基于PLC控制的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告題目基于PLC控制的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名學(xué)號學(xué)院機(jī)械電氣化工程學(xué)院專業(yè)班級機(jī)電一體化13班指導(dǎo)教師基于PLC控制的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)本課題的來源及研究目的和意義水是生命之源，人類生存和發(fā)展都離不開水。在通常的城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水中，基本上都是靠供水站的電動機(jī)帶動離心水泵，產(chǎn)生壓力使管網(wǎng)中的自來水流動，把供水管網(wǎng)中的自來水送給用戶。但供水機(jī)泵供水的同時(shí)，也消耗大量的能量，如果能在提高供水機(jī)泵的效率、確保供水機(jī)泵的可靠穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，降低能耗，將具有重要經(jīng)濟(jì)意義。我國供水機(jī)泵的特點(diǎn)是數(shù)量大、范圍廣、類型多，在工程規(guī)模上也有一定水平，但在技術(shù)水平、工程標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)等方面與國外先進(jìn)水平相比，還有一定的差距。變頻恒水壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣傳動技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便地實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控；同時(shí)可達(dá)到良好的節(jié)能性，提高供水效率。所以研究設(shè)計(jì)基于變頻調(diào)速的恒定水壓供水系統(tǒng)，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平，同時(shí)降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。變頻恒壓供水系統(tǒng)在工業(yè)和生活中有很廣闊的應(yīng)用前景，除了具有明顯的節(jié)能效果外，還具有操作方便、容易、維護(hù)量小的特點(diǎn)，變頻器的軟啟動功能也減少了對電網(wǎng)的沖擊，使設(shè)備運(yùn)行方式更趨于合理，設(shè)備的自動化水平得到提高?？傊?，采用變頻恒壓供水系統(tǒng)是一種技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇。隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水對人們的生活和工業(yè)生產(chǎn)越來越重要，人們對供水的安全可靠性的要求不斷提高。給水壓力與流量對用戶的用水質(zhì)量具有直接影響，因而對給水水壓、流量的控制，直接影響到給水系統(tǒng)的供水質(zhì)量。給水泵組是一種長期運(yùn)行的用電設(shè)備，節(jié)約泵組的電耗，對國家節(jié)能減排意義重大。是把先進(jìn)的自動化技術(shù)、控制技術(shù)、通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、節(jié)能技術(shù)等應(yīng)用于給水領(lǐng)域。針對城市高層建筑和消防供水系統(tǒng)的實(shí)際情況，以單片機(jī)和變頻器為主要單元組成變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)。采用自動控制原理實(shí)現(xiàn)對供水壓力的連續(xù)監(jiān)督和控制，自動調(diào)節(jié)水泵電機(jī)加、減速，自動完成各泵的輪休、泵組軟啟動及無沖擊切換，使水壓平穩(wěn)過渡，延長設(shè)備壽命，提高供水水量，降低能耗。在傳統(tǒng)的變頻調(diào)速方式上大大的提高了調(diào)速系統(tǒng)的性能。通過本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、研究及應(yīng)用，不僅能夠節(jié)約水資源，減少設(shè)備維護(hù)，而且該系統(tǒng)結(jié)合高層建筑生活供水與消防供水于一體，在節(jié)約能源與水資源的前提下，既保證居民的生活用水，又提高了消防安全系數(shù)。具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會意義二、本課題在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析水是生產(chǎn)生活中不可缺少的重要組成部分，城市的生活生產(chǎn)用水主要來自由自來水公司的市政管網(wǎng)提供。然而自來水的給水壓力通常只能達(dá)到0.35-0.4MPa，一般只能滿足8層樓的用水需求，隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市內(nèi)的次高層和高層建筑的比例不斷增加，自來水的給水壓力已無法滿足次高層和高層建筑的生活和消防給水的要求，只能由生活小區(qū)依靠二次加壓給水設(shè)備進(jìn)行增壓給水。近年來，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的成熟、普及和應(yīng)用，其產(chǎn)品已用來更新改造傳統(tǒng)給水系統(tǒng)，是我國給水行業(yè)的技術(shù)水平經(jīng)歷了一次飛躍。變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)無級調(diào)速，根據(jù)水泵出口的壓力情況自動調(diào)節(jié)水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速，從而保持水壓恒定，以滿足人們對給水系統(tǒng)的要求。變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)無論是投資規(guī)模、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、穩(wěn)定性和自動化程度等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的給水系統(tǒng)，而且還能有效的降低能耗。變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展之后發(fā)展起來的，目前國外的變頻恒壓供水系統(tǒng)成熟可靠，恒壓自動控制技術(shù)先進(jìn)。國外的變頻恒壓供水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)師采用了一臺變頻器只帶一臺水泵的方式。這種方式安全可靠，變頻方式更加靈活，但成本很高。近年來，國內(nèi)有許多公司在從事變頻恒壓供水設(shè)備的研制和生產(chǎn)，國內(nèi)變頻器主要采用進(jìn)口元件組裝，結(jié)合PLC、PID調(diào)節(jié)器、單片機(jī)實(shí)現(xiàn)恒壓供水，在小容量、控制要求較低的領(lǐng)域。但國產(chǎn)變頻器發(fā)展較快，由于其成本低廉，已占領(lǐng)了相當(dāng)部分小容量變頻恒壓供水市場。但在大功率大容量的變頻器上，國產(chǎn)變頻器有待于進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源緊缺問題愈加嚴(yán)重，因此應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)來提高供水質(zhì)量、降低能耗，在供水領(lǐng)域已得到越來越廣泛的重視。