浅析基于可编程逻辑控制器主控的换热站变频调速系统的应用探究论

关键词： 水泵 变频 调速 变频器

浅析基于可编程逻辑控制器主控的换热站变频调速系统的应用探究论（精选7篇）

篇1：浅析基于可编程逻辑控制器主控的换热站变频调速系统的应用探究论

可编程逻辑控制器在机顶盒中的应用

机顶盒市场正经历着前所未有的快速增长，预计在以前每年的需求量都将以百万台的数量级增长。

目前机顶盒市场依据网络类型来分有三大应用市场：卫星电视、有线电视和天线电视。除按电视信号发射系统划分外，机顶盒还可按功能不同分为低端、中端和高端。其中：低端机顶盒可将解码后的音频和视频输出到模拟电视或数字电视上；中端机顶盒加入了有限的交互性，可以实现交互式广告和节目安排程序；高端机顶盒可实现高水平的交互功能，如网页浏览和硬盘视频存贮。

机顶盒市场是一个变化快，对成本异常敏感的市场。为了提供竟争对手所没有的特性，广播公司必须不断为自己的机顶盒加上新的特征并迅速推向市场。Xilinx的大容量FPGA和CPLD器件为系统设计者提供了性能价格比很高的解决方案，同时还保持了传统PLD快速推向市场的优势。虽然很多功能最终会被吸收用在特殊应用标准产品ASSP(Application Specific Standard Products)器件中. 但不断提出的很多新功能或标准芯片组目前还不能提供，或者还不能完全利用ASSP完成，因此可编程逻辑的应用非常重要。

机顶盒的基本结构

构成机顶盒系统的功能块主要有：

连接卫星接收器或线缆调制解调器的连接块；

天线电视接收器或可并发解调数据流的xDSL调制解调器；

可作进一步MPEG-2解码的密码操作系统；

中央处理器，如ARM，MIP或是嵌入其他功能的x86处理器；

带音频、视频输出的MPEG-2解码器；

外部标准接口，如RS232，USB；

用于连接由广播公司控制的拨号系统的低数据率的调制解调器。

在这些设计中，Xilinx器件主要用于完成各主要模块间的接口功能。大多数接口都很类似，只是简单的逻辑改变。图2和图3给出了用到Xilinx器件的主要模块示意。

为市面上所有不同类型的系统分别开发接收器代价很高，但机顶盒的主要处理部分是很通用的。可编程逻辑器件可以在数据通道上提供所需的接口逻辑。

利用可编程逻辑使机顶盒制造商不必依赖于某一个芯片组供应商。另外，广播公司对机顶盒功能的要求，很大程度上影响到机顶盒中不同模块芯片的选用。所以，多数情况下使用单一厂商芯片组的机顶盒方案不能满足所有需要。可编程逻辑器件是实现这一点的理想选择。

Xilinx芯片应用的另一个重要方面是密码操作（Conditional Access,CA）系统(见图2)。

在系统的这一部分信号被解码。为顺利进行解码，信号发送时要使用适当的算法。算法可用软件或包含在智能卡上的硬件实现。然而，多数广播公司有自己独特的算法，因此目前应用的解码方法种类很多。在密码操作系统中采用可编程逻辑器件可以简化制造过程，机顶盒的制造过程完全统一，只是针对不同广播公司的特殊加密要求对可编程器件进行编程就行了。这样机顶盒就成为可以批量制造的标准产品，从而可以体现出大批量制造的优势。

在保证广播公司可以使用自己喜欢的方法的同时，却能够得到单一解码系统的好处，这就是设计通用接口（Common Interface）标准的目的。“通用接口”定义了主处理模块与解码电路间的连接标准。它是在欧洲电子技术标准协会（CENELEC）的支持下标准化的，并被数字音频及视频委员会（DAVIC）采纳，以CA0接口的名义出现在DAVIC规范中。同样这一接口也构成了美国国家可更新安全标准（NRSS）委员会相应标准的基础。

预计新出现的机顶盒设计将会逐渐采用通用接口标准。这样可使机顶盒以很好的性价比支持多种解码标准。Xilinx Spartan和CPLD器件被广泛地用在此类设计中，以实现机顶盒与加密智能卡间的桥接。

硬盘存储技术

Xilinx器件在标准的机顶盒系统中有用武之地，特别是前面介绍过的方面。但其主要应用还是在那些具有先进特性的新机顶盒设计中。其中最有意思的发展之一可能是硬盘存储技术在机顶盒中的应用。ReplayTV、NDS和Pace Technologies公司都开发了此类产品。

Xilinx同计划在机顶盒中采用硬盘存储技术的一些制造商进行了合作。由于硬盘每10GB存储的价格已降低到100美元以下，所以此类合作使双方都受益非浅。利用硬盘存储电影比视频录像机存储有很多优点。例如，可以同时进行读写。消费者可以将节目录下来稍后再看。

对于录像机来说，一边录制节目，一边播放15分钟前该节目播放的内容是不可能的。采用硬盘技术则可以让观看者在接电话或为人开门后回来再观看原来正在看的节目，就象什么也没做一样，只是实际上，他们看到的节目比实际传输的时间向后推迟了。同样，观众可以拥有即时回放和慢动作播放能力。这对广告业的影响也是深远的。有10-15分钟的灵活时间，观众可能会快速跳过播放的广告。电视公司非常关注这一点。这就是为什么大多数机顶盒都有一个回送通道的原因之一。该通道一般利用相对较低速率的调制解调器。晚上，特定客户的观看习惯被送回广播公司。广播公司可以建立该客户的档案，将来技术的发展可能允许只发送针对该客户需求的广告。

硬盘技术的应用发展很快。毫无疑问，将来会有很多专门为此开发的硬盘控制专用芯片组，但目前Xilinx的Spartan器件提供了实现这一功能的有效且低价的方法。带有片上RAM的Spartan器件可以相对方便地构成控制电路以及数据传输所需的先进先出（FIFO）缓冲。可编程功能允许机顶盒制造商针对不同的厂家的硬盘进行优化。这样，机顶盒制造商可以支持不同厂家采用最新技术的硬盘，其好处是显然的。

硬盘制造商Western Digital最近推出了一系列针对机顶盒市场的硬盘产品。其它硬盘制造商也发布了类似的产品。与PC不同，机顶盒要求极高的可靠性和较小的运行噪声。视频流对硬盘的要求也与PC不同。Western Digital发展了称为StreamWeaver的指令集，专门为音频/视频性能进行了优化。它允许数据流可以同时写入和读出，满足了机顶盒制造商的`要求。

Internet和电子商务

根据预测，机顶盒可能会成为消费者在Internet上利用电子商务购买商品和服务的主要方式。一些厂商正寻求在机顶盒上实现可附加的智能卡读取器，利用智能信用付费卡可以保证网上消费时的安全。

