1、 毕业论文开题报告 电气工程及其自动化 HMI 和 PLC 在排水泵站控制中的应用 一、课题研究意义及现状 排水泵站作为市政建设和管理工程的主要设施，担负着城市排水防涝的重要责任。 目前国内许多大中城市都靠江临海，每年的防汛工作责任重大，同时，随着经济的发展和城市人口的不断增加，城市工业污水和生活污水的排放量也随之逐年增加，所以，雨季防汛和日常排水任务十分繁重。但目前城市排水调度管理尚缺乏可靠的自动化手段，而且排水泵站一般分布较为广泛，站点也较分散，绝大多数泵站基本上还是采取人工测报水位、流量等运行参数和人工开停机等 相对落后的方式进行运行和管理，使得排水调度管理工作比较被动。 从目前国内大部
2、分的泵站控制和管理来看还是处于相当落后的状况，与国外相比具有很大的差异。在电气控制上，自动化监控程度低，大部分的泵站仅有单级的常规控制。在管理水平上，大部分泵站的管理记录和统计都是手工操作。泵站控制和管理没有形成区域化的网络。 随着国民经济和 科学技术 的迅速发展，对市政建设和管理提出了更高的要求，所以必须对现有泵站的控制和管理进行改造和完善。向国外无人化泵站监控管理发展，以达到减员增效和提高管理水平的目的。目前，以微处理器为核心的可编程 控制器（ PLC）控制已逐步取代继电器控制，普遍应用于各行各业的自动化控制领域。可编程控制（ PLC）以其可靠性高、抗干扰能力强，系统配置灵活、编程容易，调
3、试、维护简单等优点，使得它在排水泵站自动控制中得到广泛应用。 可编程控制器（ PLC）在排水泵站系统中的应用，使整个排水系统 在城市防汛指挥和日常排水调度管理工作过程中能及时、准确、可靠地掌握水情、雨情和工情信息， 并且 科学、及时、准确地调度涵闸、泵站设施，减少和避免水涝灾害，确保城市安全度汛和保障人们正常的生活、工作秩序，建立完整的城市排水调度管理网络系统 。 加快 实现城市排水泵站的自动化运行对提高我们市政设施的管理水平，节约成本和有效利用资源都有深远的意义。 这次课题研究，加强了我在 PLC 和触摸屏这方面的应用能力，为以后的工作和深入学习打下了基础。 二、课题研究的主要内容和预期目标
4、 设计制作一个采用 HMI 和 PLC 的排水泵站控制装置。 设计要求：（ 1）泵站设 2 台排水泵，每台电动机 1.5KW，自动控制，互为备用， 24 小时自动切换一次，而水泵的运行由 3 个浮球控制：低水位停泵；中水位开泵；高水位报警，同时在启动另一个水泵。（ 2） 1#鼓风机两台，自动控制互为备用， 12 小时自动 切换一次。（ 3） 2#鼓风机 1 台，自动控制，运转 4 小时，自停 4 小时。（ 4）电动阀 3 个，自动控制，与 2#鼓风机配合使用： 2#鼓风机第一次启动时，开启第一支阀门 2 分钟，反转 2 分钟；鼓风机第二次启动时，开启第二只阀门 2 分钟，反转 2 分钟；鼓风机
5、第三次启动时，开启第三只阀门 2 分钟，反转 2 分钟。（ 5） 超高超低水位时报警两分钟；设备故障时，声光报警 2 分钟，故障排除后，报警电路自动复位。（ 6）排水泵、鼓风机、电动阀均能通过按钮或 HMI 手动控制，上述涉及的时间参数都可通过 HMI 加以调整，而 PLC 控制输入、输出端口数量有限，每台 设备只能提空一个按钮用以手动操作；每个电动阀只能提供一个输出端口控制电动阀的正反转。 三、课题研究的方法及措施 首先，根据课题的研究内容，查找、复习有关 PLC 与触摸屏的资料，然后，列出系统框图，排水泵站控制系统主要由水池、排水泵、鼓风机、电动阀组成，并且在水池中设置浮球，用以检测水池水
6、位。 排水泵站控制系统框图大致如下： 第二，根据要求选配 PLC 机型和 HMI 机型，并且分配 I/O 接口。 PLC 选择相对比较熟悉的 FX2N系列的 PLC，触摸屏选择台达的触摸屏 。 第三，画出系统电路图。 第四，画出系统流程图，设计系统梯形图，并对触摸屏进行配置。 最后，下载程序，进行系统调试。 四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2010 年 10 月 18 日至 2011年 4月 17日。 2010 年 10月 18 日 -2010 年 12 月 2 日： 分析任务，复习有关 PLC、 HMI 控制的知识，收集资料，进行系统总体方案设计，完成开题报告、文献综述、外文翻译。
7、2010 年 12月 2 日 -2011 年 3 月 2 日：设计与写论文，完成全部硬件电路的设计（包括器材选型、规格型号、 I/O 分配、接线原理图等）；熟悉 PLC 与触摸 屏软件的使用，完成软件部分（包括梯形图液位检测 PLC 控制 触摸屏 电动阀 1#鼓风机 1 1#鼓风机 2 2#鼓风机 排水泵 和触摸屏）设计并进行系统调试，撰写设计报告与论文。 2011 年 3 月 2 日 -2011 年 4月 2日：对设计作品进行完善，修改论文。 2011 年 4 月 2 日 -2011 年 4月 17日：准备答辩，完成答辩。 五、参考文献 1蔡红斌 .电气与 PLC 控制技术 M.北京：清华大
8、学出版社， 2007.8. 2阮友德，张迎辉 .PLC、变频器、触摸屏综合应用实训 M.北京：中国电力出版社， 2009.1. 3廖常初 .可编程控制器应用技术（第四版） M.重庆：重庆大学出版社， 2002.8. 4廖常初 .FX 系列 PLC 编程及应用 M.北京：机械工业出版社， 2007.1. 5MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION.FX1S FX1N FX2N FX2NC 编程手册， 2010.8. 6汪晓平 .PLC 系列开发实例导航 M.北京人民邮电出版社， 2004.8. 7陈明榜 .一种基于 PLC 和 HMI 的泵站机组现地控制单元 J.中国农村水
9、利水电， 2008， 3:81-84. 8刘宏林，马良伟 .PLC/HMI 系统在集控排水设备中的应用 J.淮北职业技术学院学报， 2009， 6,8（ 3）： 19-20. 9丁勇，郑会吾 .基于 PLC 的泵机组控制 J.自动化仪表， 2004， (2):56-58. 10Bateson ， Robert.Introduction to Control System,7thM. ed.Upper Saddle river,NJ:Prentice Hall,2002,10. 11John W.Webb,Ronald A.Reis.Programmable Logic Controllers:Principles and Applications,Fifth EditionM.Publishing House of Electronics Industry,2005,8.
