PLC和變頻器在離心風機控制系統(tǒng)中的應用正文【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 01339828 或 11970985 摘 要 在目前的離心風機通風系統(tǒng)中離心風機普遍存在 “大馬拉小車 ”的現(xiàn)象，造成能源的大量浪費。為適應節(jié)能降耗要求，本文應用可編程邏輯控制器與變頻器技術(shù)對原來離心通風系統(tǒng)進行改造，并對其控制原理、硬件選擇、軟件設(shè)計進行重點闡述。從而對傳統(tǒng)的離心風機控制系統(tǒng)進行節(jié)能降耗改造，可以有效的解決以前通風壓力波動大、系統(tǒng)故障率高、能源浪費嚴重等一系列問題。同時，系統(tǒng)具有自動和手動兩種控制方式，便于對系統(tǒng)進行維護修理，并能通過應用軟件對通風系統(tǒng)進行監(jiān)控和遠距離控制。提高效率，實現(xiàn)自動控制。 關(guān)鍵字： 頻器，自動 控制 買文檔就送您 01339828 或 11970985 LC n in of a of In to to to of to of be an is of as a of At to of 文檔就送您 01339828 或 11970985 1 緒論 八十年代初發(fā)展起來的變頻調(diào)速技術(shù)，正是順應了工業(yè)生產(chǎn)自動化發(fā)展的要求，開創(chuàng)了一個全新的智能電機時代。隨著控制理論與功率電子技術(shù)的發(fā)展 ， 交流電機變頻驅(qū)動得到推廣 ， 隨著能源的緊張和人們環(huán)保意識的加強 ， 市場及時推出了適用于驅(qū)動各種普通三相異步電動機的各種變頻器。這些變頻器大多使用了 弦脈寬調(diào)制控制方式 ， 具有調(diào)速性能好、輸出穩(wěn)定、工作效率高、使用方便等特點 ， 優(yōu)于以往的變極調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串級調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速等交流電機調(diào)速方式。一改普通電動機只能以定速方式運行的陳舊模式，使得電動機及其拖動負載在無 須任何改動的情況下即可以按照生產(chǎn)工藝要求調(diào)整轉(zhuǎn)速輸出，從而降低電機功耗達到系統(tǒng)高效運行的目的。 通風系統(tǒng)的 主風機是大件之一 ， 具有高耗能的特點 ， 如果通過對電動機采取變速驅(qū)動來調(diào)節(jié)風量 ， 可以達到較好的節(jié)能效果 ， 同時還會減少設(shè)備的維護 ， 增長設(shè)備的使用壽命 21 。 心風機通風系統(tǒng)的傳統(tǒng)控制方法 傳統(tǒng)的離心風機通風系統(tǒng)中 風機流量的設(shè)計均以最大風量需求來設(shè)計，目前在需要調(diào)節(jié)的地方普遍用擋板、風門、回流等方法來實現(xiàn)，用電效率非常低。是一個耗能大戶， 其電能消耗諸如閥門、擋板相 關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護、維修費用占到生產(chǎn)成本的 7%是一筆不小的生產(chǎn)費用開支。隨著經(jīng)濟改革的不斷深入，市場競爭的不斷加劇， 節(jié)能 降耗業(yè)已成為降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一。為此，設(shè)計一套安全、可靠、高質(zhì)量的通風系統(tǒng)，己顯得迫在眉睫 3 。 變頻器的離心風機控制系統(tǒng)目的和意義 變頻器的離心風機控制系統(tǒng)，是現(xiàn)今通風系統(tǒng)的一個新興課題。首先，它將自動控制和節(jié)能降耗融為一體，既能保證礦井通風系統(tǒng)的在線自動控制，又能對原來系統(tǒng)進行節(jié)能降耗改造。其次，它能根據(jù)不同的季節(jié)，不同的時段，以及各種意外的情況作出反應，保證根據(jù)實際的需要調(diào)節(jié)和控制風流流動路線的作業(yè)，改變了傳統(tǒng)利用調(diào)節(jié)擋板、風門、回流等方法來實現(xiàn)。使設(shè)備和系統(tǒng)平穩(wěn)和可靠，同時節(jié)能顯著。此外，構(gòu)造這樣一個控制系統(tǒng)可減小占地面積，降低一次性投資，系統(tǒng)安全可靠，維修管理方便 4 。 本論文就如何構(gòu)造 這樣一個系統(tǒng)提出了一套較完備的方案，對 方案的實際運行，做了較深入的理論的探討，并結(jié)合工作實際，做了一套切實可行的系統(tǒng)。