值得注意的是PC业的很多厂商都在迅速地转向机顶盒市场，希望能占领一席之地。

目前，机顶盒的Web功能还很有限。诸如MP3播放器和文件阅读器之类的功能，目前的机顶盒也还不支持。这种情况将来会有改变。微处理器厂商在机顶盒市场的竟争非常激烈。可编程逻辑使机顶盒厂商可以很容易地将微处理器应用到机顶盒系统中。在基本的机顶盒中合并更多的功能是一个趋势，然而灵活性可能是一个更关键的要求，

至少在开发阶段是如此。Xilinx XC9500系列和CoolRunner器件非常广泛地应用于微处理器和系统芯片的接口。两个系列的芯片都是可在系统编程的（ISP），可以在开发周期的各个阶段进行修改，甚至已经现场应用的情况下也可以。这为设计人员带来很大的灵活性，可以满足由于微处理器、外围芯片协议的迅速变化对系统的要求。

视频游戏

机顶盒和视频游戏机间的很多电路是共同的。最新的视频游戏机也整合了Web能力。主要的区别在于3D图像处理能力。可以想象这一功能将来也会集成到机顶盒芯片组中。ST MicroElectronics公司计划集成Nvidiar RIVA-128核心以增强其3D性能。这样强大的3D图像处理能力是提供大众游戏所需要的。

高分辨率电视（HDTV）

现在几乎所有的机顶盒设计都是针对标准分辨率电视的，如PAL、SECAM和NTSC。可以预见，特别是在美国，将来对高分辨率（HDTV）电视服务的要求会不断增强。消费者对高质量电影和体育节目的要求会推动HDTV的发展。

但在可预期的将来，对HDTV的需求还比不上标准分辨率电视。由于HDTV额外的处理要求，有限的市场需求以及不明确的目标市场，只有利用可编程逻辑才可以为产品开发提供最大的灵活性。

未来的机顶盒中可编程逻辑技术将会扮演更重要的角色。原因之一就是可以提供先进的网络集中管理功能，如Xilinx Internet重配置逻辑（IRL）。利用IRL，机顶盒制造商甚至可以在产品售出后进行升级以增加新特性。关键的是，这些操作并不需要服务人员到现场，而是通过机顶盒接收数据信号的同一个信道进行的。

篇2：浅析基于可编程逻辑控制器主控的换热站变频调速系统的应用探究论

对保持飞行速度恒定及保持飞行迎角恒定两种自动动力补偿系统(Approach power compens ator system, APCS)所构成的飞行/推力综合控制进行了评估.在此基础上,提出了APCS采用控制规则在线自调整及非线性参数优化的模糊逻辑控制.其设计思想是,从工程实现考虑,在油门控制律中省去法向加速度Δaz及舵偏Δδe两路反馈信息.仅根据迎角误差Δα及其变化率Δ的.大小,在线地自调整加权因子,以提高稳态控制精度,消除由于量化误差而引起的稳态振荡.利用非线性优化控制算法,对APCS模糊控制器参数进行优化设计,进一步改善了当代迎角恒定的飞行/推力综合控制性能,并已被仿真所证实.

作 者：杨京 杨一栋 范彦铭 Yang Jing Yang Yidong Fan Yanming 作者单位：杨京,杨一栋,Yang Jing,Yang Yidong(南京航空航天大学自动控制系,南京,210016)

范彦铭,Fan Yanming(沈阳飞机研究所,沈阳,110035)

篇3：换热站中变频控制节能的探究

关键词：换热站；电气；变频器；节能

一、变频驱动供热站节能机理

采用水暖方式的供暖系统中，离心泵是用来传送热水或补充热媒的机械。这些设备都是按最大负荷设计和选型的，而实际运行时，大部分时间轻载运行，负荷并没有达到设计要求，为了保证生产平稳，原来老式换热站都是通常采用阀门控制流量，这样浪费了大量电能。因此在换热站电气节能中，研究循环泵和补水泵的优化运行具有重要的理论意义和实际意义。当水泵的转速改变时，水泵的流量、扬程和轴功率也随之改变，即流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。由这些关系可知，采用改变转速调节流量可以大大减少轴功率，从而起到降低损耗的作用。从实际统计情况来看，节能效果可达30%～40%。这也是变频调速驱动水泵节能的关键之所在。

二、控制系统设计

1、系统整体设计及控制原理

以某换热站设计为例，站内配置了三台75kW的循环泵和两台2.2kW的补水泵。由于实际热负荷大于设计热负荷和热负荷随气温变化较大，因此需要及时调节供热量。根据供热的实际情况和用户的要求，系统采用质量双调的控制方式，即同时控制换热站的二次供水设定温度、循环泵的流量，其中量调的节能效果最为显著。再者，系统运行过程中，管网失水是不可避免的，因此需要控制补水泵的补水量以保证系统的稳定运行，电气部分的设计都是全部独立运行、PLC程序控制调节流量和电动调节阀调节温度的闭环管理系统。

2、二次供水设定温度的控制

由于供热系统的最终目标是保持热用户的室内温度稳定，但由于热用户均没有室温调节装置，且对数以万计的热用户的室温不可能形成闭环控制，为了做到既经济运行又保证供热质量，最有效的方法是控制换热站的二次供水温度。根据稳态条件下，系统的供热量、散热器的散热量及用户的耗热量相等的规律，可以得到稳态条件下二次供水温度：

（1）

其中，t2g，t2n，tn，tw，β分别为二次供、回水温度，室内、室外温度（℃），散热器系数，加“'”的变量为同名变量的设计值，G2为二次管网实际流量g与设计流量g'的比。

对上式进行修正并将 tn，t2h近似G2为常数，可得： （2）

（2）式 中，a，b，c 为管网所处地区气象的有关参数，式 （ 2） 即为二次供水温度给定值的计算方法。由式（2） 确定的 t2g，能跟踪室外温度的变化，使热用户室内温度不受 tw的影响，实现稳定供热。

3、循环泵的流量控制

由于换热站循环泵的额定流量和电机功率是按照该换热小区最大供热面积配备的，而实际上大多数换热站的供热面积并非一开始就达到设计能力，而是逐步发展用户增加供热面积；另外，也很难选到恰好符合该管网特性流量和扬程的水泵，这就应调节水泵的流量，以满足不同情况的需要。循环水流量减少太多时会使热用户产生垂直失调，因此循环泵流量变化应遵循一定的规律，这一规律是由供热系统的性质和供热质量的要求决定的。由于热用户室内采暖系统采用的都是上供下回式单管供热系统，从供热理论可知，单管供热系统最佳调节工况应为质和量的综合调节。由式（1）可以看出，随着室外温度tw的变化，不但要及时调整二次供水温度t2g，而且还应相应调整循环水流量g，只有这样热用户室内采暖系统才不会产生垂直失调。而采用变频调速技术控制水泵的流量（变频器的输入由PLC根据室外温度和二次供回水的温度计算给出），无疑是最高效、节能的方法，其节能原理前面已经详细介绍，在此不再赘述。经过计算公式的粗略计算，在循环水泵采用变频变流量调节时，当平均运行流量是设计流量的80%时，节电49%；平均运行流量是设计流量的70%时，节电66%，可见节电效果相当可观。

