变频给水设备的恒压给水控制系统课程设计

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1、HarbinInstituteofTechnology课程设计说明书（论文）课程名称：电气传动自动控制系统设计题目：变频给水设备的恒压给水控制系统院系：电气工程及其自动化班级：xxx设计者：xxx学号：xxxx指导教师：杨明、陈宏钧设计时间：2016年1月11日-2016年1月15日哈尔滨工业大学教务处哈尔滨工业大学课程设计任务书姓名：院（系）：电气工程及自动化专业：工业自动化班号：任务起至日期：2016年1月10日至2016年1月15日课程设计题目：变频给水设备的恒压给水控制系统已知技术参数和设计要求：该设计题目要求利用西门子S7200PLC，触摸屏TP177B和G120变频器，

2、以及给水系统模拟器，设计一个变频给水设备的恒压给水控制系统，并通过实验调试实现该系统的各种设计功能。技术指标：在用户流量变化时可自动调节供水量，使给水压力稳定在设定值附近，稳态误差不大于5％，调节时间小于10s。工作量：1）控制系统总体设计；2）PLC程序设计；3）变频器参数设定；4）实验设备线路连接；5）在实验设备上进行系统的局部调试和联合调试；6）整理设计文件，撰写设计说明书。设计的成果应包括：1）控制系统各部件间的接线图。2）PLC程序清单。3）变频器参数设定清单。工作计划安排：(学时安排为1周，但考虑实验的安排，需分散在2周内完成)l第1阶段——接受任务和基本实验。全体开会

3、，布置任务，组成设计小组（每组4人）。之后参加1次实验，了解变频器的基本操作方法并熟悉实验设备。l第2阶段——系统设计和调试实验之后进入系统设计阶段，根据设计要求，查阅有关文献，合作完成系统设计、PLC编程以及变频器参数设计。系统设计完成后，进入实验室，在实际装置上进行调试，在调试过程中不断改进原设计方案，最终满足课程设计要求。调试完成后需进行验收。l第3阶段——撰写设计报告。同组设计者及分工：本设计组由4人组成，协作完成设计任务，具体分工如下：xxx：PLC程序设计、实验设备线路连接；xxx：变频器参数设定、实验设备线路连接；xxx：实验设备线路连接；xxx：控制系统总体设计；指

4、导教师签字___________________年月日教研室主任意见：教研室主任签字___________________年月日*注：此任务书由课程设计指导教师填写哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）1控制系统总体设计方案该设计题目要求利用西门子S7200PLC、TP177B触摸屏和G120变频器，以及恒压供水模拟器，设计一个变频给水设备的恒压给水系统，并通过实验调试实现该系统的各种设计功能。1.1变频给水系统的结构和工作原理变频给水设备由变频控制柜、稳流罐、水泵机组、仪表、阀门及管路、基座等组成，适用于一切需要增高水压，恒定流量的供水系统。其简化结构图如图1所示：从市政管网来的低

5、压水源，经过水泵增压后，为用户提供稳定的供水。图1变频给水系统简化结构变频给水能自动24小时维持恒定压力，并根据压力信号自动启动备用泵，无级调整压力，供水质量好。在工业和民用中应用十分广泛。变频给水系统采用一个电位器设定压力（也可采用面板设定压力），采用一个压力传感器检测管网中压力，压力传感器将信号送入变频器PID回路，PID回路处理之后，送出一个水量增加或减少信号，控制水泵马达的转速。为了节约成本同时提高水泵效率，系统中一般配有多台水泵。只有一个泵由变频器供电，工作于变频调速状态，其他泵或不运行，或直接连接到电网上运行于工频状态。当用水量较小时，只有一个泵工作于变频状态，在PID

6、控制下自动调节给水压力，如在一定延时时间内，压力还是不足，则对该泵进行变频/工频切换（即将该泵与变频器脱开，直接连接到电网上运行），然后利用变频器启动另一台水泵，提高供水量使实际管网压力与设定压力相一致。随着用水量的减少，变频器自动减少输出频率或切除某一个工频运行的水泵，减少供水量，使实际管网压力仍然与设定压力相一致。1.2恒压给水控制系统的组成为了实现无人值守自动供水，可采用PLC（CPU224XP）和变频器（G120），组成恒压给水自动控制系统，其结构如图2所示。工作时，变频器内部的PID调节器根据由电位器设定的压力给定，以及从用户管路中检测的实际压力，经运算后调节变频器输出频

7、率，从而自动调节水泵的供水量，使实际压力与给定压力一致。PLC的作用是：根据操作面板上的发令元件（如启动按钮）启动变频器，并根据变频器计算的压力超限指示信号，结合合理的控制逻辑发出控制指令到泵站，决定哪台泵启动，是工频运行还是通过变频器变频运行。24哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）图2恒压给水控制系统的结构由于在实验室不可能真的安装供水管路，在控制系统中泵站的功能是利用电子模拟器来模拟实现的。如图2所示，模拟器接收变频器发出的输出频率信号，及各个泵的启动控制信号，