调速器范文10篇

调速器范文篇1

[关键词]PLC变频调速器多电机控制网络通讯协议

一、引言

以变频调速器为调速控制器的同步控制系统、比例控制系统和同速系统等已广泛应用于冶金、机械、纺织、化工等行业。以比例控制系统为例，一般的系统构成如图1所示。

工作时操作人员通过控制机（可为PLC或工业PC）设定比例运行参数，然后控制机通过D/A转换模件发出控制变频调速器的速度指令使各个变频调速器带动电机按一定的速度比例运转。此方案对电机数目不多，电机分布比较集中的应用系统较合适。但对于大规模生产自动线，一方面电机数目较多，另一方面电机分布距离较远。采用此控制方案时由于速度指令信号在长距离传输中的衰减和外界的干扰，使整个系统的工作稳定性和可靠性降低；同时大量D/A转换模件使系统成本增加。为此我们提出了PLC与变频调速器构成多分支通讯控制网络。该系统成本较低、信号传输距离远、抗干扰能力强，尤其适合远距离，多电机控制。

二、系统硬件构成

系统硬件结构如图2所示，主要由下列组件构成；

1、FX0N—24MR为PLC基本单元，执行系统及用户软件，是系统的核心。

2、FX0N—485ADP为FX0N系统PLC的通讯适配器，该模块的主要作用是在计算机—PLC通讯系统中作为子站接受计算机发给PLC的信息或在多PLC构成n:n网络时作为网络适配器，一般只作为规定协议的收信单元使用。本文作者在分析其结构的基础上，将其作为通讯主站使用，完成变频调速器控制信号的发送。

3、FR—CU03为FR—A044系列比例调速器的计算机连接单元，符合RS—422/RS—485通讯规范，用于实现计算机与多台变频调速器的连网。通过该单元能够在网络上实现变频调速器的运行控制（如启动、停止、运行频率设定）、参数设定和状态监控等功能，是变频器的网络接口。

4、FR—A044变频调查器，实现电机调速。

在1:n（本文中为1:3）多分支通讯网络中，每个变频器为一个子站，每个子站均有一个站号，事先由参数设定单元设定。工作过程中，PLC通过FX0N—485ADP发有关命令信息后，各个子站均收到该信息，然后每个子站判断该信息的站号地址是否与本站站号一致。若一致则处理该信息并返回应答信息；若不一致则放弃该信息的处理，这样就保证了在网络上同时只有一个子站与主站交换信息。

三、软件设计

1、通讯协议

FR—CU03规定计算机与变频器的通讯过程如图3所示，

该过程最多分5个阶段。?、计算机发出通讯请求；?、变频器处理等待；?、变频器作出应答；?、计算机处理等待；?、计算机作出应答。根据不同的通讯要求完成相应的过程，如写变频器启停控制命令时完成?~?三个过程；监视变频器运行频率时完成?~?五个过程。不论是写数据还是读数据，均有计算机发出请求，变频器只是被动接受请求并作出应答。每个阶段的数据格式均有差别。图4分别为写变频器控制命令和变频器运行频率的数据格式。

2、PLC编程

要实现对变频器的控制，必须对PLC进行编程，通过程序实现PLC与变频器信息交换的控制。PLC程序应完成FX0N—485ADP通讯适配器的初始化、控制命令字的组合、代码转换及变频器应答信息的处理等工作。PLC梯形图程序（部分程序）如图5所示。

程序中通讯发送缓冲区为D127~D149；接受缓冲区为D150~D160。电机1启动、停止分别由X0的上升、下降沿控制；电机2启动、停止分别由X1的上升、下降沿控制；电机3启动、停止分别由X2的上升、下降沿控制。程序由系统起始脉冲M8002初始化FX0N—485ADP的通讯协议；然后进行启动、停止信号的处理。以电机1启动为例，X0的上升沿M50吸合，变频器1的站号送入D130，运行命令字送入D135，ENQ、写运行命令的控制字和等待时间等由编程器事先写入D131、D132、D133；接着求校验和并送入D136、D137；最后置M8122允许RS指令发送控制信息到。变频器受到信号后立刻返回应答信息，此信息FX0N—485ADP收到后置M8132，PLC根据情况作出相应处理后结束程序。

四、结语

1、实际使用表明，该方案能够实现PLC通过网络对变频调速器的运行控制、参数设定和运行状态监控。

2、该系统最多可控制变频调速器32台，最大距离500m。

调速器范文篇2

在变频调速器的说明书中，为了帮助用户选择容量，都有"配用电动机容量"一栏，然而，这一栏的含义却不够确切，常导致变频器的误选。

各种生产机械中，电动机的容量主是根据发热原则来选定的。就是说，在电动机带得动的前提下，只要其温升在允许范围内，短时间的过载是允许的。电动机的过载能力一般定为额定转矩的1.8-2.2倍。电动机的温升，所谓"短时间"至少也在十几分钟以上。而变频调速器的过载能力为：150％，l分钟。这个指标，对电动机来说，只有在起动过程才有意义，在运行过程中，实际上是不允许载。

因此，"配用电动机容量"一栏的准确含义是"配用电动机的实际最大容量"。实际选择变频器时，可按电动机在工作过程中的最大电流来进行选择，对于鼓风机和泵类负载，因属于长期恒定负载，可直接按"配用电动机容量"来选择。

2.传动系统进行优化设计

交流异步电动机经变频调速后，其有效转矩和有效功率的范围。配用变频调速器时，必须根据生产机械的机械特性以及对调速范围的要求等因素，对传动系统进行优级化设计，优化设计的主要内容和大致方法如下：

2.1确定电动机的最高运行频率

（1）鼓风机和泵类负载，这类负载的阻转矩TL与转速n的平方成正比TL=KTn2，输出功率PL与转速的在次方成正比PL=KPn3，（KT和KP为常数），由此可知，如转速超过额定转速，负载的转矩和功率将分别按平方律和立方律增加，因此，在一般情况下，不允许在额定频率以上运行。

（2）一般情况下，各种机械的强度、振动以及耐磨性能等，都是以电动机转速不超过3000r／min为前提设计的。因此，在没有对机械重新进行设计的情况下，2级电机的最高运行频率不要超过额定频率太多。

（3）当异步电机在额定频率以上运行时，由于电源电压是恒定的，其在调到fx时电磁转矩Tx近乎和频率调节比Kf的平方成反比，即T≈TN/Kf2（而TN为额定频率fN时的转矩）。因此，最高运行频率不宜超过额定频率

（4）异步电机在低频下运行时，为了获得足够的转矩，常需进行转矩补偿。而转矩补偿将使电机的磁路趋于饱和，从而增加附加损失，降低了效率，因此，只要情况许可，应尺可能地提高运行频率的上限。

2.2确定传动系统的传动比并校核电动机的容量

（1）鼓风机和泵类负载，一般均为直接驱动，不必考虑传动比的问题。

（2）恒转矩负载，首先，根据有效转矩线以及所要求的频率调节范围，确定电机运行的最高频率和最低频率。

假设已经确定的电动机最高运行频率为fmax最低运行频率为fmin与此对应的转矩相对值为tTL，则电动机的额定转矩Tn=TL/qTL（TL负载转矩）。如果原选电机并未留有余量的话，则配用变频调速器后，电动机的容量应扩大1/tTL倍。传动系统的传动比入等于电动机在最高运行频率下的转速nDmax负载所需求的最高转速nLmax之比。

（3）恒功率负载：和恒转矩负载类似，首先根据有效功率线和频率调节范围，求出电动机运行频率的上、下限。

同样，在求出最高和最低运行频率的同时，得到对应的功率相对值tPL，而电动机的额定功率PN≥PL／tPL（PL为负载要求功率）。

在设计恒功率负载时，应注意两点：（1）尽量多利用额定频率以上的部分；（2）当调整范围较大时，尽量采用两档传动比。因为当传动比分成两栏时，频率范围αf与αn转速范围之间的关系为。可见，在转速范围相同的情况下，频率范围将大为减小，从而可减小电动机的容量。

负载的机械特性，因是恒功率负载，故曲线上任一点的横坐标与纵坐标的乘积均相等，且与负载功率成正比，即PL=KPTLnL=KPTLmaxLmin。全部转速都在额定频率以下调节时的有效转矩线，在这种情况下，所需电动机的容量PN=KPTNnLmax>KPTLmaxLmax=αnPL。这说明，所需电动机的容量比负载功率的On倍还要大，是很不经济的。

⑴当最高运行频率为额定频率的2倍，传动比只有一档时的情形。在这种情况下，所需电机的容量PN=KPTN1/2nLmax1/2αnPL。可见，所需用容量只要大于负载功率的On/2倍就可以了。

