開題報告---基于plc控制的恒壓供水系統(tǒng)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告</p><p>　　基于PLC控制的恒壓供水系統(tǒng) </p><p>　　系 別： 自動化與電氣工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣技術(shù)教育 </p><p>

2、;　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2008 年 12 月 15 日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告</p><p>　　一、PLC恒壓供水技術(shù)</

3、p><p>　　恒壓供水技術(shù)采用電動機調(diào)速裝置與可編程控制器(PLC)構(gòu)成控制系統(tǒng)，進行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運行，并自動調(diào)整泵組的運行臺數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在供水管網(wǎng)流量變化時達到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。能夠有效地降低能耗，提高生產(chǎn)管理水平。恒壓供水系統(tǒng)安裝維護方便、運行穩(wěn)定、可靠、監(jiān)控軟件功能齊全、人機界面友好、使用方便。對于提高企業(yè)效益及提高人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實意義。二、PL

4、C恒壓供水技術(shù)前景</p><p>　　恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來的，在早期，由于國外生產(chǎn)的變頻器的主要功能主要限定在頻率控制、升降控制、正反轉(zhuǎn)控制、啟制動控制壓頻比控制及各種保護功能。應(yīng)用在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅僅作為執(zhí)行機構(gòu)，為了滿足供水量大小的需求不同，保證供水管網(wǎng)壓力恒定，需要在變頻器外部提供壓力控制器和壓力傳感器，對壓力進行閉環(huán)控制。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和變頻恒壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性

5、、可靠性以及自動化程度等方面的優(yōu)點以及顯著的節(jié)能效果被大家發(fā)現(xiàn)和認可后，國外許多生產(chǎn)變頻器的廠家開始重視并推出了具有恒壓供水功能的變頻器，像日本samco公司，就推出了恒壓供水基板，備有“變頻泵固定方式”、“變頻泵循環(huán)方式”兩種模式。它將PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器等硬件集成在變頻器控制基板上，通過設(shè)置指令代碼實現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能，只要搭載配套的恒壓供水單元，便可以直接控制多個內(nèi)置的電磁接觸器工作，可構(gòu)成最多7臺電機（

6、泵）的供水系統(tǒng)。這類設(shè)備雖然微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但是其輸出接口的擴展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)定性能不高，與別的監(jiān)控系統(tǒng)（如BA系統(tǒng)）和組態(tài)軟件難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并</p><p>　　目前國內(nèi)有不少公司在做PLC變頻恒壓供水的產(chǎn)品，大多采用國內(nèi)外的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，供水管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺水泵的循環(huán)控制，有的采用PLC及相應(yīng)的軟件給予實現(xiàn)，有的采用單片機及相應(yīng)的軟件給予實現(xiàn)。但是在在

7、系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗擾性能以及開放性等多方面的綜合技術(shù)指標還遠遠沒有能達到所有用戶的要求。例如有的PLC需要編程，技術(shù)門檻高，一般人不易掌握。因此PLC恒壓供水的技術(shù)還沒有能夠普及全國的供水場所。但是恒壓供水技術(shù)是現(xiàn)代城市高層建筑的一項主要配套工程，它具有衛(wèi)生可靠的供水、供水模式變換多、水壓穩(wěn)定、自動保護、節(jié)約能量等特點，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)及民用建筑中，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟效益與社會效益。</p><

8、;p>　　三、PLC恒壓供水技術(shù)與其它相關(guān)技術(shù)的對比</p><p>　　長期以來區(qū)域的供水系統(tǒng)都是由市政管網(wǎng)經(jīng)過二次加壓和水塔或天面水池來滿足用戶對供水壓力的要求。在小區(qū)供水系統(tǒng)中加壓泵通常是用最不利于用水點的水壓要求來確定相應(yīng)的揚程設(shè)計，然后泵組根據(jù)流量變化情況來選配，并確定水泵的運行方式。由于小區(qū)用水有著季節(jié)和時段的明顯變化，日常供水運行控制就常采用水泵的運行方式調(diào)整加上出口閥開度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，

9、大量能量因消耗在出口閥而浪費，而且存在著水池“二次污染”的問題。變頻調(diào)速技術(shù)在給水泵站上的應(yīng)用，成功地解決了能耗和污染的兩大難題。</p><p><b>　　四、主要任務(wù)</b></p><p>　　1、分析恒壓供水系統(tǒng)的組成及特點，探討恒壓供水系統(tǒng)的控制則略，并歸納實用的控制方案。</p><p>　　恒壓供水設(shè)備由PLC、變頻器、傳感器、