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 2 變頻調(diào)速恒壓供氣理論分析 言 在電氣拖動設(shè)備的運行過程中，經(jīng)常遇到這樣的問題，即拖動設(shè)備的負荷變化較大，而動力源電機的轉(zhuǎn)速卻不變，也就是說輸出功率的變化不能隨負荷的變化而變化。在實際中這種 “大馬拉小車 ”的現(xiàn)象較為普遍，浪費能源。在許多生產(chǎn)過程中采用變頻調(diào)速實現(xiàn)電動機的變速運行，不僅可以滿足生產(chǎn)的需要，而且還能降低電能消耗，延長設(shè)備的使用壽命。這里介紹的煤氣鼓風機系統(tǒng)采用變頻調(diào) ，并應用 成風壓閉環(huán)自動控系統(tǒng)，實現(xiàn)了電機負荷的變化變速運行自動調(diào)節(jié)風量，即滿足了生產(chǎn)需要，又達到了節(jié)能降耗的目的。 利用變頻調(diào)速裝置和壓力傳感器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)來控制風機的轉(zhuǎn)速，保持氣壓恒定。下面就詳細介紹雙恒壓供氣系統(tǒng)的理論構(gòu)置情況 76 。 藝調(diào)節(jié)過程簡介 系統(tǒng)由二臺變頻變速風機和一臺備用恒速風機 及可編程控制器，壓力傳感器、控制柜等單元設(shè)備和器件組成。其中變 頻變 速 風機 是利用變頻器改變電機工作頻率來改變風機的輸出流量，利用速度變化來恒定系統(tǒng)壓力的。 當 系統(tǒng)投入運行時，壓力傳感器檢測管網(wǎng)壓力并將信號傳給 變頻器 ，在變頻控制軟件和 作用下，系統(tǒng)根據(jù)不斷收取到的管網(wǎng)壓力信號 與系統(tǒng)設(shè)定壓力相比較 ， 根據(jù)比較結(jié)果改變 變頻 變速風機運 行頻率 和備用恒 速風機 投 入運 行 和休息 的指令，從而實現(xiàn)無論用氣量怎樣變化，管網(wǎng)壓力始終保持在設(shè)定壓力范圍。當 供氣壓力小于最低壓力時，自動關(guān)閉兩臺變頻風機，同時打開備用恒速風機來滿足低壓供氣要求，而且達到節(jié)能的效果 。 節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)建 速原理 基本原理 ： 在三、四十年代，電機調(diào)速理論和技術(shù)已在一些工業(yè)發(fā)達國家開始研究 和應用，如通過改變電機的 磁 極對數(shù)，利用變頻 改變交流電源的頻率值，在轉(zhuǎn)子電路中加入調(diào)速變阻器或磁性放大器等方法對交流電機進行調(diào)速。但都由于技術(shù)及設(shè)備復雜而不能在工業(yè)生產(chǎn)實際中廣泛應用，隨著微機應用技術(shù)的發(fā)展特別是到了 80 年代采用大功率晶體管后，使得工業(yè)交流電機調(diào)速技術(shù)有了廣泛應用的可能。 目前，離心風機電機絕大部分是三相交流異步電動機，根據(jù)交流電機的轉(zhuǎn)速特性，電機的轉(zhuǎn)速 n 為 )1(60 (1) 式中 n 是電機轉(zhuǎn)速； 買文檔就送您 01339828 或 11970985 f 是電源頻率 ； s 是轉(zhuǎn)差率； P 是電機的級對數(shù)。 當風機電機選定后， p 為定值，也就是說電機轉(zhuǎn)速的大小與電源的頻率高低成正比，頻率越高，轉(zhuǎn)速越高 ； 反之，轉(zhuǎn)速越低。變頻調(diào)速就是根據(jù)這一原理，通過 改變電源的頻率值來實現(xiàn)風機 電機的無級調(diào)速 ，并達到節(jié)能降耗的目的 。 可見，在滿足同樣風量的情況下，風壓大幅度降低，功率明顯減小，節(jié)省的功率損耗與面積成正比， 節(jié)能效果十分明顯。 所以，采用改變風機轉(zhuǎn)速的方法對風量和風壓進行控制是最合理和經(jīng)濟的 。 變頻調(diào)速恒壓供 氣 系統(tǒng)的控制特性分析 ： 電動機穩(wěn)定運行時實際輸出轉(zhuǎn)矩由負載的需要來決定，在不同的轉(zhuǎn)速下，不同的負載需要的轉(zhuǎn)矩也是不同的，調(diào)速方法和控制特性應適應負載的要求。 離心風機 負載轉(zhuǎn)矩特性 ： （圖 1） 曲線 （圖 2） 風阻特性曲線 （圖 3） 鼓風機的性能曲線 表示風機性能的特性曲線有： 曲線：當轉(zhuǎn)速恒定時 ，風壓與風量間的關(guān)系特性 ； 曲線：當轉(zhuǎn)速恒定時，功率與風量間的關(guān)系特性 ； Q 曲線：當轉(zhuǎn)速恒定時，風機的效率特性 ； 對于同類型的風機 。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 根據(jù)風機參數(shù)的比例定律，在不同轉(zhuǎn)速時的 曲線如圖根據(jù)風機相似方程 ； 當風機轉(zhuǎn)速從 n 變到 n ，風量 Q 、風壓 H 及軸功率 P 的變化關(guān)系： Q =Q )/( （ 2） 2 )/( （ 3） 3 )/( （ 4） 上面的公式說明， 風量與轉(zhuǎn)速成正比。