《变频器操作与工程项目应用》-第五章

5.1变频器在生产线传送带上的应用

任务目标

(1)了解传送带的输送特点及对变频器的要求。

(2)掌握PLC和变频器多段调速频率联机操作方法。

(3)掌握变频器在分拣和传送机构上的应用。任务引入应用变频器可以提高设备工艺要求、提升产品质量，同时也减轻了人工的劳动强度、提高了生产效率，可以说，变频器在机床、电梯、纺织、食品、饮料、包装、造纸等行业的应用前景和发展潜力都不可小觑。下一页返回5.1变频器在生产线传送带上的应用

在很多的生产线中，都要用到皮带传送机，它可以快速地传送生产过程中的产品和配件等，能够使产量和生产效率大大提高。例如在自动化生产线的分拣单元结构中，传送带是不可或缺的部分，而在传送带上应用变频工艺控制系统具有以下三个优点。

(1)提高生产效率，通过设定变频器的频率，可控制传送带生产线的速度，从而达到提高生产率的目的。

(2)可利用现有设备，可利用现有传送带上的na轮马达和现有的传送带进行改动。上一页下一页返回5.1变频器在生产线传送带上的应用(3)可用一台变频器来控制多数电动机的驱动，这些电动机均并接到一台变频器上，通过变频器的频率设定可以保证多台电动机的同步运行。现以分拣和传送机构说明变频器在生产线传送带上的应用:传送带是把机械输送过来的加工好的工件进行传输，输送至分拣区。相关知识点

1.传送带运输用的传送带有多种类别，如链式、带式、螺旋式、滚简式、振动式、铲斗式等。上一页下一页返回5.1变频器在生产线传送带上的应用(1)按运行方式分。连续输送式:输送机连续地以恒速运行，如输煤机、生产流水线等。间歇输送式:输送机在工作时，运行和停止不断地交替。如部分生产流水线，每隔一段时间，所有工件同时向下一个工位移动。通常，运行的时间和停止时间都是一定的。

(2)按负载的变化情形分。负载恒定式:在传输过程中，负载的大小基本不变。多数生产流水线属于这一类。负载变动式:输送物料的多少是不断变动的，如输煤机、输矿机等。此外，有的装配生产线的输送机，随着装上部件的不断增加，负载也加大。上一页下一页返回5.1变频器在生产线传送带上的应用2.光电传感器光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器在一般情况下，由三部分构成，它们分别为发送器、接收器和检测电路，如图5-1所示。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源、发光二极管(LED)和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器由光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜、光圈等。在其后面是检测电路，它能过滤出有效信号和应用信号。上一页下一页返回5.1变频器在生产线传送带上的应用3.变频器

(1)控制电机的启动电流。当电机通过工频直接启动时，它将会产生7一8倍的电机额定电流。而变频调速则可以在零速零电压启动(当然可以适当加转矩提升)。一旦频率和电压的关系建立，变频器就可以按照V/F或矢量控制方式带动负载进行工作。使用变频调速能充分降低启动电流，提高绕组承受力，用户最直接的好处就是电机的维护成本将进一步降低、电机的寿命则相应增加。上一页下一页返回5.1变频器在生产线传送带上的应用(2)可控的加速功能。变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行光滑地加速，而且也可以选择其加速曲线(直线加速、S形加速或者半S形加速)。而通过工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动。这种振动将进一步加剧机械的磨损和损耗，降低机械部件和电机的寿命。另外，变频启动还能应用在类似灌装线上，以防止瓶子倒翻或损坏。上一页下一页返回5.1变频器在生产线传送带上的应用(3)可调的运行速度。运用变频调速能优化设备的工艺过程，并能根据设备的工艺过程迅速改变，还能通过遥控PLC或其他控制器来实现速度变化。MM440变频器可以通过六个数字输入端口(DIN1~DIN6)，及端口“5";"6";"7";"8";"16";"17";每个数字输入端口功能很多，可根据需要进行设置。P0701一P0706为数字输入1功能至数字6功能，每个数字输入功能设置参数值范围均为0~99。六个数字输入端口，哪个作为电动机运行、停止控制，哪个作为多段频率控制，是可以由用户任意确定的。一旦确定了某一数字输入端口的控制功能，其内部参数的设置值必须与端口的控制功能相对应。上一页下一页返回5.1变频器在生产线传送带上的应用(4)变频器的选择。对于流水生产线类很少过载的输送机，变频器的容量只需与电动机容量相符即可;传送机要求在整个速度范围内具有恒转矩特性，且要求有较大的启动转矩和过载能力，所以，最好选择用具有无反馈矢量控制功能的变频器。任务训练一、训练内容物料传送系统中，在出料口下方设置有皮带传送装置，其主要是带式传送机，现采用变频调速来驱动传送带，整个系统由PLC和变频器配合，实现根据传送不同物料的多种速度要求选择的多段速控制。其具体控制要求为。上一页下一页返回5.1变频器在生产线传送带上的应用(1)按设计要求，用光电传感器来检测物料，把信号送给变频器，又由变频器驱动一台电动机带动传送皮带，按照给定的固定频率输送。

