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1、课程设计论文目录1 变频器恒压供水系统简介 .11.1 恒压供水控制系统构成 .11.2 变频恒压供水系统理论分析 .21.2.1 变频恒压供水系统节能原理 .21.2.2 变频恒压控制理论模型 .31.3 变频器恒压供水产生的背景和意义 .42 变频恒压供水系统设计 .52.1 设计任务及要求 .52.2 系统主电路设计 .52.3 系统工作过程 .82.3.1、减泵过程 .82.3.2、加泵过程 .83 器件的选型及介绍 .93.1 可编程控制器(PLC) .93.1.2 PLC 的工作原理 .103.1.3 PLC 及压力传感器的选择 .103.2 变频器简介 .113.2.1 变频器的
2、基本结构与分类 .113.2.2 变频器的控制方式 .113.3 变频器选型 .123.3.1 变频器的控制方式 .123.3.2 变频器容量的选择 .133.3.3 变频器主电路外围设备选择 .154 PLC 编程 .174.1 PLC 的 I/O 接线图 .174.2 PLC 程序 .185 变频器参数的设置 .215.1 参数复位 .215.2 电机参数设置 .21总结 .22参考文献 .23课程设计论文11 变频器恒压供水系统简介1.1 恒压供水控制系统构成变频恒压供水系统的供水部分主要由水泵、电动机、管道和阀门等构成。通常由异步电动机驱动水泵旋转来供水，并且把电机和水泵连成一体，通过
3、变频器调节异步电机的转速，从而改变水泵的出水流量而实现恒压供水的。因此，供水系统变频的实质是异步电动机的变频调速。异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。给定值 压力+-图 1.1 恒压供水系统方框图水压由压力传感器的信号4-20mA送入变频器内部的PID模块，与用户设定的压力值进行比较，并通过变频器内置PID运算将结果转换为频率调节信号，以调整水泵电机的电源频率，从而实现控制水泵转速。由于变频器内部自带的PID调节器采用了优化算法，所以使水压的调节十分平滑，稳定。同时，为了保证水压反馈信号值的准确、不失值，可对该信号设置滤波时间常数，同时还可对反馈信号进行换算，
4、使系统的调试更为简单、方便。西门子系列PLC编程采用STEP7软件，它是西门子PLC的视窗软件支持工具，提供完整的编程环境，可进行离线编程和在线连接和调试，并能实现梯形图与语句表的相互转换。系统程序包括主程序和起动子程序，主程序包括参与调节程序和电机切换程序；电机切换程序又包括加电机程序和减电机程序。起动子程序实际上是清零子程序。在主程序中，设置两个变频器频率上下限到达滤波时间继电器，用于稳定系统。变频器 水泵 用户管网压力变送器课程设计论文21.2 变频恒压供水系统理论分析1.2.1 变频恒压供水系统节能原理 供水系统的基本特性和工作点扬程特性是以供水系统管路中的阀门开度不变为前提，表明水泵
5、在某一转速下扬程 H 与流量 Q 之间的关系曲线 f(Q)，如图1-1所示。 0NQH管阻特性扬程特性Q NH N图 1.2 供水系统的基本特征由图可以看出，流量 Q 越大，扬程 H 越小。由于在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量的大小主要取决于用户的用水情况，因此，扬程特性所反映的是扬程 H 与用水流量 Q(u)间的关系。而管阻特性是以水泵的转速不变为前提，表明阀门在某一开度下，扬程 H 与流量 Q 之间的关系 H J (Qu )。管阻特性反映了水泵的能量用来克服泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。由图可知，在同一阀门开度下，扬程 H 越大，流量 Q 也越大。由于阀门开
6、度的改变，实际上是改变了在某一扬程下，供水系统向用户的供水能力。因此，管阻特性所反映的是扬程与供水流量 Qc 之间的关系 H f (Qc )。扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的工作点，如图中 A 点。在这一点，用户的用水流量 Qu 和供水系统的供水流量 Qc 处于平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。图 1.2 供水系统的基本特征。课程设计论文3变频恒压供水系统的供水部分主要由水泵、电动机、管道和阀门等构成。通常由异步电动机驱动水泵旋转来供水，并且把电机和水泵做成一体，通过变频器调节异步电机的转速，从而改变水泵的出水流量而实现恒压供水的。因此，供水系