⑵当最高运行频率为额定频率的2倍，传动比为两档时的情形。这时，所需电机的容量PN1/2PL。可见，对于恒功率负载，当αn>4时，这种方案是比较理想的。

3.自配外接制动电阻

各种变频调速器都允许外接制动电阻，加快制动速度，外接电阻。但配套的制动电阻价格昂贵，不易买到，自动配置时，其阻值与功率可如下决定：

直流电路的电压值UP=×380=53V；制动电流Is一般以不超过电机的额定电流IDN为原则，即Is≤IDN，故制动电阻Rs≥UD/Is。

因Rs内通过电流的时间只有几秒钟，故其功率PR可按工其工作时的（1/10-1/8）选择，即PR=(0.1-0.125)UD2/Rs。

因Rs接入电路时，应注意将变频调速器内部的制动电阻切除，如不能切除，则应适当加大Rs的值，以免出现制动电流过大的情形。

在外接制动电路时，为了避免烧毁变频器内部的放电用大功率晶体管（GTR）有时也可以外接整个制动电器（即包括制动电阻和放电晶体管，这时，GTR应选取其VCEX≥700伏；ICN≥（1.2-1.5）IDN安。

参考文献

[1]马新民，矿山机械，徐州：中国矿业大学出版社，2002

[2]李纪等，煤矿机电事故分析与预防，北京：煤炭工业出版社，1997

[3]柴常等，机电安全技术，北京：化学工业出版社，2006.1

调速器范文篇3

目前国内广为采用的水轮机调速器，多为以PLC为核心。天津市科音自控设备有限公司研制的数字阀PCC可编程智能调速器以全新控制理念，以PCC为控制核心，面向自动化控制全过程，成功配置由电磁球阀和插装阀构成的数字阀替代传统的电液转换器和主配压阀。

控制器是调速器的核心部件，控制器完成调速器的信号采集、数据运算、控制规律实现、运行状态切换、控制值输出及其他附加功能。因此，控制器的选择对新型调速器的开发至关重要。目前，市场上的控制器很多，如单片机、PLC、PCC等，但由于调速器是工业现场的设备，对可靠性要求很高。选择控制器的重要原则是，要选用适合工业现场使用的抗干扰能力强、可靠性高、选择余地大、操作维护方便的控制器。我们经过对各种控制器的深入研究，分析对比，结合水轮机调速器的特殊性，发现奥地利贝加莱(B&R)公司的PCC是能够满足上述原则的最合适的控制器，故选择PCC作为数字阀PCC智能调速器的控制核心。

PCC代表着一个全新的控制理念，它既具有可编程逻辑控制器(PLC)的标准控制功能（可靠性高、易扩展），又具有工业计算机（IPC）的系统功能（运算能力强、适时性好、编程方便等特点）。它能方便地处理开关量，模拟量，进行回路调节。并能用高级语言编程，具备大型机的分析运算能力。其硬件具有独特新颖的插拔式模块结构，可使系统得到灵活多样的扩展和组合。软件也具备模块结构，系统扩展时只需在原有基础上叠加运用软件模块。PCC的CPU为32位，运行效率高，具有高速的智能处理器TPU，TPU功能可使系统响应时间达到微秒级，而CPU不需作任何加载。用户存储器容量大。具有良好的电磁兼容能力和现场总线全面支持技术，体现了工控领域的发展方向。

数字阀PCC智能调速器包括单调整型和双调整型，本文介绍双调整型调速器的主要特点、功能及构成。

2．数字阀PCC智能调速器的主要特点

（1）全新的控制理念。采用不同于常规PLC的新一代可编程计算机控制器--PCC，面向控制过程，采用高级语言，分析运算能力强，在同一CPU中能同时运行不同程序。程序运行时仅扫描部分程序，效率很高。

（2）全PCC化，具有极高的可靠性。从输入到输出,从测频到控制脉冲等各环节均实现了PCC化。PCC的平均无故障时间MTBF高达50万小时，即57年。

（3）多任务的优点。在传统PLC中，并行处理是靠程序扫描来完成的。但事实上多任务才是并行处理的逻辑表达式，更简单直接的方法就是采用多任务技术。PCC恰恰可以满足这种需求，当某一任务在等待时，其他任务仍可继续执行。PCC将整个调节控制分成若干个具有不同优先权的任务等级（TaskClass）。优先权越高的任务等级，其扫描周期越短，优先权越低，其扫描周期越长。把适时性要求高的程序放在高速任务层，把一般的逻辑判断处理程序放在普通任务层，这样可以提高调节系统的性能指标。

（4）智能型调速器。采用自适应式变结构，变参数并联PID调节，采用对常规PID调节器改进后的算法[2]。自动识别电网的性质，并自动适应电站的各种特殊运行方式，如孤网运行，及或由大电网解列为小电网运行的突变负荷等特殊情况时，均可保证机组稳定运行。人性化设计，具有很强的自诊断、防错、纠错及容错功能。当出现故障时，自动弹出故障诊断画面，并自动显示故障原因及处理办法。

（5）采用PCC高速计数模块(HSC)测频。PCC高达6.3MHz的计数频率，具有很高的测频精度和可靠性，从而使调速器的输入通道－测频环节的可靠性有了根本的保证。

（6）采用数字协联方式，且可现场修改协联曲线并记忆修改后的数据，以便根据电站的实际条件按最优曲线运行，桨叶随动系统准确度高。

（7）PCC的大内存，为智能型调速器提供了资源保证。用户内存：1.5MBFLASHPROM。

（8）采用电磁球阀做数字阀作为电液转换元件。彻底解决了常规调速器电液转换元件油污发卡的问题，使电站可以实现完全可靠的自动运行。

（9）具有故障锁锭的功能。由于数字阀只有通/断两个状态，且数字阀采用锥阀密封可以保证在31.5MPa下无泄漏，所以，数字阀又具有液压锁的功能，因此当测频信号消失及断电等情况下，具有故障锁锭的功能。

（10）无杠杆结构。该系列调速器采用了数字阀液压随动系统，自动时有电气返馈，手动无需反馈，因此取消了杠杆，消除了因为杠杆造成的死区，提高了调速系统的精度，而且无管路，结构简单，美观。

（11）友好的人机界面。采用触摸屏做为人机界面，画面美观逼真，全中文显示，操作方便，可以同时显示很多信息。具有屏幕保护功能，以延长触摸屏的寿命。

（12）维护简单调试方便。由于PCC的高度集成化和高可靠性，对于运行维护人员没有太高的特殊要求，调试只需设定有关数字，没有太多的电位器等可调元件。

3．数字阀PCC智能调速器的主要功能

数字阀PCC可编程智能调速器具有自动、电手动、手动三种操作方式，且可无条件无扰动切换。具有很多功能，实用性智能性很强，除常规功能外具有如下主要功能。

（1）空载运行时，能自动跟踪系统频率,实现快速并网。

（2）具有频率调节、开度调节、功率调节三种模式，并可实现调节模式间的无扰动切换。功率调节模式下，可接受上位机控制指令，实现发电自动控制功能(AGC)。

（3）具有很强的自诊断、防错、纠错及容错功能，并可将有关故障信息显示在屏幕上，或发出报警信号。具有下述在线诊断和容错功能：模拟/数字转换器和输入通道故障；反馈通道故障；液压控制系统故障；程序出错和时钟故障；事故关机回路故障；操作出错；测频回路故障；其他故障。

（4）与上位机通讯的功能，接受上位机的控制命令，给上位机传送有关信息。

（5）开停机智能控制。

（6）辅助试验功能。通过触摸屏可以很方便地进行静态特性、空载扰动及空载摆动等试验。

（7）具有水位调节功能。

（8）波浪控制，以避免甩负荷时上下游水位发生较大的波浪。

（9）多级密码保护功能。持有密码级别的高低，决定了对系统行使权利的大小。运行人员只能观察到常规显示画面并进行常规操作，检修人员或管理人员可对调节参数等进行修改。

（10）具备折线关机功能，并由标准的插装阀完成，结构简单，动作可靠。

4．数字阀PCC智能调速器的构成

数字阀PCC智能调速器的结构框图如图1所示。

根据用户的要求既可采用机电合柜型也可采用机电分柜型。结构布置简洁合理，人性化设计，便于检修，便于操作。调速器上的触摸屏、仪表、按钮等，安装在相应柜子仪表盘上，便于观测且对称地排列，所有的仪表及控制装置，外观相互协调。

4.1调节器的构成

调节器主要由PCC的CPU模块、高速DI模块、脉冲输出模块、A/D转换模块、开关量输入/输出模块、通讯模块及机架等组成。

4.1.1测频环节

测频环节的优劣将直接影响调速器的性能和可靠性。该系列调速器采用PCC具有TPU功能的高速数字量输入模块DI135测频，测频过程简单，测频精度高，适时性强，可靠性高。以机频测量为例，测频程序如下：

Speed1FUBLTXcpi8()(1)

Fj=f/Speed1.DifCnt*Speed1.PCnt(2)

