6ES7222-1BF22-0XA8支持验货

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恒压供水变频器控制方案

SINE303变频器恒压供水上的应用

在供水系统中，恒压供水是指通过检测管网压力，在供水网系中用水量发生变化时，而控制出口压力保持在设定值不变的控制方式。一般使用水泵时，选用的设备额定**通常都超过实际需要的**，而实际用水过程中所需的**会发生变化，如在楼宇供水中，白天和夜晚的用水量变化很大，采用阀门来调节**的方式使用较为普遍。虽然方法简单，但这种方式实际上是通过人为增加阻力的办法达到调节的目的，这种节流调节方法浪费了大量的电能，同时设备的使用和维护成本较高。本文介绍利用SINE303变频器内置PID功能进行自动恒压供水控制，满足节能降耗的要求；

电气图及调试

按图所示的电路，连接空气开关、漏电开关、电源，检查接线无误后，合上空气开关，变频器上电，数码管显示0.0。
关掉电源，电源指示灯熄灭后，再连接电机、起停开关、远程压力表、限流电阻等，变频器和电动机接地端子可靠接地，并仔细检查。
压力表选用YTZ-150电位器式远程压力表，安装在水泵的出水管上，该压力表适用于一般压力表适用的工作环境场所，既可直观测出压力值，又可以输出相应的电信号，输出的电信号传至远端的控制器。压力表有红、黄、蓝三根引出线。

压力表电气技术参数：
电阻满量程：400Ω（蓝、红）
零压力起始电阻值：≤20Ω （黄、红）
满量程压力上限电阻值：≤360Ω（黄、红）
接线端外加电压：≤6V（蓝、红）

开环调试：
检查接线无误后，合上空气开关和漏电开关，变频器上电，数码管显示0.0，按JOG键，检查水泵的转向，若反向，改变电机相序。
按运行键RUN，运行指示灯亮（绿色），顺时针方向旋转键盘旋钮，输出频率上升，观察压力表的压力指示，同时用万用表直流电压档测量变频器端子VF和GND之间电压值，随着变频器输出频率升高，压力增加，VF和GND之间的反馈电压上升，记录下将要设定的恒定压力（比如5公斤）对应的反馈电压值（比如3.1V）。按停车键STOP，变频器减速停车。

参数设定

闭环变频恒压运行：
合上起停开关，变频器运行指示灯亮，输出频率从0.0Hz到达30.0Hz后，根据用水情况自动调节，保证出水口的压力恒定为5KG。增大F7.04的参数设定值，出水口的压力增加，减小F7.04的参数设定值，出水口的压力降低。

1.概要
　　 本系统是在建设/土木现场所使用的火药自动填充设备,在一定误差范围内填充火药的设备。
　　 -适用领域:单个机器
　　 -产品种类:K300S,HMI机器（PMU）
　　
2.系统构成
　　 -把纸张做成容器后,自然填充火药。
　　 -把填充完成的火药桶以12个火药桶放在重量计上,经过指示器测量后,把此重量数据通过RS-422通讯发给K300s。
　　 -重量在误差范围以外的产品处理为不良品,合格产品已送到下一个过程。
　　 -弹药填充量和火药爆破能力有直接关系,所以产品合格与否的判断是非常重要。
　　 -合格产品应按一定单个包装。
　　 -HMI与PLC通过RS-422方式进行通讯。
　
3.系统构成 　　


4.主要功能
　　 -通过重量计和PLC的通讯来判断产品的合格与否。
　　 -用RS422通讯模块和12个重量计1:N的方式进行通讯。

  本文介绍项目是天水长城开关厂2002～2003年度的重点新品开发项目，专为青藏铁路开发的、处于地位的新型中压开关设备“XGNE-40.5”。“XGNE-40.5”是40.5kV电压等级，采用SF6气体作为绝缘介质，采用真空开断的C-GIS开关设备，是国际上新发展起来的高新技术的成套配电装置。与其他相同电压等级的开关设备相比较，“XGNE-40.5”具有体积小，可靠性高，免维护等优越性，因而能够适应各种恶劣的运行环境。

    天水长城开关厂是具有33年历史的、拥有完整的产品系列的、中国年产量高的输变电开关设备制造企业，主要生产0.4～35kV高压开关设备、3～35kV高压电器元件及低压开关柜。产品广泛用于国家大、中型电力工程和工业项目，并出口到二十多个国家和地区。

    电力是支撑国民经济建设与发展的重要能源，是我国国民经济实现可持续发展的基础。当前我国的电力供应总体上偏紧，电力消费保持高速增长。输变电设备制造业，尤其是中压开关制造行业的市场前景十分广阔。

    由于市场竞争日益激烈和面对国外企业的冲击，为加快我厂新型开关设备的产品研发速度，在开关设备的设计和制造中引入新的理念和方法势在必行。我厂继产品设计成功地应用二维CAD技术之后，为**产品设计效能，推动设计工具的标准化，又购买了PTC公司的机械设计自动化软件系统Pro/ENGINEER、Pro/Motion和Pro/Structure等三维设计软件进行辅助设计工作。应用PTC解决方案进行了包括“XGNE-40.5”在内的一系列新产品开发项目。来源:http://www.hvsi.cn

