产品描述
西门子模块6ES7223-1BF22-0XA8现货供应
恒压供水控制系统的基本控制策略是：采用电动机调速装置与可编程控制器（PLC）构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是泵站总管的出水压力，系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较，其差值输入CPU运算处理后，发出控制指令，控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速，从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。
随着电力电子技术的发展，电力电子器件的理论研究和制造工艺水平的不断提高，电力电子器件在容量、耐压、特性和类型等方面得到了很大的发展。进入90年代电力电子器件向着大容量、高频率、响应快、低损耗的方向发展。作为应用现代电力电子器件与微计算机技术有机结合的交流变频调速装置，随着产品的开发创新和推广应用，使得交流异步电动机调速领域发生一场巨大的技术。目前自动恒压供水系统应用的电动机调速装置均采用交流变频技术，而系统的控制装置采用PLC控制器，因PLC不仅可实现泵组、阀门的逻辑控制，并可完成系统的数字PID调节功能，可对系统中的各种运行参数、控制点的实时监控，并完成系统运行工况的CRT画面显示、故障报警及打印报表等功能。自动恒压供水系统具有标准的通讯接口，可与城市供水系统的上位机联网，实现城区供水系统的优化控制，为城市供水系统提供了现代化的调度、管理、监控及经济运行的手段。
2.控制方案
在住宅小区水厂的管网系统中，由于管网是封闭的，泵站供水的流量是由用户用水量决定的，泵站供水的压力以满足管网中压力*不利点的压力损失ΔP和流量Q之间存在着如下关系：
ΔP=KQ2；
式中K—为系数
设PL为压力*不利点所需的*低压力，则泵站出口总管压力P应按下式关系供水，则可满足用户用水的要求压力值，又有*佳的节能效果。
P=PL+ΔP=PL+KQ2；
因此供水系统的设定压力应该根据流量的变化而不断修正设定值，这种恒压供水技术称为变量恒压供水，即供水系统*不利点的供水压力为恒值而泵站出口总管压力连续可调。
典型的自动恒压供水系统的结构框图如图1所示；系统具有控制水泵出口总管压力恒定、变流量供水功能，系统通过安装在出水总管上的压力传感器、流量传感器，实时将压力、流量非电量信号转换为电信号，输入至可编程控制器（PLC）的输入模块，信号经CPU运算处理后与设定的信号进行比较运算，得出*佳的运行工况参数，由系统的输出模块输出逻辑控制指令和变频器的频率设定值，控制泵站投运水泵的台数及变量泵的运行工况，并实现对每台水泵根据CPU指令实施软启动、软切换及变频运行。系统可根据用户用水量的变化，自动确定泵组的水泵的循环运行，以提高系统的稳定性及供水的质量。
3.系统功能
该系统选用国产中源变频器。该系统中具有功能：
3.1自动切换变频/工频运行功能
变频器提供三种不同的工作方式供用户选择：
方式0：基本工作方式。变频器始终固定驱动一台泵并实时根据其输出频率：控制其他辅助泵启停。即当变频器的输出频率达到*大频率时启动一台辅助泵工频运行、当变频器的输出频率达到*小频率时则停止*后启动的方式1：交替方式，变频器通常固定驱动某台泵，并实时根据其输出频率，使辅助泵工频运行，此方式与方式0不同之处在于若前一次泵启动的顺序是泵1→泵2，当变频器输出停止时，下一次启动顺序变为泵2→泵1。
方式2：直接方式。当启信号输入时变频器启动第一台泵当该泵达到*高频率时，变频器将该泵切换到工频运行，变频器启动下一台泵变频运行，相反当泵停止条件成立时，先停止*先启动的泵。
3.2PID的调节功能
由压力传感器反馈的水压信号(4-20MA或-5V)直接送入PLC的A/D口(可以通过手持编程器)，设定给定压力值，PID参数值，并通过PLC计算何以需切换泵的操作完成系统控制，系统参数在实际运行中调整，使系统控制响应趋于完整。
3.3“休眠”功能
系统运行时经常会遇到用户用水量较小或不用水(如夜晚)情况，为了节能，该系统专用设置了可以使水泵暂停工作的“休眠”功能，当变频器频率输出低于其下限时，变频器停止工作，2＃、3＃泵不工作，水泵停止(处于休眠状态)。当水压继续升高时将停止1泵，当水压下降到一定值时将先启动变频器运转2＃泵或3＃泵，当频率到达一定值后将启动1＃泵调节2＃或3＃泵的转速。