風壓與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。 變頻調(diào)速時電動機的機械特性 ： 變頻調(diào)速時，為了使電動機 的運行性能好，勵磁電流和功率因數(shù)應基本保持不變，即希望氣隙磁通 也保持不變，若 N ( N 為額定運行時的磁通 )，將引起電機磁路過分飽和而使勵磁電流增加，功率因數(shù)降低 ； 若N，將使電機的容許 輸出轉(zhuǎn)矩下降，電機的功率得不到充分利用，因此變頻調(diào)速一般應使氣隙磁通保持不變。 根據(jù)電動機的等效電路，如圖 5 所示，在忽略定子漏阻抗壓降 （圖 4） 11 / 變頻調(diào)速的機械特性 （圖 5） 感應電機的 T 型等效電路 )( 1111 （ 5） 的條件下，定子的相電壓 和頻率 11111 （ 6） 式中，11 電機確定后，為一常數(shù)。由式(6)可知，在 f 變化時，電機的端電壓 U ，必須與頻率 f 成正比變化，才能保持。不變，即 11 / 數(shù) （ 7） 電動機的電磁 轉(zhuǎn)矩 T 為 )()(232212211221 （ 8） 買文檔就送您 01339828 或 11970985 式中， P 為電動機的磁極對數(shù) 1R ，1 2R、 2 S 為轉(zhuǎn)差率，即 00n （ 9） 式中，0在額定電壓)( 曲線如圖 特性曲線 中實線N時所示。 令 0/ 求得電動機的最大電磁轉(zhuǎn)矩)(43212211121m a (10) 在變頻調(diào)速過程中，保持 11 / (常數(shù) )，也就是保持氣隙磁通近似為常數(shù)，若令1， 則1，此時的電磁轉(zhuǎn)矩 )()(23221222122 (11) 相應的最大轉(zhuǎn)矩為 )(4322122112m a x(12) 式中NN 01 / 定頻率0 正常運行時， S 很小，約在 5%之內(nèi)，式 (11)中 略不計。在一定的負載轉(zhuǎn)矩下，變頻調(diào)速運行時，轉(zhuǎn)速之差 （ 0） 將不變，轉(zhuǎn)矩特性 (穩(wěn)定運行段 )在 11 / 常數(shù)運行方式下，當 不 同時，它為一族平行的曲線，如圖 4 實線所示。 從式 (12)可看出，由于定子電阻 1R 的存在，隨著運行頻率的降低， 1R 與電抗)( 21 相比， 1R 的作用愈來愈大，使最大轉(zhuǎn)矩 明顯減小。 壓供氣 系統(tǒng)的組成 由圖 6 知， 風機 在運行中壓力傳感器將壓力檢測點 (管網(wǎng)的中部 )的管網(wǎng)壓力H 信號 由壓力變送器傳送給 經(jīng)過 智能擴展模塊 進行模數(shù)轉(zhuǎn)換， 據(jù)變送器傳遞來的標準的電流或電壓信號的大小，把模擬量按一定的關(guān)系轉(zhuǎn)換成 部的數(shù)字信號，然后由 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號與事先設(shè)定買文檔就送您 01339828 或 11970985 的壓力值相比較， 當管網(wǎng)壓力 H 低于設(shè)定壓力0變頻器 發(fā)出提高電源頻率的信號，變頻調(diào)速器將電機轉(zhuǎn)速提高后，風機的轉(zhuǎn)速也相應提高，出氣量增大，管道壓力 H 也隨之升高； 反之 當 H 高于0變頻器 發(fā)出降低電源頻率的信號， 風機 的轉(zhuǎn)速相應下降， 風機 轉(zhuǎn)速的提高與降低完全根據(jù)壓力檢測點的壓力高于或低于設(shè)定壓力0此，系統(tǒng)供氣 壓力其本上維持在設(shè)定壓力0就是基本保持恒壓供氣 。 （圖 6） 系統(tǒng)工作原理圖 在變頻調(diào)速恒壓供 氣 過程中， 風機 工況點的變化見圖 7 所示。 （圖 7） 風機工況點的變化 （圖 8） 風機變速恒壓工況 當 , 21 高于0明管網(wǎng)系統(tǒng)用氣 量減少，管路阻力特性曲線21, 向 0A 方向變化，此時 風機 轉(zhuǎn)速逐漸降低， 管道壓力 也由 12, 逐漸下降，當 1H 低于0工況點變化與上述相反即由 1A 逐漸向0管網(wǎng)系統(tǒng) 供氣 始終保持恒壓。 當管網(wǎng)用 氣量 由 12, 向0過改變風機 轉(zhuǎn)速使 H 保持恒定 ，見圖 8。 節(jié)系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 取流量為調(diào)節(jié)對象，其傳遞函數(shù)框圖如圖 9。 