电力拖动课程设计

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1、电力拖动控制系统课程设计成绩 题目：变频供水系统设计教学单位：控制工程学院专业：自动化学号：1109101034姓名：乔娜指导教师：王宁2014年11月目录1前言11.1传统供水与变频供水区别11.2变频供水系统的国内外研究现状 11.4设计任务11.4.1课题完成的功能21.4.2设计任务及要求22变频供水系统的结构与工作原理32.1供水自动控制系统原理32.2变频供水系统的结构框图32.3变频器工作原理32.4电动机变频的调速原理43变频供水系统主电路和辅助电路设计及元件清单53.1主电路设计结果53.2主电路元件清单53.3辅助电路53.4辅助电路元件清单64P

2、ID控制及参数计算74.1参数计算75I／O分配和传感器的选取95.1PLC的选用及其I／O分配95.2压力传感器的选用及其接法 96程序设计116.1梯形图11总结16参考文献171前言众所周知，水是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。小区供水系统的建设是其中

3、的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。1.1传统供水与变频供水区别传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源；效率低；可靠性差；自动化程度不高等缺点，严重影响了居民的用水和工业系统中的用水。目前的供水方式朝向高效节能、自动可靠的方向发展，变频调速技术以其显著的节能效果和稳定可靠的控制方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用，特别是在城乡工业用水的各级加压系统，居民生活用水的供水系统中，变频调速水泵节能效果尤为突出，其优越性表现在：一是节能显著；二是在开、停机时

4、能减小电流对电网的冲击以及供水水压对管网系统的冲击；三是能减小水泵、电机自身的机械冲击损耗口。1.2 变频供水系统的国内外研究现状 目前国内有不少公司在做变频供水的工程，大多采用国外的变频器控制水泵的转速，水管管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用可编程控制器及相应的软件予以实现：有的采用单片机及相应的软件予以实现。但在系统的动态性能、稳定性能、抗扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说，还远远没能达到所有用户的要求。1.4设计任务161.4.1课题完成的功能设计变频供水控制系统的主电路和控制电路以及驱动电路。并针对驱动电路进行数学建模，使计算机对水压有较

5、好的控制，在此基础上对元件进行选取：包括PLC控制器，电机，变频器，供水变送器等。1.4.2设计任务及要求（1）设计供水变频控制系统的主电路图、控制电路和驱动电路图并且绘制。（2）结合实际对主电路以及驱动电路各个元件进行选取。（3）对驱动电路中计算机对水压的控制建立数学模型，以便控制方便，准确。162变频供水系统的结构与工作原理2.1供水自动控制系统原理图2-1系统原理图2.2变频供水系统的结构框图图2-2系统结构框图2.3变频器工作原理16通过安装在出水管网上的压力传感器，把出水口压力信号变成4~20mA的电流信号送至变频器，再通过变频器的A/D转换模块将模拟量变成

6、数字量，同时变频器的A/D转换模块也将压力设定值转换成数字量，两个数据同时经过PID控制模块进行比较，PID根据变频器的参数设置进行数据处理，并将数据处理的结果以运行频率的形式进行输出控制，这样运行频率的变化就可以改变水泵电机的转速，进而可调节供水量。根据用水量的不同，变频水泵的工作频和率转速也不同，在变频器设置中设定一个上限频率和下限频率检测，当用水量大则供水压力低于设定值时，变频器频率上升到上限频率，此时变频器输出一个开关信号给PLC；当用水量处于低峰时，供水压力升高，变频器输出频率降低到下限频率时，变频器输出一个开关信号给PLC，这两个信号不会同时产生，但任何一

7、个信号反馈到PLC都会影响PLC的输出，以实现切换交流接触器组，以此协调投入工作的水泵电机台数，并完成电机的启停和、变频与工频切换。通过调整投入工作的电机的台数和控制电机组中一台电机的变频转速，使系统管网的工作压力始终稳定，进而达到恒压供水的目的。2.4电动机变频的调速原理变频供水系统的供水部分主要由水泵、电动机、管道和阀门等构成。通常由异步电动机驱动水泵旋转来供水，并且把电机和水泵做成一体，通过变频器调节异步电机的转速，从而改变水泵的出水流量而实现恒定供水的。异步电机的转差率定义为：（2-1）异步电机的转速为：（2-2）其中：n0为异步电机的理想空