王晓龙-城市供水系统-开题报告.doc

PAGE PAGE 2 沈阳工业大学工程学院 本科生毕业设计（论文）开题报告 毕业设计（论文）题目： 基于PLC的城市供水 控制系统设计 院 系： 自动化系 专业班级：电气工程及其自动化0701班 学生姓名： 王晓龙 指导教师： 佟维妍 开题时间： 201 1.课题的目的和意义 1.1课题的目的 传统的供水方式普遍不同程度的存在效率低、可靠性差、自动化程度不高等缺点，难以适应当前的经济生活的需要。目前的供水方式朝高效节能、自动可靠的方向发展。随着控制技术的不断进步，变频器得到了广泛应用，采用变频调速供水系统克服了种种传统供水方式的缺点。日常生活用水随季节、昼夜、上下班的时间的变化而变化，供水不足或供水过剩的情况时有发生，用水和供水的平衡主要表现在水压上，用水多时则供水少则压力低，用水少时供水多则压力高，需要维持压力稳定，可使用水和供水之间平衡。进而提到用水质量，保证用水正常且节约用水，因此开发设计变频调速供水系统越来越受到人们的重视和青睐[1]。 1.2课题的意义 随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，建筑物高度的增加，人口的增多以及人们生活水平的不断提高，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；再加上目前能源紧缺。传统的生活及生产供水的方法是通过建造水塔维持水压。但是，建造水塔需要花费财力，水塔还会造成水的二次污染。因此利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。本论文结合我国中小城市供水厂的现状，设计了一套基于PLC的变频调速恒压自动控制供水系统。 变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、电动机以及控制柜等构成。本系统采用一台变频器拖动3台电动机的启动、运行与调速，其中三台电动机分别采用循环使用的方式运行。通过PLC连接，开发出了根据信号输入的变化启动多台电动机提升水压的作用。由于PLC的CPU强大的网络通信能力，使城市供水系统的数据传输与通信变得可能，并且也可实现其远程监控[2]。 2.国内、外现状及发展趋势 2.1 国内、外现状 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。目前国外的恒压供水系统变频器成熟可靠，恒压控制技术先进。国外变频供水系统在设计时主要采用一台变频器只带一台水泵机组的方式。这种方式运行安全可靠，变压方式更灵活。此方式的缺点必是电机数量和变频器数量一样多，因而投资成本高。 国外成产的变频器，特别是供水厂用的变频器，相对于国产变频器而言，价格明显偏高，维护成本也高于国内产品。目前国内有不少公司在从事进行变频恒压供水的研制推广，国产变频器主要采用进口元件组装或直接进口国外变频器，结合PLC或PID调节器实现恒压供水，在小容量、控制要求的变频供水领域，国内变频器发展较快，并以其成本低廉的优势占领了相当部分小容量变频恒压供水市场。但在大功率大容量变频器上，国产变频器有待进一步改进和完善[3]。 2.2 发展趋势 变频供水系统目前正在向集成化、维护操作简单化方向发展。 在国内外，专门针对供水的变频器集成化越来越高，很多专用供水变频器集成了PLC和PID，甚至将压力传感器也融入变频器组建。同时维护操作也越来越简单明显偏高，维护成本也高于国内产品[4]。目前国内有不少公司在从事进行变频恒压供水的研制推广，国产变频器主要采用进口元件组装或直接进口国外变频器，结合PLC 或PID调节器实现恒压供水，在小容量、控制要求的变频供水领域，国产变频器发展较快，并以其成本低廉的优势占领了相当部分小容量变频恒压供水市场。但在大功率大容量变频器上，国产变频器有待于进一步改进和完善[5]。 3.课题的主要工作 3.1设计思想 PLC控制变频恒压供水系统主要有变频器、可编程序控制器、压力传感器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环调节系统[6]，该系统的控制流程如图1所示： 图1 城市供水系统控制流程图 从图中可看出，系统可分为：执行机构、信号检测机构、控制机构三大部分，具体为： (1)执行机构：执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，由三台交流电动机牵引的水泵构成，用三台泵的工频或变频运行达到管内压力恒定的效果。变频运行的水泵是由变频器调速控制、可以进行变频调整，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定；三台水泵依次工作，每台泵的工作状态由停止→启动→变频→工频→切除工作。 (2)信号检测机构：在系统控制过程中，需要检测的信号包括按钮输入信号、管道水压信号和水池水位信号。按钮输入信号大多数为人工方式