其中 : 0 )( 買文檔就送您 01339828 或 11970985 )(0 ； v (t) )(節(jié)器傳遞函數(shù) ； )(0 包括變頻器轉(zhuǎn)速特性，壓力變送器特性等 )。 （圖 9） 控制框圖 )11(1)( （ 13） 1)(0（ 14） 其調(diào)節(jié)過程及曲線如下 : )(0 時， 為正 f n )(直至0)( HH t ； )(0 時， f 恒定，電機恒轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動； )(0 時， 為負 f n )(直至0)( HH t 。 頻恒壓供氣 頻率變化分析 如圖 10 為變頻調(diào)速恒壓 供 氣 的 風機 曲線圖，當流量由風機輸出 壓力 必定會 上 升于恒壓線定在0H，壓力傳感器檢測出壓力上升趨勢后，反饋增加輸出信號 ，使變頻器降低頻率控制，減速至 2n ，使之保持恒壓0H，節(jié)省 壓力（。隨著 風機 轉(zhuǎn)速的降低，工況點將從 A 沿恒壓線逐漸變化至B， C 流 量隨之減少，當 n 下降至 4n ， Q 一 H 曲線的最大壓力為 4n 以下時，因為 Q 一 H 曲線最大 壓力 小于 按這一原理風機的轉(zhuǎn)速只要從額定轉(zhuǎn)速變化至 4n 時，可供小于機的工況點沿恒壓線從 A 風機調(diào)速具有一定范圍的，不同的風機有不同的調(diào)速范圍，不是任意可調(diào)的，其它范圍由風機本身的特性和用戶所需的壓力決定。當選定某型號的風機時可確定此風機的最大調(diào)速范圍，再根據(jù)用戶的設(shè)定壓力確定具體最低調(diào)頻范圍。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 （圖 10） 風機變頻恒壓供氣情況 （ 圖 11） 風機工況 3 恒壓供氣系統(tǒng) 統(tǒng)總述 鼓風機系統(tǒng)構(gòu)成如下。 （ 1）風機型號： 9量： 8588h，風壓： 9630 （ 2）電機型號： 功率： 37電壓： 380V； 電流： 頻率： 50功率因數(shù)： 轉(zhuǎn)速 ： 2970 r/ 制 系統(tǒng) 的 組成 如圖 12 所示為控制系統(tǒng)總構(gòu)成圖 ： 控制系 統(tǒng)包括： 2 套 變速風機 （ 每套變速風機包括：一臺變頻器 、 一臺交流電動機 和 一臺風機 ）、 1 臺 一臺工控機 和 兩套壓力變送器。 速系統(tǒng)的構(gòu)成及硬件選擇 從整個系統(tǒng)的穩(wěn)壓來說，全是由調(diào)速風機來實現(xiàn)管網(wǎng)的穩(wěn)壓和壓力調(diào)節(jié)的。 系統(tǒng)構(gòu)成與設(shè)計 ： 變頻恒壓供氣系統(tǒng)由控制柜，壓力傳感器，異步電動機及風機組成，由此構(gòu)成一個壓力負反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。壓力傳感器將管道中的氣壓值變換成電信號 (4送入變頻器內(nèi)置 較，其偏差值經(jīng)控制運算后，去控制變頻器的輸出頻率，通過上位機對當前壓力信號的反應，再由 制兩 臺風機電機在工頻電網(wǎng)與變頻器輸出之間切換，改變兩臺風機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)和轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)。 控制部分是根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求，在滿足控制要求的原則上，盡量降低成本，選用松下電工生產(chǎn)的 列的 現(xiàn)信號采集，巡檢綜合判定，控制輸出三個邏輯過程。以下是 列 特點： 超小型尺寸：一個控制單元只有 25 毫米寬，甚至擴充到 I/O 128 點，寬度也只有 105 毫米，它的安裝面積是同類產(chǎn)品中最小 。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 （圖 12） 控制系統(tǒng)總構(gòu)成圖 可選擇三種安裝方式： 軌條安裝 、底面直接安裝 和 附面直 接安裝 ?？刂茊卧叽纾簩?25高 90長 60 毫米，最大可擴充至 128 點，此時尺寸 （ 寬105高 90長 60 毫米 ）。 超小型外形設(shè)計打破了以往人們對小型 看法，由于 有世界上最小的安裝面積，故可安裝在小型機器、設(shè)備及越來越小的控制面板上，從而使整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，減少設(shè)備安裝面積，安裝靈活方便。 電氣部分包括風機 電機，電動閥門，變頻器的啟動、停止，以及故障檢測，指示燈的控制 。 有豐富的指令系統(tǒng)，并且依托 好的編程界面，很方便程序編制和現(xiàn)場調(diào)試 。 