莱芜西门子专业授权代理商

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问题提出

众所周知，变频器已经广泛应用各行各业。但变频控制系统如何设计，变频控制柜设计与制造对实际应用具体要求，是许多及制造商，客户想明确了解的。本章从实际设计及应用案例中，总结设计要点，写出拙见，供**参考。

根据实际及客户要求进行设计

在变频控制系统设计前，一定要了解系统配制，工作方式，环境，控制方式，客户具体要求。
具体系统分新设计系统还是就设备改造系统。
对旧设备改造，电气工程师应该确切知道如下技术参数及要求。
1． 电机具体参数，2． 出厂日期，3． 厂商（国产，4． 进口）
5． 电机的额定电压，6． 额定电流，7． 相数。
8． 电机的负载特性类型，9． 工作制式。
10． 电机起动方式。
11． 工作环境。如现场的温度，12． 防护等级，13． 电磁辐射等级，14． 防爆等级。
15． 配电具体参数。
16． 变频柜安装位置到电机位置实际距离。（变频柜到电机距离是非常重要的参数）
17． 变频柜拖动电机的数量及方式。
18． 变频柜与旧的电气系统的切19． 换关系。一般为Δ-Y启动与变频工作互为备20． 用，21． 切22． 换保护。
10.变频柜的外围传感变送器的选用参数及采样地点。
10.变频控制柜的控制方式，如手动/自动，本地/远程，控制信号的量程。是否通讯组网。
11.强电回路与弱电回路的隔离。采集及控制信号的隔离。
12．工作场合的供电质量，如防雷，浪涌，电磁辐射。
对新变频系统，电气工程师应该与机械工程师对传动机械负载特性，深入了解，才能确电机类型，容量。根据电机机械负载特性，容量，选用变频器的类型，容量。

目前，机械负载与电机转矩特性有许多种类，常用有三种。
1． 恒转矩负载。如传送带，2． 升降机等
用公式表式为 P=T*N/975 P-电机的功率 T-电机转矩 N-电机转速
对恒转矩，系统设计应注意：
（1） 电机应选变频器**电机
（2） 变频柜应加装**冷却风扇
（3） 增大电机容量，（4） 降低负载特性
（5） 增大变频器的容量
（6） 变频器的容量与电机的容量关系应根据品牌，（7） 一般为1.1~1.5电机的容量。


3． 平方转矩负载。如风机，4． 水泵类
用公式表式为 T=K1*N2 ，P=K2*N3 P-电机的功率 T-电机转矩 N-电机转速
一般，风机，水泵，采用变频节能，理论与实际证明节能为40~50%左右，此类应用占变频器应用30~40%左右。
对平方转矩负载，系统设计应注意：
（1） 电机通常选异步交流电机。根据环境需要，（2） 选电机防护等级和方式。
（3） 大于7.5KW变频柜,应加装通风散热设施
（4） 电机，（5） 变频器容量关系。
关系系数 国外变频器容量 国产变频器容量
国外电机容量 相等相当电机容量 1.3-1.5电机容量
国产电机 1.2电机容量 1.5-2电机容量


5． 恒功率负载。如卷扬机，6． 机床主轴。
公式：P=T*N/975=CONT。
一般达到特定速度段时，按恒转矩，**过特定速度时，按恒功率运转。
恒功率机械特性较复杂。

对于每个变频控制柜，设计是整个系统重点，较能体现产品质量关键环节。对于变频控制柜，
电气设计工程师应在如下设计方面入手。
1. 变频控制系统的原理图设计
2. 电路主路设计。
3. 电路控制路设计。包括常规控制电路，4. PLC控制接口电路，5. 变频器联网等。
6. 变频控制柜的工艺设计。包括电气工艺设计，7. 柜体板金工艺设计。

原理图设计
根据以上所述的原理规则，参照变频控制柜的原理图，根据实际需要，画出原理图。
电路主路设计。按如下顺序选择主回路电器件。
（1） 确定机械负载特性，（2） 功率，（3） 扭矩，（4） 转速
（5） 确定电机特性，（6） 额定电压，（7） 额定功率，（8） 额定电流，（9）
（10） 根据以上条件，（11） 和实际客户的需要，（12） 对下列电器元件取舍（13）
TR-变压器为可选项，根据电压等级标准，选配。
FU-熔断丝，一般要，选择为2.5-4倍额定变频器电流。注意熔断丝选速熔类。
QA-空开，一般要，选择为1.2倍额定变频器电流
KM-接触器，必须要，选择为额定变频器电流
LY-防雷浪涌器，较好要，特别雷暴多发区，以及交流电源尖峰浪涌多发场合，保护变频系统免遭意外破坏。一般配40KVA浪涌器。