4、补水泵的定压控制

热水供热系统在运行中管网失水是不可避免的，如果不及时补水，不仅会造成管网压力降低，还会使管网及汽—水换热器内的水汽化，造成整个供热系统不能正常运行甚至停止运行。补水泵定压就是通过补水泵间断或不间断地向系统补水，保证供热系统在规定的压力下运行。以往老式换热站的设计方案有两种：一是采用间断性补水，这种系统在热网回水管上安装一块电接点压力表，利用电接点压力表的微动触点开关，根据管网压力的上下限整定值来自动控制补水泵的起、停。这一控制为位式控制，系统压力只能在一区间内波动，补水泵的起、停频繁，在启动的瞬间，会造成管网局部压力突然升高从而造成补水泵误停车，且电动机启动电流一般为其工作电流的7倍左右，极易造成电器元件和设备的损坏；二是采用自力式压力调节阀进行不间断补水。此方法是依靠自力式压力调节阀调节回水管的流量控制补水量，缺点是白白消耗大量能量，而且调节效果要依赖调节阀的质量和使用的好坏。鉴于上述的缺点，本系统采用了变频调速技术，利用恒压供水的原理控制补水泵，此方法是利用压力传感器（压力传感器质量的好坏和安装位置的不同，直接影响系统恒压的实现，通过运行实践发现，压力传感器安装在回水母管直线段最为理想。在线监测系统压力作为反馈信号传送给PLC，与给定压力值相比较，如低于此值则加大补水流量，反之，则减少流量，如此恰到好处地补充失水量，保证系统压力恒定。

三、变频器电磁干扰问题

变频器在运行过程能产生功率较大的谐波，由于功率较大，成为一个强有力的干扰源，通过辐射、传导等途径，对电网及周围电子设备产生严重影响。切断、消除或削弱耦合路径是控制变频器干扰的主要或几乎唯一的手段，也是变频器在工程应用中的主要抗电磁干扰措施。通常变频器本身有铁壳屏蔽，防止电磁干扰泄漏；输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，采用双芯屏蔽线且尽可能短（一般为20m以内），并与主电路线（AC380V）及控制线（AC220V）完全分离，绝不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。电源线要采用隔离变压器或电源滤波器以避免传导干扰，为减少电动机的电磁噪声和损耗可以配置输出滤波器，欲减少对电源的污染可配置输入滤波器或零序电感。

参考文献：

[4]焦海生.PLC在提升机电控系统中的应用[J].企业家天地.2011（06）

篇4：浅析基于可编程逻辑控制器主控的换热站变频调速系统的应用探究论

提出并实现了一种以S7-300可编程逻辑控制器作为核心控制装置，使用工业控制计算机通过Visual Basic 6和MS SQL Server数据库实现上位机画面监控和系统管理,以OPC作为软硬件通讯接口，以Profibus-DP现场总线方式控制西门子G150变频器在城市供水泵站中的应用。实现了调节城市管网供水压力及节约能源和系统管理的目的。

【关键词 】

变频恒压供水；SINAMICS G150；PLC； OPC；VB6；DP现场总线

1．引言

经随着城市建设规模的不断扩大和生活水平的提高，加上居住小区推行一户一表供水以后，对市政管网供水的可靠性（压力、流量）要求越来越高，各种分散或集中加压设施也逐渐增多。在这些加压设施中，采用调节水池加上变频调速恒压供水系统（以下简称系统）变量供水方式在稳定城市管网压力、节约能源、系统监视管理方面已显现出极大的优越性。

2．系统组成情况

2.1 SINAMICS G150变频器

源于西门子最新传动家族的SINAMICS G150高性能单机变频调速柜适用于所有单电机传动的应用，满足多种负载特性的要求，包括平方转距，线性转距，恒转距及恒功率负载类型.。采用紧凑高品质威图(RITTAL)柜式设计，节省占地面积30%~70%。柜内强电保护，安静运行(低于67dB)。使用全新主控制板CU320，智能化设计，采用CF软件存储卡，提供光缆接口和ProfiBus接口，功能操作面板AOP30和功能强大的软件工具

STARTER进行选型，调试，节能计算。SINAMICS G150变频器配合N-Compact电机非常适用于使用平方律扭矩特性驱动泵和风机的变频器操作。

2.2 可编程序控制器（PLC）

选用西门子S7-300系列通用型PLC。该系列PLC能适合自动化工程中的各种应用场合，使用模块化结构，各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。使用

CPU313C-2DP为核心控制单元，该模块带MPI和ProfiBus-DP通信接口，配有MMC存储卡，免维护，集成了24DI/16DI的数字量IO，再扩展一个8AI的模拟输入模块用于管网压力，流量，蓄水池水位及电机轴承温度等模拟量的检测。

2.3工业控制计算机(IPC)系统

使用研华IPC610工控机，以MS Windows2000为系统平台，配置CP5611用于ProfiBus-DP现场总线通信，SIMATIC NET 软件配置OPC Server 使用VB6开发系统监控软件，MS SQL Server为后台数据库管理平台。使用SIMATIC SETP7 软件进行对系统的组态和编程调试，使用STARTER 软件进行对SINAMICS G150变频器的配置调试。

其他设备包括水泵电机、出口阀门、压力传感器、液位计及相关电气控制设备等集成，进行变频调速全自动闭环控制管理监视功能，其系统组成示意见图1。

图1 系统组成3．系统的设计与实践

3.1 基本控制原理

由压力变送器测量管网压力和流量信号转换成标准模拟信号经PLD的A/D转换，和设定值比较，进行PID运算，通过DP总线控制变频器频率，调节水泵转速而达到恒压及节能原理。如图示。

3.2 变频参数设置

通过STARTER软件向导设置G150变频器站地址，和波特率等参数，使之连接到DP总线上，成为S7-300PLC 的一个从站。配置连接的电机类型、电流、功率等参数，配置变频器命令源和主参数设定源为Profibus方式，选择速度控制方式（Speed control），定义Profibus PZD数据格式，选择使用水泵风机负载类型。如图2所示。

图2 变频器设置向导

图3 驱动原理

图4 斜坡功能发生器(RFG)

图5 速度设定逻辑

3.3 下位机PLC程序开发

PLC本控制系统的核心元件。设备服务器（IPC）与S7-300数据通讯实现了两套冗余的通讯方式：其一为IPC经过自带的CP1613卡与PLC的扩展模块CP343-1通过工业以太网通讯；其二为IPC通过自带的CP5611卡与PLC的DP通讯口进行S7、Profibus-DP等现场总线通讯协议进行通讯。客户端PC可以在实验室局域网、校园网或Internet访问远程实验室网站并做实验。由于用户做实验不受时间和地点的限制，充分发挥了用户的主观能动性，也让有限的实验设备得到了更有效的分时复用。

