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变频恒压供水控制系统设计.rar

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    编号:20181030002150904    类型:共享资源    大小:8.63MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    金币
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    变频 供水 控制系统 设计
    资源描述:
    课 程 设 计 课题名称 变频恒压供水控制系统设计 学院(部) 专 业 班 级 学生姓名 学 号 6 月 27 日至 7 月 1 日 共 1 周指导教师(签字) 2011 年 5 月 30 日一、 设计概述变 频 器 是 一 种 新 型 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 为 实 现 恒 压 供 水功 能 而 按 照 设 计 任 务 书 要 求 完 成 设 计 任 务 。 最 终 实 现 控 制 系 统 的自 动 稳 定 运 行 。根 据 设 计 要 求 本 系 统 采 用 西 门 子 PLC300 控 制 系 统 对 变 频 器 进行 调 速 控 制 和 系 统 输 入 输 出 信 号 的 采 集 以 及 系 统 报 警 功 能 的 实 现 。本 系 统 内 的 电 机 调 速 由 变 频 器 来 实 现 , 通 过 PLC 控 制 变 频 器 和 现 场压 力 仪 表 检 测 的 反 馈 信 号 来 实 现 对 电 机 的 自 动 恒 压 控 制 功 能 。二、 设计任务例 如 一 楼 宇 供 水 系 统 , 正 常 供 水 20m3/小 时 , 最 大 供 水 量 35m3/小 时 , 扬 程 45m。 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 。 本 恒 压 供 水 系 统 ,要 求 以 1.0Mpa 的 恒 定 压 力 对 用 户 进 行 供 水 。 水 泵 有 2 台 , 由 一 台变 频 器 驱 动 。 PLC 按 照 压 力 变 送 器 ( PIT) 的 信 号 , 调 节 变 频 器 的输 出 , 使 水 泵 的 转 速 变 化 , 从 而 保 证 供 水 压 力 的 恒 定 。 两 台 水 泵互 为 备 份 , 可 任 意 选 择 一 台 水 泵 处 于 变 频 模 式 或 工 频 模 式 。控 制 系统 原 理 如 图 1 所 示 :变频器P I TP L C图 1 恒压供水变频控制系统原理图三、 系统设备选型1 主要电气元件参数指标水 泵 : 35KW, 三 相 异 步 电 动 机恒 压 设 定 点 : 1.0Mpa压 力 变 送 器 : 0-1.6Mpa, 两 线 制 , 4-20mA 电 流 输 出变 频 器 : VVVF 变 频 器( 1) 水 泵根 据 设 计 要 求 水 泵 正 常 供 水 20m3/小 时 , 最 大 供 水 量 35m3/小 时 ,扬 程 45m。 参 考 相 关 资 料 选 择 型 号 为 IS50-32-125(扬 程 50m, 流 量50 m3/小 时 )的 水 泵 即 可 满 足 要 求 。(2)远 传 压 力 表由 于 远 传 压 力 表 具 有 价 格 低 、 有 数 据 读 取 表 盘 等 优 点 , 结 合具 体 实 际 设 计 , 故 在 此 处 选 择 其 作 为 反 馈 信 号 。四、 系统控制要求1、 设 两 台 水 泵 。 一 台 工 作 , 一 台 备 用 。 正 常 工 作 时 , 始 终有 一 台 水 泵 供 水 。 当 工 作 泵 出 现 故 障 时 , 备 用 泵 自 投 。2、 两 台 泵 可 以 互 换 。3、 给 定 压 力 可 调 , 压 力 控 制 点 设 在 水 泵 处 。4、 具 有 自 动 , 手 动 工 作 方 式 , 各 种 保 护 、 报 警 装 置 。5、 用 PLC 为 主 要 器 件 完 成 控 制 系 统 的 设 计 。