DK-电抗器

电抗器的作用是抑制变频器输入输出电流重高次谐波成份带来的不良影响，而滤波器的作用
是抑制由变频器带来的无线电电波干扰，即电波噪声。
有的变频器内置电抗器，有的场合也可不装电抗器。一般，多大功率变频器配多大电抗器，变频器厂商提供参数。选择电抗器的参数，可由下面公式计算
L=(2%~5%)V/6.18*F*I
V-额定电压 V
I-额定电流 A
F-较大频率 HZ

LBI/ LBO 输入输出滤波器，一般应根据频率进行配置
R-制动电阻 计算较复杂，应在变频器柜制造商指导下配置。

电路控制回路设计，按电气工程师知识及变频器要求设计。但应注意
（1） 输入/输出的弱电信号，（2） 与PLC，（3） 仪表，（4） 传感变送器，

一、设计说明
一个良好的酒店智能系统应该从以下几个方面满足设计要求：
1、 分布式控制结构，可以灵活的完成房内各种设备集中分散控制，方便客人操作。
2、 选用的控制系统必须能够同时完成多种不同设备的控制，减少墙装设备的数量，使墙面装修整洁。
3、 软件系统采用专业SQL数据库，可以满足酒店管理要求，灵活的进行控制设备、控制内容的更改、扩展，为客人提供个性化方便的操作环境。
4、 控制系统可以方便的和其他系统共用综合布线网络，节省，容易扩展。
5、 控制系统为开放成熟的TCP/IP通讯协议，具有可靠的技术支持。
6、 高度艺术化、人性化的操作界面。
酒店客房控制系统基于总线型的网络系统，整个系统包括计算机网络通信管理软件和智能客房控制硬件系统设备两部分，采用成熟的TCP/IP通信协议和大型SQL Server（客户/服务器模式）数据库，保证了整个系统的稳定性和可靠性。
网络型客房信息与控制系统集智能灯光控制、空调控制、服务控制与管理功能于一体，具有智能化、网络化、规范化特点，将科学的管理思想与先进的管理手段的相结合，帮助酒店各级管理人员务人员对酒店运行过程中产生的大量动态的、复杂的数据和信息进行及时准确的分析处理，从而使酒店管理真正由经验管理进入到科学管理。
二、系统布线方案
系统底层直接采用标准TCP/IP通信传输协议，每个客房控制器都有自己独立的网络地址，客房控制器之间采用五类网线串行连接，通过楼层服务器就可以实现将所有客房联网，从而节约单独布线所耗费的大量人工和材料费用。各个楼层的数据通过楼层服务器进行数据的集中和转发，从而保系统数据的完整和稳定。


图1 客房功能示意图

图2 网络拓扑结构
三、系统硬件设备部分
1． 系统组成
从功能组成上可分为客房内设备和联网通信设备两部分。
（1）客房内设备
RTU-7600智能客房控制器

客房所有设备控制**，强大核心提供丰富功能支持，插卡控制－客人进房间插卡，自动打开廊灯、同时使左右床头灯开启50％亮度，客人拔卡离开房间后，客房受控灯光、电器延时10－30秒自动关闭（在夏季，拔卡后，盘管风机自动处于低速运行状态；其他季节，拔卡后，盘管风机自动关闭）：
A．调光回路：3路220V 3A，可调除日光灯外各种阻性白织灯或电子低压灯，多达32级调光近似无级调节，灯光亮度非常均匀柔和；
B．灯光回路：10路220V 10A，可控制各种电器和灯光设备，过流有保险管保护；
C．空调回路：5路220V 10A，配合风机温控器可实现客房自动温度控制或盘管风机高中低速手动控制；
D．服务系统：请勿打扰、请即清理，可连接门外勿扰清理门铃三合一指示牌；
E．电源总控功能：按总控按钮或拔卡后可关闭房内所有受控电器和灯光；
F．以太网接口：每个控制分配一个固定的局域网IP地址，方便远程下载和维护升级；
G．防死机设计：内建功能，即使万一在恶劣电磁干扰环境下死机也能自动复位恢复运行；
H．全插拔式设计：和接线箱全可插拔电缆连接，方便拆卸维修；
I．强大扩展功能：控制器连接联网电子门锁、保

