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关键词：变频器 风机 节能效果
能源短缺已是我国在经济发展过程中显现出来的相当严重的问题，特别在夏季，各地都实行限电，在某种意义上也是经济发展的阻力。但能源紧张并未改变，能源浪费普遍存在。节约能源，让有限的能源发挥最大的作用，每年都有很多节能方面的科研成果，但这些科研成果如何应用和推广，已经成为目前的重点问题。
一 个案分析
某制药厂，由于生产车间的工艺要求比较高，温度过高、过低或湿度偏大、偏小，都会影响到药品的质量。该厂车间里有台45kW的风机即使是工作人员下班后，风机也不能停，因为还有一些半成品药在流水线上，只需要很小的风量。由于没有任何措施风机只能24小时开机，浪费现象严重。笔者根据问题设计了两套方案供药厂参考：(1)用时间继电器、变频器控制；(2)用小型PLC、变频器控制。
二 方案设计
1. 方案一的可实施性
(1)经济性。由于工厂的风机为降压起动，为提高起动效果和优化速度控制，选择施耐德45kW的ATV38变频器，其价位约在11000元，加上其他中间继电器、时间继电器、空开、控制箱大约2500元，人员劳务开支约1500元。共计约15000元。
(2)研制时间。图纸设计半天时间、定制控制箱6天、变频器订货7天、箱体成套1天、带机测试1天、现场时运行3天。总研制时间为13天。
(3)人力投入。设计图纸、指导安装、调试作为自动化专家1人，采购和合同谈判为商务(或其他)专家1人，外协加工员作为行线工1人。
(4)可靠性。继电器和时间继电器的控制如图2所示，其中KK为三位置开关(带自复位)，初次启动如在白班可将KK瞬间向下闭合，KA2得电，除使变频器端子LI2接通24V提供白班频率运行，同时KT1通电，将KT1延时调整到启动时至晚班开始时间的时差，当晚班开始时，KT1延时到，切除KA2，KA3得电，提供变频器端子LI3接通24V，变频器提供晚班运行频率，KT2按晚班时间长短调整，在晚班时要将KT1延时调整为白班工作长度。晚班结束自动转为白班工作频率，以后即可自动切换运行。这种方案的缺点是：线圈受电压的影响比较大，触点的动作次数有限，电路复杂，带电运行一段时间后需要微调，停电后运行的调整量较大，可靠性一般。
2. 方案二的可实施性
(1)经济性。在第一种方案的基础上，把中间继电器改为PLC，把控制箱省略，直接挂在墙上。PLC的价格(约1300元)相对较低，因而节约了成本。
(2)研制时间。图纸1个小时、变频器定货7天、PLC定货4天、PLC编程1个小时、带机测试1天、现场运行3天。总研制时间11天。
(3)人力投入。设计图纸、指导安装、调试、编程可由1人承担，物资采购和合同谈判可由另1人承担。
(4)可靠性。由于PLC本身自带时钟，可以给PLC编两个时钟比较信号，根据要求设置为：(a)早晨6点(提前两小时)到晚上20点(推后两小时)比较后输出一个信号。(b)晚上20点到第二天6点比较后输出一个信号。而且PLC时钟信号不会因为停电而丢失，电路简单，安全可靠。
三 方案的程序设计
经过比较，第一种方案电路复杂、器材较多、故障点多、电路不能断电，断电后需要重新进行时间的整定，很费时间。第二种方案电路简单、故障点少，而且时钟信号不会因为断电而要重新设定。厂里的计算机网络平台已搭建好，设备维护组基本实现网络维护的要求。而第二种方案中的PLC编程软件FXGP_WIN-C是基于Windows 9x以上的操作系统，可以在线联机，便于修改、维护程序，同时便于扩展输入输出接口，于是选择了第二种方案，并进行如下设计：进行PLC的选型，因为点数不多，输入4点输出4点足够了，考虑到小点数的价格差不了多少，本次方案中选用了三菱FX1S系列的20MR(12点输入8点输出)的PLC，便于以后扩展为两个变频站点。
1. PLC的程序设计
Y007为第一段速度，Y006为第二段速度。程序如图3所示：
用X003的上升沿把时间为2005年10月20日10时34分51秒用K5、K10、K20、K10、K34、K51写进数据寄存器D10、D11、D12、D13、D14、D15中。X004为正负30秒修正。用TWR 把时钟写入可编程控制器的实时时钟中，用CMP指令把早晨6点和D8015中的时间进行比较，如果小于等于PLC的时钟时间则M101和M102中继得电。同理，用CMP指令把晚上20点和D8015中的时间进行比较，如果大于等于PLC的时钟时 间则M103和M104中继得电。这样就完成了早晨6点至晚上20点为Y007输出，晚上20点至第二天的早晨6点为Y006输出。为了可靠性下位软件中对Y006和Y007进行了互锁。
2. 变频器的参数设计
ATV38HD54N4，45kW，3相，380V ～460V，内置EMC滤波器。因为ATV38是施耐德公司在ATV58基础上生产出来的变频器，很多功能和ATV58比较相似。价格比ATV58要便宜得多。把控制方式参数设置为端子控制，LI2端子对应的参数设置为第一段速度35赫兹，LI3端子对应 的参数设置为第二段速度47赫兹，其它的参数可以进行模糊设置。控制端子接线见图4。
四 运行结果
通过72小时的运行，系统稳定可靠，一天总的节电度数为330度，按每度0.5元计算的话，每天可节约165元，总投资约13000元，80天可收回成本。可见节能效果明显。 | 