(2)在开始或终止加速时，需要减小振动和冲击，应采用S形加速方式。

(3)变频器的启动信号由SBS和光电传感器共同作用，变频器的输出频率选择由PLC-57-200根据输入端口的不同状态组合，经过程序的处理，使输出端口Q0.3,Q0.4,Q0.5输出对应的状态来确定输出频率段。

(4)变频器调速通过三段速控制来实现。上一页下一页返回5.1变频器在生产线传送带上的应用二、训练工具、材料和设备可编程控制器(PLa-B7一200),MM440变频器一台、电动机(额定容量5.5kW，额定转速为1400r/tnin)一台、传送滚轮两个、传送带一条、控制按钮五个、光电传感器一个、通用电工工具一套。三、操作方法和步骤

1.按系统要求接线系统工艺和原理图分别如图5-2、图5-3所示，系统硬件安装与线路连接如图5-4所示。上一页下一页返回5.1变频器在生产线传送带上的应用2.参数设置

(1)恢复变频器工厂默认值，设定P0010=30和P0970=1，按下“P"键开始复位。(2)设置电动机参数，电动机参数设置见表。电动机参数设置完成后，设P0010=1，变频器当前处于准备状态，可正常运行。设置电动机参数，见表5-1。电动机参数设定完成后，设P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。(3)设置变频器相关控制参数。根据系统控制要求，进行变频器相关参数设置，见表5-2。上一页下一页返回5.1变频器在生产线传送带上的应用3.PLC程序编制(1)分配输入/输出表。编制PLC的输入/输出分配表，见表5-3。(2)设计梯形图。系统参考梯形图程序如图5-5所示。4.检查与调试1)运行操作上一页下一页返回5.1变频器在生产线传送带上的应用当按下启动按钮时，数字输入端口DINS为“ON”光电传感器检测到物体，PLC的输入映像寄存器I0.4为“ON”时，允许电动机启动;当要求调整为低速运行时，PLC的输入映像寄存器I0.0为“ON"，使Q0.4"ON",Q0.5"OFF"，变频器输出频率为15Hz,当要求调整为中速运行时，PLC的输入映像寄存器I0.1为“ON"，使Q0.4"OFF"，Q0.5"ON"，变频器输出频率为25Hz,当要求调整为低速运行时，PLC的输入映像寄存器I0.2为“ON"，使Q0.4"ON",Q0.5"ON"，变频器输出频率为40Hz。如有需要可通过按操作面板上的()键来改变(P1001、P1002,P1003)的值，从而改变频率段。上一页下一页返回5.1变频器在生产线传送带上的应用2)故障维护

(1)用户根据使用环境的情况，每3~6个月对变频器进行一次定期检查。在定期检查时，先停止运行，切断电源，再打开机壳进行检查。

(2)输入、输出端子和铜排连接是否牢固。

(3)清除电路板、散热器、风道上的粉尘。

(4)变频器过热的活，先查看负载是否过大，若是过大就减小负载，然后再查看冷却风扇是否正常运行。

(5)电机异常发热的活，先查看转矩提升是否过大，再查看是否连续低速运行，最后看看变频器的输出电压三相是否平衡良好。上一页下一页返回5.1变频器在生产线传送带上的应用四、成绩评价表成绩评价见表5-4。五、巩固训练1.若要使传送带上能够实现10段速频率运转、应如何设计?2.传送带上的频率能够用按键进行任意加减调速，应如何设计?上一页返回5.2变频器在风机系统中的应用

任务目标

(1)了解风机的控制方式。

(2)掌握风机调速系统的控制电路。

(3)掌握风机调速的功能参数设定。任务引入通常工业锅炉上的鼓风、引风机、给水泵都是电机以定速运转，再通过改变风机入口的挡板开度来调节风量，以及通过改变水泵出口管路上的调节阀开度来调节给水量。而风机和水泵的最大特点是负载转矩与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。因此，如将电机的定速运转，改为根据需要的流量来调节电机的转速就可节约大量的电能。本任务就是利用变频器对风机的运行速度进行调速控制，从而达到节能的效果。下一页返回5.2变频器在风机系统中的应用