式（1）表示调用测频功能块LTXcpi8()，Speed1是别名，FUB是别名调用命令语句。

式（2）中：

Fj表示机组频率。

f表示PCC频率测量的内部时钟，高达6.3MHz的计数频率，具有很高的测频精度和可靠性，从而使调速器的输入通道－测频环节有了根本的保证。其测频精度远高于常规PLC的测频精度。

Speed1.DifCnt表示计数器累加到的脉冲个数。

Speed1.PCnt表示测频的周期数，采用多个周期测量然后求取平均值，通过程序初始化中设置Speed1.PCnt=1，这样可以保证测频的适时性。

传统的微机调速器测频为了避免正弦波正负半周的不对称性，需要分频后才能保证测频精度。而PCC中的频率测量，TPU读取的是方波信号两相临上升沿之间的计数值，不需要分频，因此简化了电路，提高了测频的可靠性，且测频的适时性提高了一倍。

4.1.2数字阀的控制

数字阀的控制采用PCC具有TPU功能的高速数字量输出模块DO135，根据电气开度和实际开度的差值DY输出脉宽调制（PWM）信号，经功率放大后驱动电磁球阀。电磁球阀控制流程如图2所示。

以导叶数字阀的控制为例，程序如下：

DO4pwmFUBLTXdpwm4()(3)

DO5pwmFUBLTXdpwm5()(4)

式(3)和式(4)分别表示调用脉冲输出功能块LTXdpwm4()和LTXdpwm5()，DO4pwm和DO5pwm是别名，FUB是别名调用命令语句。

4.2电液随动系统的构成

电液随动系统主要是执行机构，它将直接影响调速器的性能和可靠性。数字阀调速器以标准件—电磁球阀为先导阀，代替传统的电液转换器、比例阀或步进电机的电液转换元件，以标准液压元件—二通插装阀为放大元件代替传统的主配压阀，。其工作特点是以电磁球阀的通、断控制插装阀，插装阀的通、断来控制接力器。电磁球阀的工作状态只有通、断两个状态，也即相当于数字电路的高电平、低电平两个状态（即1、0），故将其称为数字阀，由此构成的调速器称为数字阀调速器。

采用了速动阀与微调阀并联的液压系统。由于速动阀与微调阀可分别控制接力器的速度，使其均可调，因此，数字阀调速器可很好的适应不同容积的接力器，避免了大型机组接力器容积与调速器主油管通径不匹配时造成的过调和欠调，实现了精确调节。小波动时只有微调阀调节，大波动时速动阀同时参与调节，大大提高了动态性能。

插装阀的密封形式为锥阀，因此插装阀又具有液压锁的功能，插装阀在31.5MPa油压下零泄漏。电磁球阀失电后接力器零漂移，具有故障锁定的功能。所以该系列调速器具有充分理由去掉了机械反馈。由于该系统的先导电磁球阀又具有手动阀及事故阀的功能，减化了调速器内部结构，因此该系列调速器实现了真正意义上的无杠杆，无管路；机械部分结构上采用集成块的形式，可应用于31.5MPa的高油压系统；电磁球阀及插装阀对液压油的洁净度要求很低，抗卡阻能力极强；零部件互换性好，更换零部件时，无需调整；整体结构简单，运行维护方便，可靠性高。

4.3调速器工作过程

调速器自动运行时，接收到开机令后，按照预先设定好的开机规律开机。当网频测量正常时，调速器自动选择频率调节模式，PCC按照机频与网频的差值进行PID运算，为实现快速并网作好准备；当网频测量故障时，自动切换为开度调节模式，PCC按照机频与频率给定的差值进行PID运算。PCC根据电气开度和实际开度的差值输出脉宽调制（PWM）信号，经功率放大后驱动电磁球阀，调节导叶开度，使机组自动运行于空载工况。

并网后，如为并大电网运行，当功率测量正常时，自动选择功率调节模式；当功率测量故障时，自动切换为开度调节模式。如为孤网运行，自动选择频率调节模式。通过上位机或触摸屏改变功率给定值或开度给定值，调节器经PI运算后，实现负荷调节。接到停机令后，调速器自动将机组关机，完成停机过程。

5．数字阀PCC智能调速器的应用

目前，已有多台数字阀PCC智能调速器在水电站成功投运。现场试验结果表明，各项性能指标均优于国家标准“水轮机调速器与油压装置技术条件GB9652.1-1997”。所有投运的调速器均未出

现任何故障，运行人员操作简单，维护工作量很少。

以贵州省漾头水电站第一台调速器为例，该电站装机容量为2X8000KW，水轮机为轴流转桨式，设计水头为18M。现场试验结果如下：

（1）转速死区：0.015%。

（2）自动空载频率摆动值：±0.06%。PID调节参数为空载扰动试验优选出的运行参数，即:bt=45%，Td=20s，Tn=0.5s，

（3）甩25%额定负荷，接力器不动时间为0.18s。

（4）甩100%额定负荷，转速最大上升为额定转速的133.6%，超过3%额定转速的波峰次数为1次，从接力器第一次向开启方向移动起，到机组转速摆动值不超过±0.5%为止所经历的时间为27S。

6．结语

试验结果表明，数字阀PCC可编程智能调速器的各项性能指标均优于国家标准“水轮机调速器与油压装置技术条件GB9652.1-1997”。不仅解决了传统调速器的缺陷，而且可满足现代水轮机调速器发展的要求，为实现水电站无人值班奠定了基础。本项目产品己通过“国家中小型水电设备检测中心”的技术检测。并在多个水电站成功应用，得到用户的一致好评。W国家科技部于2004年将“数字阀PCC智能调速器”确定为创新基金支持项目，天津市科音自控设备有限公司得到了科技部和天津市科委的无偿资助，为该项技术的尽快推广增添了动力。

参考文献

调速器范文篇4

解放初期，我国水轮机调速器事业一片空白，几乎从零开始，大部分产品从苏联购买，少量制造亦是照搬苏联图纸生产。50～60年代，我国水轮机调速器大部分系机械液压型调速器。在""年代，当时的水利水电科学研究院、哈尔滨工业大学、哈尔滨电机厂等单位曾联合研制了我国第一台电子管电液调速器，并安装在广东从化流溪河水电站运行了一段时间。60年代初，当时的水利水电科学研究院、天津电气传动设计研究所、长江流域规划办公室等单位联合研制了我国第一台晶体管电液调速器，并在湖北陆水试验电站运行了相当长一段时间。70年代至80年代初，新建的大中型水电站较多地采用了电子管、晶体管或小规模集成电路电液调速器，一些小型水电站也少量采用了电液调速器，此阶段可算是机械液压调速器与电气液压调速器并重。但电气液压调速器由于所选用的主要电子元件/组件质量不过关，其长期使用的可靠性普遍较低。

我国水轮机调速器的快速发展是从80年代初开始的，由于改革开放和科技进步，国内有关科研单位、高等院校及制造部门为提高调速器的运行可靠性与调节品质，开始研制微机调速器。华中科技大学、电力自动化研究院（能源部南京自动化所）、天津电气传动设计研究所、中国水利水电科学研究院、长江流域规划办公室等单位相继开展了以微处理器为核心的电液调速器的研制。

华中科技大学自1981年底开始研制适应式变参数并联PID微机调节器，1984年11月在湖南欧阳海水电厂投入运行。1989年与天津传动设计研究所、湖南水科所、武汉水电控制设备公司及天津水电控制设备厂共同研制的WT-S双微机调速器通过产品鉴定，并投入小批量生产，微机调节器以Z-80单板机为硬件核心，两台微机配以相同功能的测频、CPU、D/A及A/D模块，双微机互为备用，采用适应式变参数PID调节模式，较好地满足了电站运行要求，但与外国产品相比，因我国基础工业水平的制约，整机硬件可靠性较低，性能一致性与长期运行的稳定性难以保证。

90年代以来，随着可编程控制器（PLC）技术的不断完善，各单位相继开展了将可编程控制器应用到调速器中的研究工作。华中科技大学分别与有关单位合作开发不同品牌的PLC微机调节器，首台调节器于1993年5月在欧阳海水电厂投入运行。目前，PLC型电液调速器已成为我国微机电液调速器的主导产品。

此外，华中科技大学还分别与哈尔滨电机厂、东方电机厂等单位合作研制出以8086、8096CPU为核心，采用STD总线结构和MIC-2000工控机型双微机调速器，成功地在岩滩、宝珠寺等水电厂投入运行。电力自动化研究院在继承ST-700系列微机调速器的双微机双通道系统结构基础上，研制了基于MC68322微机的水轮机调速器。

现在由于在水轮机调速器中广泛采用电子技术、液压技术和自控技术的最新技术成果，使现代水轮机调速器的面貌焕然一新。其可靠性和主要技术指标大为提高，控制功能不断扩展和完善。不仅适应了水电厂计算机监控的需要，而且为机组安全和经济运行奠定了基础。

