diào)速技術(shù)以其顯著的節(jié)能效果和穩(wěn)定可靠的控制方式，在樓宇供水系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，特別是在工業(yè)用水的各級(jí)加壓系統(tǒng)，居民生活用水的恒壓供水系統(tǒng)中，變頻調(diào)速水泵節(jié)能效果尤為突出，其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：一、節(jié)能顯著，效率大幅度提高；二、在開(kāi)、停機(jī)時(shí)能減小電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊以及水壓對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊；三、大幅度的減小水泵、電機(jī)自身的機(jī)械沖擊損耗。變頻恒壓供水的現(xiàn)況以及發(fā)展趨勢(shì)變頻恒壓供水系統(tǒng)是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸相應(yīng)的發(fā)展起來(lái)的。目前國(guó)外的變頻恒壓供水系統(tǒng)成熟可靠，恒壓控制技術(shù)可靠。但國(guó)外變頻恒壓供水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)主要采用一臺(tái)變頻器只帶一臺(tái)水泵機(jī)組的方式。這種方式運(yùn)行安全可靠，變壓方式更靈活。但是此方法的缺點(diǎn)就是水泵電機(jī)數(shù)量和變頻的數(shù)目一樣多，因而大大提高投資成本高。本系統(tǒng)為節(jié)約設(shè)備投資，只采用一臺(tái)變頻器來(lái)控制多臺(tái)水泵協(xié)調(diào)工作，因此現(xiàn)在的供水專用變頻器具有 PID調(diào)節(jié)器10以及和 PLC集成在一起，組成專用的供水管控一體化系統(tǒng)，只需增加一只水管壓力傳感器，即可組成變頻恒壓供水系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)外有很多公司在從事進(jìn)行變頻恒壓供水系統(tǒng)的研制推廣，國(guó)產(chǎn)變頻器大多主要采用進(jìn)口元件組裝或直接進(jìn)口國(guó)外變頻器，在結(jié)合 PLC 或 PID調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水。變頻供水系統(tǒng)目前正在向集成化、維護(hù)操作簡(jiǎn)單化方向發(fā)展，在國(guó)內(nèi)外，專門針對(duì)供水的變頻器集成化越來(lái)越高，大部分專用供水變頻器集成了 PLC 或PID，現(xiàn)在甚至將壓力傳感器也融入變頻組件。同時(shí)維護(hù)操作也越來(lái)越方便。簡(jiǎn)單。1.2 設(shè)計(jì)思想本設(shè)計(jì)是對(duì)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)（軟硬件方面）在實(shí)際生活應(yīng)用中具體作用進(jìn)行較為詳細(xì)的介紹。本系統(tǒng)主要將 PLC、變頻器（含 PID） 、相應(yīng)的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)操作方便，本系統(tǒng)以變頻器調(diào)速為核心，以變頻恒壓供水控制系統(tǒng)取代了過(guò)去的高位水箱和壓力罐等供水設(shè)備，起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi)，避免了以往起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生對(duì)電網(wǎng)的沖擊；由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，就可延長(zhǎng)水泵機(jī)組和水管閥門等器件的使用壽命；也可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)。使系統(tǒng)調(diào)試和使用起來(lái)都十分方便，大大簡(jiǎn)化了水廠在管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析等方面的工作量。以變頻器為主體構(gòu)成的恒壓供水系統(tǒng)不僅能最大程度滿足實(shí)際需要，其安全穩(wěn)定的運(yùn)行性能、簡(jiǎn)單方便的操作方式、以及齊全的功能，將使供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)水、11節(jié)電、節(jié)省人力，最終獲得高效率優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，從而大大降低自來(lái)水的生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)管理水平的目的。 本變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的基本控制路線是：采用變頻器對(duì)水泵電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，來(lái)組成變頻供水壓力的閉環(huán)控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)的主要控制目標(biāo)是泵站的總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的回來(lái)的總管壓力實(shí)際值進(jìn)行比較，其差值進(jìn)行 PID運(yùn)算處理后，發(fā)出控制指令，改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速和控制水泵電機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，從而使出水管壓力值穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值附近。同時(shí)本系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，在能源日益短缺的現(xiàn)在尤為重要，所以研究設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，對(duì)提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、以及降低能耗，節(jié)約能源等方面都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。