相关知识点

(1)引风机:引风机是热电厂重要的辅助设备之一，锅炉引风机是锅炉助燃的主要部分，它是将锅炉燃烧产生的高温烟气经水磨除尘、静电除尘器，再经烟囱排出的动力设备。锅炉燃烧时，负荷发生变化，为保证炉堂负压，烟气含氧量及相应气温、气压的相对稳定，需要及时的调整引风机的吸风量，并靠挡板的开度来调节风量的大小。

(2)压力变送器:压力变送器被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在s元件(即敏感元件)的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。上一页下一页返回5.2变频器在风机系统中的应用(3)调速系统工作原理:锅炉燃烧时，负荷发生变化。为保证炉堂负压，烟气含氧量及相应气温、气压的相对稳定，需要及时的调整引风机的吸风量。根据压力变送器的实时反馈，调节变频器的运行频率，可以实时的调整引风机的吸风量。根据条件，可利用实际锅炉作为实施任务的载体，控制系统主要由压力变送器、变频器、控制器(PID调节器)、引风机组成，形成压力闭环回路，自动控制引风机的转速，使炉膛保持稳定的微负压。

(4)PID控制:PID控制是闭环控制中的一种常见形式。反馈信号取自拖动系统的输出端，当输出量偏离所要求的给定值时，反馈信号成比例变化。在输入端，给定信号与反馈信号相比较，存在一个偏差值。对该偏差值，经过P,I,D调节，变频器通过改变输出频率，迅速、准确地消除拖动系统的偏差，回复到给定值，振荡和误差都比较小。上一页下一页返回5.2变频器在风机系统中的应用任务训练一、任务内容某锅炉风机系统有引风机一台，采用变频调速，整个系统由变频器和压力变送器配合，实现炉膛保持稳定的微负压。其具体控制要求为。

(1)按设计要求鼓风机恒速运行，引风机由变频器调频驱动，实现炉膛负压的调节。

(2)当炉膛负压高于上限压力时，变频器调高输出频率，加速引风机运行速度，迫使炉膛压力下调;当炉膛负压低于下限压力时，变频器调低输出频率，减小引风机运行速度，使炉膛压力上升。上一页下一页返回5.2变频器在风机系统中的应用(3)参考指针式压力表的实际压力，炉膛压力目标值通过调节变频器操作面板上的()键来设定;PID反馈信号由压力变送器检测。

(4)通过变频器的PID调节功能，配合压力变送器检测的反馈信号，使炉膛负压保持恒定。二、训练工具、材料和设备压力变送器一个、MM440变频器一台、引风机、鼓风机各一台(或两台普通风机)、锅炉一台(根据实际情况，也可选用两头装有风机的铁质密封直简作为压力罐)、通用电工工具一套等。上一页下一页返回5.2变频器在风机系统中的应用三、操作方法和步骤1.按系统要求接线1)开环控制模式系统开环控制框图与电路分别如图5-6、图5-7所示。

2)闭环系统模式本任务主要是对闭环模式进行训练。系统闭环控制框图与电路分别如图5-8、图5-9所示。上一页下一页返回5.2变频器在风机系统中的应用2.参数设置

(1)参数复位。设定P0010=30和P0970=1，按下P键，开始复位，复位过程大约3s，这样就可保证变频器的参数回复到工厂默认值。过程参考本书第1章中的1.4变频器的调试部分。

(2)设置电动机参数，如表5-5所示。电动机参数设定完成后，设P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。(3)设置控制参数，如表5-6所示。(4)设置目标参数，如表5-7所示。上一页下一页返回5.2变频器在风机系统中的应用

当P2232=0允许反向时，可以用面板BOP键盘上的()键设定P2240值为负值。(5)设置反馈参数，如表5-8所示。(6)设置PID参数，如表5-9所示。

3.检查与调试

(1)按下带锁按钮SB1时，变频器数字输入端DIN1为“ON"，变频器启动电动机。当反馈的压力信号发生改变时，将会引起电动机速度发生变化。上一页下一页返回5.2变频器在风机系统中的应用