(2)WRECS软件结构设计

图2 WRECS软件结构

为了让远程实验室能得到最大限度的普及，必须提供一个方便的客户端程序、实现客户

端程序“零安装”。因此采用B/S结构，以客户端浏览器作为通用客户端程序，整个实验系统的构成利用了Java Applet、JavaScript、JSP等交互式动态页面技术。此外，数据的存放和传送采用XML和OPC接口技术。

远程实验用户根据用户名和密码登陆WRECS网站后，通过Java Applet的Socket提交实验参数（控制命令、控制器参数等）给实验室服务器RLab Server。此时，Java Applet会简单判断用户的输入信息（如数据类型）。如果输入有误，则及时提示错误信息。RLab Server侦听的端口接收到实验信息后，解析并提取实验信息，经过一定处理后（如判断是否已经有用户在做实验、复杂控制算法实现、日志记录等），通过OPC接口传递给PLC。PLC是主要控制器，负责简单控制算法实现，并将控制对象信息经OPC接口传回给RLab Server。RLab Server除了可以对实时和历史实验数据在本地显示之外，还可以将它们分别以一定的格式保存进XML和文本文件内。其中，XML文件保存实时数据，好让客户端取用并显示；文本文件保存每次实验的历史数据，好让用户下载数据并离线分析。客户端浏览器Java Script通过定时读取XML数据，并将数据送给Java Applet。最后Java Applet以曲线和数据形式显示实验结果。另一方面，用户可以根据网络带宽决定是否启动视频流监控。

2.2 控制器的选择与设计

远程实验系统是一个让远程用户控制本地实验设备的系统。这样一个系统就对控制器提出了稳定、可靠、鲁棒性好等要求。PLC（Programmable Logic Controller）是计算机最新技术与工业自动化经典理论相结合的产物，是一种自动化控制领域重要的控制设备。它实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃，功能上有实现了逻辑控制到数字控制的进步。它通过光电隔离I/O接口模块、R-C滤波输入、屏蔽各个模块、自诊断、双CPU冗余等手段基本上满足了远程实验系统提出的要求。目前，PLC产品已在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业广泛应用。WRECS的控制器选择了西门子S-300PLC作为控制器。

2.3 通讯网络的选择与设计

PLC的发展除了功能越来越多、集成度越来越高外，网络功能也越来越强。选择好控制器之后，选择数据的传输方式——通讯网络也是非常重要的。从结构上看，PLC网络可以分为两种，一种在PLC模块上做了一个通信输出口，可以直接与计算机联接实现点对点通信（RS232）；另一种是通过多点联接（RS485），这适用于多层PLC。这方面，西门子的产品具有代表性。西门子根据不同自动化水平的要求(工厂级, 单元级, 现场和传感器/执行器级),提供了网络解决方案，包括多点接口(MPI)、Profibus、工业以太网、ProfiNet(基于工业以太网)、点对点连接(PtP)、执行器/传感器接口(ASI)。目前网络是一个发展趋势，一个好的网络系统可以大大降低成本。

2.4 客户端实验平台的设计

WRECS系统网站是遵循了稳定、可靠、安全、可扩展、开放性等原则进行设计的。为了开发出友好的人机交互界面，实验界面采用功能强大的跨平台网络编程语言Java编写，并以Applet形式嵌入到网页当中。将Java双缓冲技术与多线程技术相结合，实现动态数据波形曲线显示。用户可以通过Applet设定各种参数（如控制器参数）。此外，整个网站的开发还融合JSP(Java Server Pages)、JavaScript、XML（eXtensible Markup Language）和JDBC等技术。网站包括系统介绍、实验选择、BBS、相关链接和网站管理等子系统。

2.5 服务器的设计

(1)Web服务器

路由器将80端口映射到Apache Web服务器上。Web服务器侦听80端口并响应

HTTP请求。Web服务器是一台负责提供WRECS网页（包括HTML、JSP等）的计算机。当它接收到一个HTTP请求后根据用户权限，判断是否要为用户下载Java Applet客户端实验界面。此外，路由器将端口8832、8833和5050分别映射到了虚拟实验专用服务器、远程实验专用服务器和视频服务器侦听的端口。客户端可以根据权限直接通过Socket与这些服务器进行TCP或UDP数据交互。

(2)远程实验专用服务器

远程实验专用服务器（RLab Server）负责侦听和接收客户端的控制和数据信号，并负责各种复杂控制算法的实现。根据客户控制算法的选择和控制参数的设定计算得到上位机的输出（如设定值、控制器参数等），通过OPC接口实现对实际对象的监控。同样的，对象系统的实时数据被采集后也是通过OPC接口经过RLab服务器返回到客户端, 同时把每个实验的历史数据以文本文件的形式保存下来，为用户提供离线数据下载。RLab Server通过简单排队管理保证在同一时刻最多只能有一个用户可以操作实验设备，其他用户可以读取XML实时数据文件，所以可有多个用户同时观看。

(3)设备服务器

OPC（OLE for Process Control）是以OLE/COM/DCOM机制作为应用程序级的通信标准。OPC技术的实现包括两个组成部分，即OPC Server和OPC Client。OPC Server是一个典型的现场数据源程序，它收集现场设备数据信息，通过标准的OPC接口传送给OPC Clients。OPC Client是一个典型的数据接收程序。OPC Client通过OPC标准接口与OPC Server通信，获取OPC Server的各种信息。只要符合OPC标准的所有客户应用程序都可以访问来自任何生产厂商的标准OPC服务器程序。与基于Windows信息传递技术建立起来的DDE（Dynamic Data Exchange）技术相比,OPC技术的优越性是显然的，例如数据传输速度更快（在远程客户数多时，OPC技术优势尤为突出）、更安全、开发成本更低、可靠性更高等。OPC可以看成是软总线，增加OPC服务器或OPC客户端就像增加总线节点那么简单。WRECS的OPC服务器负责RLab Server与PLC之间相关数据的传递。

(4)视频服务器

视频服务器通过5050端口进行侦听远程客户端用户连接请求和控制命令。并根据权限和控制命令通过串口实现对云台的控制来间接控制摄像头的视角和焦距。服务器对云台的控制信号由RS-232串口输出后，经过一个232/485转换器进行信号转换后再通过RS-485总线传输到各个云台上。采用RS-485进行信号传输是因为它具有传输距离远、可多点传输（理论上，最多可同时控制32个云台）、成本低等优点决定的。服务器由PCI视频采集卡来负责采集AV信号的视频流信息，对模拟信号进行A/D转换，对视频数字信号进行MPEG-4格式压缩后将它传给发送缓冲区发送，并将视频信息进行本地显示和保存。其中，服务器端的图像压缩方式为PCI视频采集卡直接硬件压缩，而客户端解压则采用软件解压方式。

