课程设计变频恒压供水控制系统设计

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 学号1 月1日至匸月_6日共J周指导教师（签字）2012年12 月18 日目录课程设计任务书摘 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1314课程设计任务书、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

2、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。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 20mV小时，最大供水量30mV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

3、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。、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2012.12.242 完成控制系统设计2012.12.25-12.263 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

4、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OMROCNPM1APLC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 P

5、LC 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

6、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

7、.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P

8、LC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嚙程H/102*效率。3其中P单位KW密度单位kg/m。扬程单位M.水泵应该位于高效区。故取定为 0.8-0.85 ，取 0.8.3代入数据得：P=1*10*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： 10.26

9、A.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.

10、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 CPM1A20CIDR 1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