PLC恒压供水开题报告.doc

辽宁石油化工大学
信息与控制工程学院

毕业设计（论文）开题报告

论文题目： 基于PLC的恒压供水系统设计
学生姓名：
专业班级： 电气工程及其自动化
学 号：
指导教师：

年 月 日
填写说明：
1．题目的背景和意义
对题目的出处，背景和意义进行说明论述，不少于300字。
2．题目研究现状概述
通过调研和查阅文献，对题目所涉及的技术、理论和研究成果进行说明论述，不少于1000字。
3．题目要完成的主要内容和预期目标
对题目要完成的主要内容进行说明，并说明达到的预期目标，
不少于300字
4．进度计划
从设计开始的教学周起，依据任务书的进度安排进行细化并以周为单位给出主要工作和完成的任务。
5． 参考文献
对“2.题目研究现状概述”项引用的资料、论文或著作按照引用顺序列出参考文献（格式同论文《参考文献》）。不少于10篇（其中近3年的文献占1/3以上），
注：相应栏不够时自动加页。
排版要求：正文，宋体，小四，行距固定值20磅
要求学生在毕业设计（论文）开始后的第2周末完成《开题报告》，并交到指导教师评阅（交电子稿和双面打印稿）。

辽宁石油化工大学 信息与控制工程学院 School of Information and Control Engineering

1．题目的背景和意义
目前，居民生活用水和工业用水日益增加。由于居民日常用水和工业用水会随季节、昼夜等变化而随之发生变化，如采取传统的供水方式不仅影响生活也不利于资源的优化配置。传统的供水系统已经不能满足人们的需求，为了能更合理的分配资源，使能最大限的为人们所用，可采用变频恒压供水方式来代替传统的供水系统，以达到供水稳定，满足人们需求，合理优化分配等目的。
本文介绍的是关于变频恒压供水系统的设计，因为变频恒压供水系统有高效节能，恒压供水，安全卫生，自动运行，管理简便等优点，非常适合现在的国民需求。变频恒压供水系统根据用水量的变化，自动调节运行参数，在水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求是当今先进、合理的节能型供水系统。变频调速是现在优于以往任何一种调速方式（如调压调速、变极调速、串级调速等）的技术，是当今国际上一项效益最高、性能最佳、应用广泛、最有发展前途的电机调速技术。它采用了微机控制技术，电力电子技术和电机传动调速技术实现了工业交流电动机的无极调速，具有高效率、宽范围和高精度等特点。以变频器为核心结合PLC组成的控制系统具有可靠性高，抗干扰能力强，组合灵活，变成简单，维修方便和低成本低能耗等诸多特点。采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便实现供水系统的集中管理和监控；同时系统具有良好的节能性，这在能量日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计系统，对于调高企业效率以及人民生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。
2．题目研究现状概述
变频恒压供水是在变频调速技术发展之后逐渐发展起来的，在早期，由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、 升降速控制、正反转控制、起制动控制、变压变频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求的不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。即1968年，丹麦的丹弗斯公司发明并首家生产变频器后，随着变频器技术的发展和变频恒压系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优先以及显著地节能效果被大家发现认可后，国外许多生产变频器的厂家开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器，像瑞士的ABB集团推出了HVAC变频技术，法国的施耐德公司推出了恒压供水基板，备有PID调节器和PLC可编程控制器等硬件继承在变频器控制基板上，通过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统的功能，只要搭载配套的恒压供水单元，便可直接控制多个内置的电磁接触器工作，可构成最多七台电机的供水系统。但是也有其缺点，就是输出接口的扩展功能缺乏灵活性，系统的动态性能和稳定性不高，与别的监控系统和组态软件难以实现数据的通信，并且限制了带负载的容量，因此适用范围受到限制。
目前国内有不少公司都在做变频恒压供水的工程，大多采用国外的变频器控制水泵的转速，水管的管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用单片机及相应的软件予以实现；有的采用PLC及相应软件予以实现。但在系统的动态性能、稳定性能、抗干扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说，还远远没能达到所有用户的要求。原深圳华为电气公司（现已改名艾默生）和成都希望集团（森兰牌变频器）也推出了恒压供水专用变频器（5.5Kw-22kW），无需外接PLC盒PID调节器，坑完成最多四台水泵的循环切换、定时起动、停止和定时循环（丹麦丹弗斯公司的VLT系列变频器可实现七台水泵机组的切换）。该变频器将压力闭环调节与循环逻辑控制功能集成在变频器内部实现，但其输出接口限制了带负载容量，同时操作不方便且不具有数据通信功能，因此只适用于小容量，控制要求不高的供水场所。