12二 系統(tǒng)的理論分析及方案的確定2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求本系統(tǒng)是以一個(gè)供水系統(tǒng)作為被控對(duì)象，采用 PLC 與變頻器協(xié)調(diào)控制 4臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與啟動(dòng)和停止。從而以達(dá)到變頻恒壓供水的要求。系統(tǒng)控制要求：（1）生活供水時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)該正常壓力工作，消防供水時(shí)系統(tǒng)應(yīng)在高壓下供水。（2）四臺(tái)水泵采用“先開(kāi)先停”的原則接入和退出。(3) 水泵電機(jī)的能軟起動(dòng)/停止、正轉(zhuǎn)、調(diào)速控制。(4）變頻器采用遠(yuǎn)方控制方式，具有手動(dòng)控制，方便應(yīng)急和檢修。(5) 通過(guò)母管壓力變送器測(cè)得實(shí)際壓力大小，同時(shí)和壓力給定組成閉環(huán)控制。(6) 變頻器的運(yùn)行狀態(tài)指示（如運(yùn)行、停止、過(guò)流、低壓等） 。(7) 系統(tǒng)要有必要的完善報(bào)警處理。132.2 控制方案的確定供水系統(tǒng)的基本特性和工作點(diǎn)揚(yáng)程特性，是在供水系統(tǒng)管路中的閥門開(kāi)度不變?yōu)榍疤嵯?，水泵在某一轉(zhuǎn)速下?lián)P程 H與流量 Q之間的關(guān)系曲線，如圖 2-1可以看出，流量 Q越大，揚(yáng)程 H越小。在閥門開(kāi)度和水泵轉(zhuǎn)速都不變的情況下，流量的大小取決于用戶的用水情況，揚(yáng)程特性反映的是揚(yáng)程 H與用水流量間的關(guān)系。圖 2-1中交點(diǎn) QA。在這一點(diǎn)，用戶的用水流量和供水系統(tǒng)的供水流量處于平衡狀態(tài)，供水系統(tǒng)既滿足了揚(yáng)程特性，也符合管阻特性，系統(tǒng)將會(huì)穩(wěn)定運(yùn)行。圖 2-1 供水系統(tǒng)的基本特性曲線如圖 2-2所示，曲線 1表示閥門全部打開(kāi)時(shí)，供水系統(tǒng)的阻力特性；曲線2表示水泵額定轉(zhuǎn)速時(shí)的揚(yáng)程特性，這時(shí)供水系統(tǒng)在 A點(diǎn)：流量為 QA揚(yáng)程為HA，電機(jī)的軸功率與面積 OQAAHA成正比。要將流量調(diào)整為 QB，有兩種方法。(1)轉(zhuǎn)速不變，將閥門關(guān)小，則工作點(diǎn)移至 B點(diǎn)，流量為 QB，揚(yáng)程為 HB，電機(jī)的軸功率與面積 QQBBHB成正比。(2)閥門開(kāi)度不變，降低轉(zhuǎn)速，閥門的開(kāi)度不變，降低轉(zhuǎn)速后揚(yáng)程特性曲線14如圖 2-2中的曲線 4所示，工作點(diǎn)移至 C點(diǎn)，流量也為 QB，揚(yáng)程為 HC。電機(jī)的軸功率與 QQBCHC成正比。將上述兩種方法加以比較，很容易的看出，采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法來(lái)調(diào)節(jié)流量，電機(jī)的功率將大為減少。圖 2-2水泵的流量調(diào)節(jié)對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行變頻恒壓控制，是為了滿足對(duì)用戶對(duì)流量的需求。所以，流量是本系統(tǒng)的主要控制對(duì)象。但如上所述，流量的大小主要取決于揚(yáng)程，但揚(yáng)程難以進(jìn)行具體測(cè)量和控制?？紤]到在動(dòng)態(tài)情況下，管道中水壓的大小與供水能力和用水需求之間的平衡關(guān)系有關(guān)：供水流量 Qg用水需求 Qu，則壓力上升(P 增加） ；供水流量 Qg用水需求 Qu，則壓力下降(P 下降） ；供水流量 Qg用水需求 Qu，則壓力不變(P 不變） 。由此可見(jiàn)，供水流量與用水需求之間的矛盾具體將反映在流體壓力的變化15上。因此，水管壓力可以作為控制流量大小的主要參變量。保持供水系統(tǒng)中某處壓力值的恒定不變，就可以保證了供水能力和用水流量處于平衡狀態(tài)，就會(huì)很好處的滿足了用戶所需的用水流量。根據(jù)電機(jī)學(xué)交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：(2-1)1(60spfn其公式中：f 是穩(wěn)壓器頻率、 p 是極對(duì)數(shù)、n 是轉(zhuǎn)速、s 是轉(zhuǎn)差率。從上式可以看出，當(dāng)極對(duì)數(shù) p不變時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與電源頻率戚正比，因此調(diào)節(jié)異步電機(jī)供電電源的頻率，也就可以連續(xù)平穩(wěn)地調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在變頻調(diào)速時(shí)， 、高速到低速都可以保持有限的轉(zhuǎn)差率，因而變頻調(diào)速具有高效率、高精度、調(diào)速范圍廣、平穩(wěn)性較高等優(yōu)點(diǎn)，調(diào)速性能可與直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相媲美。因此，變頻調(diào)速是交流異步電機(jī)中一種比較合理和理想的調(diào)速方法，目前被廣泛地應(yīng)用于對(duì)水泵電機(jī)的調(diào)速。在供水系統(tǒng)中，通常以流體流量為控制目的，目前常用的控制方法為閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法。其中閥門控制法是通過(guò)調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度大小來(lái)調(diào)節(jié)流量，而水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變。