開題報(bào)告---基于plc控制的恒壓供水系統(tǒng)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告</p><p>　　基于PLC控制的恒壓供水系統(tǒng) </p><p>　　系 別： 自動(dòng)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(jì)（論文）開題報(bào)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(dòng)機(jī)調(diào)速裝置與可編程控制器(PLC)構(gòu)成控制系統(tǒng)，進(jìn)行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運(yùn)行，并自動(dòng)調(diào)整泵組的運(yùn)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(shí)達(dá)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(hù)方便、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、監(jiān)控軟件功能齊全、人機(jī)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(shí)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(dòng)控制壓頻比控制及各種保護(hù)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(jī)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(jìn)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(dòng)化程度等方面的優(yōu)點(diǎn)以及顯著的節(jié)能效果被大家發(fā)現(xiàn)和認(rèn)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(shí)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(gè)內(nèi)置的電磁接觸器工作，可構(gòu)成最多7臺電機(jī)（

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(kuò)展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)，有的采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件給予實(shí)現(xiàn)。但是在在

7、系統(tǒng)的動(dòng)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(biāo)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有能達(dá)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(xiàng)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(dòng)保護(hù)、節(jié)約能量等特點(diǎn)，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(jì)效益與社會(huì)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(diǎn)的水壓要求來確定相應(yīng)的揚(yáng)程設(shè)計(jì)，然后泵組根據(jù)流量變化情況來選配，并確定水泵的運(yùn)行方式。由于小區(qū)用水有著季節(jié)和時(shí)段的明顯變化，日常供水運(yùn)行控制就常采用水泵的運(yùn)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(fèi)，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(diǎn)，探討恒壓供水系統(tǒng)的控制則略，并歸納實(shí)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(jī)組運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓變流量供水要求。設(shè)備運(yùn)行時(shí),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(yùn)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(dòng)調(diào)整水泵機(jī)組高效率地運(yùn)行。供水系統(tǒng)的監(jiān)控主要包括水泵的自動(dòng)啟停控制、供水壓力的測量與調(diào)節(jié)、系統(tǒng)水處理設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)視及控制；故障及異常狀況的報(bào)警等。</p><p>　　恒

11、壓供水通過利用變頻器的PID或PI功能實(shí)現(xiàn)的工業(yè)過程的閉環(huán)控制。即將壓力控制點(diǎn)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(jìn)行比較，并通過變頻器內(nèi)置PID運(yùn)算將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號調(diào)整水泵電機(jī)的電源頻率，從而實(shí)現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速。供水系統(tǒng)選用原則水泵揚(yáng)程應(yīng)大于實(shí)際供水高度，水泵流量總和應(yīng)大于實(shí)際最大供水量。</p><p>　　2、設(shè)計(jì)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(kuò)展單元。模擬量擴(kuò)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(yùn)算結(jié)果數(shù)字量轉(zhuǎn)換為機(jī)外所需的模擬量。如用S7-200系列PLC的模擬量擴(kuò)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(shí)，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(shí)，這時(shí)需要啟動(dòng)第二臺或第三臺水泵。這樣有一個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)來決定是否需要啟動(dòng)新泵即為變頻器的輸出頻率是否達(dá)到所設(shè)定的頻率上限值。因?yàn)槟M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(gè)部分:主程序、子程序和中斷程序。從而實(shí)現(xiàn)對水量變化的處理與控制。</p><p><b>　　進(jìn)度計(jì)劃：</b>

14、</p><p>　　第 1- 2 周 查閱文獻(xiàn)，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(yàn)；</p><p>　　第12-14周 進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，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(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張萬忠.可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)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(jì)算機(jī)控制—基礎(chǔ)、技術(shù)、工具、實(shí)例.北京:北京交通大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[4] 張運(yùn)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(yàn)與技巧.北京：機(jī)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(jī)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(jì)、參數(shù)設(shè)置、調(diào)試維護(hù).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(jī)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(jī)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(shí)訓(xùn)教程.北京：電子工業(yè)出版社,2006</p><p>　　[12] 王仁祥