基于PLC的小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)

1、畢業(yè)設計（論文）手冊學生姓名： 延娓娓 指導教師： 葉天遲 專 業(yè)： 自動化 班 級： 自0745 吉林工程技術(shù)師范學院教務處制二一年 十二 月1畢業(yè)設計（論文）選題論證書院(系):電氣工程學院 專業(yè):自動化 班級:自0745 姓名:延娓娓指導教師姓名葉天遲專業(yè)技術(shù)職務講師題目名稱基于PLC的小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)設計是否新題否題目類型設計 論文 目的意義：傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)采用節(jié)流閥控制水流量滿足現(xiàn)場的水量要求，但是這種方式容易造成管路壓力波動過大，以單片機為CPU的恒壓供水控制器的可靠性和抗干擾能力仍有待進一步提高。目前，供水企業(yè)經(jīng)常采用集散控制系統(tǒng)方案實現(xiàn)供水控制。本設計題目，試圖采用集散式控制方

2、案實現(xiàn)恒壓供水，這種供水方式具有自動化程度高、節(jié)能效果好、技術(shù)手段先進等優(yōu)點。研究的主要內(nèi)容：本設計擬采用集散控制方式使用PLC、變頻器及相關軟件設計一套恒壓供水系統(tǒng)。PLC用于實現(xiàn)現(xiàn)場PID調(diào)節(jié)控制；由變頻器控制水泵電機，壓力傳感器負責供水管線的壓力檢測組成檢測調(diào)節(jié)單元；上位機組態(tài)畫面實現(xiàn)現(xiàn)場的監(jiān)控與調(diào)節(jié)控制。成果形式：2萬字畢業(yè)論文一篇。審核意見：審核人： （簽字） 院負責人： （簽字） 2010年 12月 10日畢業(yè)設計（論文）任務書題 目： 基于PLC的小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)設計 電氣工程學院(分院) 自動化 專業(yè) 自0745 班學 生 姓 名： 延娓娓 學號： 1 指 導 教 師： 葉天遲

3、 職稱： 講師 教 研 室 主 任： 方建 系（分院）主任： 許建平 任務書下發(fā)日期：2011年 2 月 18 日吉林工程技術(shù)師范學院教務處制一、 題目內(nèi)容與要求傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)采用節(jié)流閥控制水流量滿足現(xiàn)場的水量要求，但是這種方式容易造成管路壓力波動過大，以單片機為CPU的恒壓供水控制器的可靠性和抗干擾能力仍有待進一步提高。目前，供水企業(yè)經(jīng)常采用集散控制系統(tǒng)方案實現(xiàn)供水控制。本設計題目，試圖采用集散式控制方案實現(xiàn)恒壓供水，這種供水方式具有自動化程度高、節(jié)能效果好、技術(shù)手段先進等優(yōu)點。本設計擬采用集散控制方式使用PLC、變頻器及相關軟件設計一套恒壓供水系統(tǒng)。PLC用于實現(xiàn)現(xiàn)場PID調(diào)節(jié)控制；由變頻

4、器控制水泵電機，壓力傳感器負責供水管線的壓力檢測組成檢測調(diào)節(jié)單元；上位機組態(tài)畫面實現(xiàn)現(xiàn)場的監(jiān)控與調(diào)節(jié)控制。設計要求：1）供水系統(tǒng)由兩套水泵和水箱組成供水單元，水泵通過變頻器控制供水流量；2）在供水管中設置壓力傳感器，作為恒壓供水系統(tǒng)的反饋信號，通過對壓力反饋信號的檢測，經(jīng)PID調(diào)解后，由變頻器控制水泵的電機轉(zhuǎn)速，達到恒壓供水設計目的；3）設置合適的組態(tài)畫面實現(xiàn)設定、監(jiān)控與控制；4）系統(tǒng)應具有本地控制和遠程控制功能。二、畢業(yè)設計（論文）的期限自2011年2月18日至2011年5月20日17三、畢業(yè)設計（論文）進度計劃起止日期工作內(nèi)容備注第 一 周第 二 八 周第 九十一 周畢業(yè)設計文獻檢索，撰寫

