基于PLC的恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)(開(kāi)題報(bào)告)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題目：基于PLC的恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)專題：院（系）：電氣與信息工程學(xué)院班級(jí)：自動(dòng)化06-1班姓名：XXX學(xué)號(hào)：XX指導(dǎo)老師：XXX老師職稱：教授XXXXXX本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

題目基于PLC的恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)源工程實(shí)際1、探討目的和意義水是生命之源，人類(lèi)生存和發(fā)展都離不開(kāi)水。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，城市高層建筑的供水問(wèn)題日益突出，對(duì)供水質(zhì)量的要求進(jìn)一步提高。一方面要求避開(kāi)因壓力的波動(dòng)而造成的供水障礙，另一方面要求保障供水的牢靠性和平安性，甚至于在火災(zāi)發(fā)生時(shí)也能牢靠供水。基于這兩方面的要求，PLC限制的恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)集自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代限制技術(shù)、電氣傳動(dòng)技術(shù)、變頻技術(shù)于一體，可以顯著提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和牢靠性，也有利于實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控。此外，變頻恒壓供水系統(tǒng)還具有良好的節(jié)能性，這在大力提倡節(jié)能降耗的今日尤為重要。本論文將圍繞變頻恒壓限制技術(shù)開(kāi)展探討工作，以期為城市供水行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和科技應(yīng)用做出貢獻(xiàn)。（全套資料請(qǐng)聯(lián)系QQ397679637）2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r(文獻(xiàn)綜述)我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)始終比較落后，工業(yè)自動(dòng)化程度低。主要表現(xiàn)在用水高峰期水的供應(yīng)量經(jīng)常低于需求量，出現(xiàn)水壓降低供不應(yīng)求的現(xiàn)象；而在用水低峰期水的供應(yīng)量經(jīng)常高于需求量，出現(xiàn)水壓上升供過(guò)于求的狀況，此時(shí)不僅會(huì)造成能量的奢侈、供水電機(jī)的不必要損耗，而且還有可能造成水管因受壓過(guò)大而爆裂以及用水設(shè)備的損壞等等不良狀況的發(fā)生。變頻恒壓供水技術(shù)是在變頻調(diào)速技術(shù)基礎(chǔ)之上漸漸發(fā)展起來(lái)的。在初期階段，變頻器主要用來(lái)進(jìn)行頻率限制、變速限制、正反轉(zhuǎn)限制、啟制動(dòng)限制、壓頻比限制等。在這個(gè)階段，變頻器僅僅用作變頻恒壓供水系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為了在供水量需求不同時(shí)，保證管網(wǎng)壓力恒定，還須要在變頻器外部增加壓力傳感器和壓力限制器，以對(duì)壓力進(jìn)行閉環(huán)限制。在供水工程中，也是采納一臺(tái)變頻器只帶一臺(tái)水泵機(jī)組的方式，幾乎沒(méi)有用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)水泵機(jī)組運(yùn)行的狀況，造成投資成本很高。隨著變頻恒壓供水系統(tǒng)在穩(wěn)定性、牢靠性以及自動(dòng)化程度高等方面的優(yōu)點(diǎn)漸漸顯現(xiàn)出來(lái)，再加上其顯著的節(jié)能效果，很多變頻器生產(chǎn)廠家起先推出具有恒壓供水功能的變頻器，例如：日本Samco公司就推出了恒壓供水基板，具有“變頻泵固定方式”和“變頻泵循環(huán)方式”兩種工作模式，它將PID調(diào)整器和PLC可編程限制器等硬件集成在變頻器限制基板上，通過(guò)設(shè)置指令代碼實(shí)現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能，在應(yīng)用時(shí)只需搭載配套的恒壓供水單元，便可以干脆限制多個(gè)內(nèi)置的電磁接觸器工作，最多可構(gòu)成7臺(tái)電機(jī)(泵)的供水系統(tǒng)。