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软启动器在污水处理系统中的应用

文档作者：张桂琴文档来源：锦西工业学校		点击数：	更新时间： 2025年05月06日
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数控技术数字技术
与应用
14
1 软启动器概述
软起动器是现代电力电子技术、计算机技术和现代控制理论相
结合的新型电动机起动、保护设备,目前,已经从利用晶闸管变流调
压技术进行制作应用,发展成以CPU控制技术为核心,控制可控硅
模块的现代智能化软起动器,使得电机控制技术适应了飞速发展的
电力自动化的更高要求。
软起动器是传统的星—三角起动、自藕降压起动最理想的更新
换代产品。其主要作用有以下几个方面:
(1)有效降低了电动机的起动电流,减少配电容量,避免增容投
资。(2)减小了电动机及负载设备的起动应力,延长了电动机及相关
设备的使用寿命。(3)软停车功能有效地解决了惯性系统的停车喘振
问题,是传统起动设备无法实现的。(4)完善可靠的保护功能,有效地
保护了电动机及相关设备的使用安全。
目前世界上有许多电气公司在生产智能化软起动器,著名的
有:法国施耐德电气公司生产的Altistart(ATS)软起动器,通用电气
(GE)公司生产的QC、ASTAT系列软起动器,美国艾伦-布拉得利公
司生产的SMC系列软起动器,意大利西威(SIEI)公司生产的eST、
dST系列软起动器。国产软启动器有多种品牌和类型,如正泰、西驰、
西普等。
2 软启动器的结构和工作原理
NJR2软起动器是由可控硅模块和微处理器模块两部分构成。
图1为电子软起动器控制框图。在三相电源与电机间串入三相反并
联可控硅,利用可控硅移相控制原理,通过微处理器发出驱动信号
控制其触发角的变化来改变可控硅的导通角,由此来改变电动机的
输入电压大小。电流检测环节随时跟踪检测电机电流的变化状况。
通过增加过载电流的设定和反时限控制模式,实现了过载保护功
能,使电机过载时,关断晶闸管并发出报警信号。相位检测环节随时
检测三相线电流的变化,一旦发生断流,即可作出缺相保护反应。
软启动器启动时,电机端电压随可控硅的导通角从零逐渐上
升,电机转速逐渐增大,直至达到满足启动转矩的要求而结束启动
过程,此时旁路接触器接通(避免电机在运行中对电网形成谐波污
染,延长可控硅寿命),电机进入运行状态。停车时,先切断旁路接触
器,然后可控硅导通角由大逐渐减小,使三相供电电压逐渐减小,电
机转速由大逐渐减小到零,停车过程完成。电机的端电压可按照预
设函数关系逐渐上升,实现不同的起动方式。在整个起动过程中,软
起动器的输出是一个平滑的升压过程(且可具有限流功能),直到晶
闸管全导通,电机在额定电压下工作。从工作原理上看,软驱动器实
际上是一个调压器,输出只改变电压,并没有改变频率,属于降压启
动范畴,起动转矩有所降低,适用于起动转矩要求不高的场合。
3 软起动器的工作模式
软启动器在污水处理系统中的应用
张桂琴
(锦西工业学校 辽宁葫芦岛 125001)
摘要:软启动器是传统的星—三角起动、自藕降压起动最理想的更新换代产品,是现代电力电子技术、计算机技术和现代控制理论相结合的新型
电动机起动、保护设备。由于软启动器表现出的明显优越性,使它广泛应用于工业领域的电机传动设备。本文结合污水处理系统介绍了软启动器与
PLC配合控制的应用,给出了部分原理图,实践证明系统稳定可靠。
关键词:软启动器 PLC 污水处理系统 应用
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2015)05-0014-02
收稿日期:2015-04-12
作者简介:张桂琴(1964 —),女,汉族,辽宁葫芦岛人,大学本科学历,高级讲师,研究方向:电气自动化专业。
图2 CPU 控制原理图
数控技术数字技术
与应用
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软起动器通常有较好的人机交互界面,可以对运行参数进行设
置,并显示工作状态。可以设置多种起动模式和停止模式,对起动时
