变频流量自动控制系统
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本科生课程设计题目：变频流量自动控制系统的设计课程：电力拖动自动控制系统专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：完成日期：扬州大学能源与动力工程学院电力拖动自动控制系统设计任务书1．题 目变频流量自动控制系统的设计2．原始资料汽提塔废水处理流量自动控制系统用涡街流量计、PLC 与变频器构成反馈的闭环流量控制系统。
用调节5.5KW 化工泵转速，保证废水流量稳定、满足汽提塔的工艺要求、并可根据现场处理情况自动切换流量（两挡），满足工业现场废水处理要求。
两台变频器、两台化工泵一用一备（互为备用）保证系统运行可靠。
涡积流量计1#水泵PLC Pc 工控机1#变频器2#变频器阀门止回阀污水罐汽提塔热交换器 压力表 隔离开关SF 1断路器SF 2断路器KM1KM2M2M12#水泵处理后废水蒸汽电动调节器电磁阀隔离变压器SF3断路器回收废气安全阀液位传感器图1 汽提塔流量控制系统的工作原理(1)由流量传感器测量污水管的进水口流量，流量变化信号变换成标准4～20mA 电流信号(便于远距离传送信号)、液位传感器将缓冲罐液位开关信号传送PLC 实时控制。
(2)把信号传到有相关软件的PLC 、根据汽提塔工艺要求、现场污水排放量进行智能型PI 调节控制。
2.系统控制要求：本系统恒压变量供水系统是在2台5.5ｋＷ电机拖动的水泵机组能够满足废水总量设计要求的前提下,达到全自动闭环液位控制系统,1) 污水流量进行智能型PI调节控制。
2)具有短路、欠压、过载、过流等诸多保护功能。
3．具体任务及技术要求1)分析控制要求、控制原理设计控制方案；画出流量自动控制系统结构框图；2) PLC、变频器、选择；3) 画出该控制系统的原理图。
(主电路、plc控制电路、变频器控制电路)4)流量自动控制系统变频器的节能控制分析；5)PID原理分析与选用；PID在PLC中实现。
4．实物内容及要求课程设计报告文本内容包括：1.封面；2.任务书；3.目录；4.正文；5.参考文献 6.附录（课程设计有关程序）。
5．完成期限任务书写于2011年2月16日，完成期限为2011年2月25日6．指导教师王永华吴远网目录1工程概况................................................................................................................................... - 5 -1.1系统概述........................................................................................................................ - 5 -1.2系统控制要求：............................................................................................................ - 5 -1.3流量自动控制系统结构框图........................................................................................ - 6 -1.4主电路设计.................................................................................................................... - 6 -1.5控制线路设计................................................................................................................ - 7 -2 元器件的选择.......................................................................................................................... - 8 -2.1 变频器的选型............................................................................................................... - 9 -2.2 变频器接线图............................................................................................................. - 13 -2.3 涡街流量计的选型..................................................................................................... - 14 -2.4 PLC的选型 .............................................................................................................. - 15 -3 PID在PLC中实现................................................................................................................ - 15 -3.2 PID控制器的数字化 .................................................................................................. - 15 -3.3输入输出变量的转换.................................................................................................. - 16 -3.4 PID指令及其回路表 .................................................................................................. - 18 -4 小节与体会............................................................................................................................ - 20 -5 参考文献................................................................................................................................ - 21 -1工程概况1.1系统概述汽提塔废水处理流量自动控制系统用涡街流量计、PLC 与变频器构成反馈的闭环流量控制系统。
用调节5.5KW 化工泵转速，保证废水流量稳定、满足汽提塔的工艺要求、并可根据现场处理情况自动切换流量（两挡），满足工业现场废水处理要求。
两台变频器、两台化工泵一用一备（互为备用）保证系统运行可靠。
涡积流量计1#水泵PLC Pc 工控机1#变频器2#变频器阀门止回阀污水罐汽提塔热交换器 压力表 隔离开关SF 1断路器SF 2断路器KM1KM2M2M12#水泵处理后废水蒸汽电动调节器电磁阀隔离变压器SF3断路器回收废气安全阀液位传感器图1.1 汽提塔流量控制系统的工作原理(1)由流量传感器测量污水管的进水口流量，流量变化信号变换成标准4～20mA 电流信号(便于远距离传送信号)、液位传感器将缓冲罐液位开关信号传送PLC 实时控制。
(2)把信号传到有相关软件的PLC 、根据汽提塔工艺要求、现场污水排放量进行智能型PI 调节控制。
1.2系统控制要求：本系统恒压变量供水系统是在2台5.5ｋＷ电机拖动的水泵机组能够满足废水总量设计要求的前提下,达到全自动闭环液位控制系统,1) 污水流量进行智能型PI 调节控制。
2)具有短路、欠压、过载、过流等诸多保护功能。
1.3流量自动控制系统结构框图图1.2流量自动控制系统结构框图变频调速系统将管道流量作为控制对象，涡街流量器将管道的流量转变为电信号送给PLC，通过PLC实现PID算法控制。
在PLC中，将流量信号与流量给定值进行比较，并根据差值的大小按预先设定好的PID控制模式进行运算，产生控制信号去控制变频器的输出电压和频率，调整水泵的转速，从而使实际流量始终维持在给定流量上。
另外，采用该方案后，水泵从静止到稳定转速可由变频器实现软启动，避免了启动时大电流对电网的冲击和启动给水泵带来的机械冲击。
1.4主电路设计控制过程为：根据液位开关给定的档位，经过PLC的PID控制算法计算，将输出量输出给变频器再控制水泵送水。
有两台变频器和水泵互为备用。
在必要时还可以切换成手动控制。
图1.3主电路图1.5控制线路设计PLC控制线路如图1.4,、1.5所示，控制电路控制正常运行、停车、手动切换，但当主变频器1出现故障时，变频器内部继电器R1的常闭触点R1（R1B，R1C）断开，交流接触器KM1、KM2线圈断电，切断变频器与交流电源和电动机的连接。
同时R1的常开触点R1（R1A，R1C）闭合，一方面接通由蜂鸣器HA和指示灯HL组成的声光报警电路，另一方面PLC内部定时器定时，其常开触点延时闭合，自动接通备用变频器2运行电路。
此时操作人员应及时将SA拨到备用变频器位置，声光报警结束，及时检修变频器。
在变频器运行时，不能通过SB1停车，只能通过SB3以正常模式停车，与SB1并联的KA常开触点保证了这一要求。
图1.4 PLC控制线路图1.5 PLC的输入端口2 元器件的选择2.1 变频器的选型根据我们所用的水泵功率为5.5kW，因此我们选用施耐德Altivar31型变频器。
性能描述：功率范围：0.18-15KW；电压等级：200－500V；加减速时间、曲线调整；点动、电动电位器、给定值记忆；给定值切换；PI调节器，预置PI设定，PI调节器自动手动切换；摆频控制，限位开关控制；马达切换，抱闸控制；I/o设置：3个模拟输入，1模拟逻辑混合输出；逻辑端口可配置，支持正负逻辑；自动直流注入；降低噪声的开关频率控制；混合模式（给定、控制命令源的组合）；故障停车模式管理（自由停车，快速停车，直流制动停车）；飞车起动断电时受控停车，可在供电电压低至－50％情况下工作电机热保护。