5、畢業(yè)設計開題報告硬件設計及制作；硬件、軟件調(diào)試撰寫畢業(yè)設計論文四、參考文獻1王常力，羅安.分布式控制系統(tǒng)（DCS）設計與應用實例.北京：電子工業(yè)出版社，20052趙光華，曾旭峰.DSC系統(tǒng)在水廠自動化中的應用.廣東自動化與信息工程，2005，33李勤，羅偉中.基于PLC實現(xiàn)恒壓供水自動控制.新型儀器與智能儀表，2005，24齊利民，程龍泉.可遠程監(jiān)控的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng).山東煤炭科技，2006，15曹琦. 恒壓變頻供水系統(tǒng)節(jié)能分析.變頻器世界，2006，66肖雪梅，鄭連合，楊德寶. 變頻恒壓供水系統(tǒng)在村村通自來水工程中的應用，.水科學與工程技術(shù)，2008，57孫傳友，孫曉斌編著，感測技術(shù)基礎

6、，北京:電子工業(yè)出版社，20018何希才編著，新型集成電路及其應用實例，北京:科學出版社，20029王新賢主著，集成電路速查手冊，山東:山東科學技術(shù)出版社，200310 M Kastrevc,R Pusenjak. Variable frequency drive improves pump efficiency .Mining Engineering,2004,Vol 56, Vol 56 (Iss.2) :p 51. 指導教師（簽字）： 畢業(yè)設計人（簽字）： 說 明：1、本任務書由指導教師負責填寫，經(jīng)分院（系）、教研室主任審定后，發(fā)給學生本人。2、本任務書所列各項由指導教師詳細填寫，以便學

7、生全面了解和正確執(zhí)行。3、學生接到本任務書后，應積極進行畢業(yè)設計（論文）的各項工作，與指導教師制定工作計劃，并按規(guī)定時間完成。工作內(nèi)容中間如有變動，要經(jīng)過所屬分院（系）主任和教研室主任同意。本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告題 目基于PLC的小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)設計 院（系）_ 電氣工程學院_專 業(yè)_ 自動化 _班 級_ 自0745 _姓 名_ 延娓娓 _指導教師_ 葉天遲 _開題時間 2011.3.18 吉林工程技術(shù)師范學院教務處制一、 課題研究意義隨著我國城市高層建筑的增多，當前普遍采用的水泵高位水箱供水和氣壓罐供水存在基建投資大，占地面積大，維護不方便，水泵電機啟動電流大，能耗大和可靠性低等問題

8、。傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)采用節(jié)流閥控制水流量滿足現(xiàn)場的水量要求，但是這種方式容易造成管路壓力波動過大，通過交流接觸器接通外電運行，全部機組的控制都依賴值班人員手工進行操作，通過接觸器控制全部過程，繁瑣的手動控制系統(tǒng)很難對供水管網(wǎng)的壓力和水位變化及時做出恰當?shù)姆磻?。以單片機為CPU的恒壓供水控制器將實際檢測到的水壓值與設定的水壓值形成的偏差按PID或模糊控制規(guī)律運算后，輸出的電流信號控制變頻器的輸出頻率，從而實現(xiàn)了對水泵轉(zhuǎn)速的控制，供水量與用水量一致，但它存在故障排除慢，系統(tǒng)運行中的一些參數(shù)無法監(jiān)控與記錄，供水的可靠性方面比起PLC的供水方式要差，不適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。目前，供水企業(yè)經(jīng)常采用集散控制系

9、統(tǒng)方案實現(xiàn)供水控制。用PLC作為控制器按PID或模糊控制規(guī)律對變頻器的輸出頻率控制，實現(xiàn)了對水泵轉(zhuǎn)速的控制。為了進一步提高小區(qū)供水系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)對供水系統(tǒng)的監(jiān)控和增強供水系統(tǒng)故障處理能力，本設計增加了運程手動控制運行方式和現(xiàn)場手動運行方式的設計。這樣能對節(jié)約投資，靈活應用具有重要意義。二、 研究方案課題擬研究的主要內(nèi)容、關鍵問題，研究的方法及手段。（寫不下可加附頁）1.1 變頻供水系統(tǒng)方案確定傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)采用節(jié)流閥控制水流量滿足現(xiàn)場的水量要求，但是這種方式容易造成管路壓力波動過大。在小區(qū)供水系統(tǒng)中加壓泵通常是用最不利水點的水壓要求來確定相應的揚程設計，然后泵組根據(jù)流量變化情況來選配，并確