然而，这来之不易的行业发展局面越来越多地受到近年来混乱的市场竞争冲击，如不采取措施及时建立健康规范的行业市场，将有可能葬送经几代人不懈努力换来的我国调速器产品技术进步与质量基础。关于这一点，将在第4节作归纳说明。

二、我国主要调速器制造企业的产品情况

中国水利水电科学研究院生产的微机调速器以PLC/IPC为硬件平台，采用液压数字逻辑插装技术或比例插装技术，以快速开关阀和插装阀等元件/组件分别代替电液转换器和主配压阀，系统无需D/A转换，调节与控制无需由阀的"中间位置"来保证，具有静态耗油量小、性能一致性好、元件互换性好、集成化程度高等优点，且能实现液压系统全面的容错控制，彻底解决了长期困扰水电厂的调速器拒动、发卡、漏油等问题，还具有显著的节能、降耗、增寿、环保等特点。

天津电气传动设计研究所生产的微机电调采用以PLC为核心的调节器，步进电机-凸轮传动装置取代电液转换器。这种不用油的电机转换元件解决了过去电液转换器抗油污能力差、易卡阻之弊病。

武汉三联水电控制设备公司生产微机电调采用PLC步进缸构成电液随动系统为主。部分电液随动系统采用脉宽调制开关阀＋主配结构的形式。

武汉事达电气有限公司生产的微机电调均以PLC为核心，用步进电机螺纹伺服缸取代电液转换器，构成新型电液随动系统。

长江控制设备研究所的微机电调采用PLC或工控机并以伺服电机螺杆机构取代中间接力器，或以电动集成阀控制主配压阀，以机械液压随动系统驱动主接力器。

南京自动化研究所的微机电调采用自制硬件构成的双微机冗余系统，应用比例伺服阀和脉宽调制式电磁阀构成的液压容错控制。

东方电机股份有限责任公司的微机电调采用双工控机冗余系统，电液随动系统中配用比例伺服阀，并设有液压跟踪手动控制阀供手动运行用。

能达通用电气公司的微机电调以PLC为核心，步进电机螺杆机构取代中间接力器，并配以机械液压随动系统。

此外，我国中小型微机电调的液压系统除了传统结构产品外，中国水利水电科学研究院、长江控制设备研究所等单位还采用16MPa的皮囊式蓄能器的高油压液压系统；可减少液压放大环节和减小尺寸、简化结构，省去为油罐补充干燥压缩空气的专用的供气系统及相应设备，同时能解决调速器液压系统中存在的油/水混合、气/液混合带来的元件锈死、腐蚀、振动和气蚀等方面问题。

与国外同类产品相比，目前我国生产的微机型电液调速器性能与国外水平相当，个别甚至略优，主要差距在加工工艺水平，且大型调速器6.4Mpa以上的液压系统起步不久。

三、国外主要调速器产品的特点

1.美国GE（原WOODWARD公司）采用三机表决系统，其余均为单机系统（按中国用户要求提供双机系统除外），产品质量性能稳定、可靠性高。

2.除ALSTOM、HYDROVEVEYSA两公司采用串联PID结构外，其余均采用并联PID结构；PID参数均按空载、孤立网运行、大网运行三种工况给定。

3.微机更新升级快，均采用32位微机，速度快、容量大，为扩展调速器功能创造了条件。

4.具有较强的诊断及容错功能和较强的抗干扰能力。

5.除VEVEY、KMW公司采用机械液压随动系统外，其余均采用电液随动系统。

6.除GE和VATECHE-SCHERWYSS公司采用比例阀外，ALSTOM、VOITH、VEVEY均采用自制电液转换器。

7.为改善静、动态性能，大多数国外产品在电液随动系统中引入了PI、PD或PID调节。

8.增强智能化功能，如VOITH公司500系列产品机组启动加速控制。

9.在三峡工程，美国GE公司曾提出三机表决系统、双比例阀液压冗余方案，并与哈电合作，在三峡右岸机组中中标；而ALSTOM以双电液转换器方案在三峡左岸工程中中标。

四、行业市场现状

我国每年生产800~1000台调速器，大型微机电调约150台，其余为中小型调速器，目前，除小型调速器还有机械液压型调速器生产外，大中型一般都是以微机调速器产品为主。

随着市场经济的不断深化，目前水轮机调速器市场已造成�quot;结构性过剩"为特征的买方市场，从总体情况看，水轮机调速器产品处于供大于求的态势。

调速器产品的生产特点属单台/小批量生产，不能形成一定的规模，因此劳动生产率低。随着改革开放、市场经济、体制改革的日益深化，调速器制造行业中民营企业不断涌现，企业数量不断增多，竞争日益激烈残酷，导致产品价格严重偏低，所以企业的经济效益普遍不高，进而限制了企业的发展与规模扩大。调速器行业的市场现状大体具有如下特征：

1.调速器产品在国民经济中所占的比例十分微小，行业优势不突出；

2.调速器市场容量小，产品市场价格混乱，利润空间过于狭窄，大部分企业发展艰难；

3.行业内生产专业化程度低、力量分散、低水平重复严重，地区和企业之间产品雷同问题突出，市场竞争机制不健全，行业无序，盲目竞争，相互压价，使企业效益下降、资金缺乏、周转困难，严重制约本行业整体水平的提高及竞争力的增强；

4.水轮机调速器市场以"关系式生意"占主导地位，生产厂商短视、不自律，市场价格行为更加无序、无据可循；

5.调速器产品招投标过程中，技术人员从技术角度不切实际地片面要求设备配置越高越好，包含的东西越多越好（恨不得把所有水机自动化的东西都包含到调速器设备中），中小设备盲目攀比大型及巨型机组调速器配置，而在商务方面，又片面强调价格低廉，希望价格越底越好，业主普遍要求本已很低廉的调速器本体价覆盖所有水机自动化的东西，总以为销售人员能出这个价，供货商一定能消化。这是一个重大误区，俗话说："买东西的永远没有卖东西的精！"为保证利润空间，供货商往往会挖空心思去"降成本"，为此常常出现一些本不该有的质量问题，利益损害最终还得有业主去埋单；

6.市场黑洞多，不公平交易十分普遍；

7.为排斥他人，一些厂家竞标时故意漏报设备项目（有的是事先得到业主的默认），中标后又要求业主追加合同款项，如追加不成，只好挖空心思去"降成本"，以牺牲产品质量为代价，这种恶劣做法日后又被其它厂商仿效，已成普遍现象；

8.设计院招标文件普遍混乱、相互抄袭、以讹传讹、自以为是、一味排斥创新产品的竞标资格，有些标书事实上已成为阻碍调速器技术创新的绊脚石，甚至有误人子弟之嫌；

9.业主消费观念不成熟，重表面价格、轻内在质量与服务，助长恶性竞争；

10.有些企业想用所谓的资金规模"上挤下压"，恨不得挤死竞争对手，而实际情况又很难将谁挤出局；

11.调速器行业营销人员普遍职业道德低下，对自家产品往往进行夸大其辞的宣传，误导用户，例如过分夸大双微机配置的优点，导致用户不分具体情况，盲目要求用双机系统。有些厂商还恶意诋毁竞争对手、夸大对方不足、不择手段，甚至人身攻击；

12.一些招标文件对于业绩资质的要求，客观上已阻碍了技术创新；

13.调速器经销队伍逐年扩大，各厂商片面重视销售业绩，整个调速器市场几乎每卖一台设备都在打价格心理战；

14.恶性竞争导致产品价格过低，调速器供应商从设计制造等各环节一味简化、降低标准与技术性能、能省则省，采用低劣的材质、元件/组件，造成产品质量不稳、倒退，售后服务无法得到保证，影响正常的发电生产，直接损害到业主利益。这种现象长此以往，将葬送我国调速器产品来之不易的技术进步；

15.无序、无规则、不遵守规则，这种混乱的完全不规范市场竞争，将有可能把水轮机调速器行业带入误区。

五、结语

1.随着计算机技术和现代液压技术的发展，水轮机调速器更新换代将进一步加快。

2.微机运算速度快、容量增大，为扩展调速器的功能提供可能。

3.加快新调节规律研究步伐，提高产品动态性能。

4.加速液压行业、机械电子行业、自控领域的新技术在调速器中运用。

调速器范文篇5

【论文摘要】：对变频调速器在实践应用中容量的正确选择、传动系统的优化设计以及外接制动电阻等方面的问题，总结了一些经验。

随着电力技术的迅速发展，交流电机变频调速技术取得了突破性的进步，进入了普及应用阶段。在我国，变频调速器也正越来越广泛地被采用，与此同是地，如何正确地选好、用好已成为广大用户十分突出的问题了。

1.关于容量选择

在变频调速器的说明书中，为了帮助用户选择容量，都有"配用电动机容量"一栏，然而，这一栏的含义却不够确切，常导致变频器的误选。

各种生产机械中，电动机的容量主是根据发热原则来选定的。就是说，在电动机带得动的前提下，只要其温升在允许范围内，短时间的过载是允许的。电动机的过载能力一般定为额定转矩的1.8-2.2倍。电动机的温升，所谓"短时间"至少也在十几分钟以上。而变频调速器的过载能力为：150％，l分钟。这个指标，对电动机来说，只有在起动过程才有意义，在运行过程中，实际上是不允许载。

