plc控制的恒压供水系统(开题报告)

长春科技学院毕业设计（论文）开题报告题目：PLC控制的恒压供水系统学院：专业：班级：学号：姓名：指导教师：填表日期：一、选题依据及意义在我国，节电节水的潜力非常大。据有关国际组织发表的资料显示：中国的单位国民经济总产值所消耗的电是美国、德国等的4倍左右，消耗的水是他们的2倍左右。我国的大量用电设备中，风机和泵类电机的耗电量占全国发电量的50%左右,若推广新型电机调速技术,可节电40%左右,即可以节约全国发电量的1/5。由于我国人均占有水、电资源相对于别国又少很多,因此,在我国一方面水电供应紧张,而另一方面,水电的浪费又十分惊人，节电节水,不仅潜力巨大,而且意义深远。近十年来，变频技术的应用在我国有很大的发展，并取得了良好的效果。可以说，变频技术已为大多数用户所接受。但是，不能不指出，我国在变频技术的应用方面，与发达国家的水平尚有很大差距。目前，我国在用的交流电动机使用变频调速运行的仅6%左右，而工业发达国家已达60%－70%；日本在风机、水泵上变频调速的采用率已达10%，而我国还不足0.01%；在日本，空调器的70%采用了变频调速，而我国才刚刚起步。从这个现实出发，变频技术尚有很大的发展空间。变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统，在实际应用中得到了很大的发展。二、国内外发展情况(文献综述)随着变频器的问世，变频调速技术在以工频交流电为主的用电场合得到了广泛的应用，其中变频恒压供水便是在变频调速领域中典型的应用。以前，国外生产的变频器主要用来控制频率、控制电机的启停、控制电机正反转和转速调节以及各种保护功能。在变频恒压供水系统中，变频器是通过可编程序控制器控制，作为控制机构和系统执行机构之间的中间环节，为保证水管内水压恒定，满足不同时间段供水量大小的需求，需在变频器外部提供压力传感器和压力控制器，对水压进行闭环控制。目前我们国内有很多公司也在做变频恒压供水的工程，可是大部分采用国外的变频器控制水泵的转速，有的采用单片机及相应的软件予以实现；有的采用可编程控制器（PLC）及相应的软件予以实现。但在系统的稳定性能、动态性能、抗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。像现在艾默生电气公司生产的变频器和大陆希望集团生产的森兰变频器也推出了恒压供水专用变频器，无需外接PLC和PID调节器，可完成最多四台水泵的定时启停和循环切换工作。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拖动电机的容量、使用时操作不方便，并且不具有数据通信功能，因此只适用于负荷容量比较小和控制要求不高的供水场所。从查阅的资料情况来看，以前国外的恒压供水系统在设计时大都采用单台变频器控制单台水泵机组的方式，很少采用单台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。随着变频调速技术的发展，变频器的功能也在不断完善，特别是应用于供水系统中的变频器，工作时的稳定性、安全性和可靠性得到提高，而且其高效节能的效果越来越受用户欢迎。国外很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，比如日本SAMCO公司，就推出了恒压供水基板，备有变频泵循环方式和固定方式两种工作模式；还有基于PLC的变频恒压供水系统的设计将PID调节器和PLC可编程控制器等硬件集成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，可构成最多控制七台水泵工作的供水系统。这类设备虽然使用成本不是很高，同时也集成化了电路结构，但变频器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，与很多组态监控软件很难实现数据通信，并且限制了拖动电机的容量，因此在实际使用过程中，其使用范围还是具有一定局限性。通过国内外情况的分析，可以发现在变频调速恒压供水控制系统的研究设计中，对于能适应不同的用水场合，结合现代控制技术、计算机技术、网络通讯技术同时兼顾系统电磁兼容性的变频恒压供水系统的水压闭环控制研究还需深入。因此，有待于进一步研究改善变频恒压供水系统的性能，使其能被更好的应用于生活、生产实践。三、本课题研究内容本文设计了一个以可编程控制器(PLC)为控制核心，CIMRG7系列变频器为执行元件，采用PID调节仪控制水泵电机转速，即可调节出口管网压力，使之达到用户期望的恒定压力的系统。其中主要内容包括恒压供水原理，PLC原理，变频调速原理，通过设置几个主要器件I/O参数，实现PLC，变频器，压力传感器之间的通讯、控制功能。四、本课题研究方案1、课题的意义及应用背景：使供水设备降低成本，保证产品质量等方面有着非常重要的意义。2、硬件：压力传感器（检测元件的精度直接影响系统的控制质量，通常可以选用各种压力传感器检测管网压力。传统的压力传感器有利用弹性元件的，如电感压力传感器、电容压力传感器等。）、供水泵、电动机以及控制器。3、软件：可使用可编程控制器（PLC）对本控制系统进行编辑程序，实现对各硬件系统的控制与协调，实现所要求目标。4、现场调试和小结：现场调试主要是根据特定工业应用环境中可能出现的情况对PLC程序进行调试，检查它是否与预期设计目标相吻合。五、研究目标及工作进度研究目标：用PLC、变频器、PID调节仪、压力传感器及低压部件组成PLC控制的恒压供水自动控制系统，并使系统达到工艺要求的性能指标。工作进度：第1周至第2周查阅相关资料撰写开题报告内容包括通过查阅图书和参考文献找出选题的依据和意义，查询国内外供水系统技术和控制技术的发展以及趋势，明确本课题的研究内容，设计出本课题的研究方案，再次明确研究目标和安排课题研究的进度第3周至第5周撰写设计大纲包括绪论、摘要、系统概述、系统设计可行性分析实现、控制系统、恒压供水系统等在内的各个组成部分第7周至第9周设计电路和控制原理通过参考资料设计出所需电路图，选择控制器，叙述控制器原理，绘出控制原理图等。六、参考文献[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术；北京航空航天大学出版社，2003年[2]张万忠.可编程控制器入门与应用实例；中国电力出版社，2005年[3]周万珍、高鸿斌.PLC分析与设计应用；电子工业出版社，2004年[4]程周.可编程控制器原理与应用；高等教育出版社2003年[5]王仁祥、王小曼.通用变频器选型、应用与维护；人民邮电出版社，2005年[6]岳庆来.变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术；机械工业出版社，2006年[7]滕俊沛.基于PLC变频调速恒压供水系统的设计2007年[8]李关飞.变频器在恒压供水控制系统中的应用；变频器世界2007年[9]李丽敏.自动化与仪器仪表2008年[10]孔亮.基于PLC的变频器-拖四供水控制系统应用可编程控制器与工厂自动化2007年[11]孟磊.变频调速系统在恒压供水中的应用医药工程设计2007年[12]黄耀群.变频调速恒压供水系统中的PID控制研究；煤炭技术2007年[13]陈新恩.变频调速恒压供水系统中的PID控制研究机床电器2007年[14]龙章春.PLC与变频器在自动恒压供水教学设备中的应用科技信息2007年[15]卢光源.S7-200在变频调速恒压供水系统中的应用现代制造技术与装备2007年[16]王树主.变频调速系统设计与应用[M]；机械工业出版社2006年