五、控制系统实现1、系统工作原理工作方式选择:分别闭合总电源开关 QF1,控制电路电源开关QF2(此时控制电路电源指示灯 HL9 亮) ,变频器电源开关 QF3 ,将自动档位开关 SA2 旋到自动档位,此时触点 0001 接通,进而使内部辅助触电 1001 导通,选择工作方式为自动方式。水泵控制流程图如图 2 所示:总电源开关合闸 Q F 1控制电源开关合闸 Q F 2变频器电源开关 Q F 3控制电路电源指示灯 H L 9 亮手动 / 自动选择开关 S A 2自动手动1 号 / 2 号泵备用转换开关2 号泵备用1 号泵备用启动按钮 S B 11 号泵启动启动按钮 S B 12 号泵启动停止按钮 S B 21 、 2 泵停止手动方式启动停止泵1 启动按钮S B 31 停止按钮S B 42 启动按钮S B 52 停止按钮S B 61 号泵启动1 号泵停止2 号泵启动2 号泵停止图 2 水泵控制流程图备 用 泵 选 择 : 如 选 择 1 号 泵 为 备 用 泵 , 则 将 其 备 用 选 择 开 关SA1 旋 到 1 号 泵 备 用 档 位 , 此 时 触 电 0000 被 接 通 , 内 部 辅 助 触 电1002 导 通 , 选 择 1 号 泵 为 备 用 泵 。 如 选 择 2 号 泵 为 备 用 泵 , 则 将 其备 用 选 择 开 关 SA1 旋 到 2 号 泵 备 用 档 位 , 此 时 常 闭 触 电 0000 被 接 通 ,内 部 辅 助 触 电 1003 导 通 , 选 择 2 号 泵 为 备 用 泵 。自 动 状 态 启 动 : 按 下 启 动 按 钮 SB1, PLC 内 部 触 电 002 被 接 通 ,此 时 如 果 选 择 1 号 泵 为 备 用 泵 则 0502 触 电 被 接 通 , 2 号 泵 正 常 工 作 ,1 号 泵 为 备 用 泵 。 此 时 如 果 选 择 2 号 泵 为 备 用 泵 则 0500 触 电 被 接 通 ,1 号 泵 正 常 工 作 , 2 号 泵 为 备 用 泵 。自 动 状 态 停 止 : 按 下 自 动 停 止 按 钮 SB2 则 PLC 内 部 触 点 0003被 接 通 , 此 时 可 断 开 0502 和 0500 输 出 继 电 器 , 可 使 整 个 系 统 停 止运 行 。 同 时 , 手 动 启 动 1 号 泵 : 分 别 闭 合 总 电 源 开 关 QF1, 控 制 电 路 电 源 开关 QF2( 此 时 控 制 电 路 电 源 指 示 灯 HL9 亮 ) , 变 频 器 电 源 开 关 QF3 , 将 自 动 档 位 开 关 SA2 旋 到 手 动 档 位 , 此 时 触 电 0001 被 接 通 , 同时 常 闭 触 电 0001 断 开 , 即 切 除 自 动 状 态 的 功 能 。 按 下 SB3 启 动 1 号泵 工 作 , 触 电 0004 被 接 通 , 输 出 继 电 器 0501 动 作 , 启 动 1 号 泵 工频 工 作 。手 动 停 止 1 号 泵 : 按 下 SB4, 触 电 0005 闭 合 , 切 断 输 出 继 电 器0501, 1 号 泵 停 止 工 作 。 同 时 常 闭 触 电 0501 断 开 , 2 号 泵 无 法 启 动 。手 动 启 动 2 号 泵 : 按 下 SB5 启 动 2 号 泵 工 作 , 触 电 0006 被 接通 , 输 出 继 电 器 0503 动 作 , 启 动 1 号 泵 工 频 工 作 。手 动 停 止 2 号 泵 : 按 下 SB6, 触 电 0007 闭 合 , 切 断 输 出 继 电 器0503, 2 号 泵 停 止 工 作 。 同 时 常 闭 触 电 0503 断 开 , 1 号 泵 无 法 启 动 。故 障 排 除 : 1 号 泵 热 继 电 器 出 现 故 障 时 , 输 入 端 子 FR1 动 作 ,接 通 触 点 0009, 使 输 出 继 电 器 0506 接 通 , 点 亮 HL8。 2 号 泵 热 继 电器 出 现 故 障 时 , 输 入 端 子 FR2 动 作 , 接 通 触 点 0010, 使 输 出 继 电器 0505 接 通 , 点 亮 HL7。 当 变 频 器 出 现 故 障 时 , 输 入 端 子 BP 动 作 ,接 通 触 点 0008, 使 输 出 继 电 器 0507 接 通 , 点 亮 HL6。