這類(lèi)限制設(shè)備雖然微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但因其輸出接口的擴(kuò)展功能缺乏敏捷性，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性也不高，且難以與別的監(jiān)控系統(tǒng)和組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，限制了帶負(fù)載的容量，其實(shí)際運(yùn)用范圍受到不小的限制。后來(lái)日本富士電機(jī)公司推出了新一代風(fēng)機(jī)、水泵專用型變頻器FRENIC-VP系列，VP系列變頻器具備適合HVAC（HeatVentilationAirConditioner）行業(yè)所需的最佳功能，節(jié)約空間，操作簡(jiǎn)便，機(jī)型豐富，全球通用。該類(lèi)變頻器能夠適應(yīng)風(fēng)機(jī)、水泵等二次方遞減轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性，節(jié)能、省力，充分挖掘了系統(tǒng)的應(yīng)變實(shí)力，滿意了整體成本下降的須要。國(guó)內(nèi)不少公司在做變頻恒壓供水工程時(shí)，大多采納國(guó)外的變頻器來(lái)限制水泵的轉(zhuǎn)速并實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)整及多臺(tái)水泵的循環(huán)限制，有的還須要采納可編程限制器輔以相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)，有的則采納單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)。從運(yùn)用調(diào)查狀況來(lái)看，雖然取得了可喜的進(jìn)步，但在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能抗干擾性能以及開(kāi)放性等方面，還沒(méi)有完全達(dá)到用戶的要求。原深圳華為(現(xiàn)己更名為艾默生)電氣公司和成都希望集團(tuán)(森蘭變頻器)也推出了恒壓供水專用變頻器(5.5kw~22kw)，無(wú)需外接PLC和PID調(diào)整器，可完成多達(dá)4臺(tái)水泵的循環(huán)切換、定時(shí)啟停及定時(shí)循環(huán)限制工作。該變頻器將壓力閉環(huán)調(diào)整與循環(huán)邏輯限制功能集成在變頻器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負(fù)載的數(shù)量，也不具有數(shù)據(jù)通信功能，只適用于小容量、限制要求不高的供水場(chǎng)所。（全套資料請(qǐng)聯(lián)系QQ397679637）3、探討/設(shè)計(jì)的目標(biāo)：本設(shè)計(jì)要求以PLC為核心設(shè)計(jì)一個(gè)恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)，包括生活用水的恒壓限制和消防用水的恒壓限制——即雙恒壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)：（1）可編程限制器PLC需依據(jù)恒壓供水的須要，通過(guò)反饋信息限制啟動(dòng)電機(jī)泵的數(shù)量。（2）系統(tǒng)具有生活、消防雙恒壓限制功能，正常生活供水時(shí)，一臺(tái)電機(jī)泵連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間不得超過(guò)40小時(shí)，并輪番切換。（3）在用水高峰期時(shí)，系統(tǒng)能夠依據(jù)用水需求量限制1～2臺(tái)電機(jī)泵同時(shí)協(xié)調(diào)工作，保證用水需求的正常供應(yīng)。（4）具有電機(jī)泵過(guò)載愛(ài)護(hù)、變頻器報(bào)警輸出和自動(dòng)復(fù)位等愛(ài)護(hù)措施。（5）電機(jī)泵在啟動(dòng)時(shí)具有變頻軟啟動(dòng)功能，且采納分組方式運(yùn)行。（6）主要電器設(shè)備及元件選擇設(shè)計(jì)要合理，符合電氣標(biāo)準(zhǔn)。（7）要求限制系統(tǒng)可以與上位機(jī)進(jìn)行通信，并可通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和報(bào)警。