精品毕设恒压供水变频调速系统设计Word下载.docx

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目录…………………………………………………………………………1

摘要…………………………………………………………………………3

前言………………………………………………………………………3

第一章变频调速技术……………………………………………………4

　1.1变频调速技术的发展历史………………………………………………………4

1.2变频器在工业中的应用……………………………………………………4

1.3变频调速技术的展望…………………………………………………………5

1.4变频调速技术的原理……………………………………………………5

1.5变频调速技术的原理………………………………………………………5

第二章生活供水控制系统设计………………………………………………7

2.1系统概述…………………………………………………………………7

2.2系统特点…………………………………………………………………7

2.3本系统适用范围…………………………………………………………8

2.4工作原理…………………………………………………………………8

第三章PLC控制系统……………………………………………………10

3.1PLC的发展历程…………………………………………………………10

3.2PLC应用………………………………………………………………10

3.3PLC原理………………………………………………………………10

3.4电机启动顺序功能图……………………………………………………10

3.5PLC的选择……………………………………………………………11

3.6PLC梯形图……………………………………………………………11

第四章变频器的选用……………………………………………………12

3.1变频器的要求……………………………………………………………12

3.2FR-F500功能范围………………………………………………………12

3.3变频器的选择…………………………………………………………12

3.4FR-F500的具体参数……………………………………………………12

第五章系统安装…………………………………………………………14

5.1变频器与PLC的连接……………………………………………………14

5.2PLC的控制系统连接图…………………………………………………14

第六章变频器参数设置和使用…………………………………………15

6.1变频器的基本设置……………………………………………………15

6.1.1操作面板的名称和功能……………………………………………15

6.1.2按[MODE]键改变监视…………………………………………15

6.1.3监视模式………………………………………………………15

6.1.4频率设定模式……………………………………………………15

6.1.5参数设定模式…………………………………………………15

6.1.6操作模式…………………………………………………………17

6.2各种操作模式……………………………………………………19

6.2.1PU操作模式……………………………………………………19

6.2.2组合操作模式………………………………………………20

6.3主要参数的设置……………………………………………………21

6.3.1上限频率的设定…………………………………………………21

6.3.2下限频率的设定……………………………………………………21

6.3.3加减速时间的设定…………………………………………………21

6.3.4电子过流保护设定……………………………………………………21

6.3.5使用负荷选择……………………………………………………21

第七章工程清单…………………………………………………………22

7.1低压区生活变频供水系统………………………………………………22

7.2高压区生活变频供水系统………………………………………………23

致谢…………………………………………………………………………24

附录…………………………………………………………………………25

参考文献……………………………………………………………………32

恒压供水变频调速系统设计

—馨岛国际名宛供水系统设计

学生：

指导教师：

（×

学院）

摘要：

本文在介绍最新技术——恒压变频供水系统的基础上，分析了整个供水系统的和和设计过程，从变频器和PLC的选择到具体线路的连接，及系统控制的设计。

其中变频器的保养和维护是本设计的一个关键。

变频调速给水的供水压力可调，可以方便地满足各种供水压力的需要。

在设计阶段可以降低对供水压力计算准确度的要求，因为随时可以方便地改变供水压力。

并且变频器可靠性好，节能效果明显。

关键词：

变频供水；

PLC；

变频器；

频率；

压力传感器；

异步电动机

前言

交流电动机特别是异步电动机由于结构简单、价格便宜、维修方便等优点被广泛使用。

但其调速性能在以前赶不上直流电动机，所以交流电动机的调速技术一直是世界各国研究的课题。

20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体变流技术应用到交流调速系统中，特别是大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，都为交流调速的进一步发展创造了条件。

人们研究出很多类型的交流调速系统，其中有些方法的调速性能已可与直流调速系统相媲美。

因此，交流调速得到日益广泛的应用，目前在调速传动领域交流电动机已有取代直流电动机的趋势。

前期的交流电动机调速方法，如采用绕线式异步电动机转子串电阻调速、鼠笼异步电动机变极调速，在定子绕组串电抗器调速等都存在效率低，不经济等缺点。

交流变频调速的优越性早在20世纪20年代就已被人们认识，但受到元器件的限制，当时只能用闸流管构成逆变器，由于投资大，效率低，体积大而未能推广。

20世纪50年代中期，晶闸管的研制成功，开创了电力电子技术发展的新时代。

由于晶闸管具有体积小、重量轻、响应快、管压低等一系列优点，交流电动机调速技术有了飞跃发展，出现了交流异步电动机调压调速、串级调速等系统。

20世纪70年代发展起来的变频调速，比上述两种调速方式效率更高，性能更好，在近30年得到了迅速发展。

第一章变频调速技术

1.1变频调速技术的发展历史

三次中东战争后，西方一度发生石油危机，廉价能源丧失，使人们认识到节能的重要性，许多传统的工艺过程必须从节能的角度加以重新评价。

其直接影响是要求一大批原来恒速运行的机械改成调速运行，特别是用量很大，通常占总用电量一半左右的风机、泵类负载，采用调速方式来调节输出流量，与传统的恒速运行节流阀调节流量的方式相比，可节电30％左右；