(5)数据库服务器

数据库是指长期保存在计算机的存储设备上，并按照某种模型组织起来，可以被各种用户应用或共享的数据集合。它是信息系统不可或缺的工具，它常常是信息系统的核心，且是各种软件系统的基础。WRECS选择了采用客户机/服务器计算机模型的Oracle作为后台关系数据库服务器。数据库的设计是建立数据库及其应用系统的核心和基础，它要求对于指定的应用环境，构造出较优秀的数据库模式，建立起数据库应用系统，并使系统能够有效地存储数据，满足用户地各种应用需求。WRECS根据需要建立了用户注册信息表、权限表、日志表、BBS信息表、实验室资源表等。

3．WRECS实例——远程液位控制实验

WRECS的实验对象为一套FCS过程控制系统。该系统包含了两个串级的双输入单输出水箱、加热炉、强制对流换热器系统、纯滞后盘管等部件组成。系统中采用的过程检测仪表有上、下水箱扩散硅压力液位传感器、涡轮流量传感器、Pt100热电阻温度传感器和三个Profibus-PA总线型传感器（分别测量温度、液位和流量）。系统中采用的执行器装置有可控硅移相调压装置、电动单座调节阀和三菱变频器和Profibus总线型西门子变频器。基于该实验对象进行PLC的硬件组态和软件组态，然后通过Step7编程实现PLC控制算法，实现单元级控制。

PLC与本地远程实验专用服务器（RLab Server）的数据交互采用了先进的OPC接口实现。西门子公司为其S7-300PLC提供了OPC.SimaticNET OPC Server。通过Step7和SIMATIC NET可以快速实现OPC服务器的配置。RLab Server的OPC Client子系统负责与OPC服务器通讯。此外，RLab Server还完成了远程用户的控制命令和实验参数的处理和其它管理功能（包括用户、实验和网络等管理）。

图3 WRECS实验界面

远程用户登陆网站后，通过提交实验PID参数、设定值等信息给RLab Server实现对本地实验设备的控制。RLab Server根据远程用户发过来的控制命令和实验参数，通过OPC接口控制PLC的运行状态并获取有用信息，并将实验信息保存到XML和文本文件内。远程用户通过读取XML里面的实时数据或在实验结束后下载文本历史数据。把图3为采样简单PID控制液位实验界面。实验过程PID参数分别为4、0.1和0.025；液位设定值从25cm改为35cm，等系统稳定后再改回25cm。整个过渡过程的实验曲线如图3左边所示。图3右边为视频监控界面。通过控制视频界面内【上】【下】【左】【右】和【放大】【缩小】按钮，用户可以控制视频监控云台的视角和焦距，达到最佳视频监控效果。

4．结论

随着能源的相对紧缺，变频技术的不断发展和应用对于大功率的电机设备逐渐实现了变频改造。此外，由于计算机、网络通讯等技术的不断发展,潜移默化的改变着人们的学习、生活和工作等方式。对基于现场总线控制和远程、无线控制技术也将不断推广应用于各个行业。如对上述系统将IPC通过互连网络或PLC端加置无线通信(如GPRS)模块连接到自来水水总公司便可以实现网络的远程集中监控管理（包括远程智能监测和控制、远程故障诊断和维护等）、实现无人值班守泵站建设。

【参考文献】[1] 吕露.基于互联网的扫描探针显微镜远程控制研究.高技术通讯, 2000,10(4):45-47

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篇5：浅析基于可编程逻辑控制器主控的换热站变频调速系统的应用探究论

张雷雷

南山纺织服饰有限公司

摘要：随着社会主义市场的经济发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术·控制技术以及通讯技术，设计高性能·高节能·能适应不同领域的恒压供水系统成为必然的趋势。

本论文采用变频器和PLC实现恒压供水和数据传输。本论文的变频恒压供水系统以再国内许多实际的供水控制系统中得到应用，并取得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。经实践证明该系统具有高度的可靠性和实时行，极大地提高了供水的质量，并且节省了人力，具有明显的经济效益和社会效益。

关键字：恒压供水：变频调速：PLC：泵切换

随着电力技术的发展，以变频调速为核心的智能供水系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备，启动平稳，启动电流可限制在额定电流以内，从而避免了启动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可以延长泵和阀门等东西的使用寿命；可以消除启动和挺及时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将供水实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率的运行目的。

PLC变频恒压供水系统是以PLC为控制核心，由PLC控制器、变频调速器、压力传感器等其他电控设备以及4台水泵组成，如图1.1所示

图1.1 变频调速恒压供水控制系统的原理图

其工作过程：设定一个水压值后，根据变频恒压供水原理，利用安装在供水管网上的压力传感器，连续采集供水管网中的水压及水压变化率信号，并将水压信号转换为电信号送入PLC，PLC根据实际水压值与设定水压值进行比较和经PID运算，并将运算结果转换为电信号，输出送到变频器的信号给定端，变频器根据给定信号，调节水泵的电源频率，从而调整水泵的转速，以维持供水管网中水压值在设定的水压范围内。当变频器频率到达最或大最小时，由PLC控制加泵或减泵实现恒压供水，从而达到恒压供水的目的。我公司在2009年11月份正式启用了该系统，并从中受益。本文介绍基于PLC变频调速恒压供水的设计

我公司水处理车间担负了南山纺织服饰有限公司下属单位和附属单位的工业及生活消防用水的任务。包括4台22KW的工业用水水泵和2台11KW的应急不压水泵。1.控制要求

1）.水泵能自动变频软启动，四台水泵自动变频软启动，并根据用水量的大小自动调节水泵的台数。四台水泵自动轮换变频运行，工作泵故障时备用泵自动投入，可转换自动或人工手动开·停机。2）.设备具有缺相、欠压、过压、短路、过载等多种电气保护功能，具有相许保护防止水泵反转抽空，并具有缺水保护及水位恢复开机功能。且有设备工作、停机、报警指示。2.PLC及变频器控制电路 2.1）.供水系统主电路

该系统有四台水泵，如图2.1所示，合上空气开关（QS）后，当交流接触器KM1、KM3、KM5、KM7主触点闭合时，水泵为工频运行；当KM2、KM4、KM6、KM8主触点闭合时，水泵为变频运行。四个热继电器FR1、FR2、FR3、FR4分别对四台电动机进行保护，避免电动机在过载时可能产生的过热损坏。

图2.1恒压供水的主电路

2.2）.供水系统的控制电路

如图2.2所示，Y0、Y7为PLC输出软继电器触点，其中Y0、Y2、Y4、Y6控制变频运行电路；Y1、Y3、Y5、Y7控制工频电路。SAC为转换开关，实现手动、自动控制切换。当SAC切在手动位时，通过1#SB24#SB2按钮分别启动四台水泵工频运行；当SAC在自动位时，由PLC控制水泵进行变频或工频状态的启动、切换、停止运行。

