的电路。
4.3.2 变频器的分类
变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。 4.3.3 变频器的控制方式
控制方式是决定变频器使用性能的关键所在。目前市场上低压通用变频器品牌很多，包括U/f=C控制、电压空间矢量控制、直接转矩控制和矢量控制。选用变频器时不要认为档次越高越好，其实只要按负载的特性，满足使用要求就可，以便做到量才使用、经济实惠。
1．U/f=C控制方式
其特点是控制电路结构简单，成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，是输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽人意，且系统性能不高，控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢，电机转矩利用率不高。
2．电压空间矢量控制方式
它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。能消除速度控制的误差，消除低速时定子电阻的影响。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。
3．直接转矩控制方式
该技术已成功应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。直接转矩控制直接在定子坐标下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。
4．矢量控制方式
矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标下的定子电流通过三相一二相变换，等效为两相静止坐标下的交流电流，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效为同步旋转坐标下的直流电流，然后模仿直流电动机的控制方法求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响很大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
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根据设计的要求，本系统选用FR-A540系列变频器，如下图4.3所示：
图4.3 FR-A540的管脚说明
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4.3.4 变频器的参数
变频器的参数如表4.2所示。
表 4.2 变频器的参数
电源额定输过载能力 入交流电压/频率 150`s ,200% 3相，380V5.5 9.1 12 0.5s （反时限特性） 至480V 50Hz/60Hz 强制风冷 冷却方式 变频器 适用电机容量（KW） 输出额定容量（kVA） 输出额定电流（A） FR-A540系列5.5型（三菱） 4.4 压力变送器的选择
压力变送器是将水管中的水压变化转变为1~5V或4~20mA的模拟量信号，作为模拟输入模块（A/D模块）的输入，在选择时，为了防止传输过程中的干扰与损耗，我们采用4~20mA输出压力变送器。所以本系统选用CY-YZ-1001型压力变送器（也叫压力传感器）。该压力变送器采用硅压阻效应原理实现压力测量的力－电转换。传感器由敏感芯体和信号调理电路组成，当压力作用于传感器时，敏感芯体内硅片上的惠斯登电桥的输出电压发生变化，信号调理电路将输出的电压信号作放大处理，同时进行温度补偿、非线性补偿，使传感器的电性能满足技术指标的要求。
该传感器的量程为0～2.5MPa，能够满足要求的0.4MPa，工作温度为5℃～60 ℃，供电电源为24±3V（DC）。
4.5 液位变送器
本系统选用CYB31分体式液位变送器。CYB31系列液位变送器由全密封隔离膜充油芯体和仪表专用电路组成，产品采用独特的工艺密封结构，防浸漏性能好，可长期在液体中可靠工作。产品具有精度高、稳定性好、寿命长、安装方便等优点。广泛用于水厂、炼油厂、化工厂、玻璃厂、污水处理厂、高楼供水系统、水库、河道、海洋等对供水池、配水池、水处理池、水井、水罐、水箱、油井、油罐、油池及对各种液体静态、动态液位的测量与控制。
该液位变送器的量程为0～、2、5、10、30 ?200m,过载压力<200%FS，输出信号为40～20mA、二线制，供电电压标定值为24VDC，介质温度为-20～+85℃。
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4.6 元器件的选择
热继电器的选择：选用最小的热继电器作为电机的过载保护热继电器FR，FR1 ，FR2可和FR3选用规格其型号为TK-E02T-C，额定电流5－8A。
熔断器的选择：在控制回路中熔断器FU选用RT18系列。 接触器的选择：对于接触器KM选择的是规格SC-E03-C,功率3Kw
按钮SB的选择：PLC各输入点的回路的额定电压直流24V，各输入点的回路的额定电流均小于40mA，按钮均只需具有1对常开触点，按钮均选用LAY3—11型，其主要技术参数为：UN=24VDC，IN=0.3A，含1对常开和1对常闭触点。
表4.3 元器件表
元件名称 接触器 水泵 断路器 熔断器 热继电器 按钮 转换开关 符号 KM M1 M2 M3 QF FU1 FU2 FU3 FR1 FR2 FR3 SB SA 型号 SC-E03-C 40-160（I）A DZ10-100／330 RT18 6A TK-E02T-C LAY3—11 LW18-16 Q1 5.5 2 个数 6 3 4 3 3 9 1 根据我们设计的需要，并结合它所具有的特点，我们选用沪龙公司的ISG型立式离心泵，它供输送清水及物理化学型智能类似于清水的其他液体之用，使用与工业和城市给排水、高层建筑增压送水、园林喷灌、消防增压、远距离输送、暖通制冷循环、浴室等冷暖水循环增压及设备配套，使用温度T≤80℃，其参数如表4.4所示。
表4.4 水泵参数
转速 （r/min） 符号 型号 流量（m/h） 扬程（m） 3电机功率（kw） M1,M2M3 40-160（I）A 11 28 1450 15
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5 控制系统的软件设计
主程序流程图如图5.1所示。本设计主程序大体包括以下几部分： 1．系统初始化程序
在系统开始工作的时候，先要对整个系统进行初始化，即在开始启动的时候，对变频器变频运行的上下限频率、PID控制的各参数进行初始化处理，赋予一定的初值。系统进行初始化是在主程序中通过调用子程序来是实现的。
2．增、减泵判断和相应操作程序
当PID调解结果大于等于变频运行上限频率（或小于等于变频运行下限频率）且水泵稳定运行时，定时器计时5min（以便消除水压波动的干扰）后执行工频泵台数加一（或减一）操作，并产生相应的泵变频启动脉冲信号。
3．水泵的软启动程序
增减泵或倒泵时复位变频器为软启动做准备，同时变频泵号加一，并产生当前泵工频启动脉冲信号和下一台水泵变频启动脉冲信号，延时后启动运行。
当只有一台变频泵长时间运行时，对连续运行时间进行判断，超过3h则自动倒泵变频运行。
4．各水泵变频/工频运行逻辑程序 （1） 各水泵变频运行控制逻辑程序
各水泵变频运行控制逻辑大体上是相同的，现在只以1#水泵为例进行说明。当第一次上电、故障消除或者产生1#泵变频启动脉冲信号并且系统无故障产生、未产生复位1#水泵变频运行信号、1#泵未工作在工频状态时，Q0.1置1，KM2常开触点闭合接通变频器，使1#水泵变频运行，同时KM2常闭触点打开防止KM1线圈得电，从而在变频和工频之间实现良好的电气互锁，KM2的常开触点还可实现自锁功能。
（2） 各水泵工频运行控制逻辑程序
水泵的工频运行不但取决于变频泵的泵号，还取决于工频泵的台数。由于各水泵工频运行控制逻辑大体上是相同的，现在只以1#水泵为例进行说明。产生当前泵工频运行启动脉冲后，若当前2#泵处于变频运行状态且工频泵数大于0，或者当前3#泵处于变频运行状态且工频泵数大于1，则Q0.0置1，KM1线圈得电，使得KM1常开触点闭合，1#水泵工频运行，同时KM1常闭触点打开防止KM2线圈得电，从而实现变频和工频之间实现良好的电气互锁，KM1的常开触点还可实现自锁功能。
5．报警及故障处理程序
本系统中包括水池水位越限报警和变频器故障报警。当故障信号产生时，报警器响起。
由于变频恒压供水系统主程序梯形图比较复杂，不方便全部画出，在此仅画出其控制过程的流程图如图5.1。
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