若反馈的信号小于目标值(即P2240值)，变频器将驱动电动机升速;电动机速度上升又会引起反馈的信号变大。当反馈的信号大于目标值时，变频器又将驱动电动机降速，从而又使反馈的电流信号变小;当反馈的信号小于目标值A时，变频器又将驱动电动机升速。如此反复，能使变频器达到一种动态平衡状态，变频器将驱动电动机以一个动态稳定的速度运行。

(2)如果需要，则目标设定值(P2240值)可直接通过按操作面板上的()键来改变。当设置P2231=1时，由()键改变了的目标设定值将被保存在内存中。上一页下一页返回5.2变频器在风机系统中的应用(3)放开带锁按钮SB1，数字输入端DIN1为“OFF"，电动机停止运行。

(4)按下带锁按钮SB2时，电动机直流制动，此功能用于启动前的电机运行准备，防止启动时电动机处于低速反转状态而出现的短暂反接制动运行情况。四、成绩评价表成绩评价见表5-10。五、巩固训练1.通过端子选择七个目标值的PID控制。2.改变PID参数设置，比较运行效果。上一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用

任务目标

(1)了解变频恒压供水的节能原理。

(2)理解变频恒压供水系统构成和工作过程。

(3)掌握变频恒压供水参数设定。

(4)了解一拖多供水系统。任务引入在实际的生产、生活中，用户用水的多少是经常变动的，因此，供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低;用水少而供水多，则压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用

恒压供水是指在供水网中用水量发生变化时，出水口压力保持不变的供水方式。供水网系出口压力值是根据用户需求确定的。传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水箱、气压罐等设施实现的。随着变频调速技术的日益成熟和广泛的应用，利用内部包含用PID调节器、单片机、PLC等器件有机结合的供水专用变频器构成控制系统，调节水泵输出流量，以实现恒压供水。水泵属于二次方律负载，实施变频调速后的供水系统，节能效果十分明显。同时，供水系统采用变频调速后，还能彻底消除水锤效应，使水泵轴承受磨损和叶片承受的应力减小，大大延长水泵寿命。当今变频调速恒压供水系统(包括楼层恒压供水和自来水厂的恒压供水)已经为广大用户所接受，应用最为普遍。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用相关知识点一、恒压供水的目的对供水系统进行的控制，归根结底，是为了满足用户对流量的需求。所以，流量是供水系统的基本控制对象。而如上述，流量的大小又取决于扬程，但扬程难以进行具体测量和控制。考虑到在动态情况下，管道中水压的大小与供水能力(用流量QG表示)和用水流量(用QU表示)之间的平衡情况有关:

如:供水能力QG>用水流量QU，则压力上升(P);

如:供水能力QG<用水流量QU，则压力下降(P);上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用

如:供水能力QG=用水流量QU，则压力不变(P=常数)。这里所说的供水能力，是指水泵能够提供的流量，故用流量符号QG来表示，其大小取决于水泵的泵水能力及管道的管阻情况;而用水流量QU则是用户实际使用的流量，取决于用户。由于在同一个管道里，流量具有连续性，并不存在“供水流量”与“用水流量”的差别。因此，供水能力与用水流量之间的差异具体反映在流体压力的变化上。从而，压力就成为了用来作为控制流量大小的参变量。就是说，保持供水系统中某处压力的恒定，也就保证了使该处的供水能力和用水流量处于平衡状态，恰到好处地满足了用户所需的用水流量，这就是恒压供水所要达到的目的。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用二、变频节能理论1.交流电动机转速特性

n=60f(1-S)/P (5.1)式中n为电动机转速;f为交流电频率;S为转差率;P为极对数。电动机选定之后，S、P为定值，电动机转速n和交流电频率f成正比，使用变频器来改变交流电频率，即可实现对电动机变频无级调速。2.节能分析根据离心泵的负载工作原理可知。流量与转速成正比:;转矩与转速的二次方成正比:;功率与转速的三次方成正比:。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用某变频调速恒压供水控制系统运行时，测得并计算的相关数据见表5-11。以电动机消耗的视在功率作为水泵消耗的功率。由表5-1可知，随着变频器输出频率的降低，水泵(电动机)的转速亦相应降低[n=60f(1-S)/P]，而水泵所消耗的功率也相应地大幅度降低。例如表5-1中所示:当变频器输出频率为f=51.64Hz时，水泵消耗的功率为1411.32V·A;当变频器输出频率为f=26.73Hz时，水泵消耗的功率为174.59V·A，转速降低为原来的1/2左右，水泵消耗的功率降为原来的1/8左右(1411.32/8=176.415V·A)。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用

