基于PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)開題分析報告

1、基于PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)開題 報告日期:南京師范大學畢業(yè)設計（論文）開題報告姓學專名:院:業(yè):學號:專業(yè)方向： 題 目: 指導教師:畢業(yè)設計（論文）開題報告開題報告填寫要求1開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生 答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導 下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導 教師簽署意見及院、系審查后生效；2. 開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處 統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網址上下載） 打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指 導教師簽署意見；3. 有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T740894數(shù)據元和

2、交換格式、信息交換、日期和時間表示法 規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2009年2月26日”或“ 2009-02-26 ”。1.本課題的目的及研究意義目的：通過對樓宇的給水和排水結構的分析， 結合智能建筑的特點，設計一個用西 門子PLC控制的變頻恒壓給水和污水排水系統(tǒng)。變頻恒壓給水系統(tǒng)用于保持供水壓力的 恒定，可使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 提高供水質量。通過對污水排水系統(tǒng)進行自動化控制， 能夠在更好地達到預期效果的同 時，極大的降低成本。意義：任何建筑都需要進行給排水系統(tǒng)設計，這關系到建筑的安全性和舒適性。 隨著社會經濟的迅速發(fā)展，水對人們的生活

3、和工業(yè)生產越來越重要， 人們對供水的安全 性和可靠性的要求不斷提高。因此把先進的自動化技術、控制技術等應用到樓宇給排水 領域，成為對智能樓宇給排水系統(tǒng)的新要求。對樓宇給水系統(tǒng)而言供水壓力與流量對用 戶的用水質量具有直接影響，因而對給水水壓、流量的控制，直接影響到給水系統(tǒng)的供 水質量。對樓宇排水系統(tǒng)而言，能否及時將污水排出是主要問題，因此對排水系統(tǒng)的實 時監(jiān)控和故障后迅速恢復的處理影響到排水系統(tǒng)的可靠性。而基于PLC可編程控制器的 樓宇給排水系統(tǒng)，集電氣技術、變頻技術、自動化技術和現(xiàn)代控制技術于一體，實現(xiàn)給 排水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控，高效運行同時具有節(jié)水節(jié)電的效果， 對國家節(jié)能減排意義 重大，在

4、能源日益緊缺的今天顯得十分重要。因此設計該系統(tǒng)對于節(jié)約水資源、降低能 耗以及提高大眾生活水平等方面具有重要的意義。2.本課題的國內外的研究現(xiàn)狀在我國，城市的生活生產用水主要來自由自來水公司的市政管網提供。然而自來 水的給水壓力通常只能達到0.35-0.4MPa, 般只能滿足8層樓左右的用水需求，隨著 國家經濟的發(fā)展，城市內的高層建筑的比例不斷增加，自來水的給水壓力已無法滿足 高層建筑的生活和消防給水的要求， 只能依靠建筑內二次加壓給水設備進行增壓給水。目前國內外使用最普遍的自動化給水系統(tǒng)是變頻調速恒壓給水系統(tǒng)。近年來，隨 著變頻調速技術的成熟、普及和應用，其產品已用來更新改造傳統(tǒng)給水系統(tǒng)。變頻

5、調 速系統(tǒng)實現(xiàn)了電機無級調速，根據水泵出口的壓力情況自動調節(jié)水泵機組的轉速，從 而保持水壓恒定，以滿足人們對給水系統(tǒng)的要求。變頻調速恒壓給水系統(tǒng)無論是投資 規(guī)模、運行的經濟性、可靠性、穩(wěn)定性和自動化程度等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的給水系統(tǒng)， 而且還能有效的降低能耗。在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅作為執(zhí)行機構，為了滿足供水量大小需求不同 時，保證管網壓力恒定，需在變頻器外部提供壓力控制器和壓力傳感器，對壓力進行 閉環(huán)控制。目前國外的變頻恒壓供水系統(tǒng)成熟可靠，恒壓自動控制技術先進。國外的恒壓供 水工程在設計時多采用一臺變頻器只帶一臺水泵機組的方式這種方式安全可靠，變頻 方式靈活，但投資成本較高。隨著變頻技術

6、的發(fā)展和變頻恒壓供水系統(tǒng)的的優(yōu)點被發(fā) 現(xiàn)和認可后，國外許多生產變頻器的廠家開始重視并推出具有恒壓供水功能的變頻器， 將PID調節(jié)器和PLC可編程控制器等硬件集成在變頻器控制基板上，通過設置指令代 碼實現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能，只要搭載配套的恒壓供水單元，便可直接 構成多臺電機（泵）的供水系統(tǒng)。這類設備雖微化了電路結構，降低了設備成本，但其輸 出接口的擴展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)定性不高，因此在實際使用時其 范圍將會受到限制。近年來，國內有許多公司在從事變頻恒壓供水設備的研制和生產，大多采用國外 的變頻器控制水泵的轉速，對于管網壓力的閉環(huán)調節(jié)及多臺水泵的循環(huán)控制，有的采 用可編

