基于变频器智能恒压供水系统的设计

基于变频器智能恒压供水系统的设计内容摘要：

LC 具有通信联网功能，它不仅可以控制一台单机、一条生产线，还可以控制一个机群及许多条生产线。 它不但可以进行现场控制，还可以用于远程监控。 PLC 控制系统设计、安装、调试方便 PLC 中相当于继电接触器系统中的中间继电器、时间继电器、计数器等编程元件。 虽数量巨大，却是用程序代替硬接线，因而安装接线工作量少。 设计人员只要有 PLC 就可进行控制 系统设计并可在实验室进行模拟调试。 而继电器系统的调试则是靠在现场改边界线进行的，十分复杂。 （ 6）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能，这很适合多品种、小批量的生产场合。 （ 7）体积小，重量轻，能耗低 ，易于实现机电一体化 以超小型 PLC 为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗仅数瓦。 由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备 可编程控制器 PLC（ S7200 ）接线方式 图六 CPU224 接线方式 可编程控制器 PLC（ S7200 ）通讯口的引脚分配 表一 S7200 通讯口的引脚分配 24V电源 变频器 (MM420) 变频器（ MM420）全称 MICROMASTER420 系列变频器。 主要特征： 200V240V 177。 10%，单相 /三相，交流， ； 380V480V177。 10%，三相，交流，。 保护功能： 过载能力为 150％额定负载电流，持续时间 60秒。 过电压、欠电压保护。 变频器过温保护。 接地故障保护，短路保护。 电动机过热保护。 采用 PTC 通过数字端接入的电机过热保护。 采用 PIN 编号实现参数连锁。 闭锁电机保护，防止失速保护。 在这我们选择型号为： 6SE64202AD311CA1 的 MM420 变频器。 它的功率为 11KW。 运行频率为： 50HZ。 最大输出频率为： 80HZ。 由于变频器的频率不能为负，故最小频率为： 0HZ。 变频器频率和电机转速的关系 ： 当供水压力发 生变化时，电机转速也会发生变化。 压力变大，电机转速变小。 压力变小，电机转速变大。 而当电机转速发生变化时，变频器频率也会发生相应变化。 其关系为：电机转速始终和电源的频率成线性比例。 转速 =极对数 X60 秒 X 频率 其中，每个电机线圈极对数是一定的，时间每分钟 60 秒也是一定的。 所以电机转速和频率成正比。 变频器（ MM420）工作原理 MICROMASTER420 是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。 该变频器由微处理器控制，并采用绝缘栅双极性晶体管（ IGBT）作为功率输出器件。 为交 直 交变频 器，即先 把频率、电压都固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率、电压都可调的三相交流电源。 该系统的基本结构图为 图七 变频调速系统的基本结构 整流电路 — 交 直部分 整流电路通常由二极管或晶闸管构成的桥式电路组成，把频率、电压都固定的交流电整流成直流电 直流中间电路部分 — 滤波电路 根据储能元件不同，滤波电路分为电容滤波和电感滤波两种，分别构成电压型变频器和电流型变频器。 逆变电路 — 直 交部分 逆变电路是交 直 交变频器的核心部分， 把直 流电逆变成频率、电压都可调的三相交流电源，直接控制电机。 变频器（ MM420）参数表 表二 变频器常用参数 整流电路 直流中间电路 逆变电路 控制电路 交流电源 频率和电压 可调的交流电 表三 变频器控制电机参数 变频器（ MM420）应用及特点 变频器不仅可以用于标准电动机调速，而且可以用于其他调速电动机，在节能、较少维修、提高产量、保证质量等方面都取得良好经济效益。 变频器的应用几乎包含所有工业领域，如钢铁、有色冶金、油田、炼油、石化、化工、制药、造纸等行业。 例如在机床上，变频器能使其选择无级的最佳速度运转；在各种搬运机械中，调节多台电动机的转速，变 频或者工频运转。 MM420 变频器特点： 易于安装。 易于调试。 牢固的 EMC设计。 可由 IT(中性点不接地 )电源供电。 对控制信号的响应是快速和可重复的。 参数设置的范围很广 ,确保它可对广泛的应用对象进行配置。 电缆连接简便。 采用模块化设计 ,配置非常灵活。 脉宽调制的频率高 ,因而电动机运行的噪音低。 详细的变频器状态信息和信息集成功能。 有多种可选件供用户选用 :用于与 PC 通讯的通讯模块 ,基本操作面板 (BOP),高级操作面 板 (AOP),用于进行现场总线通讯的 PROFIBUS 通讯模块。 变频器（ MM420）与电机连接方式 图八 接单相电源时，变频器与电机连接 图九 接三相电源时，变频器与电机连接 KYB 压力变送器 KYB 压力变送器 工作原理 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业 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。 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。 压力变送器和绝对压力变送器的工作原理和差压变送器相同，所不同的是低压室压力是大气压或真空，内含有 A/D 转换器、 D/A 转换器。 A/D 转换器将解调器的电流转换成数字信号，其值被微处理器用来判定输入压力值。 微处理器控制变送器的工作。 另外，它进行传感器线性化。 重 置测量范围。 工程单位换算、阻尼、开方，传感器微调等运算，以及诊断和数字通信。 D/A 转换器把微处理器来的并经校正过的数字信号微调数据，这些数据可用变送器软件修改。 数据贮存在 EEPROM 内，即使断电也保存完整。 KYB 压力变送器 变送器由扩散硅压力芯片和信号处理电路组成，当外加压力时，将引起压力芯片的输出电压以生变化，再经信号处理电路将其放大，并转换为与输入压力成线性对应关系的标准电流输出信号。 KYB800KT 型压力变送器由压力敏感部件、恒流源供电电路、信号放大处理电路组成。 压力敏感部件采用国际高品 质扩散硅压阻式压力传感器，其利用两个单晶硅片结合在一起，上面硅片通过微机械加工工艺构成一个惠斯通电桥，该电桥电压输出与作用在硅片上的压力差成比例；恒流源供电电路可产生 2mADC 的电流，用于激励压力传感器工作。 信号放大处理电路用于将惠斯通电桥产生的电压信号线性放大处理后并转换成 05VDC420mADC 等多种工业标准化信号。 KYB 压力变送器技术特点 KYB800KT 系列产品采用国际先进生产工艺及电子元部件，在严格的质量保证体系的保障下生产制造，具有精度高、体积小、重量轻、安装方便、 工作稳定可靠等优点。 主要性能特点 稳定性高 温度误差小 实用性强 安装维修方便 KYB 压力变送器接线方式 二线制电流输出，端子连接 图十 二线制电流输出，端子连接 三线制电流输出，端子连接 图十 一 三线制电流输出，端子连接 二线制电压输出，端子连接 图十二 二线制电压输出，端子连接 PLC 模拟量扩展模块（ EM235） EM235 是常用的模拟量扩展模块，他实现了 4路模拟量输入和一路模拟量输出功能。 PLC 模拟量扩展模块（ EM235）的接线方式 图十三 PLC 模拟量扩展模块（ EM235）的接线方式 对于电压信号，按正负直接接入＋和－；对于电流信号将 R和 +短接后接入电流输入信号的“ +”端；未连接传感器的通道要将＋和－短接。 PLC 模拟量扩展模块（ EM235）的技术参数 常用技术参数： 表四 PLC 模拟量扩展模块（ EM235）常用技术参数。