学士学位论文变频调速控制柜的设计Word格式文档下载.docx

1、摘 要本次设计采用“一台变频器控制多台水泵”的多泵控制系统。在这里利用PLC设计一套变频调速恒压供水系统，该系统可根据管网瞬间压力变化自动调节某台水泵的转速和多台水泵的投入及退出，使管网主干管出口端保持在恒定的设定压力值，并满足用户的流量需求，使整个系统始终保持高效节能的最佳状态。可实现恒压变量、双恒压变量等控制方式，多种启停控制方式，该系统可以通过人意修改参数指令（如压力设定值、控制顺序、控制电机数量、压力上下限、PID值、加减速时间等）；具有完善的电气安全保护措施，对过流、过压、欠压、过载、断水等故障均能自行诊断并报警。为保证小区的供水正常，利用PLC控制的变频调速恒压供水系统，按照用户的

2、需求按需调节水泵流量，根据夜间用水少可以只开一个小流量泵，并满足用户的流量需求，使真个系统始终保持高效节能的最佳状态。关键词：变频器；可编程控制器；恒压供水 Abstract This design adopts one inverter control more water pump pump control system. Here using the PLC design a set of variable frequency speed regulation constant pressure water supply system, the system can automatica

3、lly adjust according to network instantaneous pressure change of a rotational speed of pumps and water pumps more input and exit, pipeline ZhuGanGuan outlet in a constant set pressure value, and satisfy the users demand, the whole system always maintain the best condition of high efficiency and ener

4、gy saving. Can realize constant pressure variable, double constant pressure variable control mode, such as a variety of start-stop control mode, the system can be modified by disappointing parameter instructions （such as pressure set data, control the order quantity, control motor, pressure on the l

5、ower limit, the PID value, deceleration time, etc.）; Is the perfect electrical safety protection measures, lying, overvoltage, undervoltage, overload and water fault, etc to diagnose and report to the police. In order to ensure the village water supply is normal, the use of PLC control of frequency

6、conversion velocity modulation constant pressure water supply system, in accordance with user requirements according to the need to adjust the pump flow, according to the night less water can only open a small flow pump, and satisfy the users demand, make the whole system always maintain the best co

7、ndition of high efficiency and energy saving. Keywords：Frequency converter; Programmable controller; Constant pressure water supply摘要1第一章 引言4 1.1 应用背景和选题意义41.2 设计要求和内容 5第二章 系统的总体设计方案 72.1 功能设定72.2 总体结构关系82.3 总体工作流程9第三章 系统主要硬件的选择及应用113.1 主要硬件的选择113.2 水泵控制回路13 3.3 变频器的输入输出回路 14 第四章 变频调速恒压供水系统的设计164.1

8、变频调速系统简介164.2 变频调速控制方式164.3 控制系统的电路设计17第五章 系统的软件开发225.1 PLC应用的开发步骤225.2 PLC的程序设计23第六章 柜体设计256.1. 尺寸要求256.2. 功能要求256.3. 机柜的工艺性要求26第七章 电气布置图的设计277.1低压电器电控设备的布置原则277.2操纵器件的布置287.3其他器件的布置287.4全文总结29致谢31参考文献32第一章 引 言随着变频技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统以其环保、节能和高品质的供水质量等特点，广泛应用于多层住宅小区及高层建筑的生活、消防供水中。变频恒压供水的

9、调速系统可以实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中如何充分利用专用变频器内置的各种功能，对合理设计变频恒压供水设备、降低成本、保证产品质量等有着重要意义。变频恒压供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。目前变频恒压供水系统正向着高可靠性、全数字化微机控制、多品种系列化的方向发展。追求高度智能化、系列化、标准化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、

10、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。变频恒压供水系统能适用生活水、工业用水以及消防用水等多种场合的供水要求，该系统具有以下特点:（1）供水系统的控制对象是用户管网的水压，它是一个过程控制量，同其他一些过程控制量（如:温度、流量、浓度等）一样，对控制作用的响应具有滞后性。同时用于水泵转速控制的变频器也存在一定的滞后效应。（2）用户管网中因为有管阻、水锤等因素的影响，同时又由于水泵自身的一些固有特性，使水泵转速的变化与管网压力的变化成正比，因此变频调速恒压供水系统是一个线性系统。（3）变频调速恒压供水系统要具有广泛的通用性，面向各种各样的供水系统，而不同的供水系统管网结构、用水量和扬程

11、等方面存在着较大的差异，因此其控制对象的模型具有很强的多变性。（4）在变频调速恒压供水系统中，由于有定量泵的加入控制，而定量泵的控制（包括定量泉的停止和运行）是时时发生的，同时定量泵的运行状态直接影响供水系统的模型参数，使其不确定性地发生变化，因此可以认为，变频调速恒压供水系统的控制对象是时时变化的。 1.1 应用背景和选题意义近年来已被全国几百家供水单位采用，均获得良好的节能效果，深获广泛好评。交流电机变频调速技术是近年来发展起来的一项高新技术。主要原来是根据电机不同的负荷、工艺或转矩要求，通过交流变频调速器调节电动机的转速，使其改变电机主轴的输出特性。变频调速技术应用于水泵风机等流体负载时

12、，可使流体的流量、压力根据实际需要自动恒压或恒流量调节。它比采用阀门、节流孔板调节流量或压力节省电能，同时延长设备使用寿命，占地面积大，设备启动频繁，电流和水压冲击严重，设备维修量大等问题。 根据流体力学原理，水泵的流量与电机转速出正比，压力与电机转速的平方成正比，所以风机水泵采用变频调速技术后，节能效果比采用阀门控制压力或流量的方法可节电40% 50%，节水7%。 常规水泵大部分时间均在额定负荷下运行，特别是自来水厂和居民区生活供水，其设计均按最大用水负荷选择水泵，而每天24h用水负荷变化很大，在夜间用水量更少，采用变频恒压供水设备，可根据用水量的大小变化，自动调节水泵转速，同时确保供水压力

13、恒定，不仅可节约大量能源，延长设备使用寿命，又解决了水源二次污染问题，是一种十分理想的高科技节能产品。可编程序控制器（Programmable Logic Controller简称PLC）是60年代在美国首先出现的，其目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能.在此基础上，后来又增添了不少功能，如模拟量输入/输出，移位寄存，四则运算，PDD闭环回路控制，中断控制，特殊功能函数，强制I/O等等，因而使功能更加完善、灵活，适于大规模的复杂控制系统。PLC不但功能齐全，而且用户使用也很方便，其标准的积木式硬件结构以及模块化的软件设计，使得它可以适应大小不同、功能繁复的控制要求.PC采用电气操作人员习惯的梯形图与功能助记符编程，便于用户十分方便地读懂程序、编写和修改。PC具有完善的监视和诊断功能，移定性高，抗干扰能力强，可以适应恶劣的工业应用环境。1.2 设计要求和内容 变频调速控制柜设计一、设计课题二、设计要求 1功能要求 1）有短路保护、过载保护、缺相保护、相序保护和防雷措施。要有电压、电流、水压以及电动机各种运行状态的指示。2）两台电动机能分别实行手动或自动控制，手动、自动控制能够切换。3）通过变频调速，使水压稳定在25MPa。4）选择相应的变频器，设定合理的参数。2工艺要求 电器元件安装时要排列有序，符合元器件的安装工艺要求；导