因此，"配用电动机容量"一栏的准确含义是"配用电动机的实际最大容量"。实际选择变频器时，可按电动机在工作过程中的最大电流来进行选择，对于鼓风机和泵类负载，因属于长期恒定负载，可直接按"配用电动机容量"来选择。

2.传动系统进行优化设计

交流异步电动机经变频调速后，其有效转矩和有效功率的范围。配用变频调速器时，必须根据生产机械的机械特性以及对调速范围的要求等因素，对传动系统进行优级化设计，优化设计的主要内容和大致方法如下：

2.1确定电动机的最高运行频率

（1）鼓风机和泵类负载，这类负载的阻转矩TL与转速n的平方成正比TL=KTn2，输出功率PL与转速的在次方成正比PL=KPn3，（KT和KP为常数），由此可知，如转速超过额定转速，负载的转矩和功率将分别按平方律和立方律增加，因此，在一般情况下，不允许在额定频率以上运行。

（2）一般情况下，各种机械的强度、振动以及耐磨性能等，都是以电动机转速不超过3000r／min为前提设计的。因此，在没有对机械重新进行设计的情况下，2级电机的最高运行频率不要超过额定频率太多。

（3）当异步电机在额定频率以上运行时，由于电源电压是恒定的，其在调到fx时电磁转矩Tx近乎和频率调节比Kf的平方成反比，即T≈TN/Kf2（而TN为额定频率fN时的转矩）。因此，最高运行频率不宜超过额定频率

（4）异步电机在低频下运行时，为了获得足够的转矩，常需进行转矩补偿。而转矩补偿将使电机的磁路趋于饱和，从而增加附加损失，降低了效率，因此，只要情况许可，应尺可能地提高运行频率的上限。

2.2确定传动系统的传动比并校核电动机的容量

（1）鼓风机和泵类负载，一般均为直接驱动，不必考虑传动比的问题。

（2）恒转矩负载，首先，根据有效转矩线以及所要求的频率调节范围，确定电机运行的最高频率和最低频率。

假设已经确定的电动机最高运行频率为fmax最低运行频率为fmin与此对应的转矩相对值为tTL，则电动机的额定转矩Tn=TL/qTL（TL负载转矩）。如果原选电机并未留有余量的话，则配用变频调速器后，电动机的容量应扩大1/tTL倍。传动系统的传动比入等于电动机在最高运行频率下的转速nDmax负载所需求的最高转速nLmax之比。

（3）恒功率负载：和恒转矩负载类似，首先根据有效功率线和频率调节范围，求出电动机运行频率的上、下限。

同样，在求出最高和最低运行频率的同时，得到对应的功率相对值tPL，而电动机的额定功率PN≥PL／tPL（PL为负载要求功率）。

在设计恒功率负载时，应注意两点：（1）尽量多利用额定频率以上的部分；（2）当调整范围较大时，尽量采用两档传动比。因为当传动比分成两栏时，频率范围αf与αn转速范围之间的关系为。可见，在转速范围相同的情况下，频率范围将大为减小，从而可减小电动机的容量。

负载的机械特性，因是恒功率负载，故曲线上任一点的横坐标与纵坐标的乘积均相等，且与负载功率成正比，即PL=KPTLnL=KPTLmaxLmin。全部转速都在额定频率以下调节时的有效转矩线，在这种情况下，所需电动机的容量PN=KPTNnLmax>KPTLmaxLmax=αnPL。这说明，所需电动机的容量比负载功率的On倍还要大，是很不经济的。

⑴当最高运行频率为额定频率的2倍，传动比只有一档时的情形。在这种情况下，所需电机的容量PN=KPTN1/2nLmax1/2αnPL。可见，所需用容量只要大于负载功率的On/2倍就可以了。

⑵当最高运行频率为额定频率的2倍，传动比为两档时的情形。这时，所需电机的容量PN1/2PL。可见，对于恒功率负载，当αn>4时，这种方案是比较理想的。

3.自配外接制动电阻

各种变频调速器都允许外接制动电阻，加快制动速度，外接电阻。但配套的制动电阻价格昂贵，不易买到，自动配置时，其阻值与功率可如下决定：

直流电路的电压值UP=×380=53V；制动电流Is一般以不超过电机的额定电流IDN为原则，即Is≤IDN，故制动电阻Rs≥UD/Is。

因Rs内通过电流的时间只有几秒钟，故其功率PR可按工其工作时的（1/10-1/8）选择，即PR=(0.1-0.125)UD2/Rs。

因Rs接入电路时，应注意将变频调速器内部的制动电阻切除，如不能切除，则应适当加大Rs的值，以免出现制动电流过大的情形。

在外接制动电路时，为了避免烧毁变频器内部的放电用大功率晶体管（GTR）有时也可以外接整个制动电器（即包括制动电阻和放电晶体管，这时，GTR应选取其VCEX≥700伏；ICN≥（1.2-1.5）IDN安。

参考文献

[1]马新民，矿山机械，徐州：中国矿业大学出版社，2002

[2]李纪等，煤矿机电事故分析与预防，北京：煤炭工业出版社，1997

调速器范文篇6

冲击式水轮机适用于高水头、小流量的电站，它将来自压力管道的水，经喷嘴后转换为高速射流，切向冲击转轮，推动转轮旋转，从而带动发电机转子转动发电。为了保证水轮发电机组能顺利地并网发电，必须配置调速器，它的主要功能是在机组运行时，保持其输出的电能频率、电压稳定。通常，调速器是通过调节进人水轮机的水的流量来实现这一目的，对于冲击式水轮机来说，就是移动喷针以改变喷嘴的开度，从而改变水的流量。我厂以往生产的冲击式水轮机，一般是配置电液自动调速器，近年，调速器厂家研制出了冲击式水轮机专用调速器(以下简称冲调)，并逐渐在电站中开始应用。

2配置电液调速器时的特点

电液自动调速器主要是指YDT、YWT型，后来发展为使用步进电机PLC的BWT调速器，它的测频放大、回复及控制部分采用电气回路来实现，而液压放大、反馈机构、作功机构则采用机械液压装置，是目前应用最广泛的调速器。

由于冲击式水轮机的压力钢管一般比较长，因此，喷针不能关闭太快，否则会产生极大的水压，危害压力管的安全，同时，又必须在极短的时间内切除射流，以防止出现飞逸，现在的机组一般采用喷针与折向器双重调节的操作机构。

电液自动调速器输出的是扭矩，通过调速轴，把调速器的转臂与水轮机的操作机构联接在一起，调速器的指令通过连杆使操作机构中的配压阀活塞左、右移动，压力油通过配压阀上的孔口，流人接力器的两侧，操纵喷针启闭。在调速轴的适当位置，另设1套拐臂、连杆来直接控制折向器，以保证折向器与喷针之间的协联关系。单喷嘴机组的这种配置已应用多年，比较可靠，能保证水轮机稳定运行。

而对于双喷嘴冲击式水轮机，在运行时要求上、下喷针能同步移动，且与折向器保持协联关系。以前，国内都采用凸轮连杆组合机构来完成这一系列动作。由于整个结构很复杂，死区较多，而且凸轮、差动配压阀等零件的加工、安装等方面容易产生误差，经常产生动作迟缓，喷针位置控制不够准确等现象，这是配置YDT普通调速器的双喷嘴冲击式水轮机无法彻底解决的问题。

3配置冲调时的特点

冲调实际上是改进过的PLC型电液自动调速器，它分单喷嘴用调速器、双喷嘴用调速器，冲调与普通调速器的主要区别在于它输出的不是扭矩，而是压力油；由于冲击式水轮机是通过改变喷针的开度来改变其流量，喷针是作直线运动的，因此只要在喷针后设置1个接力器，控制压力油的进出方向，就能直接控制喷针的启闭，这样，就可以取消水轮机上的操作机构。为了让调速器减少过调节，使调节过程稳定，精确控制喷针的行程，要设置1个位移反馈装置。

位移反馈装置通常有机械反馈和电气反馈两种。机械反馈是用钢丝或钢带将喷针的位移信号送到调速器的回复轴上，再通过调速器内部液压系统和电气回路共同作用，使主配压阀的活塞逐渐回到平衡位置，从而使喷针达到稳定状态；而电气反馈则是通过位移传感器或电位计等电子元件将喷针的位移信号转变为电压信号，反馈到PLC的A／D接口(模数转换接口)，该数值与PLC内部的计算值进行比较，以决定喷针是开还是关。由于反馈电压的作用与频率偏差的作用正好相反，就减缓了接力器的移动速度，减小了过调节，使调节达到平衡，保证机组稳定运行。目前，国内不同厂家生产的冲调采用的反馈形式各有其特点，可根据不同的机组的具体情况，选择合适的反馈形式。

