交流调速课程设计.doc

交流调速课程设计任务书课题名称 变频恒压供水控制系统设计学院(部) 电子与控制工程学院 专 业 电气工程及其自动化班 级 学生姓名 章飞 _学 号 1 月 1 日至 1 月 6 日共 1 周指导教师(签字) 2012年 12 月 18 日目录课程设计任务书3摘 要5 系统概述6主电路6水泵7变频器8计算8相关继电保护装置9操作使用说明10设备清单和明细表11结束语12参考文献13课程设计任务书一、 设计内容（论文阐述的问题） 变频调速是一种新兴的技术，将变频调速技术用于供水控制系统中,具有高效节能、水压恒定等优点。本课程设计是电气工程及其自动化专业交流调速课程的实践性环节，其主要目的是培养学生初步掌握交流变频调速系统的设计方法及理论知识的应用能力。本课程设计的基本任务是提高学生在调速系统设计方面的实践技能，培养学生综合运用知识，分析和解决实际问题的能力。通过控制系统的设计，初步掌握交流变频调速控制系统设计的方法。二、 设计原始资料（实验、研究方案） 一楼宇供水系统，正常供水量为20m3/小时，最大供水量30m3/小时，扬程25米。采用变频调速技术组成一闭环调节系统，控制水泵的运行，保证用户水压恒定。当用水量增大或减小时，水泵电动机速度发生变化，改变流量，以保证水压恒定。 设计要求：1设二台水泵。一台工作，一台备用。正常工作时，始终由一台水泵供水。当工作泵出现故障时，备用泵自投。2. 二台泵可以互换。3给定压力可调。压力控制点设在水泵出口处。4具有自动、手动工作方式，各种保护、报警置。采用OMRON CPM1A PLC、富士变频器完成设计。三、设计完成后提交的文件和图表1. 课程设计说明书，包括：方案的确定系统的工作原理水泵水泵的容量、主电路元件型号的确定。2. 操作使用说明书。2、图纸部分： 电气控制原理图 四、毕业设计（论文）进程安排序号 设计（论文）各阶段名称 日期1 确定设计方案 2012.12.24 2 完成控制系统设计 2012.12.25-12.26 3 完成设计说明书 2012.12.27-12.28摘 要进入21世纪以来，随着经济发展和城市化的发展，使得人们居住的楼房越来越高，供水系统的安全、可靠、稳定运行显得越来越重要。供水质量主要包括流量、流速、水压。所以本系统采用可编程序PLC和富士变频器来实现对生活水泵的控制，有效的保证居民而且可以手动/自动来回切换，确保供水系统的安全、稳定使用。为了满足该设计中提出的基本功能的要求，本次设计主电路上用两台电动机，由于功率较小可直接启动，同时采用了两个接触器对水泵进行工作的控制，采用热继电器和低压断路器对水泵进行过载和短路保护。控制电路上，为了简单灵活起见，采用课堂中所学过的OMRON CPM1A PLC为中心控制单元。再加入必需的一些压力继电器、按钮、开关、指示灯等。从而基本形成了一个基于PLC控制的变频恒压水泵控制系统。关键词：恒压供水 PLC CPM1A 水泵 富士变频器第一章 系统概述 本系统为变频恒压供水控制系统。通过变频器的输出变频变压控制水泵从而实现调速。小功率水泵采用变频器的软启动功能启动。硬件电路的控制、水泵水泵的启停、故障报警采用CPM1A系列单片机。压力的测试点定于水泵出口处。采用差压变送器输送压力信号给变频器的电流输入。采用闭环实现稳定控制。见图1.第二章 系统各部分设计一、 主电路部分二、 控制电路部分控制部分采用欧姆龙CPM1A系列PLC进行控制。其输入信号来自控制按钮、保护装置及变频器输出。输出部分包括接触器线圈、报警控制、工作状态显示。表一 I/O分布表输入输出水泵备用选择按钮SB1000001#水泵工作线圈KM101000手动/自动选择按钮 000012#水泵工作线圈KM2010011#水泵手动启动按钮SB300002变频器线圈KM3010022#水泵手动启动按钮SB4000031#水泵状态显示010031#水泵手动停止按钮000072#水泵状态显示010042#泵手动停止按钮000091#故障报警010051#水泵热保护触电FR1000112#泵故障报警010072#水泵热保护触电FR200012有8个输入，7个输出。