“休眠值”变频器输出的下限频率F507设置。
“休眠确认时间”用参数F506设置，当变频器的输出频率低于休眠值的时间如小于休眠时间td时，即td＜tn时变频器继续工作，当td＞tn时变频器将进入休眠状态。
“唤醒值”由供水压力下限启动，当供水压力低于下限值时由PLC发出指令唤醒变频器工作。
经测试“休眠值”为10HZ。
“休眠确认时间”td:20s
“唤醒值”70%
3.4通讯功能
该系统具有计算机的通讯功能，PLC变频器均提供有RS232或485接口PLC可选用西门子的S7-200PLC或三菱FX可编程控制器可以与一套或多套系统进行通讯，利用计算机同时可以监测：电流、电压、频率、转速、压力等也可以控制变频器的各类参数。
此外该系统还具有手动/自动操作，故障报警，运行状态，电流，电压、频率状态显示缺水保护等功能。
4.运行特征
以三台水泵的恒压供水系统为例，系统在自动运行方式下，可编程控制器控制变频器软启动1#泵，此时1#泵进入变频运行状态，其转速逐渐升高，当供水量Q<1/3Qmax时（Qmax为三台水泵全部工频运行时的*大流量），可编程控制器CPU根据根据供水量的变化自动调节1#泵的运行转速，以保所需的供水压力。当用水量Q在1/3Qmax
当外供水量减少至1/3Qmax
5.系统经济效益分析及系统优点
5.1经济效益分析
变量泵的功率N1、供水量Q1与泵转速n1三者的关系如下式：
N1/Q1=（n1/n）3Q1/Q=n1/n
式中Q—额定00%时，n=100%，N=100%，若n1=n时Q1=Q，N1=72.9%N，即可节电27.1%。若n1=80%n时Q1=80%Q，N1=51.2%N，即可节电48.8%。
5.2系统优点
5.2.1恒压供水技术因采用变频器改变电动机电源频率，而达到调节水泵转速改变水泵出口压力，比靠调节阀门的控制水泵出口压力的方式，具有降低管道阻力大大减少截流损失的效能。
5.2.2由于变量泵工作在变频工况，在其出口流量小于额定流量时，泵转速降低，减少了轴承的磨损和发热，延长泵和电动机的机械使用寿命。
5.2.3因实现恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，降低了人员的劳动强度，节省了人力。
5.2.4水泵电动机采用软启动方式，按设定的加速时间加速，避免电动机启动时的电流冲击，对电网电压造成波动的影响，同时也避免了电动机突然加速造成泵系统的喘振。
5.2.5由于变量泵工作在变频工作状态，在其运行过程中其转速是由外供水量决定的，故系统在运行过程中可节约可观的电能，其经济效益是十分明显的。由于其节电效果明显，所以系统具有收回投资快，而长期受益，其产生的社会效益也是非常巨大
**以来，我国的纺织机械行业的自动化技术有较明显的提高，纺织设备的大部分机器采用了变频调速技术、可编程控器(PLC)技术，也已有相当一部分的产品采用了工控机、单片机、交流伺服系统、触摸屏人机界面以及现场总线技术，实现了机械产品的机电一体化，为纺织机械的自动化、高速化、连续化铺平了道路。
二、电脑绣花机的原理
首先，用刺绣软先件制版，生成样版后，将载有刺绣程序及花样的盘片先后分别放入电脑磁盘驱动器中，在程序控制下，电脑将花样坐标值换成与绸框X、Y方向位移量量相当之电信号，送到X、Y单片机系统进行电机升降速处理后，输出三相六拍信号，线电机的功放箱进行功率放大，两个X、Y步进电机，带动绸框完成X、Y间的进给运动；同时变频器驱动变频电机，带动机针作上下运动，从而使刺绣连续地进行下去。
变频电机通过皮带等驱动机头传动机构旋转，机头的特定机构使引线机构和机针带头着面线作出上、下运动，穿刺面料；钩线机构中的旋梭旋转，使面线绕过藏有底线梭壳；挑线机构运动，输送面线，收紧线迹，准备下一个线迹的面线线段。X、Y步进电机通过同步齿形带等机构带动绸框和面料作平面运动。将面料上每个待绣线迹点送往机针刺绣，机针上下运动的速度与绸框移动的方向、移动量以及移动速度的协调配合运动，使面线和底线绞合，在面料上作出双线锁式线迹。当刺绣连续地进行下去，完成花样的电脑刺绣。
三、中源变频器ZY-G800系列在电脑绣花机上的应用
ZY-G800中源变频器应用于电脑绣花机，有良好的运行特性，这是因为矢量控制型变频器本身具有良好的产品性能。