7、统变频的实质是异步电动机的变频调速。异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。1.2.2 变频恒压控制理论模型变频恒压控制系统以供水出口管网水压为控制目标，在控制上实现出口总管网的实际供水压力跟随设定的供水压力。设定的供水压力可以是一个常数，也可以是一个时间分段函数，在每一个时段内是一个常数。所以，在某个特定时段内，恒压控制的目标就是使出口总管网的实际供水压力维持在设定的供水压力上从图 1.3 中可以看出，在系统运行过程中，如果实际供水压力低于设定压力，控制系统将得到正的压力差，这个差值经过计算和转换，计算出变频器输出频率的增加值，该值就是为了减小实际供水压力与设定
8、压力的差值，将这个增量和变频器当前的输出值相加，得出的值即为变频器当前应该输出的频率。该频率使水泵机组转速增大，从而使实际供水压力提高，在运行过程中该过程将被重复，直到实际供水压力和设定压力相等为止。如果运行过程中实际供水压力高于设定压力，情况刚好相反，变频器的输出频率将会降低，水泵的转速减小，实际供水压力因此而减小。同样，最后调节的结果是实际供水压力和设定压力相等。课程设计论文4频率 转速给定值 压力+-图 1.3 变频恒压控制原理图1.3 变频器恒压供水产生的背景和意义泵站担负着工农业和生活用水的重要任务，运行中需要大量消耗能量，提高泵站效率；降低能耗，对国民经济有重大意义。我过泵站的特点
9、是数量大、范围广、类型多、发展速度快，在工程规模上也有一定水平，但由于设计中忽视动能经济观点以及机电产品类型和质量上存在的一些问题等原因，至使在技术水平、工程标准以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比，还有一定的差距。目前，大量的动能消耗在水泵、风机负载上，城乡居民用水设备所消耗的电量在这类负载中占了相当大的比例。因此，研究提水系统的能量模型，找出能够节能的控制策略方法是目前较为重要的一件事。以变频器为核心结合 PLC 组成的控制系统具有高可靠性、强抗干扰能力、组合灵活、编程简单、维修方便和低成本等诸多特点，变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、防雷避雷技术、现代控制、远程监控技术与一体。采
10、用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便的实现供水系统的集中管理与监控；同时系统具有良好节能性，这在能量日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。变频器 水泵 用户管网压力变送器课程设计论文52 变频恒压供水系统设计2.1 设计任务及要求本系统是以一个供水系统作为被控对象，PLC 与变频器协调控制电机的转速与启动和停止。系统控制要求:(1) 工艺参数 : 供水系统由 3 台水泵组成：母管压力 H0.8 时，一台定速，一台变速，一台备用。母管压力 H0.64 时，一台定速或变速，二台备用。母管压力 H0.52
11、时，一台变速，二台备用。(2) 电动机参数：型号： JD-L-39-4功率：75KW额定频率：50Hz额定电压：380VAC；额定转速：1470 r/min额定电流：126.6 A(3) 水泵电机的起动 /停止、正转、调速控制。(4) 变频器采用远方控制方式。(5) 通过母管压力变送器测得实际压力大小，同时和压力给定组成闭环控制。(6) 变频器的运行状态指示（如运行、停止、过流、低压等） 。(7) 变频器的报警处理。课程设计论文62.2 系统主电路设计供水系统主电路设计如图 3.4 所示，采用了一台变频器同时连接两台电动机，所以必须确保开关 KM1 和 KM2 电气互锁，互锁功能由软件和硬件实现。在变频水泵出现问题或紧急情况下，可以起用备用水泵。三台电机分别为M1、M2、M3，它们分别带动水泵1#、2#和备用泵。接触器KM3、KM4、KM5分别控制M1、M2、M3的工频运行；接触器KM1、KM2分别控制M1、M2的变频运行；FR1、FR2、FR3分别为三台水泵电机过载保护用的热继电器；QF1、QF2、QF3分别为变频器和三台水泵电机主电路的空气低压断路器；FU为主电路的熔断器，用作短路保护。三相电源经低压熔断器、