傳動裝置用了 選用 芬蘭 司生產(chǎn)的 頻器，具有手動和自動調(diào)速功能 變頻器，適用于異步電機無級調(diào)速控制。該變頻器的輸出控制方式為恒， 以及 功率晶體管模塊。其優(yōu)點之一是具有高的切換頻率，可輸出低諧波分量的正弦波，在低速時電機有更大的輸出轉(zhuǎn)柜，降低電機的損耗和噪音，減少了電機運行時的溫升。變頻器可將輸出頻率在控制范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，控制精度為 而達到電機依據(jù)負載的變化連續(xù)平滑調(diào)速，減輕了電機的運轉(zhuǎn)抖動。由于變頻調(diào)速實現(xiàn)異步電機軟起動，降低電網(wǎng)的損耗提高了電機運行 時的以致于可以省去為改善功率因數(shù)的電容補償柜及相應控制設(shè)備。 可以實現(xiàn)同上位機的通訊。 現(xiàn)場壓力選擇用 2 塊 121 壓力變送器，量程分別為 : 2 塊電接點壓力表量程為 買文檔就送您 01339828 或 11970985 買文檔就送您 01339828 或 11970985 頻器 近 20 年來，以功率晶體管 逆變功率器件、 8 位微處理器為控制核心的、按壓頻比 控制原理實現(xiàn)異步電動機調(diào)速的變頻器，在性能和品種上出現(xiàn)了巨大的技術(shù)進步。 頻器輸入輸出接口 本系統(tǒng)選用的變頻器為 司的 統(tǒng)，針對本系統(tǒng)的應用情況，可將變頻器端子上的信號分為 (如圖 13 所示 ): 輸入信號 ： （ 1） 控制變頻器運行的啟停信號 1 （ 2） 變頻器的壓力反饋信號 2 接遠傳壓力表的反饋信號。 （ 3） R， S， T 為電源輸入。 輸出信號 ： （ 1） 數(shù)字量 輸出口，變頻器內(nèi)部出現(xiàn)故障時，進行指示。 （ 2） 數(shù)字量輸出口，變頻器運行指示。 （ 3） 數(shù)字量輸出口，變頻器停止運行指示。 （ 4） U， V， W 為接三相異步電動機。 通訊 :本變頻器完成與上位機的頻率、電流、電壓、管網(wǎng)壓力、故障狀況，給定等參數(shù)進行通訊，通過 實現(xiàn)。 整個變頻器端子示意圖如附錄中變頻器接線圖。 頻器的外圍設(shè)備選擇 通常變頻器的外圍設(shè)備如圖 14。 （圖 14） 變頻器的外圍設(shè)備 （ 1） 變頻器容量的選擇 變頻器的額定輸出容量 應滿足 e (15) 式中 買文檔就送您 01339828 或 11970985 取 上式表明，變頻器額定容量大于電動機組額定容量（ 。由于高次諧波的影響，將使電機的損耗增加，故加入波形修正系數(shù) K，再乘以安全系數(shù) 變頻器的 60s 過載 容量 應滿足 3 (16) 式中 高頻率時電動機的起動電流。 上式表明，變頻器 60s 過載容量大于電動機組起動容量，兩者相差波形系數(shù)K 及安全系數(shù) 數(shù)量關(guān)系。 變頻器額定輸出電流 應滿足)1( ()1( (17) 式中)2(臺電機最高頻率時的額定電流。 上式表明，變頻器額定電流大于電動機組的額定電流，兩者相差一個安全系數(shù) 波形系數(shù) K。 變頻器允許的 60s 過載電流 應滿足)1( 2()2()1( (18) 式中，)2(高頻率時電動機的起動電流。 即變頻器 60s 過載電流大于電動機組的起動電流，兩者相差一個安全系數(shù) 1。1 和波形系數(shù) K。 但在實際 變頻器容量選擇中采取大于電機一個等級的辦法。對于輕載起動和風機泵類負載，變頻器額定電流一般按電動機的 選，對于恒轉(zhuǎn)矩負載或需要頻繁起動和制動運行的負載，變頻器的容量應適當增大，一般應 的電動機的額定電流。 本系統(tǒng)根據(jù)選用的電機功率為 37選用的變頻器型號為 0045 45臺。 電源變壓器 ： 電源變壓器 (T)的作用是將高壓電源變換為變頻器所需要的電壓等級?？紤]到變頻器輸入電流中所含高次諧波對電源側(cè)功率因數(shù)的影響，再考慮變頻器的運 行效率，一般 變壓器的輸出功率 ( 變頻器的輸出功率 ( 變頻器輸入功率因數(shù) 變頻器效率 其中，變頻器輸入功率因數(shù)在無輸入交流電抗器 1取 1取 變頻器效率取 變頻器輸出功率應為所接電動機的總功買文檔就送您 01339828 或 11970985 率。 電源側(cè)斷路器 是用于電流回路的正常通斷，二是當出現(xiàn)過流或短路故障時能自動切斷電源， 防止事故擴大。其選擇原則同一般斷路器。 電磁式接觸器 ： 1于變頻器的投入與切除，在變頻器發(fā)生故障或失壓時，切斷電源，防止電網(wǎng)失壓后復電而變頻器不經(jīng)正常程序自動起動對設(shè)備及人身造成危害。 2 3于變頻器與工頻電網(wǎng)間的切換運行 ； 2 3端接到工頻電網(wǎng)上。