10、定水泵的運行方式。由于小區(qū)用水有著季節(jié)和時段的明顯變化，日常供水運行控制就常采用水泵的運行方式調(diào)整加上出口閥開度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量因小號在出口閥而浪費。隨著人們對供水質(zhì)量和飲用水水質(zhì)量要求的不斷提高，變頻恒壓供水方式應運而生，它不僅能很好的解決老式屋頂水箱供水方式帶來的水質(zhì)二次污染問題，而且解決了水泵的運行方式調(diào)整加上出口閥開度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費，并對水泵也起到了很好的保護作用和有效地節(jié)約了電能的消耗。根據(jù)負載變化自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速或增加或減少投入運行的臺數(shù)，從而避免了電機起動過程中對電網(wǎng)和機械設備造成的沖擊以及人工操作的繁雜性。變頻恒壓供水系統(tǒng)如今正被廣

11、泛地應用到城市自來水管網(wǎng)系統(tǒng)、住宅小區(qū)生活消防水系統(tǒng)、樓宇中央空調(diào)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)等眾多領域。綜合分析，本設計擬采用集散控制方式使用PLC、變頻器及相關軟件設計一套變頻恒壓供水系統(tǒng)。1.2 變頻供水系統(tǒng)構(gòu)成確定我們要保持水壓的恒定，就要用到反饋原理：要想維持一個物理量不變或基本不變，就應該引用這個物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統(tǒng)。我們要想保持水壓的恒定，就必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。在變頻器供水系統(tǒng)中，當用水量大時，為保持水壓仍恒定，采用三臺水泵供水；當用水量較小時，在變頻供水系統(tǒng)中加入氣壓罐，它能利用氣壓罐蓄水量來控制水泵在低需求量時的續(xù)流供水，能達到大功率水泵和變頻器休息

12、。組成小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)的有PLC、變頻器、氣壓罐、離心泵、壓力傳感器等，如圖1-1所示。工作流程是利用設置在供水管中的壓力傳感器將管中因用水量的變化引起的水壓變化，及時將信號（4-20mA或0-10V）作為恒壓供水系統(tǒng)的反饋信號反饋給PLC調(diào)節(jié)器，通過對壓力反饋信號的檢測，經(jīng)PID調(diào)節(jié)器對比設定控制壓力進行運算后給出相應的變頻指令，由變頻器控制水泵的電機轉(zhuǎn)速，達到恒壓供水設計目的。圖1-1 系統(tǒng)組成圖1.3 恒壓供水系統(tǒng)的原理變頻恒壓供水系統(tǒng)中的變頻器的作用是為電機提供可變頻率的電源，實現(xiàn)電機的無極調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化。壓力傳感器的任務是檢測管網(wǎng)水壓，壓力設定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶

13、需要的水壓期望值。圖1-2表示小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)基本原理圖。采用變頻器與PLC來控制恒壓供水的穩(wěn)定，水泵采用并聯(lián)運行方式，水壓大于設定值時通過閉合交流接觸器停止一臺水泵；水壓小于設定值時，通過斷開交流接觸器啟動一臺水泵。圖1-2 小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)基本原理1.4 變頻供水系統(tǒng)分析由于小區(qū)居民用水的多少是經(jīng)常變動的，因此供水不足或供水過剩的情況時有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上，即用水多而供水少，則壓力低；用水少而供水多，則壓力大。為了保持供水壓力的恒定，使得供水和用水之間保持平衡，即用水多時供水也多，用水少時供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量。為了實供水壓力平衡，我們使用以變頻器

14、為核心的智能供水控制系統(tǒng)。它的優(yōu)點有使水泵啟動平穩(wěn)，啟動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了啟動時對電網(wǎng)的沖擊；延長泵的使用壽命等。它的使用令供水實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力，高效運行。三、 設計（論文）課題評議就課題的意義、研究的方法及手段、實驗設計方案、研究的預期結(jié)果進行評議，并提出是否通過的建議該課題研究涵蓋了多方面理論知識，是所學知識的綜合應用，具有一定的實際意義；課題研究方法及手段正確、合理，對于完成課題任務起到保證作用；實驗設計方案正確，可行；研究的預期成果可以實現(xiàn)。經(jīng)考核組成員認真討論、研究，決定準予其開題報告通過。 考核主持人簽字： 年 月 日四、考核組成員姓 名職稱、職務專業(yè)工作

