开题报告(基于PLC的双恒压供水控制系统的设计)(共8页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 毕业论文（设计）开题报告论文题目：基于PLC的双恒压供水控制系统的设计系部名称： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 年 月 1、PLC的产生和定义1969年美国数字设备公司（DEC）根据要求，研制开发出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上应用成功。这是世界上的第一台可编程序控制器，型号为PDP-14。人们把它称作可编程序逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller）,简称PLC。国际电工委员会（IEC）于1987年2月对可编程控制器的定义是：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工

2、业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程；而有关的外围设备，都是按易于工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能、信息化、软PLC、标准化、与现场总线技术紧密结合等方向发展。2、PLC的组成（1）输入寄存器输入寄存器可按位进行寻址，每一位对应一个开关量，其值反映了开关量的状态，其值的改变由相互如开关量驱动，并保持一个扫描周期。CUP可以读其值，但是不可以写或修改。（2）输出寄存器输出寄存器

3、的每一位都表明了PLC在下一个时间段的输出值，而程序循环执行开始时的输出寄存器的值，表明的是上一时间段的真实输出值，在程序执行过程中，CPU可以读其值，并作为条件参加控制，还可以修改其值，而中间的变换仅仅影响寄存器的值。只有程序执行到一个循环的尾部时的值，才影响下一时间段的输出，即只有最后的修改才对输出接点的真实值产生影响。（3）存储器存储器分为系统存储器和用户存储器。系统存储器存储的是系统程序，它是由厂家开发固化好了的，用户不能修改，PLC要在系统程序的管理下运行。用户存储器中存放的是用户程序和运行所需要的资源，I/O寄存器的值作为条件决定着存储器中的程序如何被执行，从而完成复杂的控制功能。

4、（4）CUP单元CUP单元控制着I/O寄存器的读、写时序，以及对存储器单元中的程序的解释执行工作，是PLC的大脑。（5）其他单元接口其他单元接口是用于提供PLC与其他设备和模块进行连接通信的物理条件。图1 PLC的组成3、恒压供水的概念及意义众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，在节水节能己成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低。主要表现在用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象，而在用水低峰期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况，此时将

5、会造成能量的浪费，同时有可能使水管爆破和用水设备的损坏。随着社会的发展和进步，城市高层建筑的供水问题日益突出。一方面要求提高供水质量，不要因为压力的波动造成供水障碍；另一方面要求保证供水的可靠性和安全性，在发生火灾时能够可靠供水。针对这两方面的要求，新的供水方式和控制系统应运而生，这就是PLC控制的恒压无塔供水系统。恒压供水包括生活用水的恒压控制和消防用水的恒压控制即双恒压系统。恒压供水保证了供水的质量，以PLC为主机的控制系统丰富了系统的控制功能，提高了系统的可靠性。4、变频恒压供水系统的发展前景传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水池、气压罐等设施来实现。随着变频调速技术的日益成熟和广泛应用

6、，利用变频器、PID调节器、传感器、PLC等器件的有机结合，构成控制系统，调节水泵的输出流量，实现恒压供水。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、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。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

7、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。目前国内有不少公司在做变频恒压供水

8、的工程，大多采用国外的变频器控制水泵的转速，水管管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用可编程控制器(PLC)及相应的软件予以实现;有的采用单片机及相应的软件予以实现。但在系统的动态性能、稳定性能、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。原深圳华为(现己更名为艾默生)电气公司和成都希望集团(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4台水泵的循环切换、定时起、停和定时循环。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带负载容量，同时操作不方便且不具有数据通信功能，因此只适用于小

9、容量，控制要求不高的供水场所。可以看出，目前在国内外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、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性的变频恒压供水系统的水压闭环控制研究得不够。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。5、变频恒压供水系统的优势相对与传统的加压供水方式，变频恒压供水系统的优点突出的体现在以下几个方面：（1）高效节能。变频恒压供水系统的最显著优点就是节约电能，节能量通常在10-40%。从单台水泵的节能来看，流量越小，节能量越大。(2)恒压供水。变频恒压供水系统实现了系统供水压力稳定而流量可在大范围

10、内连续变化，从而可以保证用户任何时候的用水压力，不会出现在用水高峰期热水器不能正常使用的情况。(3)安全卫生。系统实行闭环供水后，用户的水全部由管道直接供给，取消了水塔、天面水池、气压罐等设施，避免了用水的“二次污染”，取消了水池定期清理的工作。（4）自动运行、管理简便。新型的小区变频恒压供水系统具备了过流、过压、欠压、欠相、短路保护、瞬时停电保护、过载、失速保护、低液位保护、主泵定时轮换控制、密码设定等功能，功能完善，全自动控制，自动运行，泵房不设岗位，只需派人定期检查、保养。（5）延长设备寿命、保护电网稳定。使用变频器后，机泵的转速不再是长期维持额定转速运行，减少了机械磨损，降低了机泵故障

11、率，而且主泵定时轮换控制功能自动定时轮换主泵运行，保证各泵磨损均匀且不锈死，延长了机泵使用寿命。变频器的无级调速运行，实现了机泵软启动，避免了电机开停时的大电流对电机线圈和电网的冲击，消除了水泵的水锤效应。（6）占地少、投资回收期短。新型的小区变频恒压供水系统采用水池上直接安装立式泵，控制间只要安放一到两个控制柜，体积很小，整个系统占地就非常小，可以节省投资。另外不用水塔或天面水池、控制间不设专人管理、设备故障率极低等方面都实现了进一步减少投资，运行管理费低的特点，再加上变频供水的节能优点，都决定了小区变频恒压供水系统的投资回收期短，一般约2年。6、参考文献： 1王永华，现代电气控制及PLC应

12、用技术（第二版）M.北京:航空航天大学出版社，2008,2.2高中正.西门子S7-200CN PLC 编程技术及工程应用M.北京：电子工业出版社，2010.3孙振强.可编程控制器原理及应用教程M.北京:清华大学出版社,2006.4廖常初主编.PLC基础及应用. 机械工业出版社,2004.5易传禄主编.可编程序控制器应用指南上海科普出版社.6殷庆纵,李洪群.可编程控制器原理与实践M.北京:清华大学出版社,2010.7李方圆.西门子S7-200 PLC从入门到实践M.北京：电子工业出版社，2010. 本论文（设计）要研究或解决的问题：1、使用S7-200系列PLC及变频器实现双恒压供水控制系统，即

13、包括生活用水的恒压控制和消防用水的恒压控制。2、熟悉PLC、传感器、变频器等电气元件的选型原则及安装方法。3、编制PLC输入/输出分配表，绘制输入/输出端子接线图。4、熟悉电气原理图和接线图的绘制。5、电气元件控制线路的现场安装及调试。6、控制程序的设计、编写与调试。本论文（设计）采用的研究手段和方法：本毕业设计课题基于任务要求，首先要查找相关文献资料，了解恒压供水的原理及方法。进而确定所需电气元件的种类，根据其具体情况进行元件选型。再制定出硬件的基本构架，在电气原理图的基础上，合理设计安装电器元件，并正确接线，最后使用PLC编程软件编写程序并进行现场调试，最后完成设计报告，总结经验。本设计水泵的具体动作标准都基于PLC控制，由高低水位控制器给PLC提供信号，根据信号控制变频器以调节水泵的动作，从而实现恒压控制生活及消防用水的具体要求。指导教师意见：指导教师：年 月 日 导师组审核意见：负责人： 年 月 日系毕业论文领导小组审核意见：负责人：年 月 日专心-专注-专业