3．题目要完成的主要内容和预期目标
本设计是以供水系统为设计对象，采用PLC和变频技术相结合技术，并引用计算机对供水系统进行远程监控和管理，保证供水系统安全可靠的运行。PLC控制变频恒压供水系统主要有变频器、可编程控制器、压力变送器、和水泵机组一起组成一个完整的闭环调节系统，采用PID算法实现水压的闭环控制；西门子S7-200型系列PLC控制变频及现场设备的运行；系统具有自动/手动操作功能；具有故障自诊和自处理能力，对过流，欠压，过压等变频器故障均能自行诊断，并发出报警信号。
根据以上控制要求，进行系统的总控制方案设计。功能设计、硬件设备选型、估算所需I/O点数，进行I/O模块选型，绘制系统硬件连接图：包括系统硬件配置图、I/O连接图、分配I/O点数、列出I/O分配表，设计梯形图控制程序，对程序进行调试和修改。
为达到控制系统的目的，需要对电机进行调速。其中改变电机极对数调速的调控方式控制简单，投资省，节能效果显著，效率高，但需要专门的变极电机，是有级调速，而且极差比较大，只适用于特定转速的生产机器；改变转差率调速为了保证其较大的调速范围一般采用串级调速方式，其最大优点是可以回收转差功率，节能效果好，且调速性能好，但由于线路复杂，增加了中间环节的电能消耗，且成本高；供水系统变频的实质是异步电动机的变频调速，变频调速实现了无级调速，调速精度更高，整体可靠性更强。且基于PLC的变频调速具有实时性，高可靠性，简单灵活，安装、维护方便等特点。
最终达成控制好供水系统的流量，满足用户对流量的需求的目的，并保持供水系统中某处压力的恒定，也就保证了使该处的供水能力和用水流量处于平衡状态，恰到好处的满足了用户所需的用水流量。达到最终恒压供水的目的。

4．进度计划
第一阶段：查阅文献，收集资料，外文翻译，撰写开题报告。 （第一周至第二周）
第二阶段：明确设计任务及要求，完成外文翻译，给出总体设计方案。（第三周至第四周）
第三阶段：针对PLC控制的恒压供水系统进行PLC设计。 （第五周至第七周）
第四阶段：确定控制方案、撰写毕业设计说明书。 （第八周至第十一周）
第五阶段：修改整理文档、撰写论文、打印装订 准备答辩。 （第十二周至第十六周）
5．参考文献
[1]. 王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003年
[2]. 李敬梅.电力拖动控制线路与技能训练[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007年
[3]. 邓星钟主编.机电传动控制 [M].华中科技大学出版社，2002.5
[4]. 廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2008年
[5]. 林俊赞，李雄松，尹元日.在恒压供水控制系统中的应用·电机电器技术，1999年
[6]. 廖常初.S7-200PLC基础教程(第二版)[M].北京：机械工业出版社，2009
[7]. 连建华.可编程控制器实验指导书.武汉：华中科技大学武昌分校机电学院.2011
[8]. 田淑珍.S7-200 PLC原理及应用 [M].北京：机械工业出版社，2009
[9]. 钟肇新,范建东,冯太合.可编程控制器原理及应用 华南理工大学出版社.2008
[10]. 三菱公司编.FX1s、FX1n、FX2n、FX2nC编程手册.2001

指导教师意见：

指导教师签字：
年 月 日

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