其通過(guò)改變水路中的阻力大小來(lái)改變流量大小，但是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)，需要多少水，就抽多少水，水泵的效率不變，但總處于最佳狀態(tài)。本系統(tǒng)主要硬件組成有壓力傳感器、變頻器、可編程 PLC、水泵機(jī)組以及低壓電器組成。系統(tǒng)主要的設(shè)計(jì)任務(wù)是利用變頻器控制四臺(tái)水泵，來(lái)實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)以及變頻水泵與工頻水泵的切換，同時(shí)還要能對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。由 PLC和變頻器組成的恒壓控制方式靈活方便，便于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，而且又能達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定性及控制精度的要求。整個(gè)系統(tǒng)由一臺(tái) PLC，一臺(tái)變頻器，水泵機(jī)組（本系統(tǒng)為 4臺(tái)） ，一個(gè)壓力16傳感器，低壓電器及一些輔助部件構(gòu)成。各部分功能如下：（1）水泵用來(lái)提高水壓以實(shí)現(xiàn)向高處供水；（2）壓力變送器安裝于供水管道出口上將管網(wǎng)水壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；（3）變頻調(diào)速器主要用于調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速?gòu)亩_(dá)到調(diào)節(jié)管網(wǎng)中水流量目的；（4）PLC 主要用于水泵的邏輯切換、控制等；（5）外圍輔助電路是當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)隨時(shí)可以通過(guò)手工檔方式維持系統(tǒng)運(yùn)行，以保障連續(xù)供水。（6）報(bào)警信號(hào)是當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，具有報(bào)警作用。系統(tǒng)主要的設(shè)計(jì)任務(wù)是利用 PLC控制系統(tǒng)使變頻器循環(huán)控制 4臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)出口水壓的恒定和水泵電機(jī)的軟起動(dòng)以及變頻水泵與工頻水泵的切換，而且同時(shí)對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行傳輸，處理。通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)管道壓力信號(hào)不斷反饋給變頻器，變頻器根據(jù)信號(hào)來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)所控制水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)變頻器所控制的水泵達(dá)到工頻時(shí)還不能滿足要求時(shí)在由 PLC自動(dòng)把那臺(tái)水泵切換到工頻運(yùn)行，變頻器自動(dòng)切換到下一臺(tái)水泵使其軟啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)供水量減少時(shí)在自動(dòng)進(jìn)行切換，減少水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還考慮到水泵切換時(shí)電機(jī)的自感電動(dòng)勢(shì)現(xiàn)象，各種連鎖保護(hù)及報(bào)警、應(yīng)急措施。17用戶M壓力變送器變頻器P L C( 含 P I D )液位變送器水池水泵機(jī)組管網(wǎng)壓力信號(hào)報(bào)警信號(hào)水池水位信號(hào)圖 2-3系統(tǒng)總體框圖從整體框圖中，我們可以看出系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)、人機(jī)界面、以及報(bào)警裝置等部分組成。(1)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)包括 PLC系統(tǒng)、變頻器和電控設(shè)備三個(gè)部分。PLC 系統(tǒng):它是整個(gè)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。供水控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的工況、壓力、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集取樣，對(duì)來(lái)自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施 PID控制算法，從而得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，在通過(guò)變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即水泵)進(jìn)行控制。變頻器:它主要是對(duì)水泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元。變頻器通過(guò) PLC供水控制器送來(lái)的控制信號(hào)改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率，完成對(duì)水泵轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定控制。電控設(shè)備:它主要由一組接觸器、保護(hù)繼電器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等電氣元件組成。用于在供水控制器的控制下完成對(duì)水泵的切換、手/自動(dòng)切換等。18（2）信號(hào)檢測(cè)在系統(tǒng)控制過(guò)程中，需要檢測(cè)水壓信號(hào)反饋信息和系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)。水壓信號(hào):反映了用戶管網(wǎng)的實(shí)際水壓值，是恒壓供水系統(tǒng)保持恒壓的關(guān)鍵反饋信號(hào)。