《自动控制系统》课程设计任务书12011202

本文格式为Word版，下载可任意编辑——《自动控制系统》课程设计任务书12011202《电力拖动自动控制系统》课程设计

计划、任务与指导书

一、课程设计的目的

通过电力拖动自动控制系统的设计，了解一般交直流调速系统设计过程及设计要求，并稳定交直流调速系统课程的所学内容，初步具备设计电力拖动自动控制系统的能力。为今后从事相关技术工作打下必要的基础。二、课程设计的要求

1、熟悉交直流调速系统设计的一般设计原则，设计内容以及设计程序的要求。2、把握控制系统设计制图的基本规范，熟练把握电气控制部分的新图标。3、学会收集、分析、运用自动控制系统设计的有关资料和数据。

4、培养独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。三、课程设计的内容

完成某一给定课题任务，按给出的工艺要求、运用变频调速对系统进行控制。

四、进度安排：共1.5周

本课程设计时间共1.5周，进度安排如下：

1、设计准备，熟悉有关设计规范，熟悉课题设计要求及内容。（1.5天）2、分析控制要求、控制原理，设计控制方案。（1.5天）3、绘制控制原理图、控制流程图、端子接线图。（2天）4、编制程序、梯形图设计、程序调试说明。（1.5天）5、整理图纸、写课程设计报告。（1.5天）五、课程设计报告内容

完成以下课题的课程设计及报告（课题工艺要求由课程设计任务书提供）1．退火炉温度控制系统2．变频液位自动控制系统设计3．变频流量自动控制系统设计4．变频供水系统设计

5．变频调速恒张力控制系统设计

6．变频器在印染机械多电机同步调速系统中应用7．线缆设备恒张力变频器控制设计8．空气压缩机变频调速的设计

六、参考书

1．陈伯时主编电力拖动自动控制系统(其次版),机械工业出版社19922．陈伯时,陈敏逊.交流调速系统.机械工业出版社19983．张燕宾著SPWM变频调速应用技术机械工业出版社19974．王兆义主编2《可编程控制器教程》主编5．徐世许主编2《可编程控制器教程原理、应用、网络》主编6．《工厂常用电气设备手册》（第2版）上、下册中国电力出版社第1页共10页

1.退火炉温度控制系统

退火炉温度控制系统由一台上位机操作台、一台SIEMENSS7-200PLC控制柜、一台变频器控制柜，3台风机，3台水煤浆输送泵组成。加热段的三个炉段，各段于炉顶设一支热电偶，根据热电偶采集的炉温信号，与设定值比较，经PID计算后输出控制信号变频器调理水煤浆流量，改变烧嘴的输出功率，实现温度自动控制。同时根据助燃风量的改变及空/燃比例阀的配比，手动调理助燃风流量燃气的流量，实现最正确空/燃配比。

1、退火炉温度PLC自动控制系统原理图

隔离开关SFSF1断路器SF2断路器SF断路器3SF4断路器隔离变压器PLCPc工控机KM132KMKM3控制柜1#变频器#3变频器3#变频器T1#温度显示器T2#温度显示器TM11#空气压缩机M22#空气压缩机M343#空气压缩机3#温度显示器P压力控制器1#喷流泵I-32#喷流泵I-53#喷流泵2#温度变送器I-141#温度变送器3#温度变送器退火炉退火炉温度控制系统原理组成

本系统装有3套热电偶反馈的闭环流量控制系统，分别控制3台3.7KW变频器调理3台水煤浆输送泵化工泵转速，改变烧嘴的输出功率，实现温度自动控制。满足退火炉的工艺要求、温度实时显示。

1)分析控制要求、控制原理设计控制方案；画出温度自动控制系统结构框图；2)PLC、变频器、温度传感器的选择；

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)PID原理分析与选用；PID在PLC中实现。第2页共10页

2、变频液位自动控制系统

1.概述

汽提塔液位自动控制系统用浮子液位计、PLC与变频器构成反馈的闭环液位控制系统。用调理2.2KW化工泵转速，保证废水液位稳定、满足汽提塔的工艺要求、并可根据现场处理状况自动切换流量，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。汽提塔液位实时显示。

隔离开关隔离变压器SF3断路器SF4断路器SF5断路器PLCPc工控机KM3KM43#变频器4#变频器M3M4压力表处理废水温度传感器1电磁阀回收废气蒸汽………3#水泵阀门厌氧池4#水泵热交换器压差传感器2电动调安全阀节器………处理后废水磁性浮子液位传感器汽提塔

汽提塔液位控制系统的工作原理

在废水处理液位自动控制系统中，采用PLC的PID积分分开智能型PI调理控制、编程简单、控制可靠，适合于汽提塔液位自动控制系统。汽提塔液位控制稳定、控制精度高、液位稳定在20cm±1cm，满足汽提塔液位控制要求。

2.系统控制要求：

本系统恒压变量供水系统是在2台2.2ｋＷ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,并具有手动控制功能,同时还应达到以下几点要求：

1)液位稳定在20cm±1cm，满足汽提塔液位控制要求。2)具有短路、欠压、过载、过流等诸多保护功能。3.课程设计要求

1)分析控制要求、控制原理设计控制方案；画出液位自动控制系统结构框图；2)PLC、变频器、液位传感器的选择；

3)画出该供水控制系统的原理图。(主电路、plc控制电路、变频器控制电路)4)液位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；第3页共10页

3、变频流量自动控制系统的设计

1.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。用调理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、并可根据现场处理状况自动切换流量（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。

隔离开关隔离变压器SF3断路器SF1断路器SF2断路器PLCPc工控机KM1KM21#变频器2#变频器电磁阀M1M2回收废气蒸汽安全阀液位传感器污水罐阀门止回阀电动调理器1#水泵涡积流量计压力表热交换器2#水泵处理后废水汽提塔

图3.7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调理控制。

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调理控制。

2)具有短路、欠压、过载、过流等诸多保护功能。3.课程设计要求

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、涡街流量计的选择；

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；第4页共10页

4、变频供水系统设计

1.概述

由ＰＬＣ、ＶＶＶＦ实现的恒压变量供水控制系统是通过远传压力表将供水管网的压力信号送到PLC(ＰＩＤ),再由PL根据用户对管网压力的要求(可以自行设定),输出调理信号去控制交流变频调速器,以调理电机转速,进而控制水泵的出水量;同时利用plc对压力上、下限进行判断,并送到事先已输入程序的可编程序控制器中,再由它对电机水泵实现循环控制,使系统达到自动跟踪、稳定恒压、变量供水的目的,满足生产、生活对水压水量的需要。

2.系统控制要求：

本系统恒压变量供水系统是在2台7.5ｋＷ电机拖动的水泵机组能够满足供水总量设计要求的前提下,达到全自动恒压变量供水,并具有手动控制功能,同时还应达到以下几点要求

1)顺序控制:当增加水流量时,先变频升速再工频运行后启动第2台泵变频升速。当减少水流量时,先切断最先运行的泵,再变频调速。

2)均匀工作控制:当1台泵连续工作满24小时后,自动切断并按顺序控制方式启动后续泵。

3)具有短路、欠压、过载、过流等诸多保护功能。

该系统由2台水泵机组10kw(1#泵、2#泵)和1台变频调速器(ＶＶＶＦ),1台可编程序控制器(ＰＬＣ)1只远传压力表以及低压控制线路组成。

QSRSTUVW变频器KM3KM1KM2KM4M13～M23～图5.恒压供水系统主电