冲调的另一改进是它的软件系统，大多厂家的可编程逻辑控制器(PLC)，采用面向硬件仿真编程，采用模块结构，变参数并联PID调节原理，改变了以往采用梯形图、指令表等程序结构，其测频环节由PLC本身完成，无须单独设置测频电路，提高了测频环节的可靠性。也有厂家采用PCC(可编程计算机控制器)，它将原PLC的标准功能和工业计算机的多任务操作系统集成在一起，配以数字阀随动系统，效果也不错。

当双喷嘴机组配置冲调后，就可以取消水轮机上的凸轮连杆组合操作机构，在每个喷针后设置1个接力器，由压力油根据调速器指令直接控制喷针的启闭。由于调速器中有两套相同的液压随动系统，再根据选定的调速器反馈形式，在每个喷针后都设置相应的反馈装置，分别与一套液压随动系统相联；而折向器及其接力器由调速器中单独的1个电磁阀来控制，它与喷针不再保持协联关系，在机组正常运行时，折向器始终处于全开状态，只有在关机或紧急停机时，接力器才动作，关闭折向器；至于上、下喷针如何动作、行程多少、折向器何时关闭等等，都由PLC中的程序通过控制压力油来实现，这样整个水轮机的结构就变得异常简单，调节的可靠性也大大增强了。

单喷嘴水轮机的专用调速器中，只有1套液压随动系统，其他的与双喷嘴的专用调速器相同。此时，我们大多选用电反馈装置，因为它安装很方便，在水轮机上也不用另加转换装置，只要1个支架固定好电位计或位置传感器即可；电反馈方式的调试也比较容易，另外，它对调速器的位置没有要求，可以任意布置。

4应用实例

浙江丽水黄样口电站，装机容量为两台800kW的CJA237—W—62／2X7型双喷嘴冲击式水轮机，电站的技术参数如下：设计水头239m，设计流量0．439真／。发电机为SFW800—6／1180，调速器为天津某厂的TDBWCT—2型冲击式水轮机专用调速器。

在设计时，考虑到下喷针在厂房平面以下，工作环境比较潮湿，还有可能发生滴水滴油等情况，我们对电位计、位移传感器等电气元件能否长期可靠工作存有疑虑，所以选择了机械反馈方式，并设计了1个反馈机构(见图1)，将喷针的移动距离转换为扇形轮的旋转弧长，再通过5mm的钢丝绳经滑轮反馈到调速器中的回复轴上。当喷针移动时，回复轴也相应转动，通过杠杆使与之相联的步进电机发出位移反馈信号，经与PLC的位置信号进行运算后，输出一个频率差值，通过步进电机驱动器去驱动步进电机，使引导阀针塞离开中间位置；此时，主配压阀的活塞受压差作用作相应移动，通过液压系统向喷针接力器配送压力油，同时，带动回复机构运动，通过杠杆使引导阀针塞回到中间位置，完成一次调节，从而控制喷针稳定在某一位置，以保证机组频率和出力的稳定。在这台机组的试运行时，先进行手动操作，喷针接到指令后，迅速移动，没有发生配置普通YDT调速器时的滞后现象；自动开机起动时，机组自动跟踪电网频率，转速迅速上升到同期要求，顺利并网；接着作带负荷试验，机组起动并网后，在额定功率的25％、50％、75％各运行了30min，在连续增减负荷的过程中，接力器无摆动，机组无异常现象，说明预调好的缓冲参数是合适的；再满负荷运行2h，在这过程中，频率一直稳定在50土0．2Hz之间，出力变化也很小。最后，作甩负荷试验，即在机组带负荷运行时，突然跳闸与电网脱开，这会使调速器的各部件达到极限，是对调速器整体调节质量的考验；分别在额定功率的25％、50％、75％和100％作了甩负荷试验，并对甩负荷前后的机组参数作了记录；在甩满负荷时，水轮机折向器能在跳闸2s时内迅速倒下，切断射流，机组速率相对上升了34％，压力水管的压力上升了14％左右，喷针接力器关闭时间为20s，这些参数都在允许范围内，说明调速器的动态稳定性和速动性能良好。经72h的试运行后，机组通过验收，并一直运行稳定。

调速器范文篇7

[关键词]PLC变频调速器多电机控制网络通讯协议

一、引言

以变频调速器为调速控制器的同步控制系统、比例控制系统和同速系统等已广泛应用于冶金、机械、纺织、化工等行业。以比例控制系统为例，一般的系统构成如图1所示。

工作时操作人员通过控制机（可为PLC或工业PC）设定比例运行参数，然后控制机通过D/A转换模件发出控制变频调速器的速度指令使各个变频调速器带动电机按一定的速度比例运转。此方案对电机数目不多，电机分布比较集中的应用系统较合适。但对于大规模生产自动线，一方面电机数目较多，另一方面电机分布距离较远。采用此控制方案时由于速度指令信号在长距离传输中的衰减和外界的干扰，使整个系统的工作稳定性和可靠性降低；同时大量D/A转换模件使系统成本增加。为此我们提出了PLC与变频调速器构成多分支通讯控制网络。该系统成本较低、信号传输距离远、抗干扰能力强，尤其适合远距离，多电机控制。

二、系统硬件构成

系统硬件结构如图2所示，主要由下列组件构成；

1、FX0N—24MR为PLC基本单元，执行系统及用户软件，是系统的核心。

2、FX0N—485ADP为FX0N系统PLC的通讯适配器，该模块的主要作用是在计算机—PLC通讯系统中作为子站接受计算机发给PLC的信息或在多PLC构成n:n网络时作为网络适配器，一般只作为规定协议的收信单元使用。本文作者在分析其结构的基础上，将其作为通讯主站使用，完成变频调速器控制信号的发送。

3、FR—CU03为FR—A044系列比例调速器的计算机连接单元，符合RS—422/RS—485通讯规范，用于实现计算机与多台变频调速器的连网。通过该单元能够在网络上实现变频调速器的运行控制（如启动、停止、运行频率设定）、参数设定和状态监控等功能，是变频器的网络接口。

4、FR—A044变频调查器，实现电机调速。

在1:n（本文中为1:3）多分支通讯网络中，每个变频器为一个子站，每个子站均有一个站号，事先由参数设定单元设定。工作过程中，PLC通过FX0N—485ADP发有关命令信息后，各个子站均收到该信息，然后每个子站判断该信息的站号地址是否与本站站号一致。若一致则处理该信息并返回应答信息；若不一致则放弃该信息的处理，这样就保证了在网络上同时只有一个子站与主站交换信息。

三、软件设计

1、通讯协议

FR—CU03规定计算机与变频器的通讯过程如图3所示，

该过程最多分5个阶段。?、计算机发出通讯请求；?、变频器处理等待；?、变频器作出应答；?、计算机处理等待；?、计算机作出应答。根据不同的通讯要求完成相应的过程，如写变频器启停控制命令时完成?~?三个过程；监视变频器运行频率时完成?~?五个过程。不论是写数据还是读数据，均有计算机发出请求，变频器只是被动接受请求并作出应答。每个阶段的数据格式均有差别。图4分别为写变频器控制命令和变频器运行频率的数据格式。

2、PLC编程

要实现对变频器的控制，必须对PLC进行编程，通过程序实现PLC与变频器信息交换的控制。PLC程序应完成FX0N—485ADP通讯适配器的初始化、控制命令字的组合、代码转换及变频器应答信息的处理等工作。PLC梯形图程序（部分程序）如图5所示。

程序中通讯发送缓冲区为D127~D149；接受缓冲区为D150~D160。电机1启动、停止分别由X0的上升、下降沿控制；电机2启动、停止分别由X1的上升、下降沿控制；电机3启动、停止分别由X2的上升、下降沿控制。程序由系统起始脉冲M8002初始化FX0N—485ADP的通讯协议；然后进行启动、停止信号的处理。以电机1启动为例，X0的上升沿M50吸合，变频器1的站号送入D130，运行命令字送入D135，ENQ、写运行命令的控制字和等待时间等由编程器事先写入D131、D132、D133；接着求校验和并送入D136、D137；最后置M8122允许RS指令发送控制信息到。变频器受到信号后立刻返回应答信息，此信息FX0N—485ADP收到后置M8132，PLC根据情况作出相应处理后结束程序。