根据理沦，水泵消耗的功率与其转速的三次方成正比。如今频率由f1=51.64Hz降为f2=26.73Hz，水泵(电动机)的转速[n=60f(1-S)/P]降为原来的1/2左右，故水泵消耗的功率应该为原来的1/8左右，符合理沦。三、恒压供水系统的构成1.恒压供水系统框图，如图5-10所示如图5-10所示，变频器有两个控制信号。1)目标信号SP该信号是一个与压力的控制目标相对应的值，通常用百分数表示。西门子MM440目标信号可由键盘直接给定，也可以通过外接电位器来给定。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用2)反馈信号PV是压力变送器PS反馈回来的信号，该信号是一个反映实际压力的信号。

3)目标信号的确定目标信号的大小除了和所要求的压力的控制目标有关外，还和压力变送器PS的量程有关。举例说明如下:设用户要求的供水压力为0.4MPa，压力变送器PS的量程为(0~1)MPa。则:目标值应设定为40%。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用2.系统的工作过程现代的变频器一般都具有PID调节功能，其内部的框图如图5-11所示，SP和PV两者是相减的，其合成信号MV=(SP-PV)，经过PID调节处理后得到频率给定信号，决定变频器的输出频率f。当用水流量减小时，供水能力QG>用水流量QU，则供水压力上升，PV，合成信号(BP-PV)，变频器输出频率f，电动机转速n，供水能力QG直至压力大小回复到目标值，供水能力与用水流量重新平衡(QG=QU)时为止;反之，当用水流量增加，使QG<QU时，则PVMV=(SP-PV)fnQGQG=QU，又达到新的平衡。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用3.常见的压力变送器

1)压力传感器其输出信号是随压力而变的电压或电流信号，如图5-12(a)所示。当距离较远时，应取电流信号，以消除因线路压降引起的误差。通常取4~20mA，以区别零信号和无信号。

2)远传压力表其基本结构是在压力表的指针轴上附加了一个能够带动电位器的滑动触点的装置，如图5-12(b)所示。从电路器件的角度看，实际上是一个电阻值随压力而变的电位器。使用时，远传压力表的价格较低廉，但由于电位器的滑动点总在一个地方摩擦，故寿命较短。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用四、变频恒压供水PI框图及设定主要参数

1.变频恒压供水PI框图要使供水系统稳定，必须有PID调节，其中P为比例调节，I为积分调节。D为微分调节。供水系统压力要求不是很精确，故只要PI调节即可，变频恒压供水PI框图及主要参数如图5-13所示。

2.设置参数

(1)控制参数的设置。

P0003=3(专家级)，P0004=0(显示全部参数)，P0700=2(命令由端子输入)，P0701-1(由端子DIN1控制变频器的启停)，P1000=1(频率设定由面板设置)，P1080=20(下限频率)，P1082=50(上限频率)，P2200=1(PID功能有效)。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用(2)目标参数设置。

P2253-2250(面板键盘设定目标值)，P2240=70(目标值设定为70%),P2257=1(设定值上丁!一时I司为la)，P2258=1(设定值下降时间为ls)。

(3)反馈参数设置。

P2264=755.0(反馈通道由AIN1端子输入)，P2265=0(反馈无滤波)，P2267=100(反馈信号的上限为10000)，P2268=0(反馈信号的下限为0%)，P2269=100(反馈信号的增益是10000)，P2271=0(反馈形式是正常)。

(4)PI参数的设置(根据现场系统来设置，以下数据供参考)。

P2280=10(比例系数)，P2285=5(积分时I司)，P2291=100(PID输出上限是100)，P2292=0(PID输出下限)。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用五、“一拖多”变频供水系统“一拖多”变频供水控制方案是多泵单变频恒压供水。这种多台泵调速的方式，由系统通过计算判定目前是否已达到设定压力，决定是否增加(投入)或减少(撤出)水泵。即当一台水泵工作频率达到最高频率时，若管网水压仍达不到预设水压，则将此台泵切换到工频运行，变频器将自动启动第二台水泵，控制其变频运行。此后，如压力仍然达不到要求，则将该泵又切换至工频，变频器启动第三台泵，直到满足设定压力要求为止(最多可控制六台水泵)。反之，若管网水压大于预设水压，控制器控制变频器频率降低，使变频泵转速降低，当频率低于下限时自动切掉一台工频泵或此变频泵，始终使管网水压保持恒定。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用