不過，有些變頻器要求 2能在電動機和變頻器停機狀態(tài)下開閉， 1選擇同一般接觸器。 頻調(diào)速恒壓系統(tǒng)的基本特點 本論文設(shè)計變頻器調(diào)速恒壓供氣 系統(tǒng)具有以下幾方面特點 ： （ 1） 具有自動 /手動雙運行功能。 自動狀態(tài)下可實現(xiàn)無人值守自動恒壓 供氣狀態(tài) ； 手動狀態(tài)下可作不定期的檢查和緊急狀態(tài)下的緊急操作。 （ 2） 具有雙電源供電，自動 /手動供電電源切換功能。 （ 3） 具有自動定期巡檢功能，系統(tǒng)可靠性高。 （ 4） 由于采用變頻調(diào)速恒壓，恒壓精度高，壓力變化 節(jié)能效果顯著，節(jié)電率在 15%右。 （ 5） 系統(tǒng)中的兩臺風機，任何一臺風機 出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會自動啟動備 用 風機 滿足供氣 。 （ 6） 采用變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)交流電機平滑調(diào)速，使交流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標能與直流調(diào)速系統(tǒng)媲 美。 （ 7） 多臺電機均能可靠地實現(xiàn)軟啟動，避免了啟動電流過大對電網(wǎng)的影響，且大大延長了設(shè)備的使用壽命。 同時，與其它供 氣 系統(tǒng)相比，具有以下幾方面的優(yōu)點 ： （ 1） 自動化程度高，可實現(xiàn)無人值守智能化運行。 （ 2） 設(shè)備使用壽命長，維護工作量小。 4 控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用二級計算機控制方式，控制系統(tǒng)采用松下電工 列小型輸入 16 點，輸出 16 點，均為數(shù)字化接口。在設(shè)計時，以充分利用 件資源為原則，在軟件設(shè)計與確定 I/O 點數(shù)時，可不局限于原有繼電器控制線路，而只保留直接面向人和設(shè)備的輸入 /輸出 點，省去一些中間環(huán)節(jié) ；軟件采用靈活的編程方式，主程序采用常規(guī)繼電器梯形圖指令設(shè)計。同時，由于設(shè)備上的主接觸器功率大，其線圈吸合瞬間電流大，而 輸出節(jié)點額定工作電流為 2A，如果直接驅(qū)動主接觸，勢必造成燒毀節(jié)點等不安全因素，為此我買文檔就送您 01339828 或 11970985 們在輸出節(jié)點上加接了一個中間驅(qū)動繼電器。 入輸出 I/O 分配 工控機目前的技術(shù)發(fā)展水平己大大超過其出現(xiàn)時技術(shù)水平，并各自定位在不同的層面。 合低成本自動化項目和作為大型 統(tǒng)的 1/O 站，工控機在中規(guī)模小范圍自動化工程中有很好的性能價格比。同時， 工控機在其技術(shù)發(fā)展的歷程中，為了適合工業(yè)現(xiàn)場應用的需要和用戶二次開發(fā)的需要，都積極地發(fā)展高可靠性、網(wǎng)絡(luò)化和高性能的用戶開發(fā)軟件方面的技術(shù)性能。 下面對本系統(tǒng)采用的 輸入輸出口進行介紹如圖 13 所示。 入口 輸入節(jié)點一共 10 個節(jié)點 ： 1#， 2#調(diào)速電機分別在調(diào)速和工頻運行下所對應的接觸器， 備用風機 的主接觸器。 過輸入的接觸器節(jié)點信號，可以判定 2 臺 風機 目前的運行情況，再綜合 輸出指令，就可以判定目前風機 的良好狀況，此為硬 件回路的判定方法 (另一種方法是通過壓力反饋信號，在上位機進行綜合判定 )。 裝在 網(wǎng) 道 的壓力接點信號。此作為系統(tǒng)硬保護的一個措施，同時也是 系統(tǒng)執(zhí)行動作的 一個依據(jù)。 剩下的 應 自動 、 手動 和復位的指令信號。 出口 輸出節(jié)點一共 9 個節(jié)點 (除了指示燈 )其它均通過中間繼電器去驅(qū)動接觸器、電磁線圈或蜂鳴器。 分別由 出去驅(qū)動 風機 運行的指令。 為向變頻器發(fā)送變速指令。 為整個系統(tǒng)的故障報警指示 ， 制程 序 制程序的梯形圖見附錄。 附錄一： 制程序的梯形圖。 附錄二： 制程序的指令表。 5 系統(tǒng)調(diào)試 頻器關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定故障處理 買文檔就送您 01339828 或 11970985 針對本系統(tǒng)中的主要部件變頻器，本節(jié)主要闡述了系統(tǒng)調(diào)試中的參數(shù)設(shè)定和故障處理方法。 頻器有關(guān)參數(shù)設(shè)定 變頻器有數(shù)百個參數(shù)可以填寫或改寫。