1、本科毕业设计 (论文 )开题报告 电气工程及自动化 楼宇 恒压供水 PLC 控制 系统设计 一、课题研究意义及现状 长期以来传统的区域、楼宇供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。 而由于楼宇 用水 的 季节和时段的明显变化，日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀开度调节供水的水量水压，大量能量消耗在出口阀而浪费，而且存在着水池“二次污染”的问题 。 变频调速是一项有效的节能降耗技术，其节电率很高，几年能将因设计冗余和用量变化而浪费的电能全部节省下来，又由于其具有调速精度高，功 率因数高等特点，使用它可以提高出水质量，并降低物料和设备的损耗，
2、同时也能减少机械磨损和噪声，改善车间劳动条件，满足生产工艺要求。因此将 PLC及变频器应用于供水系统，可满足城市供水系统对可靠性、稳定性、经济节能性的要求。 恒压供水系统是 通过调节电动机的转速和泵数来适应水量和水压的变化，使水泵始终工作在高效区并保证供水系统的稳定性和可靠性，同时系统具有良好的节能性，这在资源日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业经济效益、人民的生活水平以及降低能耗等方面具有重要的现实意义。 二、课题研究的主要内 容和预期目标 本次 课题 是 针对 楼宇住户 供水 的 问题， 该设计的 控制系统 是 采用三菱 PLC 和变频器来控制水泵的运行。 为此需要了解
3、 三菱 PLC 的 功能和作用，掌握变频器的一些用途及其在电路中的作用，在此基础上，设计系统， 由 PLC 和变频器来进行控制 2 组水泵来自动运行， 通过PID 运算处理发出控制指令至变频器 ，自动调节 水泵的运行时间及快慢，并且根据水网管中水压的变化，自动调节水泵的工作频率，从而满足 楼宇住户 的水压恒定。 本设计主要完成的任务是： 1、研究基于 PLC 综合应用设计的自动恒压供水控制系统 （ 1）了解和分析恒压供水系统模 型中水泵、变频器和传感器的机械结构； （ 2）掌握 PLC 控制系统设计的基本方法，制定恒压供水控制系统的实现方案。 2、硬件设备和电路连接及软件设计 （ 1）分析控制
4、对象的电气控制原理，选择合适的 PLC 和变频器型号； （ 2）完成控制对象主控电路和 PLC 辅控电路的设计，安装硬件线路； （ 3）学习相关 PLC 编程软件的操作使用； （ 4）编写 PLC 控制程序，下载程序测试，实现控制系统的正常运行； （ 5）撰写设计报告，完成毕业设计论文。 三、课题研究的方法及措施 设计采用 以 2 台水泵变频恒压运行，以变频器、可编程序控制器（ PLC）作为系统控制的核心部件，以 管道的水压 为控制目标，以 PID 为控制算法，和变频器组成恒压闭环控制系统。 系统的控制策略是进行优化控制泵组的调速运行 ， 并自动调整泵组的运行台数 , 水泵的运行时间及快慢由系
5、统自动完成， 完成供水压力的闭环控制 ， 在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。 控制系统流程， 1#水泵为主， 2#水泵为备用，通过水压检测传感器，检测 系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值 差值 ，把模拟信号经过 A/D 数据转换器转换成数字信号，将差值传输到 PLC 控制系统， 进行 PID 运算处理后 ， 发出控制指令 至变频器 ， 控制泵电动机的转速、状态及投运台数 ， 从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。 手动控制按钮可启动以及中止整个系统，并可设定固定的水压，达到人机双向控制。 控制结构 图 如下： 四、课题研究进度计划 本课题的研究大体分三个阶段开展工作
6、，自 2011 年 10 月 20 开始，到 2012 年 4 月 25日完成所有工作，具体安排如下： 第一阶段（ 10 月中旬 -11 月底）： 对题目进行研究和思考，通过图书馆和网上资料进行收集和整理，确定系统的总体方案与设计思路，在 12 月 12 号之前完成开题报告、文献综述、外文翻译。 第二阶段（ 12 月初 -1 月中旬）：根据第一阶段确定的设计思路进行设计，初步写论文，进行系统模块软件程序设计，进一步写设计报告与论文。 第三阶段（ 2 月初 -4 月底）：对自己设计作品进行完善，按要求对论文进行修改，参加答辩。 五、参考文献 1 何衍庆等 .常用 PLC 应用手册 M.北京： 电
7、子工业 出版社， 2008， 3. 2 孙毅等 .三菱 FX/Q 系列 PLC 应用技术 M.北京：人民邮电出版社， 2006. 3 肖峰等 .PLC 编程 100 例 M.北京：中国电力出版社， 2009， 5. 4 付惠琪 .基于 PLC 控制的变频恒压供水系统设计 J.工业自动化 ,2008,10:47-49. 5 何伟雄 .采用组态软件及 PLC 程序控制的恒压供水控制系统 J.机电工程技术， 2008（ 37） :86-89. 6 G L Batten. Programmbale Controlllers: hardware, software and applications. M
8、cGraw-Hill. 1994. 7 Akavleh Ali. Water Pumping System with PLC and Frequency ControlJ. JJMIE, 2009(3): 216-220. 9 冉翔 .变频调速技术在恒压供气系统中的应用 .J电气传动自动化 .2009(1) 10 王建 .三菱变频器入门与典型应用 M.北京 :中国电力出版社 .2004(8) 11 陈浩 .案例解说 PLC、触摸屏及变频器综合应用 M.北京 :中国电力出版社 .2008(8) 12 娄小娟 ,武曲 ,刘亚秋 ,谢琳 ,杨博 .二自由度 PID 控制器在恒压供水中的应用研究 J.中国科技论文在线 .2011(5)
