DX204-2-2/BT11M1變頻器的選擇變頻器的作用是為電機提供可變頻率的電源,實現(xiàn)電機的無級調(diào)速,從而實現(xiàn)輸油泵出進口管道油壓的連續(xù)變化。早期的變頻調(diào)速器不具有PID調(diào)節(jié)功能,因此壓力設(shè)定信號和壓力反饋信號都輸入PLC,經(jīng)由PLC編寫的PID控制程序的計算,輸出給變頻器轉(zhuǎn)速的控制信號;或者增加一個PID控制器,將壓力設(shè)定信號和壓力反饋信號送入PID控制器,在其中進行運算后控制變頻器的轉(zhuǎn)速?,F(xiàn)在國內(nèi)外許多廠家都生產(chǎn)了一系列的新型產(chǎn)品,這些產(chǎn)品融合了PID調(diào)節(jié)器甚至簡易的PLC功能。我們選用成都希望森蘭公司生產(chǎn)的BT12S系列變頻器,具有強大的功能,而價格又比進口產(chǎn)品更便宜。
PLCDX204-2-2/BT11M1的選用在輸油泵測試平臺中,為滿足批量測試、自動運行的需要,對變頻器的啟停以及整個系統(tǒng)其他數(shù)據(jù)的測試采用PLC控制。對變頻調(diào)速恒壓控制部分而言,PLC只控制變頻器的啟停以及處理反饋的報警信號,根據(jù)要求選用OMRON的CPM1A系列即可。當(dāng)外部控制PLC啟動變頻器時,壓力設(shè)定單元采用1只可變電位器,將模擬量接入變頻器PID單元,而出油口的壓力經(jīng)壓力變送器也接入變頻器PID單元,與壓力設(shè)定值進行運算,控制變頻器以適當(dāng)?shù)念l率經(jīng)由KM1、FR1控制電機M1進行運轉(zhuǎn)。在不同的運轉(zhuǎn)頻率下輸油泵出口壓力不同,其出口壓力經(jīng)由壓力變送器反饋到變頻器的PID單元,實時進行運算,調(diào)整變頻器的頻率,使輸油泵出口壓力達到設(shè)定值。此時可記錄輸油泵的各項參數(shù),滿足輸油泵測試平臺的要求。
在極小功率的直流伺服電動機上加直流電壓源時,通過改變?nèi)龢O管的集-射間電壓,來改變電動機的外加電壓,進而控制速度;若電動機功率增大,為了提高效率,應(yīng)用三極管的開關(guān)作用,在一個周期內(nèi),增加三極管導(dǎo)通時間,就能夠增加電動機的外加電壓;需要電動機正、反轉(zhuǎn)時,應(yīng)用橋式換流器。
如果電源為交流電壓源時,應(yīng)用可控硅相位控制整流電路,產(chǎn)生直流電壓,控制電動機速度。
普通電壓型變換器由變流器、平滑電容器、變頻器構(gòu)成。
變流器部分是將交流變?yōu)橹绷鞯碾娐?,它由二極管電橋組成,需要電壓控制時,要換成可控硅電橋。因為交流電源電壓高于直流電壓,輸入電流是呈脈沖狀態(tài),所以輸入電流中含有豐富的高次諧波,這種高次諧波就成了感應(yīng)故障的起因。
目前,正在探討AC電抗線圈、有源濾波、變壓器的多樣化、脈沖寬度調(diào)制變頻PWM等的控制對策。三極管工作在開關(guān)狀態(tài),設(shè)輸出電流為正弦波,則電源的功率因數(shù)可以達到1.PWM(脈沖寬度)變頻器平滑電容器的作用是消除脈動,將電源變?yōu)橹绷鞴潭ㄖ怠?br />
大連大發(fā)供熱公司作為大連市第二大供熱企業(yè),現(xiàn)有集中供熱面積1700萬m2,由2個熱源單位供熱,分別是發(fā)電公司、泰山熱電公司,另有四座事故備用鍋爐房,共有2個中繼泵站、270余個換熱站,承擔(dān)著大連市約15萬戶的供暖。集中供熱由二個熱源分別供給,二個熱源的主干管已聯(lián)成環(huán)狀,主干管之間設(shè)隔離門,運行方式目前為雙熱源獨立運行。該項目從2012年6月開始實施,現(xiàn)以對80余個換熱站進行改造,原有換熱站在循環(huán)泵及補水泵系統(tǒng)增加了變頻器,并增加流量、溫度、壓力傳感器,以西門子公司生產(chǎn)的PLC(可編程控制器)作為主控設(shè)備。
1、工作原理
1.1變頻器工作原理
主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分,變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成,將工頻電源變換為直流功率的整流器,吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的平波回路,以及將直流功率變換為交流功率的逆變器。
1.2PLC工作原理
PLC即可編程控制器(ProgrammablelogicController)是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴展其功能的原則而設(shè)計。