这一事实，促使人们从生产系统总效率的角度来重新评价交流调速系统的经济技术指标，变频调速系统由于具有显著的节电效果；

低廉的运行费用，常可抵消装置价格偏高的不利因素，受到用户的欢迎。

在环境恶劣的生产场合（如冶金、建材、矿山、化工等工业）常有防爆或高速运行的要求，目前世界上还很难生产出大功率、高速的防爆直流电动机，再如水泥行业灰尘大，污染大，直流电动机很不适应，而且直流电机经常换电刷，维护量大，因而常常停机影响生产。

发展生产力的需要大大促进科学技术的发展，因此自从7O年以来，以电子电子器件、微电子器件技术和控制技术等为基础的变频调速技术，有了突破性的进展，生产出满足变频调速要求的变频器，从此交流调速进入了一个崭新时代，为了与以前传统的交流调速相区别，人们通常把实现变频调速为特征的交流调速称为近代交流调速

变频调速技术问世为标志的近代交流调速近二十年来取得了惊人的进展。

首先是由于生产力的发展，生产机械的功率愈来愈大，1000千瓦以上功率装置愈来愈多。

在这样的功率范围内，直流电动机由于受机械换向器及电刷等工艺制造的限制，很难制造额定电压超过1000伏的电动机，因而额定电流变得很大，供电须采用专用汇流排，这样供电电压降和传输损耗增加，相比之下，交流电动机制造超过6000伏以上高压电机并不困难，从而避免了上述直流电动机制造工艺的难点，换言之，功率愈大，交流拖动的经济效益优势将更为明显，制造出功率大大超过直流电动机是形势要求的一个方面；

另一方面还要利用先进控制技术使其性能指标达到甚至超过直流电动机。

1.2变频器在工业中的应用

变频调速应用领域将不断扩大。

随着科学技术的进步、大功率电力电子技术的迅速发展，大规模集成电路和微机技术的突飞猛进，交流电动机变频技术已日趋完善，变频调速器用于交流异步电动机调速，其性能胜过以往任何一种交流调速方式，已成为电动机调速最新潮流。

在国外交频调速已广泛在钢铁、有色冶金、油田、炼油、石化、化工、纺织、印染、医药、造纸、卷烟、高层建筑供水、建材及机械行业应用，功率大到上万千瓦的轧钢机，小到只有几十瓦的公园喷水头，从工厂装备到家用电器，应用范围相当广阔，并且还将继续扩大。

1.3变频调速技术的展望

变频器自八十年代初以来；

国际市场已实现产品的商品化，变频技术的发展主要有以下几个趋势；

（1）最新的是第三代。

（2）变频器产品系列化、通用化、小型化，目前在市场已可看到用于一般产业用和用于风机和泵类的两个系列，功率从0.4千瓦到280千瓦。

产品不同功率都统一了功能，统一了性能，统一了式样，统一了端子符号，统一功能码内容等；

方便了设计和维修。

由于集成电路的高密度和冷却技术的高效率，产品实现了小型化，体积只有过去的60％。

（3）性能智能化：

新产品采用了对电动机的最先进的转矩矢量控制，能获得与负载自动适应的电机转矩；

低速时提高起动转矩，大幅度提高转矩响应速度等。

（4）装置功能多样化：

提供便于安全、便于操作的显示器、监视器、测试器，各种完善的保护环节，便于维护更换的模块和器件等。

1.4变频调速技术的原理

异步电机的转速方程是n=60f（1-s）/p，其中n为电动机的转数，f为电源频率，s为转差率，p为定子旋转磁场的极对数，所以从这个公式就可以看出，要想改变电动机的转速，可以改变f，s，p这三个量中的任意一个，就能够实现调速，又因为电机的旋转磁场的极对数出厂后是固定的，且由于技术和成本问题旋转磁场的极对数不能无限制的增加，所以通过改变旋转磁场的极对数来进行调速，并且还有调速范围小，连续性差等缺点！

而随着大功率开关器件更新换代速度加快，电压、电流频率定额不断提高，开关损耗不断减少，开关频率不断提高，最近几年已经推出比双极晶体管（BJT）更新的绝缘栅双极晶体管（IGBT）已经在新一代的变频器上大量应用，生产出满足变频调速要求的变频器，且调速范围比较宽，对交流电机实现了无级调速。

因此改变电源频率f是比较方便和有效的方法，只要改变了电源频率f就够改变电动机的转速。

1.5变频调速技术的常用技术

（1）SPWM控制技术PWM的调制原理是使变频器的输出脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内面积相等，改变调制波的频率和幅值即可调节逆变器输出电压的频率和幅值。

正弦波脉宽调制（SPWM）技术在变频器中得到广泛的应用。

SPWM变频器调压调频一次完成，整流器无需控制，简化了电路结构，而且由于以全波整流代替了相控整流，因而提高了入端的功率因数，减