变频器课程设计(水泵).docx

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1、河南机电高等专科学校课程设计报告书课程名称： 沟通调速系统与变频器应用课题名称：系部名称：自动掌握系专业班级：电气自动化技术 081姓名：学号：2023 年 12 月 25 日设 计 任 务 书设计目的： 自动恒压供水在日常生活中应用较多，用变频器可以比较简洁的实现恒压供水。本设计的目的在于设计一种用变频器实现的高楼无塔恒压系统。技术指标：1、三台水泵电机功率分别为 2.2KW、3KW、5.5KW。2、承受 PLC 掌握，用水顶峰时压力稳定在 0.3MPa3、系统具有休眠功能4、5、6、设计思路、方案选择：从变频恒压供水的原理分析可知，该系统主要有压力传感器、压力变送器、变频器、恒压掌握单元、

2、水泵机组以及低压电器组成 .系统主要的设计任务是利用恒压掌握单元使变频器掌握一台水泵或循环掌握多台水泵，实现管网水压的恒定和水泵电机的软启动以及变频水泵与工频水泵的切换，同时还要能对运行数据进展传输。依据系统的设计任务要求，结合系统的使用场所，本文选用通用变频器+PLC 掌握这种掌握方式敏捷便利。具有良好的通信接口，可以便利地与其他的系统进行数据交换;通用性强，由于 PLC 产品的系列化和模块化，用户可敏捷组成各种规模和要求不同掌握系统。在硬件设计上，只需确定 P 比 的硬件配置和拍 的外部接线，当掌握要求发生转变时，可以便利地通过PC 机来转变存贮器中的掌握程序，所以现场调试便利。同时由于

3、P 比 的抗干扰力量强、牢靠性高，因此系统的牢靠性大大提高。因此该系统能适用于各类不同要求的恒压供水场合，并且与供水机组的容量大小无关。变频器的特点及应用变频器应用，可分为两大类：一种是用于传动调速，另一种是各种静止电源静止电源暂且不讲。变频传动调速，其应用目的就是通过对电机调速来到达节约能源。掌握对象就是在动力设备上实现电机转换的电动机。这是由感应式异步电动机的性能和特征打算，其次是由于所带的负载对电机调速的负荷适应性所打算。由电机转速的数学公式我们知道，电机的实际转速，主要取决于电机定子的旋转磁场 n1=t*f/p 。对一个绕制好的电机，其旋转磁场转速完全取决供电频率，t 为时间常数，P

4、为电机的极对数，n1 正比电源频率 f，从电机的构造上我们看到定、转子之间没有任何电的连接，基于磁场感应和机械惯性，转子的转速和定子旋转磁场的转速总是不同步，差一个转差数一般为 n1 的1%1.8%,称为转差率 S，由此可见电机的转速也正比于电源的频率。n2=t*f(1-s)/p 从异步电动机变频时机械特性曲线中，我们不难看出转速的变化对电机的转矩影响较小，对于传动机械功率要求完全可以满足。变频调速掌握是在降低输出频率的同时输出电压也相应降低，转矩正比输出电压。转矩也会有些削减。这种纯电气调速系统是人为地转变电动机的机械特性来获得不同的转速， 直接与拖动机械相连接不需原机械设备做任何调整，这对

5、于节能改造本钱，保持原有机械性能都大有好处。变频传动调速的特点是：1 、不用改动原有设备包括电机本身；2、可实现无级调速，满足传动机械要求；3、变频器软启、软停功能，可以避开启动电流冲击对电网的不良影响， 削减电源容量的同时还可以削减机械惯动量，削减机械损耗；4、不受电源频率的影响，可以开环、闭环手动/自动掌握；5、低速时，定转矩输出、低速过载力量较好；6、电机的功率因数随转速增高功率增大而提高。使用效果较好。供水掌握系统一般安装在供水掌握柜中，包括供水掌握器(P 比 系统)、变频器和电控设备三个局部:(1) 供水掌握器:它是整个变频恒压供水掌握系统的核心。供水掌握器直接对系统中的压力、液位、

6、报警信号进展采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进展分析、实施掌握算法，得出对执行机构的掌握方案，通过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵成行掌握.(2) 变频器:它是对水泵进展转速掌握的单元.变频器跟踪供水掌握器送来的掌握信号转变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速掌握。依据水泵机组中水泵被变频器拖动的状况不同，变频器有如下两种工作方式:1) 变频循环式:变频器拖动某一台水泵作为调速泵，当这台水泵运行在50Hz 时，其供水量仍不能到达用水要求，需要增加水泵机组时，系统先将变频器从该水泵电机中脱出，将该泵切换为工频的同时用变频去拖动另一台水泵电机。2) 变频固定式:变频器拖动某一台水泵作为

7、调速泵，当这台水泵运行在50Hz 时，其供水量仍不能到达用水要求，需要增加水泵机组时，系统直接启动另一台恒速水泵，变频器不做切换，变频器固定拖动的水泵在系统运行前可以选择。一、 变频器的电控设备它是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元件组成.用于在供水掌握器的掌握下完成对水泵的切换、手/自动切换及就地/集中等工作恒压供水构造框图如下：PLC沟通接触器电机泵组管道变频器流量传感器压力传感器2、 在变频恒压供水中，整个变频恒压供水掌握系统要依据检测到的输入信号的状态，依据系统的掌握流程，通过变频调速器和执行元件对水泵组进展掌握实现恒压供水的目的。这个掌握过程是一个闭环过程，它的反响信号是由压

