冷却风机控制系统设计.docVIP

设计目的 通过对一个实用控制系统的设计，综合运用科学理论知识，提高工程意识和实践技能，使学生获得控制技术工程的基本训练，使学生在实践中检验真理，为以后走上工作岗位打下良好基础，使学生初步具有控制系统主电路、控制程序的分析和设计方法，培养学生理论联系实际、分析解决实际问题的初步应用能力，培养学生的工程技术应用能力。设计程序应用到实际生产中，符合设计要求，完成设计过程。 设计要求 根据风量大小调整开机的数量冷却风机四台110kw电机开机时风机按照1号2号3号4号的顺序启动采用软启动以减少启动时对电网的冲击；为降低成本使用一台软启动器1号风机完成启动转速达到额定转速切换到直接运行方式，同时软启动器退出再按相同的方法启动2号、3号、4号风机，每一台风机都具有单独停止功能整个系统具有完整的指示和保护功能整体设计方案如下： 图1 系统设计整体思路 根据题目设计要求，应用可编程控制PLC来控制风机的启动停止，达到工业计算机自动控制，首先确定使用三菱PLC来达到控制的作用。 控制风机启动与停止的电机功率为110W，共四台，在电机选取上已确定了电机的基本功率型号；此外，要达到电机启动时对电网的冲击，故而采用软启动器来实现（为减少成本，要实现系统中一台软启动器控制四台电机的顺序软启动）；在选择软启动器时，考虑到电机的功率型号偏大，故而软启动器的型号功率也应该相匹配。 在控制电机的软启动过程及全额运行能安全无误正常的工作，PLC不单单要保证正常工作，此外，还要有很好的故障保护设计；PLC控制电机的同时，还要控制软启动器的一些换机启动、故障控制以达到整个系统的稳定安全运行。故对PLC的设计要实现合理与稳定，来控制整个系统的合理运作。 硬件设计 软启动器 软启动的原理图： a b 图2 a、使用每一相由2个晶闸管（共6个）首尾相连的控制器，在起动时逐渐升高电压，驱动三相异步电机。 b、根据晶闸管的导通时间和角度，可以用于提供频率固定逐渐升高的电压。 c、输出电压的逐渐升高可以由加速斜坡或限制电流值控制，或者与这两个参数相关。 在此次电机控制中，考虑到电机的功率为110KW，负荷有点重，同时还要实现节约，由一台软启动器控制四台电机正常工作，选取软启动器时需要更高的要求及功能。在查询各软启动器型号及功能手册后，结合所需的功配参数，选取了施奈德公司生产的型号为：ZY-FR2000系列软启动器，该系列软启动器能够实现该设计所需的要求，能够保障正常运行。 图3 CL1，CL2为电源输入端子，此外三相电源线R S T线分别从1/L1 3/L2 5L3接入输出线U V W线分别从2/T1 4/T2 6/T3输出，软启动器各端子如图3所示，其接线图如图4. 图4 接触器 接触器的选型主要需要确定种类，负载类型，主回路参数，控制回路参数辅助触头，以及电气寿命，机械寿命及工作制等多种情况综合考虑。因为电机功率为15KW，电压为380V，所以电流为39.5A。所以选择施耐德D2系列国产，LC2D5011Q5N。 型号说明：LC 1- D 09 10 M 5 C LC:交流线圈 1-：单个接触器 D：D系列 09：对应电流规格 10：辅助触点 M：电压代码，380V-Q 5：线圈特性，50HZ，交流线圈；C:产品类型，C 标准型，N，经济型。 断路器 选用施耐德公司GV2m01*C 型号说明：GV2：系列；m：按钮式，热磁型；01：热脱扣设定范围或磁脱扣电流大小；C:合资厂产品，无：进口产品。 PLC部分硬件接线 控制电路主要由PLC实现，而同时，PLC的选取就很重要。 PLC是整个冷却风机控制系统的核心，它要完成对系统中所有输入信号的采集、来对电机的控制。一般我们在选择PLC时，要考虑PLC的指令执行速度、指令丰富程度、内存空间、通讯接口及协议、带扩展模块的能力和编程软件的方便与否等多方面因素，以日本三菱PLC为例，该PLC有FX；A；Q三大系列，在FX系列中又有FX．1 S；FX .lN和FX．2N三种型号。依据控制任务，从PLC的输入／输出点数、存储器容量、输入／输出接口模块类型等方面等来选PLC型号。在该题目的升级要求中，我们可以选择三菱FX1N-40MR-001。 三菱FX1N-40MR-001的主要参数为： 属于基本单元模块 自带 24点输入/16点输出 采用继电器输入输出 可扩展性 用交流供电 是FX1N系列里面的40点数模块 Y3