如果參數(shù)缺省 (即出廠時的設(shè)定值 )，只要接線正確即可投入正常運行。但是，選擇適當?shù)膮?shù)可以提高運行的品質(zhì)和達到某些必要或特殊的要求。以本系統(tǒng) 例，說明參數(shù)具體設(shè)置過程。 99 組數(shù)據(jù) ： 99 組數(shù)據(jù)中關(guān)鍵的 是電流、電壓、頻率、功率及控制方式等參數(shù)設(shè)置，電流、電壓、頻率、功率都參照電機上的名牌上額定數(shù)據(jù)，控制方式選用 10 組數(shù)據(jù) ： 它是啟動、停止和方向的設(shè)置，由變頻器聯(lián)接圖可知， 1為變頻器的啟停指令。由于風機 為單向運行，所以在方向設(shè)置時，先設(shè)置正向，待試運行后再作方向確定。 13 組數(shù)據(jù) ： 模擬輸入的標定，本系統(tǒng)對 進行標定和范圍設(shè)定為4 14 組數(shù)據(jù) ： 為繼電器輸出，此處有 個口定義，本系統(tǒng)只對故障、運行、停止定義，用指示燈輸 出指示。 40 組數(shù)據(jù) ： 為 制，要求對比例、積分、微分參數(shù)及差值的取決對象等參數(shù)進行確定。 數(shù)本系統(tǒng)可通過自辨識運行進行自我確定，但必須進行預設(shè)定。差值的取決對象就要聯(lián)系 11 組數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)選用 參數(shù) 按使用手冊說明，參數(shù) 為基底頻率。我國電動機電源頻率為 50電流遠超過電動機額定電流時，電動機在運行時會發(fā)熱，這樣運行一段時間變頻器將保護停機。如電動機卸載后仍如此，大 （例如 設(shè)為 80 90并觀察其電流的大小直到正常 為止。 為何要改變參數(shù) 其設(shè)置大大超過電動機銘牌上的規(guī)定值 ?眾所周知，電動機定子電流不僅與定子繞組電阻有關(guān)還與其感抗有關(guān)，如提高基底頻率設(shè)定值，則意味增加了電動機的感抗，這樣勵磁電流減小。當然，如電動機電流正常，則不必改寫參數(shù) 參數(shù) 該參數(shù)為寫入禁止選擇，缺省為 0。只有在變頻器停止時才可寫入該參數(shù)。在調(diào)試時，可將參數(shù) 寫為 2，這樣在變頻器運行時都能改寫參數(shù)，給試運行帶來方便。如果調(diào)試結(jié)束后想給參數(shù)值加鎖，只要將參數(shù) 16。02 設(shè)為 1 就不能進行參數(shù)寫入。 參數(shù) 這兩個參數(shù)是加、減速時間。其值應選擇適當，特別是在運行過程中進行優(yōu)化調(diào)整。由于突然加、減速造成變頻器保護動作，應適當延長加、減速時間，或配合運行于 S 型的加、減速曲線上，以使加、減速過程盡買文檔就送您 01339828 或 11970985 可能緩和，避免不必要的保護動作，此參數(shù)在試運行時采取先設(shè)大，再調(diào)小。 參數(shù) 該參數(shù) 上限頻率，缺省為 120產(chǎn)普通 Y 系列交流電動機額定頻率為 50否超過額定頻率運行 ?通常情況下，達到 60運行頻率應無問題，如繼續(xù)提升頻率對電動機的溫升會有一定的影響。還應考慮到，超過額 定頻率運行后，被驅(qū)動的機械是否有被損壞的可能性。變頻器本身是不易損壞的，它有自己的保護系統(tǒng)，主要考慮的是電動機和機械部分受損的可能，此因素特別重要。 以上介紹了變頻器調(diào)試過程中關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定過程及一般的處理方法，在變頻器保護動作后還可通過其顯示器訪問報警的履歷以找到對癥下藥的處理方法。通常變頻器裝于電氣柜內(nèi)，外加排氣散熱風扇，以確保散熱。 頻器 裝置類故障 處理 變頻器使用中，是否能滿足傳動系統(tǒng)的控制要求，變頻器的參數(shù)設(shè)置非常重要，如參數(shù)設(shè)置不正確，輕者系統(tǒng)控制效果不好，重者系統(tǒng)不能正常運行。 一旦 發(fā)生了參數(shù)設(shè)置類故障后，變頻器都不能正常運行，這時最好是能夠把所有參數(shù)恢復到出廠值，然后按上述步驟重新設(shè)置。對 頻器第一類參數(shù)可以逐個修改，對第二、第三類參數(shù)可以用改變應用宏的方式來恢復出廠值。 （ 1） 過壓類故障 對變頻器來說，都有一個正常的工作電壓范圍，當電壓超過這個范圍時很可能損壞變頻器，常見的過電壓有兩類。 輸入交流電源過壓 ： 這種情況是指輸入交流電源的電壓超過正常范圍，一般發(fā)生在節(jié)假日線路負載較輕，電壓升高或者線路出現(xiàn)故障，此時最好是斷開變頻器的電源，對線路進行檢查，找出故障原因修復后重新運行。 