變頻恒壓調(diào)速系統(tǒng)可依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，保持水壓恒定以滿足用水要求,是當(dāng)今先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在短短的幾年內(nèi)，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)經(jīng)歷了一個逐步完善的發(fā)展過程，早期的單泵調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)逐漸被多泵系統(tǒng)取代，運(yùn)行效率更高。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)以其節(jié)能、安全、供水質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，使我國供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)的無級調(diào)速。將變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)用于消防，可以防止供水壓力不足，不能及時(shí)撲救火災(zāi)，可能引起重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。還有，用戶用水的多少是經(jīng)常變動的，因此，供水不足或供水過剩的情況時(shí)有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中地反映在供水壓力上；用水多而供水少，則壓力低；用水少而供水多則壓力大。變頻調(diào)速全自動恒壓給水系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的用水量和給水壓力來調(diào)節(jié)電機(jī)泵組的運(yùn)行狀態(tài)，避免了這種不平衡現(xiàn)象，在提高供水質(zhì)量的同時(shí)還保證電機(jī)泵組運(yùn)行在最低消耗的狀態(tài)，減少了電能的消耗。但現(xiàn)在國內(nèi)的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)與消防供水多數(shù)都是兩個單閉環(huán)恒壓調(diào)速系統(tǒng)，為了既滿足居民的生活用水，又要保證消防用水的安全可靠，出現(xiàn)了一個新的研究方向：變頻調(diào)速全自動生活消防恒壓供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅滿足以上兩點(diǎn)要求，還將原來的兩個系統(tǒng)結(jié)合在一起，組成一個雙閉環(huán)調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)。把先進(jìn)的自動化技術(shù)、通訊技術(shù)等應(yīng)用到供水領(lǐng)域而設(shè)計(jì)出的變頻調(diào)速全自動生活消防恒壓供水系統(tǒng)，高性能、低能耗、消防安全可靠，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會意義。三、本課題的要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析1、經(jīng)濟(jì)可行性：雖然前期的軟件開發(fā)需要一些經(jīng)濟(jì)投入，但是從長遠(yuǎn)利益綜合考慮卻能大大降低管理成本。2、技術(shù)可行性：WindowsXP系統(tǒng)，proteus和Keil軟件，C51語言。結(jié)論：經(jīng)上述可行性分析，系統(tǒng)研制和開發(fā)可以立即開始進(jìn)行。3、恒壓供水控制系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)。4、系統(tǒng)工作原理及恒壓供水系統(tǒng)的特性。5、變頻器的選型原則、參數(shù)設(shè)定及抗干擾措施的選取。6、變頻器的主回路及基本控制回路設(shè)計(jì)。在了解恒壓供水控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，為城市高層住宅實(shí)時(shí)供水設(shè)計(jì)一種全自動生活消防公用給水控制系統(tǒng)，考慮節(jié)省空間及節(jié)能等因素，采用變頻調(diào)速控制方案，擬采用15～22kw水泵3～4臺，要求有手動自動功能，全功能顯示（顯示壓力、轉(zhuǎn)速、各水泵運(yùn)行狀態(tài)等）并具備完善的保護(hù)。

四、本課題研究的關(guān)鍵問題及解決思路·系統(tǒng)軟硬件總體方案的設(shè)計(jì)、優(yōu)選、確定；·最大限度的提高交通的順暢交替運(yùn)行；·系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)；·如何簡單準(zhǔn)確的進(jìn)行車流量檢；·節(jié)省能源消耗；·系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；·系統(tǒng)軟硬件綜合調(diào)試；·編寫設(shè)計(jì)說明；五、完成本課題所必需的工作條件及解決辦法1、計(jì)算機(jī)。2、必備設(shè)計(jì)所需要的相關(guān)工具和軟件，可以從網(wǎng)上下載或?qū)嶒?yàn)室拷貝。3、上網(wǎng)查詢相關(guān)資料和期刊圖書。4、去實(shí)驗(yàn)室或圖書館查詢資料，重點(diǎn)關(guān)于虛擬儀器的仿真模擬。六、完成本課題的工作方案及進(jìn)度第一周：查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料確定方案編寫開題報(bào)告。第二三周：對課題情況進(jìn)行深入了解、分析、并提出初步設(shè)計(jì)方案。第四五周：確定PLC的設(shè)計(jì)方案。第六七周：對單片機(jī)的選用進(jìn)行分析、研究、選取。第八周到第十一周：對單片機(jī)進(jìn)行研究應(yīng)用，使用的設(shè)計(jì)。。第十二周與十三周：撰寫畢業(yè)論文。第十四周：畢業(yè)論文答辯前準(zhǔn)備及答辯。七、主要參考文獻(xiàn)[1]王幸之.AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.[2].杜金城，電氣變頻調(diào)速設(shè)計(jì)技術(shù)[M]。中國電力出版社。2001.[3]先鋒工作室.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.[4]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（修訂版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1998.[5]余永權(quán).世界流行單片機(jī)技術(shù)手冊——美國系列[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.[6]李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1992.[7]張毅剛.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1990.[8]潘永雄.電子線路CAD實(shí)用教程[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.[9]何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)大全[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994.[10].李治國，供水系統(tǒng)中水泵的節(jié)能控制。流體機(jī)械。2005./