易制实用的变频调速实训装置

蒙联光

广西经贸职业技术学院 广西南宁 530021

☆现代教育技术与装备☆

易制实用的变频调速实训装置

蒙联光

广西经贸职业技术学院 广西南宁 530021

高层楼宇恒压供水变频调速技术是楼宇智能化工程技术专业应学习的内容。楼宇电气设备自控系统的实训教学是培养楼宇智能化紧缺技能型人才的一个重要环节。变频调速恒压供水实训装置在教学中必不可少。介绍了校企合作研制出的简单实用的变频调速恒压供水实训装置，经过实训教学证明，实训装置“能用”“够用”“实用”。

变频调速；恒压供水；实训装置

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

变频调速恒压供水是现代智能建筑电气设备自控系统重要的组成部分，是楼宇智能化工程技术专业必修的内容。电气设备自控系统的实训教学是培养楼宇智能化工程技术专业紧缺技能型人才的一个重要环节。变频调速恒压供水实训装置在教学中必不可少。实训装置可达到如下的功能：(1)可以给学生用来练习电动机电气控制电路的设计和控制柜内部布线的实训；(2)可以用来检验学生编写的PLC控制程序编程的正确性；(3)可以用来练习变频器运行参数设置的实训操作，掌握变频调速的应用技术，为将来在岗位上的职业技能打好基础。变频调速恒压供水实训装置市场价格昂贵，每套在几万元左右。而且结构复杂，占地面积大，需要管网水系统，要将水源引进实训室。在实训教学中，使用起来很不方便。由于成套实训装置价格昂贵，教师不敢放手让学生去用，学生不敢大胆动手操作，实训教学效果不好。某职业学院的教师会同企业技术人员经过长期的实践与探索，研制出的恒压供水变频调速实训装置具有新的特点，实训装置外形如图1所示。其性能和实用性与成套实训装置产品相差不大。

图1 变频调速恒压供水实训装置

1 实训装置新特点

研制的变频调速恒压供水实训装置不需要水系统，用气压代替用户管网水压，用风机代替水泵。该实训装置每套的造价在几千元左右，价格便宜。这对于一些办学经费困难的院校，有一定的实用价值。当然，几千元一套的实训装置与几万元一套的相比肯定有一定的差距。本实训装置只是模拟“恒压供水变频调速”，不是闭环调速。其用于学生的PLC“编程的验证”“变频器参数设置”及“交流二次控制回路的布线”等训练已足够。现经过2届楼宇智能化专业学生的实训教学使用，证明该套实训装置各种实训数据直观，操作灵活，使用方便，维修维护简单，性能良好。对于楼宇智能化专业的实训教学来说，基本上“能用”“够用”“实用”。其有如下特点：

(1)不需要水系统，用轴流式风机代替离心式水泵，因为风机、泵类同属于平方型负载，特性相似。风机转速可以从变频器的控制盘上看到，用风机转速的变化来模拟分析用户管网水压变化情况。另外，风机将室内空气经风管排出实训室外，新鲜空气补进，可保持实训室中空气清爽。

(2)为了取得模拟用户管网中的水压反馈信号，远传压力表接在高压氮气管道中，用高压氮气瓶的氮气压力代替用户管网的水压。由远传压力表转换成电压信号，再反馈到变频器的模拟输入端与给定压力电压比较，用其差值调整变频器的输出电压频率，因而改变水泵电机(风机)的转速。减压阀使管道中氮气压力的高低任意调节，反馈电压信号即跟随着大小变化，变频器输出的电源频率也作相应的调整。实训时随意地改变高压氮气管道中的减压阀门来使管道中的压力高低变化，学生可以从变频器控制盘上的显示屏看到变频器的输出频率跟随着相应变化，水泵电机(风机)的转速在变化，以此来说明用户管网水压在进行跟踪自动调整。例如，调整氮气管道中的减压阀使远传压力表的压力从0.35MPa上升到0.45MPa，表示用户管网用水量减少而使水压升高，远传压力表的反馈信号使变频器输出电压频率减少，可以看到水泵电机(风机)正在减速，表示用户管网水压在跟随下降，使用户管网水压恒定。如使远传压力表的压力降低，情况反之。系统的调整过程非常直观明了。工作原理学生容易理解和掌握。

(3)为了获取蓄水池水位信息，变频调速恒压供水系统中蓄水池“液位检测器”可用一个简单的推拨开关来代替，其输出左右2路控制信号，送到可编程控制器，作为对系统加压电动机“运行”或“禁止”的控制指令。推拨开关推向左边输出高电平“1”，表示蓄水池有水，系统电机可运行。推拨开关推向右边输出低电平“0”，表示蓄水池没有水，系统电机禁运行。这样，该装置就可省去实训教学中需要的蓄水池和“液位检测器”。

(4)该装置继电器控制部分的电路布线可以反复拆装，学生实训时先将原有的线路观摩了解，完全熟悉线路走向及控制原理后再进行拆除，然后再重新按原理图排线布线，大大地提高了学生的动手能力和对故障分析能力。

2 实训装置的主电路

图2是高层楼宇“变频调速恒压供水系统”的主电路原理图。变频器“一拖三”运行方式。在实训装置中，图2中的1～3号水泵在实训装置中用风管中的风机代替，其他不变。

图2 叠压供水系统主电路图

3 实训装置的电气自动控制原理

3.1 交流电气控制回路(如图3所示)

图3 叠压水系统交流控制回路

3.2 系统变频调速工作过程

变频调速实训装置电气控制系统由PLC(S7-200 CPU224)、变频器ACS510交流控制回路等组成。

4 PLC的外围端子连接线及编程梯形图

4.1 PLC外围端子的接线请参阅(S7-200 CPU224)用户说明书

4.2 PLC控制程序梯形图(如图4所示)

图4 PLC控制程序梯形图

5 变频器的外围端子接线及运行参数的设置

5.1 变频器的外围端子接线请参阅ACS 510变频器用户说明书

5.2 ACS510变频器运行参数的设置(5.5kw水泵，恒压供水，如图5所示)

图5 ACS510运行参数设置

变频器运行参数的设置方法请详细阅读《ACS510变频器用户手册》。

6 结束语

高职院校专业教师会同企业技术人员研制教学实训装置是一种校企合作的模式。其有较多的好处：(1)减少实训设备投资，减轻教学成本。(2)经过对“变频调速恒压供水技术”的探索、设计研制、PLC控制程序的编写、变频器运行参数的设置和实训装置的总体调试，学校的专业教师和企业的技术人员都得到了锻炼，提高了业务水平。(3)实训装置造价低，柜内电气控制电路部分线路学生可以反复拆装，重新布线，重新调试。可提高学生的动手能力、故障分析能力和实际操作水平。由相关企业提供廉价的器材、部件和设备，会同学校教师研制实验、实训装置的校企合作模式有一定的现实意义。

[1] 王占奎.变频调速应用百例[M].北京：科学技术出版社，2004

[2] 陈新恩，王永祥.基于S7-200的变频调速恒压供水系统[J].制造业电气，2006

Easy-made and practically practice equipments of frequency control

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

2011-02-08 稿件编号：1102002

蒙联光，本科，副教授，高级工程师，主任。