图2.2恒压供水系统的控制电路

1KA为缺水保护电路的中间继电器触点，当水池缺水或水位不足时，配合缺水保护装置断开控制电路，切断主电路，实现缺水保护作用。2.3）.缺水保护电路

当水池缺水或水位不足时，若不及时切断电源就会损坏水泵，甚至发生事故。如图2.3所示。利用液位继电器等装置时刻检测水池里的水位，经电路转换及处理后对控制回路电源进行控制。水池水位正常时，控制回路电源接通，系统正常工作。水池缺水或水位不足时，液位继电器1K释放，系统报警、指示灯亮并通过1KA切断系统控制电路和主电路，水泵停止。水位正常后，液位继电器1K吸合，重新启动系统。

图2.3缺水保护电路 2.4）.缺相相序保护电路

图2.4缺相相序保护电路

水泵工作在三相交流电，电源发生缺相时，电动机中某一相无电流，而另外两相电流会增大，容易烧坏电动机；另外，为了避免电源相序相反，电动机反转水泵抽空的现象，设置了缺相相序保护电路，如图2.4所示。采用缺相相序保护电路继电器KP接在主电路电源进线空气开关之后，三项正常时，KP得电吸合，控制电路中KP的1-2触点吸合，接通PLC控制电路。反之，缺相或反相时，KP的1-2触点断开，会切断PLC控制电路，系统停止工作，缺相相序保护指示灯亮。

2.5）.硬件接线图

图2.5 硬件原理图

该系统的硬件连接图即PLC和系统的各个硬件的接线。由于PLC所输出的信号是数字信号，不能被变频器所识别，所以我们在他们之间加了个模拟量输入输出模块FXON-3A。其功能：该模块具有2路模拟量输入（0-10V直流或4-20mA直流）通道和1路模拟量输出通道。其输入通道数字分辨率为8位，A/D的转换时间为100us,在模拟与数字信号之间采用光电隔离，占用8个I/O点。2.6）.变频器频率（速度）的设定及PID 1.最高频率：水泵属于平方率负载，当转速超过额定转速时，转速将按平方规律增加，导致电动机严重过载。因此，变频器的工作频率是不允许超过额定频率的，其最高频率只能与额定频率相等，即Fmax=Fn=50HZ。

2.上限频率：一般来说，上限频率以等于额定频率为宜。但有时也可以预置得略低一些，变频器内部有转差补偿功能，同在50HZ的情况下，水泵在变频运行时的实际转速要高于工频运行时的转速，从而增大了水泵和电机的负载；变频调速系统在50HZ下运行时，还不如直接在工频下运行，可以减少变频器本身的损失。因此，将上限频率预置为49HZ或49.5HZ是适宜的。

3.下限频率：在供水系统中，转速降低，会出现水泵的全扬程小于实际扬程，形成水泵“空转”的现象。所以，下限频率预置为25-30HZ 4.启动频率:水泵在启动时，如果从0HZ开始启动，水泵基本没有压力输出，为调节时间，应预置启动频率值为15-20HZ，及设置变频器PID输出值的下限为最大值的30%-40%。

变频器利用PID控制器将被控对象的传感等检测到控制量（反馈信号），将其与目标值（流量、压力等设定值）进行比较，再有PLC控制变频器输出。如图2.60若有偏差，则通过此功能的控制动作是偏差为零，也就是是反馈量与目标值保持一致，从而达到好好的调速作用。

图2.6 PID控制器接线图 2.7 PLC在系统中的控制

根据变频恒压供水原理，利用安装在供水管网上的压力传感器，连续采集供水管网中的水压及水压变化率信号，并将水压信号转换为电信号送入PLC，PLC根据实际水压值与设定水压值进行比较和经PID运算，并将运算结果转换为电信号，输出送到变频器的信号给定端，变频器根据给定信号，调节水泵的电源频率，从而调整水泵的转速，以维持供水管网中水压值在设定的水压范围内。当变频器频率到达最或大最小时，由PLC控制加泵或减泵实现恒压供水，PLC在系统中起主导作用是控制交流接触器组近进行工频-交频的切换和水泵工作数量的调整。如图2.7

系统运行之后，在自动运行方式下开始启动运行时，首先检测水池水位，若水池水位符合设定水位要求，1#变频交流接触器吸合，电机与变频器连通，变频器输出频率从0HZ开始上升，此时压力传感器检测压力信号反馈到PLC，由PLC经PID运算后控制变频器的频率输出；如压力不够，则频率上升至50HZ,延时一定时间后，将1#水泵切换为工频，2#水泵变频交流接触器吸合，变频启动#水泵，频率逐渐上升，直至出水压力达到设定压力，以此类推增加水泵。

如用水量减少，出水压力超过设定压力，则PLC控制变频器降低输出频率，减少出水量来稳定出水压力。若变频器输出频率低于某一设定值，而出水压力仍高于设定压力值时，PLC开始计时，若在一定时间内，出水压力降低到设定压力，PLC放弃计时，继续变频调速运行；若子一定时间，内压力仍高于设定值，根据先停机的原则，PLC将停止正在运行的水泵中运行时间最长的工频泵，直至出水压力达到设定值。若系统中只有一台水泵变频运行且连续一段时间频率低于设定出水频率，则切除变频运行主泵，投入小流量泵，既保护主泵电动机，又节约能源。当外来管网压力达到设定压力时，则控制其完全停止各泵的工作。

在变频器发生故障时也要不间断供水。当变频器发生故障时蜂鸣器报警，则PLC发出指令使全部水泵停止工作，然后1#水泵工频运行，经一定演示后根据压力变化情况在使2#泵工频运行。此时，PLC切换泵则根据实际水压的变化在工频泵之间切换。当出现水池无水停机、电动机欠压、过压、错相、电机故障等情况时，均能有蜂鸣器发出报警声。3.结束语

由于变频恒压供水系统的应用，它取代了传统的水塔、高位水箱或气压罐，不但大大的提高和改善了厂区工业及生活消防供水系统的性能，而且节能环保，具有良好的经济和技术效益。我公司自2009年11月投入使用以来，未出现过大的技术问题，保障了了公司下属和附属单位的正常可靠的工业用水，为企业的发展提供了强有力的保障。

参考文献：

篇6：浅析基于可编程逻辑控制器主控的换热站变频调速系统的应用探究论

一、前言

在城市集中供热系统中，热力站作为热网系统面对系统热用户最后一级调节单元，热力站的控制效果直接决定热用户的采暖效果。太原市热力公司所辖城市热网包含400余座热力站，供热面积覆盖太原市总采暖面积的60%，所有热力站均采用间连型热力换热站。

在间连热网热力站中，二次网供回水压力、温度及流量均是影响供热效果的重要因素，而二次网各供参数的调节主要是依靠对二次网循环泵及补水泵的控制。传统的热力站控制中，循环泵与补水泵一般都采用工频泵，系统在设计选型时已经决定了系统二次网的主要参数，但是相对的，系统的适应性、扩展性及各参数的精确调整均受到极大限制。