10、低壓電氣控制柜和水泵等組成。通過PLC、變頻器、繼電器、接觸器控制水泵機組運行狀態(tài),實現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓變流量供水要求。設(shè)備運行時,壓力傳感器不斷將管網(wǎng)水壓信號變換成電信號送入PLC,經(jīng)PLC運算處理后,獲得最佳控制參數(shù),通過變頻器和繼電器控制元件自動調(diào)整水泵機組高效率地運行。供水系統(tǒng)的監(jiān)控主要包括水泵的自動啟?？刂?、供水壓力的測量與調(diào)節(jié)、系統(tǒng)水處理設(shè)備運轉(zhuǎn)的監(jiān)視及控制；故障及異常狀況的報警等。</p><p>　　恒

11、壓供水通過利用變頻器的PID或PI功能實現(xiàn)的工業(yè)過程的閉環(huán)控制。即將壓力控制點測的壓力信號(4－20ｍＡ)直接輸入到變頻器中，由變頻器將其與用戶設(shè)定的壓力值進行比較，并通過變頻器內(nèi)置PID運算將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號調(diào)整水泵電機的電源頻率，從而實現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速。供水系統(tǒng)選用原則水泵揚程應(yīng)大于實際供水高度，水泵流量總和應(yīng)大于實際最大供水量。</p><p>　　2、設(shè)計恒壓供水系統(tǒng)的硬件和軟件。</p>

12、<p>　　PLC的普通輸入輸出端口均為開關(guān)量處理端口，為了使PLC能完成模擬量的處理，常見的方法是為整體式PLC加配模擬量擴展單元。模擬量擴展單元可以將外部模擬量轉(zhuǎn)換為PLC可處理的數(shù)字量及將PLC內(nèi)部運算結(jié)果數(shù)字量轉(zhuǎn)換為機外所需的模擬量。如用S7-200系列PLC的模擬量擴展模塊EM235，它具有四路模擬量輸入及一路模擬量輸出，可以用于恒壓供水控制中。</p><p>　　為了恒定水壓，那么在水

13、壓降低時，需要升高變頻器的輸出頻率，并且在一臺水泵工作是不能滿足恒壓要求時，這時需要啟動第二臺或第三臺水泵。這樣有一個判斷標準來決定是否需要啟動新泵即為變頻器的輸出頻率是否達到所設(shè)定的頻率上限值。因為模擬量單元及PID調(diào)節(jié)都需要編制初始化及中斷程序，所以變頻恒壓供水程序可以分為三個部分:主程序、子程序和中斷程序。從而實現(xiàn)對水量變化的處理與控制。</p><p><b>　　進度計劃：</b>

14、</p><p>　　第 1- 2 周 查閱文獻，學(xué)習(xí)涉及到的知識;</p><p>　　第 3- 4 周 結(jié)合資料學(xué)習(xí)涉及到的知識；</p><p>　　第 5-11 周 部分電路做仿真試驗；</p><p>　　第12-14周 進行總體設(shè)計，寫論文框架；</p><p>　　第15-16周 修改完善論文.

15、</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 張萬忠.可編程控制器入門與應(yīng)用實例(西門子S7-200系列). 北京:中國電力出版社,2005.</p><p>　　[2] 胡學(xué)林.可編程控制器教程(基礎(chǔ)篇). 北京：電子工業(yè)出版社,2003.</p><p>　　[3] 邴志

16、剛等.計算機控制—基礎(chǔ)、技術(shù)、工具、實例.北京:北京交通大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[4] 張運剛等.從入門到精通(西門子S7-200 PLC技術(shù)與應(yīng)用).北京：人民郵電出版社,2007</p><p>　　[4] 李道霖.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（西門子系列）.北京：電子工業(yè)出版社,2004</p><p>　　[5] 肖寶興.西門子S7-200

17、PLC的使用經(jīng)驗與技巧.北京：機械工業(yè)出版社,2002</p><p>　　[6] 陳浩.案例解說PLC、觸摸屏及變頻器綜合應(yīng)用. 北京:中國電力出版社,2007</p><p>　　[7] 丁斗章.變頻調(diào)速技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社,2005</p><p>　　[8] 周志敏等.變頻調(diào)速系統(tǒng)、工程設(shè)計、參數(shù)設(shè)置、調(diào)試維護.北京：電子工業(yè)出版社,2008

18、</p><p>　　[9] 岳慶來.變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社,2006</p><p>　　[10] 杜水友等.壓力測量技術(shù)及儀表.北京：機械工業(yè)出版社,2005</p><p>　　[11] 孫余凱等.傳感技術(shù)基礎(chǔ)與技能實訓(xùn)教程.北京：電子工業(yè)出版社,2006</p><p>　　[12] 王仁祥