四、结语

1、实际使用表明，该方案能够实现PLC通过网络对变频调速器的运行控制、参数设定和运行状态监控。

2、该系统最多可控制变频调速器32台，最大距离500m。

调速器范文篇8

在工农业行产各人们的日常生活中，经常需要对一些物理量进行控制，如空调系统的温度、供水系统的水压、通风系统的风量等，这些系统绝大多数是用交流电机驱动的。以前由于电机的转速无法方便调节，为了达到对上述物理量的控制，人们只好采用一些简单的方法，如用档板调节风量，用阀门来调节流量压力等，致使这些系统不仅达不到很好的调节效果，而且大量的电能被档板和阀门白白浪费。据统计，我国目前使用的风机、水泵大约有25%的能量是无谓消耗。因此，国家经贸委于1994年下发了763号文件《关于加强风机、水泵节能改造的意见》，鼓励支持变频节能技术在各行各业推广使用。另外，根据交流电机的特性，要实现连续平滑的速度调节，最佳的方法就是采用变频调速器，变频器是将标准的交流电转成频率、电压可变的交流电，供给电机并能对电机转速成进行调节的装置。采用变频器进行风机、水泵的节能改造，不仅避免了由于采用挡板或阀门造成的电能浪费，而且还会极大提高控制和调节的精度，我们可以真正方便地实现恒温空凋系统和恒压供水系统。

2中央空调系统

大、中型中央空调由3部分组成:

(1)制冷、制热站

(2)空调水管网系统

(3)空调末端装置(空调机组，风机盘管和新风机组等)

大、中型中央空调系统框图如图1所示。

工作原理:采用设备中的风扇使室内空气循环，并通过设备中的冷、温水盘管来冷却和加热，以达到空调的目的。盘管中的冷、温水由机房中的制冷设备和锅炉提供。

该系统的缺点是:设备配置较大，风机噪音大。当环境温度变化或冷、热负荷变化时，只能通过增减冷、温水循环泵数量或使用挡风板的方法来调节室内温度，既耗费能源又造成环境温度波动。

3负载与节能关系

(1)负载类型与节能关系,生产机械各式各样，种类繁多，但负载类型主要分3类，它们与节能的关系见表1

(2)几种典型负载与节能关系

由于中央空调系统中都是各种风机、泵类负载，根据流体学原理可知，P}n3，故应用变频器后，节能效果显著。表2列出风机、泵类负载应用变频器后，在不同流量Q、转速n、由功率P(额定值的相对百分数)在某频率值时的节能率。

4中央空调变频调速系统的控制依据

中央空调系统的外部热交换由2个循环水系统来完成。循环水系统的回水与进(出)水温度之差，反映了需要进行热交换的热量。因此，根据回水与进(出)水温度之差来控制循环水的流动速度，从而控制了热交换的速度，是比较合理的控制方法。

(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房间内的温度。所以，冷冻泵变频调速系统，可以简单地根据回水温度进行如下控制:回水温度高，说明房间温度高，应提高冷冻泵的循环速度，以节约能源。反之则反。总之，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，实现回水的恒温控制。原理图见图2。

(2)冷却水循环系统的控制

由于冷却塔的水温是随环境温度而变的，其单测水温不能准确地反映冷冻机组内产生热量的多少。所以，对于冷却泵，以进水和回水间的温差作为控制依据，实现进水和回水间的恒温差控制是比较合理的。温差大，说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，增大冷却水的循环速度;温差小，说明冷冻机组产生的热量小，可以降低冷却泵的转速，减缓冷却水的循环速度，以节约能源。冷却水循环系统的控制原理图见图3。

5中央空调末端送风机的变频控制

随着生活水平的提高，人们已开始关注生活与工作环境的舒适性。大型公共建筑(如商场、宾馆、影剧院等)均设置有中央空调系统，而大多数中央空调的运行，绝大部分末端机采用开/关控制方式，难以满足人们对舒适感的要求。变频技术的飞速发展，成本进一步下降，使得这一要求成为现实。

5.1调节风量

在中央空调系统中，冷、暖的输送介质通常是水，在末端将与热交换器充分接触的清洁空气由风机直接送入室内，从而达到调节室温的目的。

在输送介质(水)温度恒定的情况下，改变送风量可以改变带入室内的制冷(热)量，从而较方便地调节室内温度。这样，便可以根据自己的要求来设定需要的室温。

调整风机的转速可以控制送风量。使用变频器对风机实现无级变速，在变频的同时，输出端的电压亦随之改变，从而节约了能源，降低了系统噪音，其经济性和舒适性是不言而喻的。

5.2控制方式的确立

(1)在室内适当的位置，安装手动调节控制终端，如图4所示，调速电位器VR和运行开关KK置于控制终端盒内，变频器的集中供电由空气开关控制，需要送电时在配电控制室直接操作。

调整频率设定电位器VR，可以改变变频器的输出频率，从而控制风机的送风量，关闭时断开KK即可，此方式成本低廉，随意性强。

(2)当室外温度变化，或者冷/暖输送介质温度发生改变时，将可能造成室温随之改变，对环境舒适要求较高的消费群体，则可以采用自动恒温运行方式，如图5所示。

选择内置PID软件模块的变频器。控制终端的方式同手动方式。电位器用来设定温度(而不是调整频率)。变频器通过采集来自反馈端VPF/IPF的温度测量值，与给定值作比较，送入PID模块运算事自动改变U、V、W端子的输出频率，调整送风量，达到自动恒温运行。

(3)送风机的分布可能不是均匀的，对于稍大的室内空间，则可以采用“区域温度平均法”策略调节送风量，以满足特殊需要量场所。

(4)为降低成本，个别的变频器可能没有内置PID软件模块，选用外加PID调节器即可。

5.3应用方案的系统考虑

(1)共振(动):选择末端送风机时，应考虑测试其在全转速范围的共振转速点，应避免电机工作于这样的转速区，通过设定变频器的回避频率及其宽度值，则可以避免电机运行于该转速区域。

(2)节能:风机属于平方转矩负载，应用时，选择风机、泵类专用变频器(亦称为节能型变频器)较好，并将其转矩曲线(V/F)设定为“平方转矩”，这样可以达到较好的节能效果。

(3)安装:变频器应装于末端机的“隔离室”内，除保证良好的散热外，还应让其不置身于潮湿环境下。亦需考虑中央空调在制冷或制热时末端机自身的温度影响。

(4)频率限制:电机转速较低时，散热效果较差:转速过大，则会引起因风速过高而造成的不适当状态，如制冷时，可能因风速过大，致辞使冷凝水不能被吸水盘完全接收，造成外漏。应选择适宜的上、下限频率，下限频率以不小于15Hz为宜，上限频率不要超过60Hz，根据最大风速确定。

(5)载波频率:将变频器的载波频率适当提高，则可以降低电机运行噪音，提高环境质量。

(6)多机并联运行时，若电机距离变频器较远，则需调整载波频率，以避免引起电机电流振荡。

6机组台数控制

(1)某大厦基本工况:3台机组，一用两备，根据大厦的热负荷量自动控制机组运行台数，自动保持各机组运行时间基本一致，达到最低能耗，达到最低的主机折旧。

(2)解决方案

基本思路:根据回流量，供/回水温度来调节机组运行台数，负荷计算根据:Q=C×m×|T1-T2|∣

注:C常数;m回水流量;T1回水温度;T2供水温度

当负荷大于单台机组80%，则第2台机组备份;当负荷大于前2台机组的负荷总量的80%，则第3台机组运行(80%该数值可调)。

采用PLC作为主控制器，采用摸拟量模块进行数据采集。原理图如图6所示。

调速器范文篇9

[摘要]本文介绍了一种PLC与变频调速器构成的多分支通讯网络，阐明了该网络控制调速系统与一般模拟量控制调速系统相比的优越性，给出了系统框图及PLC程序。

[关键词]PLC变频调速器多电机控制网络通讯协议

一、引言

以变频调速器为调速控制器的同步控制系统、比例控制系统和同速系统等已广泛应用于冶金、机械、纺织、化工等行业。以比例控制系统为例，一般的系统构成如图1所示。

工作时操作人员通过控制机（可为PLC或工业PC）设定比例运行参数，然后控制机通过D/A转换模件发出控制变频调速器的速度指令使各个变频调速器带动电机按一定的速度比例运转。此方案对电机数目不多，电机分布比较集中的应用系统较合适。但对于大规模生产自动线，一方面电机数目较多，另一方面电机分布距离较远。采用此控制方案时由于速度指令信号在长距离传输中的衰减和外界的干扰，使整个系统的工作稳定性和可靠性降低；同时大量D/A转换模件使系统成本增加。为此我们提出了PLC与变频调速器构成多分支通讯控制网络。该系统成本较低、信号传输距离远、抗干扰能力强，尤其适合远距离，多电机控制。字串9

二、系统硬件构成

系统硬件结构如图2所示，主要由下列组件构成；

1、FX0N—24MR为PLC基本单元，执行系统及用户软件，是系统的核心。

2、FX0N—485ADP为FX0N系统PLC的通讯适配器，该模块的主要作用是在计算机—PLC通讯系统中作为子站接受计算机发给PLC的信息或在多PLC构成n:n网络时作为网络适配器，一般只作为规定协议的收信单元使用。本文作者在分析其结构的基础上，将其作为通讯主站使用，完成变频调速器控制信号的发送。

