易制實用的變頻調速實訓裝置

蒙聯光

廣西經貿職業技術學院 廣西南寧 530021

☆現代教育技術與裝備☆

易制實用的變頻調速實訓裝置

蒙聯光

廣西經貿職業技術學院 廣西南寧 530021

高層樓宇恒壓供水變頻調速技術是樓宇智能化工程技術專業應學習的內容。樓宇電氣設備自控系統的實訓教學是培養樓宇智能化緊缺技能型人才的一個重要環節。變頻調速恒壓供水實訓裝置在教學中必不可少。介紹了校企合作研制出的簡單實用的變頻調速恒壓供水實訓裝置，經過實訓教學證明，實訓裝置“能用”“夠用”“實用”。

變頻調速；恒壓供水；實訓裝置

Abstract: A constant pressure water supply system using of VVVF of high building is the technology of building intelligent engineering major. And the practical teaching for autonomous system of building electric equipment is the key to training building intelligent technology talents which are badly off for now. The practical equipments of pressure water supply system using of VVVF are the necessary in teaching. After long-term’s practicing and exploring, a teacher in polytechnic, in company with technician in enterprise, had developed the simple and practical pressure water supply system using of VVVF’s practical equipment based on others’ experience. This equipment is proved to “can be used”, “enough to use”, and “practical” by practical teaching.

Key words: VVVF; constant pressure water supply; practical equipment

變頻調速恒壓供水是現代智能建筑電氣設備自控系統重要的組成部分，是樓宇智能化工程技術專業必修的內容。電氣設備自控系統的實訓教學是培養樓宇智能化工程技術專業緊缺技能型人才的一個重要環節。變頻調速恒壓供水實訓裝置在教學中必不可少。實訓裝置可達到如下的功能：(1)可以給學生用來練習電動機電氣控制電路的設計和控制柜內部布線的實訓；(2)可以用來檢驗學生編寫的PLC控制程序編程的正確性；(3)可以用來練習變頻器運行參數設置的實訓操作，掌握變頻調速的應用技術，為將來在崗位上的職業技能打好基礎。變頻調速恒壓供水實訓裝置市場價格昂貴，每套在幾萬元左右。而且結構復雜，占地面積大，需要管網水系統，要將水源引進實訓室。在實訓教學中，使用起來很不方便。由于成套實訓裝置價格昂貴，教師不敢放手讓學生去用，學生不敢大膽動手操作，實訓教學效果不好。某職業學院的教師會同企業技術人員經過長期的實踐與探索，研制出的恒壓供水變頻調速實訓裝置具有新的特點，實訓裝置外形如圖1所示。其性能和實用性與成套實訓裝置產品相差不大。

圖1 變頻調速恒壓供水實訓裝置

1 實訓裝置新特點

研制的變頻調速恒壓供水實訓裝置不需要水系統，用氣壓代替用戶管網水壓，用風機代替水泵。該實訓裝置每套的造價在幾千元左右，價格便宜。這對于一些辦學經費困難的院校，有一定的實用價值。當然，幾千元一套的實訓裝置與幾萬元一套的相比肯定有一定的差距。本實訓裝置只是模擬“恒壓供水變頻調速”，不是閉環調速。其用于學生的PLC“編程的驗證”“變頻器參數設置”及“交流二次控制回路的布線”等訓練已足夠?，F經過2屆樓宇智能化專業學生的實訓教學使用，證明該套實訓裝置各種實訓數據直觀，操作靈活，使用方便，維修維護簡單，性能良好。對于樓宇智能化專業的實訓教學來說，基本上“能用”“夠用”“實用”。其有如下特點：

(1)不需要水系統，用軸流式風機代替離心式水泵，因為風機、泵類同屬于平方型負載，特性相似。風機轉速可以從變頻器的控制盤上看到，用風機轉速的變化來模擬分析用戶管網水壓變化情況。另外，風機將室內空氣經風管排出實訓室外，新鮮空氣補進，可保持實訓室中空氣清爽。