7、程控制器(PLC)及相應的軟件予以實現(xiàn)，有的采用單片機及相應的軟件予以實現(xiàn) 恒壓供水。多應用于小容量、控制要求較低的領域。國產變頻器發(fā)展較快，成本低廉， 已占領了相當部分小容量變頻恒壓供水市場。但在大功率大容量的變頻器上，國產變 頻器有待于進一步的改進和完善。在系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗擾性能以及開放性等多方面的綜合技術指標來 說，國內的變頻恒壓供水系統(tǒng)還尚沒能達到國外成熟系統(tǒng)的標準。可以看出，目前在 國內外變頻調速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設計中，對于能適應不同的場合，結合現(xiàn)代 控制技術、網絡和通訊技術同時兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性 (EMC)的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水 壓閉環(huán)控制研究得不夠。因此，變頻

8、恒壓供水系統(tǒng)的性能有待于進一步的研究和改善。隨著我國國民經濟的迅速發(fā)展，能源緊缺問題愈加嚴重，因此應用變頻調速技術 來提高供水質量、降低能耗，在供水領域已是廣泛的共識。變頻恒壓調速系統(tǒng)可依據 用水量的變化自動調節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，保持水壓恒定以滿足用水要求。是目前先進、 合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在短短的幾年內，變頻調速恒壓供水系統(tǒng)經歷了一個逐步完 善的發(fā)展過程，早期的單泵調速恒壓供水系統(tǒng)逐漸被多泵系統(tǒng)取代，運行效率更高。 變頻調速恒壓供水系統(tǒng)以其節(jié)能、安全、供水質量高等優(yōu)點，使我國供水系統(tǒng)實現(xiàn)水 泵電機的無級調速。將變頻調速恒壓供水系統(tǒng)用于消防，可以防止供水壓力不足，不 能及時撲救火災，可能引起重

9、大經濟損失和人員傷亡。目前國內的變頻調速恒壓供水系統(tǒng)與消防供水多數(shù)都是兩個單閉環(huán)恒壓調速系 統(tǒng)，為了既滿足居民的生活用水，又要保證消防用水的安全可靠，出現(xiàn)了一個新的研 究方向：變頻調速全自動生活消防恒壓供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅滿足以上兩點要求，還 將原來的兩個系統(tǒng)結合在一起，組成一個雙閉環(huán)調速恒壓供水系統(tǒng)。把先進的自動化 技術、通訊技術等應用到供水領域而設計出的變頻調速全自動生活消防恒壓供水系統(tǒng)， 高性能、低能耗、消防安全可靠，具有較大的經濟和社會意義。3. 本課題的研究內容本設訐是以電機（泵）為控制對象，采PLC和變頻技術相結合技術，設訐二套 樓宇給排水系統(tǒng)，包括一套變頻恒壓供水系統(tǒng)和一套污水排

10、水系統(tǒng)。并引用計算機對 給排水系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控和管理保證整個系統(tǒng)運行可靠，安全節(jié)能，獲得最佳的運行 工況。Ko根據用戶用水量的大小，通過恒壓供水控制器對水泵的數(shù)量和轉速的控制，從而 使用戶無論用水量的多少，管網中的水壓始終能保持在設定范圍內。該系統(tǒng)通過檢測 水管中的水壓得到的數(shù)據，通過對變頻器輸出頻率的控制來調節(jié)水泵電機的轉速，使 之形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以令管網中的水壓自動的保持在事先設定好的壓力值范 圍內。當用戶的用水量增加時，管網中的水壓下降，恒壓供水控制器通過加大變頻器 的輸出頻率，從而使水泵轉速加快，供水量增多，如果一臺水泵不能滿足用戶的供水 量，那么則通過控制器加泵；當用戶用水量

11、減少時，管網中水壓上升，控制器減小變 頻器輸出頻率，使水泵轉速降低，供水量減少，如水泵轉速降到最低還高出所需供水 量，則關閉一臺水泵。簡單來說就是根據用戶用水量的大小，通過恒壓供水控制器對水泵的數(shù)量和轉速 的控制，從而使用戶無論用水量的多少，管網中的水壓始終能保持在設定范圍內。既 滿足了用戶供水量的要求，又不會是水泵空轉，造成電能的浪費，同時避免了水箱造 成的二次污染。PLC控制變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有變頻器、可編程控制器、壓力變送器和現(xiàn)場的水 泵機組一起組成一個完整的閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)。PLC根據管網壓力自動控制各個水泵之間切 換，并根據壓力檢測值和給定值之間偏差進行 PID運算，輸出給變頻器控制其輸出頻 率，調節(jié)流量，使供水管網壓力恒定。各水泵切換遵循先起先停、先停先起原則。對于排水系統(tǒng)，則使用PLC監(jiān)測污水泵的運行狀態(tài)，手/自動狀態(tài)和故障信號，故 障時報警。根據污水池液位，實現(xiàn)污水泵的啟?？刂?，并對超限水位進行報警，防止 溢流。根據以上控制要求，進行系統(tǒng)總體控制方案設計。硬件設備選型、PLC選型，估