PLC采用順序掃描,不斷循環(huán)的工作方式:⑴每次掃描過程,集中采集輸入信號,集中對輸出信號進行刷新;⑵輸入刷新過程,當(dāng)輸入端口關(guān)閉時,程序在進行執(zhí)行階段時,輸入端有新狀態(tài),新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時,新狀態(tài)才被讀入;⑶一個掃描周期分為輸入采樣,程序執(zhí)行,輸出刷新;⑷元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。⑸掃描周期的長短由三條決定:①CPU執(zhí)行指令的速度;②指本身占有的時間;③指令條數(shù),現(xiàn)在的PLC掃描速度都是非??斓摹"视捎诓捎眉胁蓸?,集中輸出的方式,存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象,即輸入/輸出響應(yīng)延遲。
2、配置組成
2.1系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)由可編程控制器(PLC)、輸出繼電器以及觸摸屏監(jiān)控畫面組成。
2.2硬件組成
以西門子公司生產(chǎn)的可編程控制器(PLC)為主控設(shè)備,本系統(tǒng)硬件型號如下:
電源模塊:6ES7307-1EA01-0AA0
CPU模塊:6ES7314-1AG14-0AB0
以太網(wǎng)通訊模塊:6GK7343-1CX10-0XE0
開關(guān)量輸入:6ES7321-1BH02-4AA1
開關(guān)量輸出:6ES7322-1BH01-4AA1
模擬量輸入:6ES7331-1KF02-4AB1(8通道)
模擬量輸出:6ES7332-5HF00-4AB1(8通道)
輸出繼電器:歐姆龍DC24V
2.3軟件組成
系統(tǒng)的軟件是由編程軟件STEP7,組態(tài)軟件wincccomfort.本系統(tǒng)觸摸屏畫面是用西門子公司的wincccomfort畫成,系統(tǒng)主要由以下畫面組成:主畫面、一次網(wǎng)參數(shù)總覽、二次網(wǎng)參數(shù)總覽、循環(huán)泵補水泵操作、調(diào)節(jié)閥制、系統(tǒng)畫面、清零操作、巡檢記錄、內(nèi)部參數(shù)
3、功能介紹
3.1變頻器功能
傳統(tǒng)的換熱站內(nèi)二次網(wǎng)循環(huán)泵都是以孔板或者閥門調(diào)節(jié)來控制泵出口流量及壓力,對設(shè)備損耗、電能的浪費以及人力要求很高。對外部流量的調(diào)節(jié)造成很大的困擾。
變頻器的使用可以選擇根據(jù)外部要求進行簡易調(diào)節(jié),通過設(shè)置頻率達到控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速,進而達到控制泵出口流量及頻率或者通過壓差控制方式控制泵的出力,達到節(jié)能(節(jié)電)的效果。
傳統(tǒng)的換熱站內(nèi)二次網(wǎng)補水泵的控制方式都是以壓力指針判斷泵的啟停,頻繁的操作造成設(shè)備的損耗及人力的浪費。變頻器對補水泵的使用是以恒壓控制方式控制,當(dāng)補水壓力即循環(huán)泵入口壓力低時進行補水,恢復(fù)需要壓力時停泵。以大連大發(fā)供熱公司一年的采暖期為比較,使用變頻前與使用后作為比較,節(jié)約電能20%40%.
3.2PLC功能
PLC系統(tǒng)主要針對換熱站相關(guān)設(shè)備進行設(shè)備控制,數(shù)據(jù)采集控制,及監(jiān)視等。換熱站系統(tǒng)控制設(shè)備一般有:循環(huán)泵、補水泵,以及調(diào)節(jié)流量的調(diào)節(jié)閥等。顯示溫度、壓力、流量等各種參數(shù)。
遠程控制循環(huán)泵以及補水泵的啟停、手動控制調(diào)節(jié)閥的開度、自動定壓補水、調(diào)節(jié)閥自動定溫調(diào)節(jié)開度、循環(huán)泵自動定溫調(diào)節(jié)頻率、考察看站人員的工作情況。PLC的選用可以實現(xiàn)工藝控制的自動化,由CPU、輸入/輸出模塊接收測量信號(如溫度,壓力,流量等轉(zhuǎn)化來的電信號)、遠程掃描模塊、中間繼電器、光電轉(zhuǎn)換模塊等組成,通過專用軟件編程(梯形圖或語言命令),利用網(wǎng)絡(luò)(以太網(wǎng)或局域網(wǎng)等)實現(xiàn)對執(zhí)行元件(如閥門的開閉,馬達的啟停,調(diào)速等)的控制來達到供熱平衡的目的。
4、結(jié)束語
變頻器結(jié)合PLC在換熱站的應(yīng)用,在集中供熱行業(yè)已經(jīng)形成一種趨勢,并且日趨完善。這種自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用,在節(jié)約電能、降低運行成本的同時,依靠其簡易、穩(wěn)定的運行已經(jīng)慢慢為廣大供熱企業(yè)所接受。
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