太原热力公司自99年起，开始逐步对太原集中供热热网的各个热力站进行自动控制化改造。对于原有的热力站，统一增加自控仪表、PLC及变频设备;对于新建的热力站，在设计时即在工艺系统基础上引入自控设备。自控系统辅助将热力站的控制精确化，结合热网中控室全网平衡系统及通讯网络系统，进行全网均匀调节，达到较好的控制效果。本文着重介绍自控系统及变频器在热力站控制中的应用。

二、热力站自控系统构成间连型热力站自控系统按设备类型分，可分为：温度、压力变送器，流量计，电动调节阀，循环泵及补水泵;按控制回路分，则可分为：一次网流量控制回路、二次网循环控制回路、二次网定压回路。

在热力站自控系统中，一次网流量控制回路主要通过调节一次回水调节阀来实现。二次网的调节回路则是通过调节二次网循环泵及补水泵转速来实现。一次网的控制指令主要由热网调度中心根据全网平衡算法下发，而二次网循环泵及补水泵变频器转速则由站内PLC系统依据各热力站所带热网的实际情况计算得出。

三、系统控制思想

在集中供热工程中由于各用户的建筑面积、暖气片性能及房屋保温质量各不相同，很难确定一组典型的室内温度作为直接被控量，而供、回水的平均温度从整体上反映了各用户暖气片的平均温度，因此一般的供热系统都是根据室外环境温度及不同的供热时段来控制供、回水平均温度的方法来间接控制用户室温。

在太原各热网控制中，由于在进行热力站自控改造的同时，对热网调度系统也进行了调整。目前太原各个热力分公司热网调度中心都加设了全网平衡系统，调度中心通过与个热力

站进行通讯，获取热网数据，并根据室外温度情况对全网热力站的供热效果进行均匀调整。各热力站从控制中心获取对应的二次网供回水平均温度，站内系统将独立控制回路分为二次网供回水平均温度控制回路和一次网流量控制回路，根据平均温度的偏差确定一次网流量的设定值，然后调节阀门开度使流量达到设定值。

站内的控制系统还根据热力站的实际情况对二次网循环泵及补水泵进行调速，系统根据二次网供、回水平均温度的温差，通过变频器自动调节循环泵的转速，实现对系统总流量和温度的调节。使循环水泵按照实际负荷输出功率，减少不必要的电能损失，实现小流量大温差的运行模式。通过此举，可以及时地把流量、扬程调整到需要的数值上，消除多余的电能消耗，从而达到良好的节能效果。通常热力系统会设计两台变频泵，这不仅是为了系统备用，也是为了防止系统超调。如果负荷不够，则泵的转速加大，达到100%时还不满足要求，则启动第二台泵。同时系统还可以根据运行时间自动切换各循环泵，也提供低水压保护和连锁功能。

控制系统的二网供、回水压力是热网安全运行的重要参数。供水压力过高可能造成热水管道及用户暖气片的破裂;供、回水压力过低，使得部分热用户无法的到足够热量。恒压控制的最佳方案是对补水泵进行变频调速控制，但考虑此处对压力的稳定性要求并不高，只要压力不超出某一范围即可，所以也可以采用开关补水控制方案。

四、热力站控制系统的实现

1、一网回路控制：

热力站的一次网回路控制，主要是热负荷控制。通过控制调节一次网回路上的电动调节阀，来调节流过热力站的一次热水的流量。在全网控制系统中，全网控制中心根据目前室外温度情况，参考热源的运行情况及各热力站反馈的二次网运行数据，计算出各热力站一次网控制阀门的开度指令或二次网目标控制温度。热力站系统根据全网控制中心下发的指令，调节一次网流量调节阀，从而实现全热网的热资源均匀分配。

一次网回路控制中主要的参考对象为热力站一、二次网供回水温度;一次网控制的对象为一次网调节阀;控制目的为提供热力站必须的供暖热量。

2、二次网循环泵控制：

热力站系统二次网循环泵是通过变频器来调速。

传统热力站系统循环泵通常采用工频泵，循环泵选定后，热力站二次网的流量无法进行调整，从而造成热力站系统无法根据室外温度及实际供热需求来调整，造成热力及电力资源的浪费。而且大功率的工频泵在起停时会对电网造成冲击。

目前，热力系统自控改造中，对15KW以上的循环泵普遍使用变频控制。一般的循环泵均采用压差控制方式，即循环泵的转速受二次网供回水压差调整。压差控制的方式可以通过调节循环泵转速，调节二网流量以满足供热需求，从而减少浪费。

在热力站循环泵控制中，我们采用供回水温差结合供回水压差控制的方式。

热力站控制系统根据各系统的实际情况，设定一个供回水压差目标值。设定此供回水压差值以满足二次管网的供暖水循环。在此基础上，热力站PLC系统通过测量二次网供回水温差来对循环泵进行修正。当二网供回水温差偏大时，则需提高循环泵转速，加大二网流量，提高二网回水温度，改善供热效果;当二网供回水温差过小时，需适当降低循环泵转速，减小二次网的流量，实现小流量大温差的运行模式。这种调整可以起到节约电能及热能的效果，在大型热网中，这种节能手段就能取得可观的效果。

3、二网定压补水控制：

二次网的补水控制采用的是定压控制，传统热力站中往往采用压力表电节点控制。随着城市集中供热的发展，系统的热负荷越来越大，热力站系统所带的供暖面积都比较大，并且供热网条件不一，二网系统的水力损失较大。严重的水力损失使得二次网的补水系统压力加大，补水频繁。而传统的工频补水泵的频繁起停，容易造成二次管网压力的波动。

在热负荷较大的系统中，我们采用补水泵变频控制，对补水系统进行精确的微调。当系统失水时，二网压力下降，系统会通过变频器控制补水泵以一定的转速进行补水，补水泵的转速根据当前压力与目标压力的差值均匀调整，从而避免补水泵在启动和停止时对二次网系统的冲击。

4.现场人机界面

在现场人机界面上，可以通过操作面板任意调节系统所需的各种运行状态，例如：

一、二次网供回水温度及温差，变频器最大最小运行频率等，并可随时查阅以往运行记录。根据用户要求可将当前参数以画面、曲线、报表的形式在屏幕上显示。

五、热力站自控系统的优点

在热力站中使用变频器及可编程控制器，充分发挥变频器的调速和节能的优点及可编程控制器配置灵活、控制可靠、编程方便的优点，使整个系统的稳定性有了可靠保障。

通过热力站自动控制系统的投运，过去主要依靠人工调节的控制手段得到了彻底改善，热网的运行得到合理控制，失调现象得到了有效地解决，消除了热网中各站冷热不均的现象。按需供热、节能降耗，改变了不合理的小温差大流量运行方式，既保证了远端客户的供热需要又避免了近端用户的过热现象直接提高了热网的供热效果。