報(bào)警信號(hào):監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，水泵是不是過(guò)載、變頻器是否正常工作，是開(kāi)關(guān)量信號(hào)。（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是一組水泵，使它們協(xié)調(diào)工作，通過(guò)控制系統(tǒng)的增減泵，保證用戶管網(wǎng)的水壓保持在恒定值附近。（4）報(bào)警裝置一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，離不開(kāi)報(bào)警裝置。為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定，安全運(yùn)行，防止水泵過(guò)載、變頻器異常、水源中斷、泵站內(nèi)溢水等造成的故障，因此系統(tǒng)必須要對(duì)各種報(bào)警量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，經(jīng) PLC收集判斷，從而進(jìn)行各種顯示和保護(hù)動(dòng)作控制，維護(hù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定。 2.3 供水系統(tǒng)的控制流程系統(tǒng)流程圖如圖 2-4所示。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中壓力傳感器將主水管網(wǎng)壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)再經(jīng) PID一系列的運(yùn)算后將結(jié)果送給變頻器，并給出信號(hào)控制水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和水泵水量來(lái)保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定，壓力值和參數(shù)設(shè)定都可以由人機(jī)界面完成。主要由 PLC、變頻器、壓力變送器、水泵機(jī)組等構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。變頻器的上、下限頻率信號(hào)及其持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短可作為 PLC進(jìn)行邏輯切換、起停泵的依據(jù)。水泵在起動(dòng)時(shí)的急轉(zhuǎn)和突然停機(jī)時(shí)的水錘現(xiàn)象19往往會(huì)造成管道松動(dòng)和破裂，嚴(yán)重的話可能造成電動(dòng)機(jī)的損壞，但水泵采用變頻器調(diào)速后，可以根據(jù)實(shí)際的需要，實(shí)現(xiàn)水泵的軟啟和軟停，從而使急扭及水錘現(xiàn)象得到解決?？梢员苊馑瞄L(zhǎng)期滿負(fù)載狀態(tài)，減緩老化，也具有節(jié)能的作用，節(jié)電率一般在 15%40%之間。圖 2-4變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)流程圖如圖 2-5所示為電控系統(tǒng)主電路。四臺(tái)電機(jī)分別為 MA1、MA2、MA3 、MA4，接觸器 QA1、QA3、QA5、QA7，分別控制四臺(tái)電機(jī)的工頻運(yùn)行。接觸器QA2、QA4、QA6、QA8 分別控制四臺(tái)電機(jī)的變頻的運(yùn)行，F(xiàn)R1、FR2、FR3，F(xiàn)R4，分別為四臺(tái)電機(jī)的過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器；QA10、QA20、QA30、QA40、QA50，分別為變頻器和四臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)的主電路的隔離開(kāi)關(guān)；QA0 為主電源的電路總開(kāi)關(guān)，VVVF 為本設(shè)計(jì)所選的變頻器。20圖 2-5 主電路電器原理圖21增泵工作過(guò)程：假定增泵順序?yàn)?l、2、3、4 始時(shí)，1 泵電機(jī)在 PLC控制下先投入調(diào)速運(yùn)行，其運(yùn)行速度主要由變頻器調(diào)節(jié)。當(dāng)供水壓力小于壓力設(shè)定值時(shí)變頻器輸出頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速上升，反之則下降。當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到上限，并穩(wěn)定運(yùn)行后，如果供水壓力仍沒(méi)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，就需進(jìn)入增泵過(guò)程。在 PLC的邏輯控制下將 1泵電機(jī)與變頻器連接的電磁開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，1 泵電機(jī)直接切換到工頻運(yùn)行，同時(shí)變頻器與 2泵電機(jī)連接，控制 2泵進(jìn)行調(diào)速運(yùn)行。如果還沒(méi)到達(dá)設(shè)定值，則繼續(xù)按照以上步驟將 2泵切換到工頻運(yùn)行，控制 3泵投入變頻運(yùn)行，還沒(méi)達(dá)到要求時(shí)，則將 3水泵切換到工頻，4 水泵投入變頻運(yùn)行。減泵工作過(guò)程：假定減泵順序依次為 4、3、2、1 泵。當(dāng)供水壓力大于設(shè)定值時(shí)，變頻器輸出頻率降低，水泵速度下降，當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到下限，并穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，把變頻器控制的水泵停機(jī)，如果供水壓力仍大于設(shè)定值時(shí)，則將下一臺(tái)水泵由工頻運(yùn)行切換到變頻器調(diào)速運(yùn)行，并繼續(xù)減泵工作過(guò)程。如果在晚間用水不多時(shí)，當(dāng)將最后一臺(tái)正在運(yùn)行的水泵置于低速運(yùn)行。223 水泵機(jī)組選型3.1 選型基本要求工作水泵型號(hào)和臺(tái)數(shù)的選擇，應(yīng)根主要據(jù)用水量變化，要求的水壓大小，機(jī)組的效率和功率因素等確定。