变频器一拖四系统设计毕业论文.doc

变频器一拖四系统设计毕业论文 0 引言 自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，在实际应用中发挥了很大的作用。变频调速恒压供水系统主要由水泵组、循环软启动变频柜、压力仪表、管路系统等组成。变频柜由变频调速器、PLC 、低压电器等构成。变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化。传感器的作用是检测管网水压，压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望值。一般来说有两种控制方式，一种控制方法是压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控制器后，经可编程控制器内部PID运控制程序的计算，输出给变频器一个转速控制信号。另一种控制方法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器，由 PID回路调节器在调节器内部进行运算后，输出给变频器一个转速调节信号。一般的供水设备控制 1-3台水泵， 1-2台为工作泵， 1台为备用泵。在这些水泵中，一般只有 1台变频泵。当供水设备开始工作时，先起动变频泵，管网水压达到设定值时，变频器的输出频率则稳定在一定数值上。当用水量增加时，水压降低，传感器将这一信号送入可编程控制器或 PID回路调节器，可编程控制器或 PID回路调节器则送出一个比用水量增加前大的信号，使变频器的输出频率上升，水泵的转速提高，水压上升。如果用水量增加很多，使变频器的输出频率达到最大值时，仍不能使管网水压达到设定值，可编程控制器或PID回路调节器就发出控制信号，起动一台工频泵，其他泵依次类推。反之，当用水量减少，变频器的输出频率达到最小值时，则发出减少一台工频泵的命令。 在本文中设计了由一台变频器控制4台水泵的“一控四”切换方案。以西门子S7-200（CPU224）的PLC和森兰BT12S变频器为控制核心，采用变频率控制的闭环控制系统，通过对用户管网压力进行实时采样，并与设定压力值比较，根据压力偏差来控制变频泵的速度变频器频率由PLC通过模拟量输出端输出0-5 (10) V信号控制及定量PLC通过开关量输出控制泵的起、停，实现恒压变量的供水方式，从而更好地达到节能、节水的效果。 当用户管网压力低于设定压力时，控制器通过压力传感器检测，输出控制信号起动其中一台水泵作变频运行，通过控制变频泵使用户管网压力与设定压力值相等。如用户用水量较大，变频器输出频率为50 Hz，变频泵转速达到最高，用户管网压力低于设定压力，控制器将变频泵切换成工频运行，待变频器输出频率下降至最低值时再接通另一台水泵，由一台工频泵和一台变频泵同时供水。经过变频泵的调节，如管网压力仍低于设定值，控制器以同样的方式将运行频率为50 Hz的变频泵切换成工频运行，而后继续起动另外一台水泵作变频运行，直至满足用户用水要求。 当用户用水量较少，变频泵转速降到一定程度时，控制器自动停止最先运行的定量泵，并根据管网压力调整变频泵转速，使管网压力始终保持恒定。这样每台水泵的起动均经变频器控制，全部机组实现循环软起动，即每台泵的起动频率都从设定的最低频率开始逐渐上升，并遵循“先开的泵先停，先停的泵先开”的原则。当外来管网压力达到设定压力值时，则控制器完全停止各泵工作，由外界管网直接向用户供水。 1 绪论 1.1恒压供水的意义 日常的生活用水量随季节、昼夜、上下班的时间不同而有较大变化，因而经常出现供水用水的不平衡，主要表现在水压上，用水多而供水少则水压低，用水少而供水多则水压高。住宅区由于自来水管网的水压较低，自来水通常不能到达住宅的较高楼层。要用水泵再次将水送至楼顶的高位水箱，再供应给用户。但是，这种二次供水方式不可避免造成污染，影响居民的身体健康。水泵作为供水工程中的通用机械，消耗着大量的能源，电耗往往占制水成本的60%以上，在我国，每年水泵的电能消耗占电能总消耗的21%。为保证供水正常利用PLC，配以不同功能的传感器，根据网管的压力，通过变频器控制水泵的转速，使水管中的压力始终保持在合适的范围。这种变频恒压供水系统直接取代水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置。另外水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常明显，平均耗电量较通常供水方式节省40％。恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中得到了很大的发展。随着电力电子技术的飞速发展，变频器的功能也越来越强。充分利用变频器内置的各种功能，对合理设计变频调速恒压供水设备，降低成本，保证产品质量等方面有着非常重要的意义。 ?PLC基础介绍可编程控制器(Programmable Logic Controller)简称PL