    2 采用PTC解决方案的项目目标

    （1）由于市场需求和企业新产品开发计划的迫切要求，产品必须在两年内完成从研发到生产的全过程。

    （2）在产品的前期阶段能看到产品的三维仿真模型，同时应该可以在三维环境下很轻易地观察产品模型中任意感兴趣的剖面，以作为工程选型的基础。

    （3）采用自顶向下的装配设计，在设计中可以先用零部件的外轮部来考虑预留空间，然后在后续的设计中用详细设计的零部件进行替换。也可以在装配中进行零件设计以保证其形状和装配的精度。还可用干涉及间隙检查的功能来检查装配情况。

    （4）通过机构分析和产生的动作仿真看到我们所关心的零部件的速度、位置以及加速度，初步验证机构工作的正确性。

    （5）对产品设计的运动部分进行运动力学方面的研究和优化。

    （6）对产品设计的结构进行研究和优化。

    （7）行为建模生成关键零部件关键部位的外形。

    （8）产生开关设备装配过程和联锁操作过程的动态演示，为开关设备的装配工和维修员提供培训，同时为用户和参观人员提供清晰的演示和教学。

    （9）产品设计过程中的数据库内容全相关性和工程数据的可再利用性。

    3 采用PTC解决方案的项目内容

    3.1CAD实体几何造型（应用Pro/ENGINEER建立数学模型）

    采用几何造型的方法将产品的数学模型在计算机内部建立，在几何造型时，我们力求做到以下几点。

    （1）明确设计意图，创建几何模型，由设计要求导出几何模型。利用特征和设计基准，生成三维实体，可以在三维空间中观看它的形状；当需要修改零件时，只需修改尺寸或增加特征。

    （2）基于特征建模的全相关性和参数化。全相关性是指在设计过程中任何一处的变动都会反映到从设计到加工的各个过程，以确保所有零件和各个环节保持一致性和协调性。参数化是指用熟知的特征作为产品的几何模型的构造要素，通过给这些特征设置参数，然后修改参数很容易地进行多次设计，实现产品开发。

    （3）产品设计中的装配关系管理。将各个零部件装在合适的位置上，确定系统部件间的装配关系，系统会根据给定的约束自动地安排零部件的装配关系，如改变一零件的装配相关尺寸，则与它相关零部件位置或约束都会自动地改变。

    3.2CAE功能仿真（应用Pro/Mechanica进行优化分析）

    （1）干涉检查及结构检查。通过对各零部件的空间体积进行计算，可以及早的发现产品结构设计中相互干涉影响的部分，保证产品设计的正确性。

    （2）进行机构运动仿真。了解机构的运行情况，研究机构的灵敏度，自动地优化机构以满足特定的目的和限制，能够计算组合体中运动和影响运动的力之间的关系。使用这些计算结果通过改变参数可以实现佳的设计方案来优化设计。具体地讲能完成以下的工作：简便而快速地校验机构模型的空间关系；利用行为建模功能合成凸轮轮廓并研究相应的运动条件下的参数变化；指定运动驱动器模拟机构运动中的实际载荷；优化机构模型，研究运动过程中各种可能发生的情况时参数及受力情况的变化。

    （3）结构优化设计。在一定载荷的条件下评估产品的性能，预测产品在实际使用环境下的性能，研究哪些设计参数对结构特性有大的影响，进行几何形状优化。对产品设计构想中的任意类型结构进行建模，通过CAE分析结果比较各方案的优劣；施加不同载荷的约束，观察各参数及相关结构设计变量的变化情况；进行结构形状优化和灵敏度分析，寻找佳工作点；针对设计方案，输出多种格式的结果，方便设计数据的共享。

    4 PTC解决方案的实施过程及结果

    该作品中应用PTC解决方案按照设计流程主要经历三个阶段（如图1所示），采用了Pro/ENGINEER2001和Pro/Mechanica两种PTC软件模块。    

图1该项目采用PTC解决方案的产品开发流程 4.1研究性开发阶段

    在研究性开发阶段，主要任务是确定今后整体设计的理念和宗旨，即根据设计师的创造性构想，结合设计对象的功能性制定总体设计方案。解决诸如“采用何种结构形式和驱动方式”、“预计达到的参数值是多少”和“采用何种材料”等影响到具体设计阶段的问题。主要的工作内容为应用Pro/ENGINEER及相关模块进行驱动机构初形式的概念化设计，建立几种初构想方案的3D模型，创建相应的布局框架，以直观的形式比较、确定设计方案，并确定相关需要解决的工程问题，同时决定设计过程中分工和权限分配。