水泵和電動(dòng)機(jī)是供水系統(tǒng)的能耗重要組成部分，水泵選擇恰當(dāng)與否和能耗費(fèi)用有很大的關(guān)系。但選泵時(shí)應(yīng)先要滿足供水系統(tǒng)的要求:(1)水泵揚(yáng)程應(yīng)略大于實(shí)際供水高度；(2)水泵機(jī)組最大流量應(yīng)大于實(shí)際最大供水量；(3)水泵能力足以供應(yīng)最高用水量時(shí)的用水量，揚(yáng)程應(yīng)在該泵特性曲線的高效工作區(qū)內(nèi)，以減少耗電量；(4)水泵構(gòu)造應(yīng)使泵站內(nèi)管線簡(jiǎn)單，以減少供水的沿程壓力，局部壓力損失；(5)盡量滿足安裝管理方便。3.2 容量的確定設(shè)某學(xué)校公寓共有 5棟樓，均為 7層，每層 20間，總間數(shù) 5*7*20=700間。樓宇總最大高度約為 32米。 （1） 經(jīng)過(guò)我調(diào)查分析，用水量主要分三個(gè)階段。(1)最大用水量；(一間 10桶/h)(2)基本用水量；(一間 5桶/h)(3)最少用水量；（一間 1桶/h)（2） 、宿舍的調(diào)查（現(xiàn)取平均值，單間公寓宿舍平均住 4人）：N=5*7*20*4=280023（3）5 棟公寓宿舍總共日用水量統(tǒng)計(jì)如下（以小時(shí)為單位）：1、最大用水量=10 桶 *0.02 m* 700 間=140 m h、3基本用水量=5 桶* 0.02 m *700間=70m h、最少用水量=1 桶 0.02m * 3700間=14 m h 3經(jīng)上統(tǒng)計(jì)，學(xué)校公寓日用水量制成表格如下：24表 3-1 水量使用情況表為了計(jì)算方便，現(xiàn)取這些用水點(diǎn)日用水量為最大用水量的 2%，時(shí)段 用水量（單位：m h）3 備注0：00-1:00 70 基本用水量1:00-2:00 70 基本用水量2:00-3:00 14 最少用水量3:00-4:00 14 最少用水量4:00-5:00 14 最少用水量5:00-6:00 14 最少用水量6:00-7:00 70 基本用水量7:00-8:00 140 最大用水量8:00-9:00 70 基本用水量9:00-10:00 70 基本用水量10:00-11:00 70 基本用水量11:00-12:00 70 基本用水量12:00-13:00 140 最大用水量13:00-14:00 70 基本用水量14:00-15:00 140 最大用水量15:00-16:00 70 基本用水量16:00-17:00 70 基本用水量17:00-18:00 140 最大用水量18:00-19:00 70 基本用水量19:00-20:00 70 基本用水量20:00-21:00 70 基本用水量21:00-22:00 140 最大用水量22:00-23:00 70 基本用水量23:00-0:00 70 基本用水量25即：140m /小時(shí)* 2%=2.8m h 3因此我們可以得出，在高峰期校園公寓的最大用水量為（單位：m h)：3q=140+7=142.8m h3在計(jì)算揚(yáng)程時(shí)一般以供水區(qū)域內(nèi)最高建筑物的高度作為依據(jù)，理論上若0.1MP 可以獲得約 10米的揚(yáng)程，一般要求泵的額定揚(yáng)程 為其計(jì)算所得的裝置的最大揚(yáng)程 的 1.11.15倍。校園公寓相對(duì)水泵的最大的高度約為 32米，因此H0=1.1532=36.8m因此所需要的供水壓力約為 0.368MPa3.3 水泵型號(hào)確定（1）水泵的有效功率 Pu確定：泵在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)液體所做有用功即泵的輸出功率，稱為有效功率（單位為 kW） 。它和流量、揚(yáng)程的關(guān)系如下其式中 為液體密度（單位為 kg/m ） ；g 為重力加速度（9.81m/s 2 ） ；q3為泵的流量（單位為單位為 m3 /h） ；H 為泵的揚(yáng)程。由于一般要求泵的額定流量 為其計(jì)算所得的裝置的最大流量的 1.11.15倍。( q=1.15*142.8/3600=0.0456m s)則計(jì)算得：3Pu=16.46 kw（2）軸功率 Pa泵在一定的流量和揚(yáng)程工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸送給泵軸的功率，即輸入泵的功率，又稱泵的輸入功率。（3）泵的效率確定：26一般小型泵的效率為 0.60.7，而大型泵可達(dá) 0.80.9。根據(jù)泵房大小和安裝要求，我們選擇小型泵 ，因此取泵的效率為 0.6 來(lái)進(jìn)行計(jì)算，則軸功率為 27.43kwPu/a（4）電動(dòng)機(jī)總功率 Pg=Pa（1.11.2）Pg=27.431.2=32.91kw綜上所述，我們選用 4臺(tái)功率為 11KW的電機(jī)進(jìn)行工作。三臺(tái)工作和一臺(tái)備用（5）電機(jī)型號(hào)的確定根據(jù)我們的安裝條件和實(shí)際情況需求，以及對(duì)比電機(jī)選型及參數(shù)手冊(cè)可得四臺(tái) 11kw的電機(jī)型號(hào)為 y160m1-2.表 3-2 電機(jī)參數(shù)表%10Pau27（6）泵的型號(hào)的確定:對(duì)于 11kw的電機(jī)所搭配的泵，同理我們可以讀出如下數(shù)據(jù)，由此表對(duì)比可以得出：對(duì)于 11kw的電機(jī)所搭配的泵的型號(hào)為：80LG50-202表 3-3 泵參數(shù)表 型號(hào) 流量 揚(yáng)程 轉(zhuǎn)速 軸功率 功率 效率 葉輪外徑50LG24-204 24 80 2950 7.58 11 69 13450LG24-205 24 100 2950 9.47 11 69 13480LG50-202 50 40 2950 7.26 11 75 13580LG50-203 36 60 2950 8.11 11 72.5 136284 變頻器的選型4.1 變頻器簡(jiǎn)介變頻器是把工頻電源變換成各種頻率的交流電源，從而以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的變頻調(diào)速。變頻器主要包括控制電路、整流電路、中間直流電路及逆變電路組成。其中控制電路完成對(duì)主電路的控制作用，整流電路的作用是將交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。 