电力系统自动化技术毕业设计(PLC与变频器集成控制的恒

I摘要本论文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC的变频调速恒压供水设备。变频恒压供水设备是一种新型的节能供水设备。变频恒压供水设备系运用当今最先进的微电脑控制技术，将变频调速器与电机水泵组合而成的机电一体化高科技节能供水装置。变频恒压供水设备以水泵出水端水压（或用户用水流量）为设定参数，通过微机自动控制变频器的输出频率从而调节水泵电机的转速，实现用户管网水压的闭环调节，使供水系统自动恒稳于设定的压力值：即用水量增加时，频率提高，水泵转速加快；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢。这样就保证了整个用户管网随时都有充足的水压（与用户设定的压力一致）和水量（随用户的用水情况变化而变化）。关键词：变频调速；恒压供水；PLCIIAbstractAccordingtotherequirementsoftheChineseurbancommunitywatersupply,thispaperdesignedasetoffrequencyconversionvelocitymodulationconstantpressurewatersupplyequipmentbasedonPLC.Variablefrequencyconstantpressurewatersupplyequipmentisanewtypeofenergy-savingwatersupplyequipment.Variablefrequencyconstantpressurewatersupplyequipmentisusingtoday'smostadvancedmicrocomputercontroltechnology,willbeacombinationoffrequencyconverterandmotorpumpmechanicalandelectricalintegrationofhigh-techenergy-savingwatersupplydevice.Variablefrequencyconstantpressurewatersupplyequipmenttopumpthewatersidepressure(oruser)waterflowtosetparameters,throughthemicrocomputerautomaticcontrolinverteroutputfrequencytoadjustthespeedofwaterpumpmotor,realizeuserpipenetworkpressureclosed-loopadjustment,automaticwatersupplysystem,steadytosetpressurevalue:thewaterconsumptionincreases,thefrequencyincrease,thewaterpumpspeedaccelerated;Watercut,thefrequencyisreduced,thepumpspeedslow.Soastoensuretheuser'snetworkatanytimesufficientwaterpressure(consistentwiththeusersettingpressure)andwater(changesovertheuser'swatersituation).Keywords:Frequencycontrolofmotorspeed;Constantpressurewatersupply;PLCIII目录1绪论.............................................................11.1课题的提出...................................................11.1.1几种供水系统的比较.....................................11.2变频器恒压供水产生的背景和意义...............................21.3变频恒压供水系统的国内外研究现状.............................31.3.1变频恒压供水系统的国内外研究与现状.....................31.3.2变频调速技术的国内外发展与现状.........................41.4本课题的主要研究内容.........................................42变频恒压供水系统的理论及控制......................................62.1变频恒压供水系统的理论分析...................................62.1.1电动机的调速原理.......................................62.1.2变频恒压供水系统的节能原理.............................72.2变频恒压供水系统控制方案的确定...............................92.2.1变频恒压供水系统控制方案的比较.........................92.2.2变频恒压供水方案的确定................................103变频恒压供水系统的基本工作过程...................................113.1变频恒压供水系统控制原理的组成和说明........................113.2变频恒压供水系统的控制流程..................................133.3水泵切换条件分析............................................134恒压供水系统单元电路的设计.......................................154.1系统硬件的结构...............................................154.2变频器的选择................................................164.2.1变频器的基本结构与分类................................164.2.2变频器的控制方式......................................174.2.3变频器的控制方式比较..................................184.2.4变频器的参数..........................................184.3交流接触器的选择............................................19IV4.3.1交流接触器的结构和工作原理............................204.4低压断路器的选择............................................204.4.1低压断路器的分类......................................214.4.2低压断路器的工作原理及选择............................214.5熔断器的选择................................................214.6热继电器的选择..............................................224.7PLC的选择...................................................234.7.1可编程控制器的定义....................................234.7.2PLC的选型要求.........................................234.7.3PLC的工作原理.........................................274.7.4PLC的选型.............................................284.7.5欧姆龙CP1H的特点.....................................284.7.6CP1H的功能简介........................................294.7.7PLC的I/O端口分配及外围接线...........................304.7.8模拟量模块的选择与说明................................304.8压力变送器的选择...........................................314.9液压变送器.................................................314.10变频恒压供水系统的主电路..................................324.10.1系统主电路结构......................................324.11系统控制电路分析及其设计..................................335控制系统的软件设计...............................................366结论............................................................38致谢..............................................................39参考文献...........................................................40附录A：输入输出点I/O口分配表......................................41附录B：PLC及扩展模块外围接线图...................................42附录C：系统和主电路及其控制电路图...................错误!未定义书签。11绪论1.1课题的提出水和电是人类生活、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源短缺的国家，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，自动化程度较低，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。1.1.1几种供水系统的比较传统的小区供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式，其优、缺点如下：1．恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的增减都依赖人工进行手工操作，自动化程度低，而且为保证供水，机组常处于满负荷运行，不但效率低、耗电量大，而且在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，爆损现象严重，电机硬起动易产生水锤效应，破坏性大，目前较少采用。2．气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点，但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁，对电器设备要求较高、系统维护工作量大，而且为减少水泵起动次数，停泵压力往往比较高，致使水泵在