4、設(shè)計(jì)方案（探討/設(shè)計(jì)方法、理論分析、計(jì)算、試驗(yàn)方法和步驟等）：探討/設(shè)計(jì)方法通過(guò)PLC限制器限制變頻器，再通過(guò)變頻器調(diào)整電機(jī)泵的運(yùn)行狀況，以此實(shí)現(xiàn)正常的供水。圖2-1：恒壓供水系統(tǒng)限制方案原理框圖圖2-2：生活消防雙恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成圖理論分析：恒壓供水站一般需設(shè)多臺(tái)電機(jī)泵，這比設(shè)單臺(tái)電機(jī)泵更加節(jié)能而牢靠。因?yàn)榕鋯闻_(tái)電機(jī)泵時(shí)，它的功率必需足夠大，在用水低峰期時(shí)運(yùn)用一臺(tái)大電機(jī)泵無(wú)疑造成奢侈，但假如電機(jī)泵選小了，在用水高峰期時(shí)又會(huì)出現(xiàn)供水不足的現(xiàn)象，而且電機(jī)泵損壞須要修理時(shí)，運(yùn)用別的電機(jī)泵擔(dān)當(dāng)供水任務(wù)是必要的。所以，應(yīng)當(dāng)依據(jù)供水的具體需求選擇兩臺(tái)以上電機(jī)泵（本設(shè)計(jì)以三臺(tái)電機(jī)泵為例）。恒壓供水系統(tǒng)的主要目標(biāo)是為了保證管壓網(wǎng)水壓的恒定，電機(jī)泵的轉(zhuǎn)速會(huì)隨著用水量的改變而改變，這就要求變頻器對(duì)電機(jī)泵進(jìn)行供電限制。這也有兩種配置方式：一是為每臺(tái)電機(jī)泵配一臺(tái)變頻器，這種方式，電機(jī)與變頻器間不須要切換，但是購(gòu)買(mǎi)變頻器的費(fèi)用較高，成本過(guò)大；另一種方式是一臺(tái)變頻器限制多臺(tái)電機(jī)泵，變頻器與電機(jī)泵之間可以切換，供水運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)電機(jī)泵變頻運(yùn)行，其余電機(jī)泵共頻運(yùn)行，這種方式，不僅可以滿意不同用水量的需求，而且可以充分利用變頻器和PLC的限制資源。壓力傳感器將水壓的改變量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰螂妷旱母淖兞克徒o調(diào)整器（PID調(diào)整）。調(diào)整器再依據(jù)給定值和實(shí)測(cè)值的綜合，依肯定的調(diào)整規(guī)律發(fā)出系統(tǒng)調(diào)整信號(hào)。調(diào)整器接受了實(shí)測(cè)水壓的反饋信號(hào)后，將其與給定值進(jìn)行比較求差。假如給定值大于實(shí)測(cè)值，說(shuō)明系統(tǒng)水壓低于志向水壓，要加大電機(jī)泵的轉(zhuǎn)速，假如水壓高于志向水壓，則降低電機(jī)泵的轉(zhuǎn)速。市網(wǎng)自來(lái)水用凹凸水位限制器EQ來(lái)限制注水閥TV1，自動(dòng)把儲(chǔ)水池的水注滿，只要水位低于低水位，則自動(dòng)往水箱中注水。水池的水位信號(hào)也干脆送給PLC，作為水位報(bào)警用。為了保障供水的持續(xù)性，水位上下限傳感器之間的距離不應(yīng)相差很大。生活用水和消防用水共用三臺(tái)電機(jī)泵，平常電磁閥YV2處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，三臺(tái)電機(jī)泵依據(jù)實(shí)際生活用水量，按肯定的邏輯限制運(yùn)行，使生活用水保持在恒壓狀態(tài)下（生活用水低恒壓值）進(jìn)行；當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，電磁閥YV2得電，關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，三臺(tái)電機(jī)泵供消防用水運(yùn)用，并依據(jù)用水量的大小，使消防供水也保持在恒壓狀態(tài)下（消防用水高恒壓值）進(jìn)行；火災(zāi)結(jié)束后復(fù)原三臺(tái)電機(jī)泵的邏輯限制，正常供應(yīng)生活用水。（全套資料請(qǐng)聯(lián)系QQ397679637）6、方案的可行性分析：通過(guò)近期對(duì)資料的收集整理，以及國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)事例，對(duì)恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)的牢靠運(yùn)行賜予了理論上、事實(shí)上的充分證明。一般狀況下，PID方式的調(diào)整器就能夠滿意供水管壓力的穩(wěn)定調(diào)整。