變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開(kāi)關(guān)方式分類，可以分為 PAM控制變頻器、PWM 控制變頻器和高載頻 PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為 V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。 目前變頻器的總體發(fā)展趨勢(shì)向結(jié)構(gòu)的小型化，專用化，網(wǎng)絡(luò)化，高水平的控制等方向發(fā)展。4.2 變頻器的 確定在交流變頻器中使用的控制方式主要有 V/f 協(xié)調(diào)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等方式。 (1) V/f 控制 V/f 控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩-速度特性，在改變電源頻率而進(jìn)行調(diào)速的同時(shí)，又要保證電動(dòng)機(jī)的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器都采用這種控制方式。V/f 控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，直接可以改變頻率到達(dá)控制速度的目的，但不能達(dá)到很高的控制性能，而且，在低頻時(shí)，必須進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。但在一般精度不高的場(chǎng)所都使用此類控制方式。 (2) 轉(zhuǎn)差頻率控制 29轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式，是在 V/f 控制的基礎(chǔ)上，按照電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的電源頻率，根據(jù)得到的轉(zhuǎn)矩來(lái)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，使電動(dòng)機(jī)具有對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。這種控制方式，在控制系統(tǒng)中需要安裝速度傳感器，有時(shí)還加有電流反饋，對(duì)頻率和電流進(jìn)行控制，因此，這是一種閉環(huán)控制方式，可以使變頻器具有良好的穩(wěn)定性，并對(duì)急速的加減速和負(fù)載變動(dòng)有良好的響應(yīng)特性。但其復(fù)雜，一般用于精度要求高的地方。 (3) 矢量控制 矢量控制通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)定子電流的大小和相位，從而達(dá)到對(duì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進(jìn)行控制，進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。通過(guò)控制各矢量的作用順序和時(shí)間以及零矢量的作用時(shí)間，達(dá)到各種不同的控制目的。(4) 直接轉(zhuǎn)矩控制 直接轉(zhuǎn)矩控制是利用空間矢量坐標(biāo)的概念，定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，通過(guò)檢測(cè)定子電阻來(lái)觀測(cè)定子磁鏈的目的，省去了矢量控制等復(fù)雜的變換計(jì)算，系統(tǒng)直觀、簡(jiǎn)潔，計(jì)算速度和精度都有所提高。即使在開(kāi)環(huán)的狀態(tài)下，也可以輸出 100%的額定轉(zhuǎn)矩，對(duì)于多拖動(dòng)具有負(fù)荷平衡功能，成本較高，所以一般用于高精度場(chǎng)所。(5) 最優(yōu)控制 最優(yōu)控制在實(shí)際中的應(yīng)用根據(jù)要求的不同而有所不同，可以根據(jù)最優(yōu)控制的理論對(duì)一個(gè)控制要求進(jìn)行個(gè)別參數(shù)的最優(yōu)化。例如在高壓變頻器的控制應(yīng)用中，就成功的用了時(shí)間分段控制和相位平移控制兩種策略，實(shí)現(xiàn)一定條件下的電壓最優(yōu)波形。 控制方式是決定變頻器使用性能的關(guān)鍵所在。目前市場(chǎng)上低壓通用變頻器品牌很多，選用變頻器時(shí)不一定檔次越高越好，只要按負(fù)載的特性，滿足使用要求就可，以便做到量才使用、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。當(dāng)一臺(tái)變頻器控制驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電機(jī)時(shí)，最佳選擇 U/f的控制模式，下表中參數(shù)供選用時(shí)參考。30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 I 150%200%靜態(tài)速度精度/%（0.20.3）（0.20.3） 0.2 0.2 0.02 0.2適用場(chǎng)合一般風(fēng)機(jī)、泵類等較高精度調(diào)速，控制一般工業(yè)上的調(diào)速或控制所有調(diào)速或控制伺服拖動(dòng)、高精傳動(dòng)、轉(zhuǎn)矩控制負(fù)荷起動(dòng)、起重負(fù)載轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，恒轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大負(fù)載表 4-1控制模式參數(shù)表 故綜上所述選擇 U/f=C 為變頻器的控制方法變頻器的容量確定變頻器的容量關(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。當(dāng)一臺(tái)變頻器控制多臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，變頻器的容量應(yīng)比多臺(tái)電動(dòng)機(jī)容量之和都要大，變頻器的總?cè)萘康脑瓌t是變頻器的輸出功率和電流選擇必須等于或大于被驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的功率和電流。因?yàn)樽冾l器的過(guò)載能力遠(yuǎn)沒(méi)有電機(jī)的過(guò)載能力強(qiáng)，一旦電機(jī)過(guò)載，損壞的首先將是變頻器。