發(fā)電類過電壓 ： 這種情況出現(xiàn)的概率較高，主要是電動機的實際轉(zhuǎn)速比同步轉(zhuǎn)速還高，使電動機處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器又沒有安裝制動單元引起的。 （ 2） 其它故障 過載 ： 負載過重，所選電機和變頻器不能拖動該負載，也可能是由于機械潤滑不好所引起。如屬前者則必須更換大功率的電機和變頻器 ； 如屬后者則要對生產(chǎn)機械進行檢修。 過流 ： 可能是變頻器的輸出短路所引起。這時要對線路進行檢查，如果斷開負載變頻器還是過流故障，說明變頻器的逆變電路己嚴重損壞，需要更換變頻器。 欠壓 ： 說明電源輸入電路有問題，可能是線路嚴重超載，或者是線路接觸不良所引起的。 最后還要說明的是，一旦變頻器發(fā)生硬件故障，如整流電路、逆變電路等，此時變頻器已嚴重損壞 (可以通過測量輸入及輸出端有無短路 )，則要有專門的技買文檔就送您 01339828 或 11970985 術(shù)人員來維修，一般技術(shù)人員不要私自拆變頻器，不得再次通電，以免擴大故障范圍。 調(diào)試 統(tǒng)的程序調(diào)序可分為以下三個步驟。 驗室調(diào)試 在實驗室中即可進行，主要完成以下工作 : 編程器不與 連，僅在離線狀態(tài)下，通過使用編程軟件中的 “文件檢查 ”功能檢查程序是否與其組態(tài)相匹配、是否有重復輸出線圈、各種參數(shù)值是否超出設(shè)定范圍及基本語 法錯誤。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的任何錯誤均顯示相應的錯誤代碼，調(diào)試人員可查找用戶手冊確定錯誤內(nèi)容并及時修改。 編程器只與 機在線聯(lián)絡(luò)，此時可以檢查通信口參數(shù)的設(shè)置、 I/O 狀態(tài)設(shè)置，還可將各控制功能程序塊提出，排除其它程序的干擾，對輸入信號和中間接點信號進行狀態(tài)強制，觀察相應的輸出接點變化是否滿足程序設(shè)計的邏輯要求，對程序邏輯進行初步檢查。 造地調(diào)試 在車間對整個 統(tǒng)進行調(diào)試。首先，待系統(tǒng)上電后，通過觀察 塊和各接口模塊的指示燈，檢查 總線接口的狀態(tài)是否正常，系統(tǒng)能否正常運行。 同時檢查實際 統(tǒng)與程序 “ 通信管理表 I/O 圖 ” 中遠程站及站模塊的設(shè)置是否一致，以及系統(tǒng)的通信配置是否滿足要求。至此，整個 統(tǒng)的配置基本確定。 接下來用撥碼開關(guān)制成仿真器連接到輸入模塊的接點上，然后根據(jù)輸入信號、現(xiàn)場反饋信號 (如限位開關(guān)的通斷 )的先后順序撥動相應的開關(guān)模擬實際運行情況，將實驗室調(diào)試完畢的各控制功能程序塊連接起來，并觀察編程器及輸出模塊上是否有相應的順序輸出，以此考核 編程動作是否滿足邏輯要求。調(diào)試時同樣應充分考慮各種可能情況，在系統(tǒng)不同的工作方式下，對邏輯圖中的每一條支路、各 種可能的進入路線都應逐一檢查，直至在各種可能情況下輸入與輸出之間的關(guān)系完全符合邏輯要求。在程序編制時有些計時器設(shè)定值較大，為縮短調(diào)試時間，程序調(diào)試時可將設(shè)定值減小，待模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入其實際設(shè)定值。在設(shè)計和模擬調(diào)試程序的同時， 外的其它控制設(shè)備 (如控制臺、繼電器等 )的制作、接線工作可同時進行，以縮短生產(chǎn)周期。經(jīng)制造廠調(diào)試后，應用程序的整體邏輯功能可認為基本通過。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 場調(diào)試 置在現(xiàn)場安裝后，要進行聯(lián)機調(diào)試，將程控系統(tǒng)與檢測設(shè)備及執(zhí)行機構(gòu)連接在一起，通過實際操作觀測現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)， 并根據(jù)現(xiàn)場實際情況及運行人員的要求對所編程序進行修改，使之與現(xiàn)場設(shè)備更為緊密地結(jié)合在一起，直至整個程控系統(tǒng)良好運行。這一方面要求對程序邏輯十分清楚，另一方面還要熟悉所有被控設(shè)備的工作原理。這部分工作量比較大，也是程序調(diào)試的關(guān)鍵。 6 結(jié)束語 這套系統(tǒng) 改變了以往的陳舊方式，通過不同的反饋壓力值，調(diào)整風機輸出不同的風量，這既節(jié)省了傳統(tǒng)的采用調(diào)節(jié)風門開度消耗在風門上的能量，也節(jié)省恒速風機的頻繁啟停對管網(wǎng)系