15、單位方建副教授自動化電氣工程學院雷霞教授自動化電氣工程學院唐耀武副教授自動化電氣工程學院尹振紅副教授自動化電氣工程學院葉天遲講師自動化電氣工程學院田佳講師自動化電氣工程學院參加開題報告的總?cè)藬?shù)：6 人畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱意見題 目基于PLC的小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)設計成 績87系（分院）電氣工程學院專業(yè)年級自0745學生姓名延娓娓指導教師評語該生學習態(tài)度認真，工作作風好，遵守紀律，能夠按指導教師要求按時獨立完成各項工作并保證按時出勤，可以按照畢業(yè)設計日程安排完成各項設計任務；積極進行設計調(diào)研工作，能夠結(jié)合本專業(yè)培養(yǎng)目標，較好地進行科學實踐、調(diào)研活動，積累了一定的實踐經(jīng)驗，為畢業(yè)設計（論文）撰

16、寫提供良好的背景，并達到提高理論與實際相結(jié)合的目的；畢業(yè)設計題目工作量飽滿，該生設計達到畢業(yè)設計任務書要求，非常好地完成了畢業(yè)設計任務。該生具有較好的文獻資料查閱能力，所查閱的資料符合畢業(yè)設計任務需要，除廣泛涉獵本學科、本專業(yè)領域外，還能適當延伸至與選題相關的其他領域，查閱方法、手段運用得當；收集的文獻翔實可靠，能夠比較全面地把握相關領域的資料，對設計（論文）的寫作進行強有力的支撐。在畢業(yè)設計過程中該學生能夠比較系統(tǒng)地運用相關學科的理論知識與技能解決實際問題，具有良好的獨立工作能力和創(chuàng)新精神，畢業(yè)論文具有一定的深度、廣度；能夠根據(jù)任務要求很快進入設計角色，充分利用現(xiàn)有的軟、硬件條件，提出多種可

17、供選擇的設計方案，并從中確定最佳方案；能夠進行本專業(yè)要求的計算，理論依據(jù)正確，數(shù)據(jù)處理方法及結(jié)果正確；能夠根據(jù)選題需要，閱讀、翻譯一定量的本專業(yè)外文文獻資料，外文參考文獻選擇恰當，可以很好地支撐畢業(yè)設計；具有較強的獨立操作使用軟件的能力，能夠運用計算機進行計算、編程、錄入、排版并使用CAD繪圖。畢業(yè)圖紙及論文符合畢業(yè)設計規(guī)范要求。圖紙采用計算機繪制圖表，圖面整潔，規(guī)范準確，符合國家標準，圖表精確，視圖布局合理，尺寸標注完整，符合規(guī)范標準。圖紙按規(guī)范進行折疊；畢業(yè)設計論文思路清晰，內(nèi)容正確，條理分明，語言簡潔，文章結(jié)構(gòu)嚴謹，字數(shù)不少于20000字，畢業(yè)設計撰寫符合科學論文寫作的基本要求，論文中的

18、技術(shù)用語和計量單位、格式、圖表、數(shù)據(jù)、各種資料的運用及引用準確規(guī)范；畢業(yè)設計有創(chuàng)新意識，研究方法新穎。指導教師簽名：2011年5月24日注：優(yōu)（90分以上）；良（8089）；中（7079）；及格（6069）；不及格（60以下）畢業(yè)設計（論文）指導教師評定成績標準評分項目評價內(nèi)涵與標準分值工作表現(xiàn)1學習態(tài)度學習態(tài)度認真，工作作風好，遵守紀律，按指導教師要求按時獨立完成各項工作（從日程安排表、考勤記錄等方面進行評價）72科學實踐、調(diào)研結(jié)合本專業(yè)培養(yǎng)目標，較好地了解生產(chǎn)實踐活動的基本過程、原理、方法，或進行科學實踐、調(diào)研活動，積累實踐經(jīng)驗，為畢業(yè)設計（論文）撰寫提供良好的背景，達到提高理論與實際相結(jié)