以下給出了從電流、效率、計(jì)算功率等三種基本的容量選擇方法;1、從電流的角度考慮31大多數(shù)變頻器容量都可從三個(gè)角度選擇：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)廠家由公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)給出，或隨變頻器輸出電壓而降低，都很難確切表達(dá)變頻器的能力。在選擇變頻器時(shí)，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。其重要的是，在確定變頻器容量前應(yīng)了解設(shè)備的工藝情況以及電動(dòng)機(jī)各參數(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，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、從系統(tǒng)效率方面系統(tǒng)最終效率等于變頻器效率與電動(dòng)機(jī)效率的乘積，只有當(dāng)兩者都處在較高的效率下工作時(shí)，則系統(tǒng)效率才較高。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。（2）當(dāng)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。（3）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，也可以考慮選用功率小于電動(dòng)機(jī)功率的變頻器。（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)轉(zhuǎn)的變頻器必須同時(shí)滿足以下 3 個(gè)計(jì)算公式：(1)滿足負(fù)載輸出：PcnP m (3.1)(2)滿足電動(dòng)機(jī)容量：Pcn3KU eIe cos 10 -3 (3.2)(3)滿足電動(dòng)機(jī)電流：IcnKIe (3.3)式中 Pcn 為變頻器容量（單位 kW），P m-負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)軸輸出功率（單位 KW）， U 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32A）， 為電動(dòng)機(jī)效率（通常約為 085），cos 為電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)（通常約為075），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 10511）。將本系統(tǒng)參數(shù)帶入求得 Pcn=12.9kw ，Icn=23.98A 所取變頻器三墾SAMCO-vm05-11k 額定容量為 16.6kw,額定電流為 24A 的變頻器。該變頻器采用 V/f 分離與自由的 V/f 圖形功能，完全應(yīng)對(duì)各類電機(jī)的特殊要求，具有自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行功能、 低電壓補(bǔ)償功能，隨時(shí)應(yīng)對(duì)惡劣的電網(wǎng)環(huán)境、 超強(qiáng)通訊功能，應(yīng)對(duì)多種總線需求、具備輸入、防止電源斷線損壞，變頻器標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)置PID 反饋控制功能。4.3 變頻器外圍設(shè)備選擇1、斷路器變頻器需要檢修時(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)，過(guò)電流，電源電壓過(guò)低時(shí)進(jìn)行保護(hù)。選擇主要原則如下：(1)變頻器在剛接通電源的瞬間，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 應(yīng)選：QNI=24*1.4 =33.6A (3.4)NQNII)4.13(其中 為變頻器的額定電流。故選擇斷路器額定電流選擇 QF=40A。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：33接觸器選擇主要考慮電動(dòng)機(jī)在工頻的啟動(dòng)情況，其觸點(diǎn)電流可以按電動(dòng)機(jī)的額定電流在加大一個(gè)檔次來(lái)選擇，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 =33.6 即可，可以選擇主NKI觸點(diǎn)額定電流為 35 的接觸器。3、制動(dòng)電阻 準(zhǔn)確計(jì)算制動(dòng)電阻值十分麻煩，在實(shí)際工作中基本不用。許多變頻器的使用說(shuō)明書(shū)上給了一些計(jì)算方法，也有的直接提供了供用戶選用的制動(dòng)電阻的規(guī)格。但按說(shuō)明書(shū)上選擇電阻時(shí)須注意下面問(wèn)題，變頻器生產(chǎn)廠家為了減少制動(dòng)電阻檔次，常常對(duì)若干種不同容量的電動(dòng)機(jī)提供相同阻值和容量的制動(dòng)電阻。選用時(shí)，應(yīng)注意根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的具體情況進(jìn)行調(diào)整。對(duì)同一擋中電動(dòng)機(jī)容量較小者，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值偏大。為了減小能量的消耗，應(yīng)根據(jù)制動(dòng)過(guò)程的緩急程度以及飛輪力矩的大小，考慮能否選擇阻值較大的制動(dòng)電阻。對(duì)同一擋中電動(dòng)機(jī)容量較大者，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值偏小。在一些飛輪力矩較大，又要求快速制動(dòng)的場(chǎng)合，或者如起重機(jī)械那樣，需要釋放位能的場(chǎng)合，上述制動(dòng)電阻有可能滿足不了要求，靠考慮選擇阻值較小的一擋制動(dòng)電4、壓力傳感器壓力傳感器作用是通過(guò)安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號(hào)變成 420mA 變化的電流信號(hào)或 05V 間變化的電壓信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行 PID調(diào)節(jié)，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上。