变频流量自动控制系统设计.doc

电力拖动控制系统课程设计 成绩 ? 题目： 变频流量自动控制系统设计 教学单位： 控制工程学院 专 业： 自动化 学 号： 1109101046 姓 名： 王 磊 指导教师： 王 宁 2014年11月目 录 1工程概况 1 1.1系统概述 1 1.2系统控制要求： 1 1.3流量自动控制系统结构框图 2 1.4主电路设计 2 1.5控制线路设计 3 2 元器件的选择 4 2.1 变频器的选型 5 2.2 变频器接线图 5 2.3 涡街流量计的选型 6 2.4 PLC的选型 7 3 PID在PLC中实现 7 3.1 PLC实现PID控制的方式 7 3.2 PID控制器的数字化 7 3.3输入输出变量的转换 8 3.4 PID指令及其回路表 10 3.5 PID在PLC中实现的梯形图 11 4 小节与体会 13 参考文献 13 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。 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