3、FR—CU03为FR—A044系列比例调速器的计算机连接单元，符合RS—422/RS—485通讯规范，用于实现计算机与多台变频调速器的连网。通过该单元能够在网络上实现变频调速器的运行控制（如启动、停止、运行频率设定）、参数设定和状态监控等功能，是变频器的网络接口。

4、FR—A044变频调查器，实现电机调速。

在1:n（本文中为1:3）多分支通讯网络中，每个变频器为一个子站，每个子站均有一个站号，事先由参数设定单元设定。工作过程中，PLC通过FX0N—485ADP发有关命令信息后，各个子站均收到该信息，然后每个子站判断该信息的站号地址是否与本站站号一致。若一致则处理该信息并返回应答信息；若不一致则放弃该信息的处理，这样就保证了在网络上同时只有一个子站与主站交换信息。

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三、软件设计

1、通讯协议

FR—CU03规定计算机与变频器的通讯过程如图3所示，

该过程最多分5个阶段。?、计算机发出通讯请求；?、变频器处理等待；?、变频器作出应答；?、计算机处理等待；?、计算机作出应答。根据不同的通讯要求完成相应的过程，如写变频器启停控制命令时完成?~?三个过程；监视变频器运行频率时完成?~?五个过程。不论是写数据还是读数据，均有计算机发出请求，变频器只是被动接受请求并作出应答。每个阶段的数据格式均有差别。图4分别为写变频器控制命令和变频器运行频率的数据格式。

2、PLC编程

要实现对变频器的控制，必须对PLC进行编程，通过程序实现PLC与变频器信息交换的控制。PLC程序应完成FX0N—485ADP通讯适配器的初始化、控制命令字的组合、代码转换及变频器应答信息的处理等工作。PLC梯形图程序（部分程序）如图5所示。字串2

程序中通讯发送缓冲区为D127~D149；接受缓冲区为D150~D160。电机1启动、停止分别由X0的上升、下降沿控制；电机2启动、停止分别由X1的上升、下降沿控制；电机3启动、停止分别由X2的上升、下降沿控制。程序由系统起始脉冲M8002初始化FX0N—485ADP的通讯协议；然后进行启动、停止信号的处理。以电机1启动为例，X0的上升沿M50吸合，变频器1的站号送入D130，运行命令字送入D135，ENQ、写运行命令的控制字和等待时间等由编程器事先写入D131、D132、D133；接着求校验和并送入D136、D137；最后置M8122允许RS指令发送控制信息到。变频器受到信号后立刻返回应答信息，此信息FX0N—485ADP收到后置M8132，PLC根据情况作出相应处理后结束程序。

四、结语

1、实际使用表明，该方案能够实现PLC通过网络对变频调速器的运行控制、参数设定和运行状态监控。

2、该系统最多可控制变频调速器32台，最大距离500m。

3、控制多台变频器，成本明

调速器范文篇10

【论文摘要】：对变频调速器在实践应用中容量的正确选择、传动系统的优化设计以及外接制动电阻等方面的问题，总结了一些经验。

随着电力技术的迅速发展，交流电机变频调速技术取得了突破性的进步，进入了普及应用阶段。在我国，变频调速器也正越来越广泛地被采用，与此同是地，如何正确地选好、用好已成为广大用户十分突出的问题了。

1.关于容量选择

在变频调速器的说明书中，为了帮助用户选择容量，都有"配用电动机容量"一栏，然而，这一栏的含义却不够确切，常导致变频器的误选。

各种生产机械中，电动机的容量主是根据发热原则来选定的。就是说，在电动机带得动的前提下，只要其温升在允许范围内，短时间的过载是允许的。电动机的过载能力一般定为额定转矩的1.8-2.2倍。电动机的温升，所谓"短时间"至少也在十几分钟以上。而变频调速器的过载能力为：150％，l分钟。这个指标，对电动机来说，只有在起动过程才有意义，在运行过程中，实际上是不允许载。

因此，"配用电动机容量"一栏的准确含义是"配用电动机的实际最大容量"。实际选择变频器时，可按电动机在工作过程中的最大电流来进行选择，对于鼓风机和泵类负载，因属于长期恒定负载，可直接按"配用电动机容量"来选择。

2.传动系统进行优化设计

交流异步电动机经变频调速后，其有效转矩和有效功率的范围。配用变频调速器时，必须根据生产机械的机械特性以及对调速范围的要求等因素，对传动系统进行优级化设计，优化设计的主要内容和大致方法如下：

2.1确定电动机的最高运行频率

（1）鼓风机和泵类负载，这类负载的阻转矩TL与转速n的平方成正比TL=KTn2，输出功率PL与转速的在次方成正比PL=KPn3，（KT和KP为常数），由此可知，如转速超过额定转速，负载的转矩和功率将分别按平方律和立方律增加，因此，在一般情况下，不允许在额定频率以上运行。

（2）一般情况下，各种机械的强度、振动以及耐磨性能等，都是以电动机转速不超过3000r／min为前提设计的。因此，在没有对机械重新进行设计的情况下，2级电机的最高运行频率不要超过额定频率太多。

（3）当异步电机在额定频率以上运行时，由于电源电压是恒定的，其在调到fx时电磁转矩Tx近乎和频率调节比Kf的平方成反比，即T≈TN/Kf2（而TN为额定频率fN时的转矩）。因此，最高运行频率不宜超过额定频率

（4）异步电机在低频下运行时，为了获得足够的转矩，常需进行转矩补偿。而转矩补偿将使电机的磁路趋于饱和，从而增加附加损失，降低了效率，因此，只要情况许可，应尺可能地提高运行频率的上限。

2.2确定传动系统的传动比并校核电动机的容量

（1）鼓风机和泵类负载，一般均为直接驱动，不必考虑传动比的问题。

（2）恒转矩负载，首先，根据有效转矩线以及所要求的频率调节范围，确定电机运行的最高频率和最低频率。

假设已经确定的电动机最高运行频率为fmax最低运行频率为fmin与此对应的转矩相对值为tTL，则电动机的额定转矩Tn=TL/qTL（TL负载转矩）。如果原选电机并未留有余量的话，则配用变频调速器后，电动机的容量应扩大1/tTL倍。传动系统的传动比入等于电动机在最高运行频率下的转速nDmax负载所需求的最高转速nLmax之比。

（3）恒功率负载：和恒转矩负载类似，首先根据有效功率线和频率调节范围，求出电动机运行频率的上、下限。

同样，在求出最高和最低运行频率的同时，得到对应的功率相对值tPL，而电动机的额定功率PN≥PL／tPL（PL为负载要求功率）。

在设计恒功率负载时，应注意两点：（1）尽量多利用额定频率以上的部分；（2）当调整范围较大时，尽量采用两档传动比。因为当传动比分成两栏时，频率范围αf与αn转速范围之间的关系为。可见，在转速范围相同的情况下，频率范围将大为减小，从而可减小电动机的容量。

负载的机械特性，因是恒功率负载，故曲线上任一点的横坐标与纵坐标的乘积均相等，且与负载功率成正比，即PL=KPTLnL=KPTLmaxLmin。全部转速都在额定频率以下调节时的有效转矩线，在这种情况下，所需电动机的容量PN=KPTNnLmax>KPTLmaxLmax=αnPL。这说明，所需电动机的容量比负载功率的On倍还要大，是很不经济的。

⑴当最高运行频率为额定频率的2倍，传动比只有一档时的情形。在这种情况下，所需电机的容量PN=KPTN1/2nLmax1/2αnPL。可见，所需用容量只要大于负载功率的On/2倍就可以了。

⑵当最高运行频率为额定频率的2倍，传动比为两档时的情形。这时，所需电机的容量PN1/2PL。可见，对于恒功率负载，当αn>4时，这种方案是比较理想的。

3.自配外接制动电阻

各种变频调速器都允许外接制动电阻，加快制动速度，外接电阻。但配套的制动电阻价格昂贵，不易买到，自动配置时，其阻值与功率可如下决定：

直流电路的电压值UP=×380=53V；制动电流Is一般以不超过电机的额定电流IDN为原则，即Is≤IDN，故制动电阻Rs≥UD/Is。

因Rs内通过电流的时间只有几秒钟，故其功率PR可按工其工作时的（1/10-1/8）选择，即PR=(0.1-0.125)UD2/Rs。

因Rs接入电路时，应注意将变频调速器内部的制动电阻切除，如不能切除，则应适当加大Rs的值，以免出现制动电流过大的情形。

在外接制动电路时，为了避免烧毁变频器内部的放电用大功率晶体管（GTR）有时也可以外接整个制动电器（即包括制动电阻和放电晶体管，这时，GTR应选取其VCEX≥700伏；ICN≥（1.2-1.5）IDN安。

参考文献

[1]马新民，矿山机械，徐州：中国矿业大学出版社，2002

[2]李纪等，煤矿机电事故分析与预防，北京：煤炭工业出版社，1997