因此欧姆龙的20个点的PLC。采用CPM1A-20DR.该PLC的尺寸为。其接线图如下。三、 水泵部分由计算部分可知。每台水泵的输出功率2.7kw，留一定裕量得3.24KW.由于功率很小。采用变频器的软启动功能即可直接启动，不许任何外接电路。其效率应在80%-85%。水泵应该工作在高效区。要求如下：满足水泵的最不利点的供水要求。四、 变频器部分（1） 变频器选择由水泵的功率3.24KW得出应该采用REN*G11S-4CX.查阅相关资料得。其参数为:功率5.5KW。 额定容量：9.5KVA额定电压：400V额定电流：13.5A.相关接线见图。变频器的保护。变频器自身带有快速熔断器和其他过电流等保护。在本系统中采用低压断路器保护。在R，S，T进线端设置KM常开触点，以方便在必要时完全切断其与电源的联系。变频器的输出Y1至Y5通过设定可以进行保护动作，也可以作为与PLC的控制输入。总报警输出A，B，C也可接相关器件实现保护。三、计算部分一楼宇供水系统，正常供水量为20m3/小时，最大供水量30m3/小时，扬程25米。由公式水泵轴上的输出功率P=密度r*流量Q*扬程H/102*效率。其中P单位KW.密度单位kg/m3。扬程单位M.水泵应该位于高效区。故取定为0.8-0.85，取0.8. 代入数据得：P=1*103*25*20/0.8*3600*102=2.7KW.选取1.2倍的裕量。故2.7KW*1.2=3.24KW.查阅相关资料。选取150QJ20-42/7.其基本参数为： 参考扬程：29-43. 功率：4kw额定电流：10.26A.变频器选择本系统中水泵水泵的功率为4kw。选用富士变频器REN*G11S-4CX系列。选用参数如下：功率：5.5kw额定容量：9.5kVA。额定电压：400V额定电流：13.5A.该种变频器为普通变频器。本系统只使用基本功能。四相关机继电保护装置的选择有水泵的额定参数：额定电流：10.26A额定电压：380V（1）。交流接触器交流接触器可以采用CJ20-16。（2）断路器断路器具有基本保护功能。可以选用DZ47-63/3P-B15.即额定电流为15A。实现短路保护。（3）。热保护继电器热保护继电器目的是实现热保护。其目的是实现热保护。NR2-11.5/Z-0.1-13A.其额定电流11.5A,动作电流13A.实现热保护。五操作使用说明（1）相关按钮功能转换开关SA1：接上SA1时1号泵为工作2好泵为备用。手动自动选择SA2：接上SA2时自动，断开手动。 相关启动停机按钮：仅在手动状态下有效。水泵1和水泵2号互锁。相关指示灯的功能L1:1号泵的工作状态。亮时表示工作。L2：2号泵的工作状态。亮时表示工作。L3：1#工作状态。亮时表示报警。 L4：2#的工作状态。亮时表示报警。六 单和设备明细表元器件明细表名称型号数量单位PLCOMRON CPM1A20CDR1台交流接触器CJ20-163个热继电器NR2-11.5/Z-0.1-13A2个低压断路器DZX7-25201个变频器REN*G11S-4CX1台按钮开关SLA1-11M5个旋钮开关LA18-44X22个指示灯XDY1-B/414个蜂鸣器其参数为220V2个端子排TZ1-201个差压变送器矢量衡式差压变送器1个七 结束语 通过为期一周的交流调速的课程设计，加深了我对变频器的理解，非常感谢刘老师的精心选题和认真补充课堂内容。敬业可嘉，渊博可敬。参考文献1.建筑电气控制技术 王俭 建筑工业出版社2.建筑电气控制技术 马小军 机械工业出版社3.常用低压电路手册 杨国福 化学工业出版社4.交流调速技术 张承惠 机械工业出版社