由于“一拖多”变频恒压供水系统需要涉及压力PID控制、工频和变频的逻辑切换、轮换控制、巡检控制等功能，所以需要由专门的程序控制来实现。目前流行的“一拖多”变频供水系统主要由以下三种方式:微机控制变频恒压供水系统、PLC控制变频恒压供水系统、供水专用变频器型供水系统。

1.微机控制变频恒压供水系统此系统以多台水泵并联供水，系统设定一个恒定的压力值，当用水量变化而产生管网压力的变化时，通过远传压力表，将管网压力反馈给PI控制器，通过PI控制器调整变频器的输出频率，调节泵的转速以保持恒压供水;如不能满足供水要求时，则变频器将控制多台变频泵和工频泵的启停而达到恒压变量供水。微机控制变频恒压供水系统如图5-14所示。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用2.PLC控制变频恒压供水系统

PLC控制的恒压变频供水系统与微机控制器类似，所不同的是PLC除了完成供水控制外，还可以完成其他的特殊功能，具有更大的灵活性。

3.供水专用变频器供水系统针对传统的变频调速供水设备的不足之处，国内外不少生产厂商近年来纷纷推出了一系列新型产品，例如，西门子的MM440变频器、丹佛斯的VLT7000变频器、富上公司的P11系列变频器、三肯公司的IPF系列变频器，国产的如成都希望集团的森兰BT12S系列变频器、深圳艾默生网络能源公司的TD2100系列变频器等。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用有些变频器有内置泵控制器，有些要外置原厂生产的供水控制基板;采用这些供水专用的变频器，不需另外配置供水系统的控制，就可完成对由2~6台水泵组成的供水系统的控制，使用相当方便;供水专用变频器=普通变频器+PLC，是集供水控制和供水管理一体化的系统，其内置供水专用PID调节器，只需加一个压力传感器，即可方便地组成供水闭环控制系统，传感器反馈的水压信号直接送入变频器自带的PID调节器输入口，而压力设定既可以使用变频器的键盘设定，也可以采用一只电位器以模拟量的形式送入;这些产品将PID调节器及简易的可编程序控制器的功能都综合进变频器内，形成了带有各种应用宏的供水专用变频器，由于PID运算在变频器内部，这就省去了对可编程序控制器存储容量的要求和对PID算法的编程，而且PID参数的在线调试非常容易，这不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用西门子的MM440变频器供水专用变频器框图如图5-15所示。六、MM440变频器“一拖多”恒压供水系统

1.“一拖多”恒压供水系统组成

MM440是通用变频器，它内部没有逻辑控制能力，必须增加具有逻辑切换功能的控制器，才能实现多泵的切换，切换控制一般由PLC控制实现。而增力(投入)或减少(撤出)水泵的信号则由变频器数字(继电器)输出提供，MM440有三个数字(继电器)输出。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用

图5-16所示的系统为一拖四的异步切换主电路。变频器MM440通过接触器K11,K21,K31,K41分别控制四台电动机;同时，接触器K12,K22,K32,K42又分别将四台电动机连接至主电网。变频器可以对四台电动机中的任一台实行软启动，在启动到额定转速后将其切换到主电源。接触器全部由PLC程序控制。以电动机M1为例，首先将K11闭合，M1由变频器控制调速，若水压低于设定的目标值，则电动机转速提升以提升压力;当电动机到达50Hz同步转速时，变频器MM440内部输出继电器1动作，送出一个开关信号给PLC，由PLC控制K11断开，K12吸合，电动机M1转由电网供电，以此类推。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用如果某台电动机需要调速，则可安排到最后启动，不再切换至电网供电，而由变频器驱动调速。若此时水压高于设定的目标值，则电动机转速降低以降低压力;当电动机到达下限转速时，变频器MM440内部输出继电器2动作，送出一个开关信号给PLC，由PLC控制K12断开，直接停止电动机M1。可采用先启先停的做法，让每台电动机的运行时间大略相等。在系统的切换中，对变频器的保护是切换控制可靠运行的关键。系统中可采用硬件和软件的双重连锁保护。启动过程中，必须保证每台电动机由零功率开始升速。为减少电流冲击，必须在达到50Hz时才可切换至电网。K11断开前，必须首先保证变频器没有输出，K11断开后，才能闭合K12,K1l和K12不可同时闭合。PLC控制程序必须有软件连锁。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用2.数字输出参数设置“一拖多”恒压供水系统加泵的关键是变频器在输出频率为50Hz时，能送出一个信号给PLC，故只需设置频器继电器1在变频器输出频率为50Hz时动作，使“19~20”闭合即可。而减泵的关键是变频器在输出频率为下限时，能送出一个信号给PLC，只需设置频器继电器2在变频器输出频率为下限(P1080)时动作，使“21~22”闭合即可。