1）高速处理器提供更快的频率响应
ZY-G800变频器采用32位电机驱动专用CPU，提供高控制精度、快速频率响应及良好的动态特性。电脑绣花机要求通过LCD设定主轴的转速，经过单片机处理后，由D/A转换模块输出0-10V的模拟量信号到变频器，变频器根据模拟量信号的大小，快速响应到达所设转速，满足刺绣时多变的要求。
2）空间电压矢量控制提供低频时高转矩输出
电机与主轴之间采用1：3的带传动，在基频以下改变频率为恒转矩输出。以往使用V/F控制的变频器，由于考虑到负载的启动转矩大，要设定相应的转矩提升准位，如果转矩提升设置过高，在低频时轻载时会过激磁，引起电流过大，电机发热，严重影响到设备的正常运行。
采用ZY-G800变频器，可以通过参数设置，保证电机在低频时具有良好的转矩输出，满足绣花机在低速时连续走线。
3）良好的刹车能力实现针头的准停
由于在刺绣过程中，需要移动绸框和面料来完成整幅画面。移动过程中，要求针头停留在*高位。这一要求就需要用变频器的直流刹车能力来实现。ZY-G800变频器的直流刹车准位从0—300%，给使用者提供了一个很宽的调节范围，使用者可以根据负载惯性的大小调整参数设置，实现动作要求。
ZY-G800变频器参数设定如下：
调速方式F204=3，模拟量调速参数设置F111=75.00Hz、F114=0.3S、F115=0.3SF502=8、F800=8
四、结束语
中ZY-G800变频器与其他电器设备相配合的绣花机控制系统，能够满足刺绣的工艺要求，达到刺绣画面的整洁、美观。同时变频器运行稳定，给广大客户和使用者明显的经济效益。
3 原理特点
风光变频器采用先进的功率单元串联叠波(又称功率单元多重化结构)方式、正弦波pwm调制方法，利用成熟的低压变频器技术和功率器件igbt，从原理上保了系统的可靠性，并使变频器的输入输出波形得到极大改善，在美国该方式变频器号称完美无谐波。
功率单元和控制系统之间采用光纤通讯，实现强、弱电间的完全电气隔离，提高了整个系统的抗干扰能力。
4单元旁路及冗余设计
为了*大限度满足试验连续运行的要求，本系统提供两种旁路运行方式：单元旁路和工频旁路。
4.1单元旁路
运行过程中，若某个功率单元发生可旁路性故障(如单元过热、单元过流、igbt故障等)，系统将自动旁路掉故障单元及另外两相相同位置的单元。单元旁路后，因每相串联单元数减少，变频器将降容运行(输出额定电流不变，额定电压降低)。此时，变频器运行频率较低，单元旁路不对变频器运行造成任何影响。
功率单元采用晶闸管作为旁路器件，整个旁路过程是微秒级的，不会对变频器的运行产生冲击。因此，旁路是无扰动的。
变频器单元旁路运行时，将给出轻故障报警信号。在条件允许的情况下，用户应尽快使变频器退出运行，更换故障单元。
4.2工频旁路
当变频器发生重故障无法继续运行时，变频器将立即分断高压输入，系统自动将电机投入工频运行，以确保生产的连续性。
从上述几点可以看到，首先风光变频器是稳定可靠的，其次，即便变频器出现故障，仍可以通过相应手段保证电机继续运行，不会对生产造成影响。
5改造后的应用效果(1)变频改造后，对同一台电机，在同样的工况下，节能率达到25%，年节电收益可达15～16万元；
(2)变频器本身具有软启动、软停机功能，可减少启动时对电网及负载的冲击，延长了电机及搅拌机的使用寿命，有利于保护电网及机械部分；
(3)变频器可提高功率因数，达到0.95以上，可省去原来的功率因数补偿电容，节约了投资，减少了无功损失；
(4)变频器是无级平滑的进行调速，减少了原来的多级调速带来的不便，并节约了电能；
(5)变频器具有过压、欠压、短路、过流、温升过高等多种保护功能，有利于保护电机及负载；
(6)通过变频改造精简了控制程序，使系统更安全、可靠，确保负载连续运行，使操作更加方便，提高了生产效率，其综合效益是十分明显的。
6结束语通过高压变频器在山东中轩集团发酵罐搅拌机上的应用，说明了变频器在改善生产工艺，提高生产效率，节能减排降耗方面有着很好的应用效果，国家正在大力推广企业节能减排活动，相信变频器在这方面是会有所作为的，变频器的应用场合必将取得更大的拓展，发挥更大的作用，为我们国家和众多的企业做出贡献。
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