交流调速课程设计.doc

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1、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

2、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.

3、 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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、.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