8、力传感器产生的供水压力，执行机构是变频器，通过掌握系统将掌握结果传输到变频器中，改造变频器的输出频率，从而使供水压力发生转变，完成整个掌握过程。其中需要完成的掌握流程以下图如所示。对于一台变频器带两台或两台以上电机的系统，电机的掌握通常按上节方案 2 所述流程进展.在实际运用中，通常对水压的闭环掌握都承受 PID 掌握，电机增减的掌握依据不同的状况有所不同，但多数承受频率、频率结合压力的方法来实现。PD 的算法和实现将在节进展具体阐述，电机的增减掌握算法在将在加以分析3 运行特性：以3台水泵的恒压供水系统为例，系统在自动运行方式下，可编程掌握器掌握变频器、软启动1#泵，此时1#泵进入变频运行状

9、态，其转速渐渐上升，当供水量Q1/3Qmax时(Qmax为3台水泵全部工频运行时的最大流量)，可编程掌握器CPU 依据供水量的变化自动调整1#泵的运行转速，以保证所需的供水压力。当用水量Q在13QmaxQ23Qmax之间时，1#泵已不能满足用户所需的用水量，这时可编程掌握器发出指令将1#泵转为工频运行，并软启动2#泵，使2#泵进入变频运行工况，2#泵的运行转速由用户用水量打算，以保证供水系统最不利点所需的供水压力。当外需供水量Q为23QmaxQQmax时，可编程掌握器发出指令再将2#泵置于工频运行状态，同时软启动3#泵进入变频运行工况，此时3#泵的运行转速由用户的用水量确定，以保证供水系统最不

10、利点的供水压力恒定。硬件电路设计、I/O 地址安排；1、硬件电路设计变频恒压供水系统的掌握方案为 1 台变频器掌握 3 台水泵的案掌握图如下：1LQ0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6扩展工频PLCINV变频KM1KM2KM3KM4KM5KM63M3M3MPQ2、I/O 地址安排：地址注释地址注释VD104压力给定值M2.1工频与变频的转换 2VD204变频器工作下限值M2.2工频与变频的转换 3VB300变频器工作上限值Q0.1变频泵 1 启动脉冲VB301变频泵工作总台数Q0.2工频泵 1 启动脉冲M1.1变频泵倒泵脉冲Q0.3变频泵 2 启动脉冲M1.2工频泵倒泵脉冲Q0.4工

11、频泵 2 启动脉冲M1.3复位当前工频泵Q0.5变频泵 3 启动脉冲M1.4复位当前变频泵Q0.6工频泵 3 启动脉冲M1.5工频泵启动脉冲T37增泵定时器M1.6变频泵启动脉冲T38减泵定时器M2.0工频与变频的转换 1二、软件设计；1、压力恒定掌握程序设计在变频恒压供水系统压力掌握程序的设计流程如以下图，检测压力的大小，信号传送到 PLC，系统首选对数值进展分析，确认数据正常后，与压力设定值进展推断，假设与设定值一样，则直接进入下一采样周期，假设不同，则进展PID 掌握，通过 PLC 掌握变频器转变频率参数，从而实现恒压供水。2、电机增减掌握程序设计该系统具有手动和自动两种运行方式，手动方

12、式只在系统消灭故障和调试时使用。选择自动运行时，P 优对外接信号进展检测，假设满足要求，则 75kw (1# 电机)电机和变频器连通，作变频运行，并依据压力反响调整详电机频率，当频率调整到 50Hz，供水仍缺乏，则该台变频泵切换为工频，假设压力连续不够，则将 1#泵切换到工频，经延时 50s，再启动 3kw(2#电机)，2#电机在变频方式下运行，使出水压力到达要求。假设两台电机都在工频下运行，还不能满足压力要求，3#号工作.假照实际压力过大，渐渐降低本台水泵电机频率，假设频率降低到 SHz 仍缺乏以使压力满足要求，则关闭 1#泵电机，使 2#机泵切在变频下运行。这样每台水泵都在工频和变频之间切

13、换，做到先开先停，后开后停。在推断电机增减条件时，其主程序流程图如下：电机增减主程序流程图四、程序调试；1、变频器设置将变频器复位到出厂设置：P0010=30，P0970=1允许读写全部参数：P009=3电机设定值：电机 1P081=50，P082=1000，P083=0.35，P084=230，P085=2.2 电机 2P081=50，P082=1500，P083=0.35，P084=230，P085=3 电机 3P081=50，P082=2023，P083=0.35，P084=230，P085=5.5设置本地/远程掌握方式：P901=1设置 RS-485 串行接口的波特率：P092=6输入从站地址：电机 1P091=1，电机 2P091=2，电机 3P091=3增速时间：P002=50斜坡减速时间：P003=20 2、PLC 程序调试使用跳转指令依次调试使用监控变量表监视输出使用仿真软件模拟输出五、心得体会附录 1、参考文献附录 2、程序清单