19、合的目的83題目工作量工作量飽滿（從任務書要求、論文實際完成情況等方面進行評價）10能力水平4查閱文獻資料目標明確，范圍合理，除廣泛涉獵本學科、本專業(yè)領域外，還能適當延伸至與選題相關的其他領域，方法、手段運用得當，符合選題需要；收集的文獻翔實可靠，能夠比較全面地占有相關領域的資料，對設計（論文）的寫作進行強有力的支撐（從文獻的數(shù)量、種類、發(fā)表年代等方面進行評價）65綜合運用知識能力設計（論文）反映能學生比較系統(tǒng)地運用相關學科的理論知識與技能解決實際問題，培養(yǎng)良好的獨立工作能力和創(chuàng)新精神，具有一定的深度、廣度76初步的科學研究能力能根據(jù)任務要求很快進入設計角色，充分利用現(xiàn)有的軟、硬件條件，提出多

20、種可供選擇的設計方案，并從中確定最佳方案57計算能力能夠進行本專業(yè)要求的計算，理論依據(jù)正確，數(shù)據(jù)處理方法及結(jié)果正確。58外文運用能力根據(jù)選題需要，閱讀、翻譯一定量的本專業(yè)外文文獻資料，有外文參考文獻。（從外文摘要水平、外文參考文獻等方面進行評價）79計算機應用能力獨立操作使用軟件，運用計算機進行計算、編程、錄入、排版并使用CAD繪圖5設計、論文質(zhì)量10繪圖質(zhì)量原則上要求采用計算機繪制圖表，圖面整潔，規(guī)范準確，符合國家標準，圖表精確，視圖布局合理，尺寸標注完整，符合規(guī)范標準。圖紙按規(guī)范進行折疊1011設計說明書或論文撰寫水平要求項目齊全（項目來源、依據(jù)、任務書、目錄、正文、圖表、圖紙、參考文獻等

21、），寫出各不少于400字的中、外文摘要，設計說明書或論文思路清晰，內(nèi)容正確，條理分明，語言簡潔，文章結(jié)構(gòu)嚴謹，字數(shù)不少于10000字2012設計說明書或論文規(guī)范化程度符合科學論文寫作的基本要求，論文中的技術(shù)用語和計量單位、格式、圖表、數(shù)據(jù)、各種資料的運用及引用準確規(guī)范513設計（論文）效果設計（論文）有創(chuàng)新意識，研究方法新穎，研究成果有改進或有獨特見解（從實際價值、創(chuàng)新點等方面進行評價）5注：如屬論文且無設計圖紙則將第11項的得分加到第12項中畢業(yè)設計（論文）評閱人評閱意見題 目基于PLC恒壓供水系統(tǒng)設計分院（系）電氣工程學院專 業(yè)自動化學生姓名延娓娓班 級自0745評價項目評價內(nèi)涵與標準評價

22、等級ABC選 題 質(zhì) 量選題符合本專業(yè)人才培養(yǎng)目標和本專業(yè)教學大綱對知識和能力的要求，圍繞本學科（專業(yè)）選擇有實用價值，可對所學知識和能力進行綜合訓練的題目；工作量飽滿。能力水平能將所學的知識和技能應用于畢業(yè)設計（論文）中；能理論聯(lián)系實際，運用科學的研究方法，對實際工程問題進行分析、設計（實驗）；能獨立檢索文獻資料，并恰當運用；能閱讀、翻譯一定量的本專業(yè)外文文獻資料；能正確上機使用現(xiàn)有軟件或根據(jù)題目要求編程上機。設計質(zhì)量畢業(yè)設計（論文）項目齊全，撰寫300-500字中文摘要，全文字數(shù)達到要求標準；內(nèi)容正確、條理清晰、語言流暢、結(jié)構(gòu)嚴謹；畢業(yè)設計（論文）的格式、圖紙、實驗數(shù)據(jù)及各種標準資料的運用和引用符合本學科（專業(yè)）國家標準規(guī)定。是否同意答辯同意答辯 修改后答辯 不同意答辯評閱人簽名評閱人職稱評閱時間2011.6.3注：1.參照評價項目內(nèi)涵與標準，A為合格、B為基本合格、C為不合格；2.有1個C，需修改后答辯，有1個以上C不同意答辯。畢業(yè)設計（論文）答辯記錄題 目基于PLC的