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(duì)水泵的調(diào)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。 壓力傳感器采用 CY-YZ-1001 型絕對(duì)傳感器。該傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的力-電轉(zhuǎn)換。傳感器由敏感芯體和信號(hào)調(diào)理電路組成，當(dāng)壓力作用于傳感器時(shí)，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(hào)調(diào)理電路將輸出的電壓信號(hào)作放大處理，同時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償、非線性補(bǔ)償，使傳感器的電性能滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。傳感器的量程為3402.5MPa，工作溫度為 560，輸出電壓為 05V，供電電源在 28V 左右，適合作為本系統(tǒng)的反饋信號(hào)供給 PLC。下列為 CY-YZ-1001 實(shí)物圖：5、安裝與配線注意事項(xiàng)（1） 變頻器的輸入端 R、S、T 和輸出端 U、V 、W 是絕對(duì)不允許接錯(cuò)的，否則將引起兩相間的短路而將逆變管燒壞。（2） 變頻器都有一個(gè)接地端子“E” ，用戶應(yīng)將此端子與大地相接。變頻器與其他設(shè)備，或多臺(tái)變頻器一起接地時(shí)，每臺(tái)設(shè)備都必須分別和地線相接，不允許將一臺(tái)設(shè)備接地端和另一臺(tái)設(shè)備的接地端相接后接地。（3） 在進(jìn)行變頻器的控制端子接線時(shí)，務(wù)必與主動(dòng)線分離，也不要配置在同一配線管內(nèi)，否則可能產(chǎn)生誤動(dòng)作。（4） 壓力設(shè)定信號(hào)線和來(lái)自壓力傳感器的反饋信號(hào)線必須采用屏蔽線，屏蔽線的屏蔽層與變頻器的控制端子 ACM 連接；屏蔽線與另一端的屏蔽層懸空。355 可編程控制器(PLC)5.1 PLC 的定義及特點(diǎn)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 1987 年的 2 月頒布了第三稿。終于對(duì)可編程控制器做如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字式運(yùn)算操作電子裝置。專為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)。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，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程；而有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)。PLC 的主要特點(diǎn)如下：1、可靠性為提高抗干擾能力，PLC 在硬件和軟件方面都采取了許多措施，在電子線路，機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了許多生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)，主要都采取大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路，I/O 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著完善的通道保護(hù)和信號(hào)調(diào)理電路，結(jié)構(gòu)上，在耐熱、防潮、防塵等都有周到的考慮，而在硬件上，采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施，在軟件上、采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施，采用信息保護(hù)和恢復(fù)技術(shù)，以及實(shí)施報(bào)警和運(yùn)行信息顯示等，PLC 采用微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作都由無(wú)觸點(diǎn)的電子儲(chǔ)存器件來(lái)完成，所以這些措施都可以使 PLC 的抗干擾能力和可靠性大大的提高。2、I/O 模塊36按 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少可以將 PLC 分成三類，小型機(jī)、中型機(jī)和大型機(jī)。小型機(jī)的 I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 128 點(diǎn)以下，具有較強(qiáng)的通信能力和一定量的模擬量處理能力。中型機(jī) I/O 的點(diǎn)數(shù)在 1282048 點(diǎn)之間，具有極強(qiáng)的開(kāi)關(guān)量邏輯控制功能，和強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)功能和模擬量處理能力。而大型機(jī) I/O 點(diǎn)數(shù)則在2048 點(diǎn)以上。其性質(zhì)已經(jīng)和計(jì)算機(jī)相當(dāng)，具有計(jì)算、控制、調(diào)節(jié)功能，具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信聯(lián)網(wǎng)能力和冗余能力。PLC 還針對(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、整體和模塊式結(jié)構(gòu)微型和小型的 PLC 一般為整體式，整體式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將 PLC 的基本部件，如 CPU 板，I/O 接口，電源板等緊湊的安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)殼內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)整體，組成 P