开题报告样本某水厂基于变频及现场总线的供水自动控制系统.docVIP

毕业设计（论文）开题报告 题目名称：某水厂基于变频及现场总线的供水自动控制系统 学生姓名 梁 展 专 业 电气工程及其自动化 班 级 1212061 一、选题的目的意义 近年来，对于供水系统的控制有采用DCS技术取代常规仪表和手动操作的，在实现水生产的分散自动控制和集中监控方面，取得了一定的进展。但基于DCS的系统存在一些重要缺陷，一方面传统的DCS系统是自封闭式的集散系统，难以实现设备之间以及系统与外界之间的依靠交互和共享，使自动化系统成为”信息孤岛”;另一方面传统DCS系统的现场底层传感器和数据采集器之间采用一对一物理连线和模拟信号传输导致大范围布线，给现场施工带来很大麻烦，同时，信号传输的抗干扰能力也较差。随着计算机技术、通信技术和控制技术的迅猛发展，特别是开放系统互连协议(OSI)的制定和TCP/IP协议的广泛应用，工控领域也不断产生先进的控制模式，逐步形成了以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。现场总线(FILDBUS)就是顺应这一形势发展起来的新技术。 现场总线是20世纪80年代中期在国际上发展起来的一种先进的控制技术。目前国际上流行的现场总线主要有过程现场总线PROFIBUS、基金会现场总线FF,LonWorks总线、CAN总线等，世界上许多自动化技术生产商都推出了支持某种主流现场总线标准的产品。PROFIBUS是由Siemens等80家公司联合制定的标准规范。近年来，PROFIBUS在众多的现场总线应用中占居首位，己广泛应用于加工制造自动化、过程自动化、楼宇自动化等领域。PROFIBUS是一个多种协议并存的现场总线技术，不同协议的数据在系统内透明传输，这使得PROFIBUS成为连接过去、现在和未来的一种十分有效的现场总线技术。所以，在水厂网络控制系统设计中，PROFIBUS成为当然的选择。现场总线系统实现了数字和模拟输入/输出模块、智能信号装置和过程调节装置与可编程逻辑控制器(PLC)和PC之间的数据传输，把I/0通道分散到实际需要的现场设备附近，使安装和布线的费用开销减少到最小，从而使成本费用大大地节省。标准化的现场总线也具有“开放”的通信接口，允许用户选用不同制造商生产的分散I/0装置和现场设备。 基于现场总线技术，以PROFIBUS现场总线为核心，以智能设备PLC为控制主体，以工控机和PC机为系统编程、组态、维护、监控和管理的一体化工作平台。能较好解决传统系统中存在的一些问题，实现了水生产现场网络通信与计算机控制系统的集成。 二、国内外研究综述 变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在早期，由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起制动控制、压频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许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，像日本Samco公司，就推出了恒压供水基板，备有“变频泵固定方式”，“变频泵循环方式”两种模式。它将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7台电机(泵)的供水系统。这类设备虽然微化了电路结构，降低了设备成本，但其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，与别的监控系统(如BA系统)和组态软件难以实现数据通信，并且限制了带负载的容量，因此在实际使用时其范围将会受到限制。可以看出，目前在国内外变频调速恒压供水控制系统的设计中，对于能适应不同的用水场合，结合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性(EMC)的变频恒压供水系统的水压闭环控制得不够。因此，有待于进一步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。 自来水厂生产系统是一个多变量(如流量、温度、压力等)、多任务(如水的输 送、投药/加氯控制、格栅与排泥控制、滤池控制、出水泵起/停控制、数据管理 等)、多设备(如电机、阀门、计量泵等)并具有时变性、祸合性和随机性的复杂非 线性系统。因此，比较完整的水厂全自动化系统的设计是一个比较困难的问题，况且水厂的大小不一样、具体地理位置分布等的差异使得国内迄今为止还没有一个统一的供水行业自控