间、软停时间进行设置;有完善的保护功能,如失速、堵转测试、相间
平衡、欠压保护、欠载保护和过压保护等,可灵活设置相关保护参
数;在通信方面,有的机器提供了标准的串行通信口,控制功能强
大,便于构成自动化控制系统;工作状态的实时监控,有工作电流、
故障信号报警等功能。软启动器可以根据不同负载特性需要,通过
设定采用不同的工作模式。起动模式有限流起动模式、电压起动模
式、电流斜坡起动模式、脉冲突跳起动模式等,个体应用时,要根据
负载特性进行正确调整,达到减小起动电流、缩短起动时间、顺利起
动电机的目的。.运行模式有跨越运行模式、接触器旁路工作模式、
节能运行模式、调压调速方式等。停止功能有自由停车、软停车、直
流制动。
4 软启动器在污水处理系统的应用
在一个污水处理系统中,主要的工艺设备有160KW潜水排污泵
2台(一用一备),功率因素0.8,90KW污水泵2台,功率因素0.8,启闭
机1台,格栅机1台。
4.1 设备控制
设备采用现场按钮控制、控制屏集中及PLC自动三地控制。具
体控制要求如下:
(1)根据水位现场控制排污泵启停台数,具有过载、过压、轴承过
热、绕组过热等保护。(2)启闭机采用现场按钮控制及总控室集中控
制。(3)格栅机自动定时启停,在总控室集中控制,采用PLC控制方
式。
4.2 主要硬件设计
(1)PLC:按照设计要求,启闭机、4台水泵、格栅机、雷达液位计
均需PLC在总控室控制。系统采用了水泵综合保护装置,用于潜水泵
性能检测,具有油室漏水、绕组过热、轴承过热、浸水、加热除湿保护
功能,它采集4台水泵的信号输送到PLC,来检测水泵的工作状态。
采用S7200型PLC,CPU224,输入模块为6ES7321-1BL00-
O A A O ,输出模块为6 E S 7 3 2 2 - 1 B L 0 0 - O A A O , 模拟输入为
6ES7321-7KF02-OABO。CPU模块控制原理图见图2。
(2)软启动器:按照水泵的工作特点,选用一控一可控硅软启动
方式。根据电机功率和过流、过压保护要求,选用西驰CMC-160-3L
和CMC-90-3-L软启动器,分别与160KW和90KW污水泵配套使
用。软启动器使用限流启动模式,对出厂参数进行了调整,启动时间
设定为30s,限流倍数调为3,目的是减小对电源变压器容量的要求。
(3)西门子工控机:配置为CPU E8400 4G 1TG 光驱等。
4.3 水泵控制设计
图3是水泵控制主电路,软启动器与水泵连接,控制水泵的软启
动和软停车。图4是一台软启动器工作原理图,包括水泵的手动控制
线路、水泵综合保护装置线路和软启动器线路三部分。水泵有手动
和自动两种控制方式。手动控制由按钮直接操作,可实现异地控制。
把开关转到自动位置时,雷达液位计把检测信号送到PLC后,由PLC
系统接点接通中间继电器KA线圈,KA触点闭合,使软启动器启动
工作,控制水泵的启停。
4.4 应用效果
该装置已经稳定运行,能满足生产要求。中央控制室对系统进
行控制,上位机有良好的人机界面和通信能力,下位机通过PLC实现
水泵、格栅机、启闭泵的控制,软启动器的使用降低了启动电流,减
小了配电容量和对水泵及管道的冲击,防止水锤效应,提高了系统
的可靠性和稳定性。
5 结语
实践证明,软启动器在污水处理系统中能够可靠稳定运行,能
够满足生产要求,具有应用推广价值。
参考文献
[1]王春艳,王孝红,袁铸钢,马立志.基于PLC 的控制系统在污水处理
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[2]杨帆.基于PLC 的污水处理控制系统[J].机电一体化,2004 年01
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应用,2011 年06 期.
[4]麻荣武,浅谈现代水工业自动化信息控制的一体化趋势[J].化学
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[5]蔡晓霞.基于PLC 的污水处理控制系统的研究[D].浙江工业大学,
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