而且目前在國(guó)內(nèi)，特地針對(duì)供水的變頻器集成化越來(lái)越高，維護(hù)操作也越來(lái)越簡(jiǎn)潔，很多專用供水變頻器集成了PLC和PID，甚至將壓力傳感器也融入變頻組件中，壓力給定值可以通過(guò)變頻器輸入設(shè)定，也可以通過(guò)電位器送入，而微處理器限制系統(tǒng)的壓力給定值也可通過(guò)相應(yīng)的裝置輸入。允許用戶在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置PID參數(shù)，通過(guò)調(diào)試選出最佳參數(shù)，達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定。另外，部分新品的變頻供水只需簡(jiǎn)潔設(shè)定壓力值就可以正常運(yùn)行，限制軟件和其它參數(shù)在出廠時(shí)就已設(shè)定或利用傳感器自動(dòng)獲得完畢。以上事實(shí)均對(duì)恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)的可操作性賜予了有力支持，所以該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案可行。7、時(shí)間進(jìn)程1-2周翻閱資料，確定課題，理論論證分析，完成開(kāi)題報(bào)告，打算開(kāi)題答辯；3-4周構(gòu)思系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，確定設(shè)計(jì)模塊，依據(jù)主要探討內(nèi)容確定總體限制策略；5-6周確定電機(jī)泵、PLC、變頻器的選擇，完成供水系統(tǒng)的構(gòu)成方案及限制原理方案；7-8周完成系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，限制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址安排；9-10周完成供水系統(tǒng)的能耗分析，供水系統(tǒng)平安性分析，供水系統(tǒng)的維護(hù)方案等；11-12周限制系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)，程序編寫(xiě)及調(diào)試，繪制原理圖；13-14周限制系統(tǒng)總體調(diào)試，完善論文的撰寫(xiě)工作；15-16周完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文以及相關(guān)技術(shù)文檔的整理，打算答辯。8、參考文獻(xiàn)：[1]王永華．現(xiàn)代電氣限制及PLC應(yīng)用技術(shù)．北京：北京航空航天高校出版社，2003年[2]張萬(wàn)忠．可編程限制器入門(mén)與應(yīng)用實(shí)例．北京：中國(guó)電力出版社，2005年[3]周萬(wàn)珍，高鴻斌．PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用．北京：電子工業(yè)出版社，2004年[4]金傳偉，毛宗源．變頻調(diào)速技術(shù)在水泵限制系統(tǒng)中的應(yīng)用．電子技術(shù)應(yīng)用，2000，No．9：38-39[5]馬桂梅，譚光儀．陳次昌泵變頻調(diào)速時(shí)的節(jié)能方案探討．四川工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，No．9：5-7[6]崔金貴．變頻調(diào)速恒壓供水在建筑給水應(yīng)用的理論探討．蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，No．1：84-88[7]張燕賓．變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)踐．機(jī)械工業(yè)出版社，2002年[8]吳民強(qiáng)．泵與風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)．水利電力出版社，1994：2-6[9]徐士鳴．泵與風(fēng)機(jī)原理與應(yīng)用．大連理工高校出版社，1992：12-16[10]陳伯時(shí)．電力拖動(dòng)自動(dòng)限制系統(tǒng)．機(jī)械工業(yè)出版社，1992：10-16[11]黃俊，王兆安．電力電子變流技術(shù)．機(jī)械工業(yè)出版社，1993，3：197-206[12]周玉國(guó)．變頻調(diào)速節(jié)能分析．東北電力技術(shù)，2004，No．8：43-44[13]楊仲文．變頻調(diào)速供水系統(tǒng)的節(jié)能限制．節(jié)能，2004，No．7：24-26[14]何根木．變頻