2、信号检测在 系 统 控 制 过 程 中 , 需 要 检 测 的 信 号 包 括 水 压 信 号 、 报 警 信 号:( 1) 水 压 信 号 :它 反 映 的 是 用 户 管 网 的 水 压 值 , 它 是 恒 压 供 水控 制 的 主 要 反 馈 信 号 。 此 信 号 是 模 拟 信 号 , 读 入 变 频 器 时 , 需 进 行转 换 。(2)报 警 信 号 :它 反 映 系 统 是 否 正 常 运 行 , 水 泵 电 机 是 否 过 载 、变 频 器 是 否 有 异 常 , 该 信 号 为 开 关 量 信 号 。3、PID 自动调节原理框图如图 3 所示P I D 调节器 变频器压力检测反馈M-图 3 PID 自 动 调 节 原 理 框 图为 了 使 输 出 压 力 恒 定 , 过 压 力 检 测 仪 表 做 为 检 测 元 件 实 现 压力 检 测 , 根 据 检 测 仪 表 的 反 馈 信 号 由 PLC 处 理 并 调 节 变 频 器 输 出 从而 控 制 电 机 , 使 输 出 压 力 恒 定 在 1.0Mpa 的 恒 定 值 下 。4、PID 控制器参数选择根 据 设 计 要 求 结 合 PID 的 经 验 数 据 , 可 得 其 数 据 : 采 样 周 期T=3 秒 , 比 例 系 数 KP=140,积 分 时 间 Ti=24 秒 。 因 为 供 水 系 统 没 有较 大 的 惯 性 环 节 所 以 不 需 要 设 置 微 分 参 数 。5、变频器参数设定代码 设定值频率设定命令 00 1操作方法 01 1最高频率 02 50HZ基本频率 03 50HZ电子过热或继电器 08 1上限 11 50HZ频率限制下限 12 28HZ6、部分器件选择7、PLC 外部接线图的设计PLC 根据表 1 的 I/O 分配关系和 C20P 的端子排列位置进行相应的接线,PLC 系统外部接线图在中,图中各接触器采用 220V 电源,信号指示及报警指示灯与接触器共用 220V 电源。 (PLC 外部接线图的设计如附图 1 所示)I/O 分配表 表 1输入 输出1 号泵变频启动接触器 KM11、2 号泵备用旋钮 SA1 0000 1 号水泵变频运行指示灯HL105001 号泵工频启动接触器 KM2手动或自动旋钮 SA2 0001 1 号水泵工频运行指示灯HL205012 号泵变频启动接触器 KM3启动 SB1 0002 2 号水泵变频运行指示灯HL305022 号泵工频启动接触器 KM4自动停车 SB2 0003 2 号水泵工频运行指示灯HL40503变频器启停继电器 KA1 号泵启动 SB3 0004变频器正常运行指示灯 HL505041 号泵停车 SB4 0005 变频器报警指示灯 HL6 05072 号泵启动 SB5 0006 2 号泵故障报警指示灯 HL7 0505手动2 号泵停车 SB6 0007 1 号泵故障报警指示灯 HL8 0506变频器报警 30A 0008 控制电路通电指示灯 HL91 号泵热保护触电 FR1 00092 号泵热保护触电 FR2 00108、梯形图指令指令 数据 指令 数据 指令 数据LD 0000 KEEP 0502 LD TR1AND NOT 1000 LD TR0 AND 0006OUT 1002 AND 1001 AND NOT 0501LD NOT 0000 AND 1003 LD TR1AND NOT 1000 OR 0505 AND 0506OUT 1003 LD TR0 OR 0007LD 0001 AND 0506 KEEP 0503OUT 1000 OR 0003 LD 0008LD NOT 0001 OR 0506 OUT 0507OUT 1001 KEEP 0500 LD 0009LD 0002 LD 1000 OUT 0505OUT TR0 OUT TR1 LD 0010AND 1001 AND 0004 OUT 0506AND 1002 AND NOT 0503 LD 0500OR 0506 LD TR1 OR 0502LD TR0 AND 0505 LD 0505AND 0507 OR 0005 OR 0506OR 0003 KEEP 0501 OR 0507OR 0505 KEEP 0504
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