    4.2具体设计阶段

    在具体设计阶段，主要是要按照前一阶段所确定的设计方案，进一步进行细化设计，确定各零部件的形状、尺寸以及材料的选择。同时根据设计中遇到的需要改进之处，在充分论证的基础上，对总体设计方案进行修正，终初步完成产品设计图样。在具体的工作过程中，我们首先按照设计方案为基准做出相应的产品骨架（Skeleton）模型，然后使用Pro/ENGINEER软件及其相关的CAD模块作为设计工具，采用自顶向下的设计方式进行产品具体设计。通过骨架模型，我们得到了诸如产品架构、各种零部件的位置及相互连接等相关信息。这样，相关设计人员就只需基于骨架模型，集中注意力于相应的零部件的结构形式设计。同时针对设计中暴露出的不足，对设计方案和骨架模型作出了部分修正。通过参照骨架进行几何复制，设计工程师在较短的时间内就分工协作完成了产品的设计工作设计；我们课题组的4人利用Pro/ENGINEER进行C-GIS的设计，经过两个月的时间我们已完成总体结构设计。比起通常6～9个月的设计耗时，所用时间不到原有耗时的三分之一，设计效率获得很大**。

    4.3设计校验阶段

    在设计校验阶段，需要解决“产品结构形式和强度是否可靠”、“运动部分的运动形式和各项参数是否达到要求”、“机构的总体效率如何”、“能量分配是否合理”等问题，同时还须按照预定参数和运动形式的要求，确定关键运动零部件（这里仅举其中一项凸轮为例）的外形尺寸并检验其刚度是否可靠。为保证产品设计的合理和可靠，这一阶段主要是采用Pro/ENGINEER及Pro/Mechanica及相关的CAE模块，进行了这样几项工作：①对驱动机构运动部分的整个运动过程进行仿真运动分析；②对产品设计结构和运动能量分配进行优化处理；③针对校验结果，对机构形式和设计方案进行合理改进；④按照优化后外部条件利用行为建模方式生成优化后的关键零部件机构和外形尺寸，并对其受力情况进行分析，与原有受力情况相比较，校验该件的强度。     

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    通过前三项工作的校验优化过程，驱动机构的主要运动参数分闸运动速度和机构运动效率获得了显著**。图3是在利用Pro/Mechanica对机构进行仿真运动分析并进行优化后得到的运动部件速度曲线。原有产品设计能够达到的运动速度为1200mm/s，储能弹簧力为5200N，优化分析后在储能弹簧力降制至2500N的情况下，运动速度**到了2000mm/s，该产品中驱动机构总传动效率从30%**到70%。经产品试制后试验验证，试验数据与此相符。

    经过第四项的工作，我们利用行为建模功能模块自动生成了机构优化后的关键运动零部件结构和外形尺寸。以驱动凸轮为例，图4为根据对凸轮接触部位接触力进行分析优化的结果，结合Pro/ENGINEER软件对驱动凸轮接触部分外型进行行为建模的模型情况。通过行为建模，可以及时准确地将优化结果反映到零件模型的变化中，很大程度上减小了凸轮接触部分的碰撞力，使其运动效率和工作可靠性得到明显**。图5为采用行为建模外型驱动凸轮进行仿真运动分析获得的优化后凸轮接触力，凸轮接触力从原设计的200000N减少到低于100000N，凸轮的可靠性**很大，从而也**了所开发产品的整体可靠性。  产品试制和试验后，产品各项参数均符合并优于原设计要求，产品设计取得了圆满成功。PTC解决方案中设计数据库的相关联性使得在生产过程中与CAM技术相结合可以方便快捷的进行零件加工。无论是把数字文件直接应用到数控机床还是为传统模型的制造提供三维模型，采用Pro/ENGINEER快速建模都可以为快速的制造和设计更改的及时反映提供有效的支持。同时Pro/ENGINEER提供的干涉检查功能使我们不需依赖物理模型就可以对零部件之间的装配关系和间隙进行检查。  

图3采用Pro/Mechanica对机构进行仿真运动并优化后得到的终运动速度曲线

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图4对驱动凸轮接触部分外型进行行为建模的模型情况5 项目效益和现状

    我们原来使用的CAD设计软件主要是二维设计软件，由于设计软件数据集成能力和设计体系不很理想，加之二维软件对模型进行仿真分析校验的能力较差，使得设计者在设计阶段对产品可靠性的了解于经验值，无法进行细节性的优化设计，影响了产品开发速度和效率。通过应用Pro/ENGINEER及Pro/Mechanica，以该作品为例，传统方法开发该类开关设备（从立项到试验通过），使用5～10人的设计小组，平均花费需要5年时间。通过应用Pro/ENGINEER及Pro/Mechanica，我们使用4人设计小组1年半就已经完成了上述工作，工作效率大大**。新产品上市时间由5年缩短为2年，节约成本在人民币百万元以上。同时由于设计软件同生产的紧密结合，设计差错减少达80%以上，所有错误都能被及时发现并加以妥善解决。现在“XGNE-40.5”已完成了产品开发过程和全部试验项目，新产品设计取得了圆满成功。