课程设计：变频恒压供水控制系统设计

《交流调速》课程设计任务书

课题名称变频恒压供水控制系统设计

学院(部) 电子与控制工程学院

专业电气工程及其自动化

班级

学生姓名 _

学号

1 月 1 日至 1 月 6 日共 1 周

指导教师(签字)

2012年 12 月 18 日

目录

课程设计任务书——————————————————— 3 摘要—————————————————————— 5 系统概述—————————————————————— 6

主电路——————————————————————— 6

水泵————————————————————————7

变频器———————————————————————8

计算————————————————————————8

相关继电保护装置——————————————————9

操作使用说明————————————————————10

设备清单和明细表——————————————————11

结束语———————————————————————12

参考文献——————————————————————13

课程设计任务书

一、设计内容（论文阐述的问题）

变频调速是一种新兴的技术，将变频调速技术用于供水控制系统中,具有高效节能、水压恒定等优点。本课程设计是电气工程及其自动化专业《交流调速》

课程的实践性环节，其主要目的是培养学生初步掌握交流变频调速系统的设计方法

及理论知识的应用能力。本课程设计的基本任务是提高学生在调速系统设计方面的

实践技能，培养学生综合运用知识，分析和解决实际问题的能力。通过控制系统的

设计，初步掌握交流变频调速控制系统设计的方法。

二、设计原始资料（实验、研究方案）

一楼宇供水系统，正常供水量为20m3/小时，最大供水量30m3/小时，扬程25米。采用变频调速技术组成一闭环调节系统，控制水泵的运行，保证用户水

压恒定。当用水量增大或减小时，水泵电动机速度发生变化，改变流量，以保

证水压恒定。

设计要求：

1．设二台水泵。一台工作，一台备用。正常工作时，始终由一台水泵供水。

当工作泵出现故障时，备用泵自投。

2. 二台泵可以互换。

3．给定压力可调。压力控制点设在水泵出口处。

4．具有自动、手动工作方式，各种保护、报警置。

、富士变频器完成设计。

采用OMRON CPM1A PLC

三、设计完成后提交的文件和图表

1. 课程设计说明书，包括：

方案的确定

系统的工作原理

水泵水泵的容量、主电路元件型号的确定。

2.操作使用说明书。

2、图纸部分：

电气控制原理图

四、毕业设计（论文）进程安排

序号设计（论文）各阶段名称日期

1 确定设计方案 2012.12.24

2 完成控制系统设计 2012.12.25-12.26

3 完成设计说明书 2012.12.27-12.28

摘要

进入21世纪以来，随着经济发展和城市化的发展，使得人们居住的

楼房越来越高，供水系统的安全、可靠、稳定运行显得越来越重要。供

水质量主要包括流量、流速、水压。所以本系统采用可编程序PLC和富士变频器来实现对生活水泵的控制，有效的保证居民而且可以手动/自动来回切换，确保供水系统的安全、稳定使用。

为了满足该设计中提出的基本功能的要求，本次设计主电路上用两台

电动机，由于功率较小可直接启动，同时采用了两个接触器对水泵进行

工作的控制，采用热继电器和低压断路器对水泵进行过载和短路保护。

控制电路上，为了简单灵活起见，采用课堂中所学过的OMRON CPM1A PLC 为中心控制单元。再加入必需的一些压力继电器、按钮、开关、指示灯

等。从而基本形成了一个基于PLC控制的变频恒压水泵控制系统。

关键词：恒压供水 PLC CPM1A 水泵富士变频器

第一章系统概述

本系统为变频恒压供水控制系统。通过变频器的输出变频变压控制水泵从而实现调速。小功率水泵采用变频器的软启动功能启动。硬件电路的

控制、水泵水泵的启停、故障报警采用CPM1A系列单片机。压力的测试点定于水泵出口处。采用差压变送器输送压力信号给变频器的电流输入。采用闭环实现稳定控制。

见图1.

第二章系统各部分设计

一、主电路部分

二、控制电路部分

控制部分采用欧姆龙CPM1A系列PLC进行控制。其输入信号来自控制按钮、保护装置及变频器输出。输出部分包括接触器线圈、报警控制、工作状态显示。

表一 I/O分布表

输入输出

水泵备用选择按钮SB1 00000 1#水泵工作线圈KM1 01000 手动/自动选择按钮00001 2#水泵工作线圈KM2 01001

1#水泵手动启动按钮SB3 00002 变频器线圈KM3 01002

2#水泵手动启动按钮SB4 00003 1#水泵状态显示01003

1#水泵手动停止按钮00007 2#水泵状态显示01004

2#泵手动停止按钮00009 1#故障报警01005

1#水泵热保护触电FR1 00011 2#泵故障报警01007

2#水泵热保护触电FR2 00012

有8个输入，7个输出。因此欧姆龙的20个点的PLC。采用CPM1A-20DR.该PLC的尺寸为。

其接线图如下。

三、水泵部分

由计算部分可知。每台水泵的输出功率 2.7kw，留一定裕量得 3.24KW.由于功率很小。采用变频器的软启动功能即可直接启动，不许任何外接

电路。其效率应在80%--85%。

水泵应该工作在高效区。

要求如下：

满足水泵的最不利点的供水要求。

四、变频器部分

（1）变频器选择

由水泵的功率 3.24KW得出应该采用REN***G11S-4CX.查阅相关资料得。其参数为:功率5.5KW。

额定容量：9.5KVA

额定电压：400V

额定电流：13.5A.

相关接线见图。

变频器的保护。