P0731=53.4(变频器实际频率大于门限频率f1时继电器1闭合)，P0732=53.2(变频器实际频率低于下限频率P1080时继电器2闭合)，P0748=0(数字输出不反相)，P2155=50Hz(门限频率f`_1)。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用任务训练一、训练内容某一单泵变频恒压供水系统，水泵电机的主要参数如下:额定功率:22kW;额定电压:380V额定电流:42A;额定转速:1470r/min;额定频率:50Hz。压力变送器输出0~10V，要求用面板给定压力值，恒压采用PI调节。试设置相关的参数。二、训练工具、材料和设备西门子MM440变频器或自定、通用电工工具一套。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用三、操作方法和步骤

1.按要求接线如图5-17所示。反馈信号0~10V由模拟输入端AIN1接人，数字量输入端DIN1接人的带锁按钮SB1控制变频器的启/停，给定压力目标值由BOP面板()键设定。2.参数复位，变频器停车状态下，设P0010=30,P0970=1，再按下变频器操作面板上键，变频器开始复位到工厂缺省值3.设置电动机参数(P0304~P0311)。电动机参数设置完成后，设P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。

4.设置牙空制未数。上一页下一页返回5.3变频器在恒压供水系统中的应用5.设置目标参数6.设置反馈参数7.设置PI参数四、成绩评价表成绩评价见表5-12。五、巩固练习某一拖三恒压供水系统，水泵电机数据:额定电压:380V额定功率3.0kW;额定转速960r/min;额定电流7.2A;额定频率:50Hz。压力变送器输出4~20mA，要求由AIN2模拟输入给定压力值，恒压采用PI调节，当变频泵工作于50Hz时进行加泵切换。试设置相关的参数。上一页返回5.4变频器在中央空调系统中的应用

任务目标

(1)了解中央空调系统的构成。

(2)了解中央空调系统变频调速的控制原理。

(3)掌握变频器在空调系统中的应用。任务引入中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能的消耗非常大，约占建筑物总电能消耗的50%。由于中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计，而实际上在一年中，满负载下运行最多只有十多天，甚至十多个小时，几乎绝大部分时间负载都在70%以下运行。下一页返回5.4变频器在中央空调系统中的应用通常中央空调系统中的冷冻水泵、冷却泵水不能自动调节负载，几乎长期在100%负载下运行，造成了能量的极大浪费，因此，存在明显的节能空间。将变频技术引人中央空调系统，保持室内恒温，对其进行节能改造是降本增效的一条捷径。相关知识点一、中央空调系统的组成和原理典型中央空调系统如图5-18所示，主要由冷冻水循环系统、冷却水循环系统及主机三部分组成。上一页下一页返回5.4变频器在中央空调系统中的应用1.冷冻水循环系统由冷冻泵、室内风机及冷冻水管道等组成。从主机蒸发器流出的低温冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道(出水)，进入室内在各个房间内进行热交换，带走房间内的热量，使房间内的温度下降，最后回到主机蒸发器(回水)。室内风机用于将空气吹过冷冻水管道，加速室内热交换。

2.冷却水循环系统由冷却泵、冷却水管道及冷却水塔等组成。冷冻水循环系统进行室内热交换的同时，必将带走室内大量的热能，该热能通过主机内冷媒传递给冷却水，使冷却水温度升高，冷却泵将升温后的冷却水压入冷却水塔(出水)，使之在冷却塔中与大气进行热交换，降温后送回到主机冷凝器(回水)，如此不断循环，带走冷冻机组成释放的热量。上一页下一页返回5.4变频器在中央空调系统中的应用3.主机由压缩机、蒸发器、冷凝器及冷媒(制冷剂)等组成，其工作循环过程如下:

首先，低压气态冷媒被压缩机加压后进入冷凝器并逐渐冷凝成高压液体，在冷凝过程中，冷媒会释放大量的热能，这部分热能被冷凝器中的冷却水吸收并送到室外的冷却水塔里，最终释放到空气中。随后，冷凝器中的高压液态冷媒在流经蒸发器前的节流降压装置时，因压力的突变而气化，形成气液混合物进入到蒸发器，冷媒在蒸发器中不断气化，同时吸收冷冻水中的热量使其达到较低温度。最后，蒸发器中气化后的冷媒又变成了低压气体，重新进入压缩机，如此循环工作。上一页下一页返回5.4变频器在中央空调系统中的应用二、中央空调变频调速系统的节能控制原理中央空调变频调速的控制依据是:冷冻水和冷却水两个循环系统完成中央空调的外部热交换，而循环水系统的回水与出水温度之差，反映了需要进行热交换的热量。因此，根据回水与出水温度之差来控制循环水的流动速度，从而控制进行热交换的速度，这是比较合理的控制方法。冷冻水循环系统和冷却水循环系统略有不同，具体控制如下。上一页下一页返回5.4变频器在中央空调系统中的应用1.冷冻水循环系统的控制由于冷冻水的出水温度是冷冻机组冷冻的结果，常常是比较稳定的。因此，单是回水温度的高低就足以反映室内的温度。所以，冷冻水泵的变频调速可以简单地根据回水温度来进行控制:回水温度高，则说明室内温度高，应提高冷冻水泵的转速，加快冷冻水的循环速度;反之，回水温度低，说明室内温度低，可降低冷冻水泵的转速，减缓冷冻水的循环速度，以节约能源。简言之，对于冷冻水循环系统，控制依据是回水温度，即通过变频调速来实现回水的恒温控制。上一页下一页返回5.4变频器在中央空调系统中的应用2.冷却水循环系统的控制由于冷却水的进水温度就是冷却水塔的水温，随环境温度等因素影响而变化，单侧水温不能反映冷冻机组内产生热量的多少。因此，对于冷却水泵，以其进水和回水作为控制依据，实现进水和回水的恒温差控制是比较合理的。温差大，则说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却水泵的转速，增大冷却水的循环速度;反之，则可减缓冷却水的循环速度，以节约能源。

3.中央空调变频调速的控制方案中央空调的水循环系统一般都由若干台水泵组成，采用变频调速时，一般有两种方案。上一页下一页返回5.4变频器在中央空调系统中的应用1)一台变频器方案若干台冷冻水泵由一台变频器控制，若干台变频器由另外一台变频器控制。各台水泵之间的切换方法如下。

(1)先启动1号水泵，进行恒温度(差)控制。

(2)当1号水泵的工作频率上升到50Hz或上限切换频率(如48Hz)时，将它切换至工频电源;同时将变频器的给定频率迅速降到0Hz，使2号水泵与变频器相连，并开始启动，进行恒温度(差)控制。

(3)当2水泵的工作频率上升到50Hz或上限切换频率(如48Hz)时，将它切换至工频电源;同时将变频器的给定频率迅速降到0Hz，使3号水泵与变频器相连，并开始启动，进行恒温度(差)控制。上一页下一页返回5.4变频器在中央空调系统中的应用(4)当3号水泵的工作频率下降至下限频率切换频率时，将1号水泵停机。

(5)当3号水泵的功率频率再次下降至下限切换频率时，将2号水泵停机，此时只有3号水泵处于变频调速状态。这种方案的优点是只用一台变频器，设备投资少;缺点是节能效果稍差。

2)全变频方案即所有的冷冻水泵和冷却水泵都采用变频调速，各台水泵切换方法如下:(1)先启动1水泵，进行恒温度(差)控制。上一页下一页返回5.4变频器在中央空调系统中的应用(2)当1号水泵的工作频率上升到50Hz或上限切换频率(如48Hz)时，启动2号水泵，1号水泵和2号水泵同时进行变频调速，进行恒温度(差)控制。

(3)当工作频率又上升至切换频率上限值时，启动3号水泵，三台水泵同时进行变频调速，进行恒温度(差)控制。

(4)当三台变频器同时运行，而工作频率下降至设定的下限切换频率时，可关闭3号水泵，使系统进行两台水泵运行的状态，当频率继续下降至下限切换频率时，关闭2号水泵，进入单台水泵运行状态。全变频方案由于每台水泵都要配置变频器，故设备投资较高，但节能效果更明显。上一页下一页返回5.4变频器在中央空调系统中的应用任务训练一、训练内容某中央空调冷却系统有三台水泵，现采用变频调速，整个系统由PLC和变频器配合实现自动恒温控制。其具体控制要求如下。

1.按设计要求每次运行两台，一台备用，10天轮换一次。

2.冷却进回水温差超出上限温度时，一台水泵全速运行，另一台变频告诉运行;冷却进回水温差小于下限温度时，一台水泵变频低速运行，另一台停机。上一页下一页返回5.4变频器在中央空调系统中的应用3.三台水泵分