作者简介

剌慧东 男 现供职于山西省太原市热力公司材料设备处，分管技术工作，兼任山西省城镇供热协会特聘电气专家。

参考文献

[1> 王亦昭、刘雄，供热工程，机械工业出版社，2007年8月;

篇7：浅析基于可编程逻辑控制器主控的换热站变频调速系统的应用探究论

【关键词】变频技术；循环泵电机；补水泵电机；变频器

因为当前我国的能源现状并不是非常的乐观，此外我国的科学技术发展水平也在不断的提高，在这样的情况下能源消耗的管理水平也成为衡量一个企业发展和管理水平的重要指标，在当前的发展中，最为重要的一个问题就是要积极的采取有效的措施减少能源的消耗，这样也在很大程度上减少了这一过程中出现的问题，最近几年，我国的城市化不断发展，同时城市房屋的面积也在不断的扩大，变频技术也成为了当前换热站供暖设备节能的一个非常重要的因素，因为应用了这项技术，在系统运行的过程中节约了很多的人力和物力。

1.新式变频技术概述

新式的变频冷藏库不但耗电量减少、实现静音化，而且利用高速运行能实现大幅度时快速冷冻；在洗衣机方面，过去使用变频实现可变速控制，提高洗净性能，新流行的洗衣机除了节能和静音化外，还在确保衣物柔和洗涤等方面推出新的控制内容；电磁烹任器利用高频感应加热使锅子直接发热，没有燃气和电加热的炽热部分，因此不但安全，还大幅度提高加热效率，其工作频率高于听觉之上，从而消除了饭锅振动引起的噪声；IH电饭煲得到的火力比电加热器更强，而且利用变频可以进行火力微调，只要合理设计加热感应线圈，可得到任意的加热布局，炊饭性能上了一个档次；变频微波炉利用高频电能给磁控管必要的升压驱动，电源结构小，炉内空间更宽敞，新式微波炉能任意调节电力，并根据不同食品选择最佳加热方式，缩短时间，降低电耗；照明方面，荧光灯使用高频照明，可提高发光效率，实现节能，无闪烁，易调光，频率任意可调，镇流器小型轻量。变频技术正在给形形色色的家电带来新的革命，并将给用户带来更大的福音。今后变频技术还将随着电力电子器件、新型电力变换拓扑电路、滤波及屏蔽技术的进步而发展。家用太阳能发电系统还将给家电增添新的能源。

2.换热站供暖系统的构成及变频技术原理

2.1换热站供暖系统的构成

通常换热站有一套或几套供暖换热机组。每套机组由换热器、循环水泵、补水泵、除污器、各种阀门、一、二次管网及一些热工仪表组成。

换热机组通过循环泵将二次管网回水送到换热器和一次管网循环水进行热交换，再送到用户端采暖。采暖回水又通过循环泵送到换热器再进行热交换。可以看出，供暖换热系统的工作过程是一个不断的进行热交换的能量传递过程。如果循环水在循环过程中发生泄漏，补水系统在变频器的控制下自动启停，自动跟踪二次回水管的压力变化而变化，最后维持系统平衡。

2.2变频技术的节能原理

以往的换热站运行中，主要的动力设备就是循环水泵电机。电机在运行的过程中以工频的方式运行，循环泵输出的流量是没有办法伴随供暖负荷的变化而调整的，在设备运行中，循环泵的流量通常都会保持在恒定的状态当中，如果需要对流量进行调整的时候，一般情况下都会采用调节阀门的方式来实现，因为温度是一个具有滞后性的参数，所以在对其调节的过程中需要较长的周期，同时在调节的过程中也很难在短期内调整好，此外在调节的过程中也会在阀门处产生非常大的损失，所以在这样的情况下也就使很多资源都没有得到充分的利用。

在对变频技术进行优化之后循环水泵和补水泵是一个正常使用和一个备用的关系。循环水系统在进行变频控制的时候能够按照室外温度传感器给出的信号和二次侧供应的回水温度使用电动调节阀对其进行适当的处理，在设备运行的过程中通常是对循环水泵电机的转速予以调整，这样也就可以对输入和输出量予以有效的控制，这样一来也可以充分的满足供暖的要求。这样也就使得变频器在运行的过程中所消耗的能源降到最小。此外，变频器在运行的过程中还可以十分有效的提高循环水泵的运行效率，减少了水泵运行过程中所产生的无用功，也就是说对原来的供热系统使用变频技术能够很好的降低能耗，体现出非常好的节能效果。此外，布水系统在变频器的作用下实现了自动的启闭，在运行的过程中可以随着二次回水管的压力变化而产生相应的变化，这样一来就实现了自动控制和无人值守，系统运行中产生的经济效益明显的提高，减少了人力和物力的投入。

3.换热站变频节能方案和工程实例

3.1换热站变频节能方案

系统在执行变频操作的时候，为了可以有效的提高操作的安全性和稳定性，在系统当中加入了控制电路，这样也就可以确保用户在使用的过程中可以根据自己的需要进行工频运行和变频运行的转换。变频器在运用出的过程中，在节能方面有着非常大的优势，变频调速、可编程多操作模式同时其可以非常好的展现出保护功能。如果要使用变频模式，就可以在实际的工作中采取人为的方式对频率和流入量和输出量进行有效的控制。在自动调节的时候，变频器可以和PLC实现实时的通讯，这样就可以根据传输的信号执行相应的指令，对电机的转速度和循环水泵的流出量进行充分的控制，这样也就调节了设备的温度。如果变频器出线了故障，可以将设备调整到手动工频的运行模式当中，可以手动的对设备进行调整，保证热战的持续运行，对于补水系统而言，可以采用变频器补水的方法，如果系统失水的水平没有二次回水管网设定的数值高的时候，补水变频器会自动的根据二次回水的管网压力进行调整，该设备是一个闭环系统，采取的是PID调节的方式，采用压力传感器，通常会将其设置在二次回水管网当中。这种方式使得换热站在运行的过程中节能的效果得到了极大的提升。

3.2换热站变频节能实例

某大学博士生留学生公寓换热站中，循环泵采用两台0.75kW电机拖动。因为管道采暖二次供水温度，通常小于65℃，因此若采用开大或关小阀门的办法来调节温度，调节周期长，效果不显著。但是若变频调速来改变循环泵的流量，既节能又可实时调温，效果很好。通过大量时间的观察和记录，变频器大部分工作在35-45Hz之间。

4.结束语

换热站供热系统采用变频技术可实现电动机的软起动，启动平滑无冲击。一方面可以减少启动时對电机和电网的冲击，既保护了电动机，延长其使用寿命；另一方面变频调速供暖介质的流量，达到快速调节温度的目的和自动进行失压补水；最为重要的是节约能源。和工频运行相比可节能40到50%。 [科]

【参考文献】

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