(2)為了取得模擬用戶管網中的水壓反饋信號，遠傳壓力表接在高壓氮氣管道中，用高壓氮氣瓶的氮氣壓力代替用戶管網的水壓。由遠傳壓力表轉換成電壓信號，再反饋到變頻器的模擬輸入端與給定壓力電壓比較，用其差值調整變頻器的輸出電壓頻率，因而改變水泵電機(風機)的轉速。減壓閥使管道中氮氣壓力的高低任意調節，反饋電壓信號即跟隨著大小變化，變頻器輸出的電源頻率也作相應的調整。實訓時隨意地改變高壓氮氣管道中的減壓閥門來使管道中的壓力高低變化，學生可以從變頻器控制盤上的顯示屏看到變頻器的輸出頻率跟隨著相應變化，水泵電機(風機)的轉速在變化，以此來說明用戶管網水壓在進行跟蹤自動調整。例如，調整氮氣管道中的減壓閥使遠傳壓力表的壓力從0.35MPa上升到0.45MPa，表示用戶管網用水量減少而使水壓升高，遠傳壓力表的反饋信號使變頻器輸出電壓頻率減少，可以看到水泵電機(風機)正在減速，表示用戶管網水壓在跟隨下降，使用戶管網水壓恒定。如使遠傳壓力表的壓力降低，情況反之。系統的調整過程非常直觀明了。工作原理學生容易理解和掌握。

(3)為了獲取蓄水池水位信息，變頻調速恒壓供水系統中蓄水池“液位檢測器”可用一個簡單的推撥開關來代替，其輸出左右2路控制信號，送到可編程控制器，作為對系統加壓電動機“運行”或“禁止”的控制指令。推撥開關推向左邊輸出高電平“1”，表示蓄水池有水，系統電機可運行。推撥開關推向右邊輸出低電平“0”，表示蓄水池沒有水，系統電機禁運行。這樣，該裝置就可省去實訓教學中需要的蓄水池和“液位檢測器”。

(4)該裝置繼電器控制部分的電路布線可以反復拆裝，學生實訓時先將原有的線路觀摩了解，完全熟悉線路走向及控制原理后再進行拆除，然后再重新按原理圖排線布線，大大地提高了學生的動手能力和對故障分析能力。

2 實訓裝置的主電路

圖2是高層樓宇“變頻調速恒壓供水系統”的主電路原理圖。變頻器“一拖三”運行方式。在實訓裝置中，圖2中的1～3號水泵在實訓裝置中用風管中的風機代替，其他不變。

圖2 疊壓供水系統主電路圖

3 實訓裝置的電氣自動控制原理

3.1 交流電氣控制回路(如圖3所示)

圖3 疊壓水系統交流控制回路

3.2 系統變頻調速工作過程

變頻調速實訓裝置電氣控制系統由PLC(S7-200 CPU224)、變頻器ACS510交流控制回路等組成。

4 PLC的外圍端子連接線及編程梯形圖

4.1 PLC外圍端子的接線請參閱(S7-200 CPU224)用戶說明書

4.2 PLC控制程序梯形圖(如圖4所示)

圖4 PLC控制程序梯形圖

5 變頻器的外圍端子接線及運行參數的設置

5.1 變頻器的外圍端子接線請參閱ACS 510變頻器用戶說明書

5.2 ACS510變頻器運行參數的設置(5.5kw水泵，恒壓供水，如圖5所示)

圖5 ACS510運行參數設置

變頻器運行參數的設置方法請詳細閱讀《ACS510變頻器用戶手冊》。

6 結束語

高職院校專業教師會同企業技術人員研制教學實訓裝置是一種校企合作的模式。其有較多的好處：(1)減少實訓設備投資，減輕教學成本。(2)經過對“變頻調速恒壓供水技術”的探索、設計研制、PLC控制程序的編寫、變頻器運行參數的設置和實訓裝置的總體調試，學校的專業教師和企業的技術人員都得到了鍛煉，提高了業務水平。(3)實訓裝置造價低，柜內電氣控制電路部分線路學生可以反復拆裝，重新布線，重新調試。可提高學生的動手能力、故障分析能力和實際操作水平。由相關企業提供廉價的器材、部件和設備，會同學校教師研制實驗、實訓裝置的校企合作模式有一定的現實意義。

[1] 王占奎.變頻調速應用百例[M].北京：科學技術出版社，2004

[2] 陳新恩，王永祥.基于S7-200的變頻調速恒壓供水系統[J].制造業電氣，2006

Easy-made and practically practice equipments of frequency control

Meng Lianguang
Guangxi economic & trade polytechnic, Nanning, 530021, China

2011-02-08 稿件編號：1102002

蒙聯光，本科，副教授，高級工程師，主任。