一、 概述：
按照新一轮城市建设和经济发展规划，城市建设和经济发展对优化城市能源结构提出了更高的要求。而推行热电联产、城市集中供热，是解决城市能源结构和环境污染问题的有效措施，充分体现节约能源、保护环境，提高能源利用效率、企业经济效益和社会效益的较佳途径。所以既有利于节约能源，又有利于提高热电企业的经济效益和社会环境效益，给热电企业的发展创造了更加广阔的前景。
随着热用户的不断增加，热用量不断的加大，而怎样才能更好，更有效的对整个热网管道，热用户计量进行管理呢？利用远程监测，对整个热网管道，仪表进行跟踪监控，不仅可以全面掌握整个热网管线供热状态，还能快速、准确地反映仪表故障报警信息，方便维护人员及时查修，这样不仅节省大量的人力、物力，而且较大的提高了热网的现代化管理水平。城市热网监控作为数字化城市的一个方面，已显示出越来越重要的作用。
二、 需求：
1、双机采集加热站的模拟量和开关量。下位PLC、DP块/采集模块、上位软件全
部无缝连接，分层冗余。监控加热站的温度、压力、流量、电动阀门、循环泵的启停/开关。保证系统的安全性、稳定性、实时性。
2、采集下属的50个供热站的数据传递到*数据中心。通过VIPA PLC通讯模块接受主叫猫的拨号，由被叫猫将远程数据传送到*数据中心。

三、 系统设计原则：
1．稳定性原则
系统的运行起着十分关键的作用，因此在系统建设过程中，将系统的性稳定性作为设计的可以选择原则
2．开放性原则
坚持开放行原则，为今后系统的升级扩展维护和二次开放过程提供较大的灵活性
3．技术先进性原则
保证系统的先进性，只有这样，系统才能经受实际的考验，保证不会被淘汰
4．经济性原则
经济性原则不仅体现在设计过程中，而且会为系统今后的维护降
5．操作维护简单原则
系统不仅要功能完善，而且应该操作简单，维护方便，这会为使用人员带来很多操作的方便性
6．可扩展性原则
为了使系统具有一定的应变能力，可以方便的修改和灵活的扩充，应使系统保证一定的可伸缩性

四、 系统概述：
系统主要由力控软件、TP—bbbb MODEM、西门子 PLC、VIPA PLC构成，这种方式的主要特点是结构分散、开放性好、稳定性强、性价比高并且扩展容易。
主要工作方式：
力控软件主要负责数据采集、通讯处理、人机界面和WEB发布等工作；
TP—bbbb MODEM负责将VIPA PLC采集到的各个供热站数据转为以太网通讯，并将数据通过电话线网络传递给力控软件；
两台SIEMENS PLC互作冗余，同时负责加热站的现场仪表和设备的通讯及数据采集和控制。一旦有一台PLC瘫痪，系统可以在较短的时间内自动实现冗余PLC的智能切换，以此来保证加热站系统监控的**可靠性。
加热站：
力控软件设在*数据中心。由两台嵌入CP5611通讯卡的采集服务器互作冗余备份，同时采集下位SIEMENS PLC的现场数据。一旦一台采集站的计算机瘫痪，另一台计算机的力控软件可以自动的接过监控的任务，实现上位机的冗余，画面同步，数据同步显示、历史保存。
力控软件采用典型的C/S和B/S结构，B/S方式是作为WEB服务器，将实时数据和画面通过WEB进行发布，远端用户经过授权，无须安装任何插件，使用标准的浏览器通过固定IP或域名绑定进行访问即可在远程进行监视。C/S方式是力控软件作为标准服务器端与各分站的多个客户端（通过力控NETSERVER通讯组件）进行通讯。客户端通过局域网的IP地址访问采集站的数据库数据，在非本地中控室的其他控制室就可实现对现场数据的采集，各仪表和执行器的下置控制。力控客户端的定制可有5个，如果增加客户端，客户需要付额外的费用。
供热站：
力控同样设置在中控室内，现场50个供热站点分散在一定的区域内。
在每个供热站需要有一组相应的采集设备。这里使用VIPA的214CPU作为RTU（数据采集模块）。由该CPU上的IO模块，采集供热站的现场数据，并由自带的串口和TP—bbbb调制解调器连接。上位的力控在进入运行后，会由IO调度对连接上位机串口的主叫猫发送AT命令，使主叫猫通过拨号去和现场的被叫猫进行通讯，采集每个供热站现场的开关量、模拟量。同时还可以通过对力控HMI（人机界面）上一些参数的设定来控制现场电动执行器或者一些阀门的启停或开度，来达到根据现场的实际情况调整供暖的温度。真正做到了在线的远程监控。
为了保证系统的稳定性和便利的管理方式，人性化的操作。该供热站系统的MODEM全部采用自动呼叫，断线智能重新连接的方式。这样在现场一旦停电或出现电话线信号不稳定甚至断线的情况下，不需要现场再去重新对MODEM进行重新的配置。节省了维护成本，大大提高了系统的自动化程度，并保证了该系统的稳定性