基于PLC的恒压供水泵站系统设计开题报告

下载后可任意编辑 南京工程学院 自动化学院 本科毕业设计（论文）开题报告 题目: 基于PLC的恒压供水泵站控制系统设计 专 业： 自动化 班 级： 自动化093 学 号： 203090333 学生姓名： 贾瑞勇 指导老师： 刘云霞 副 教 授 2024年3月 本科毕业设计(论文)开题报告 学生姓名 贾 瑞 勇 学 号 203090333 专 业 自动化 指导老师 刘 云 霞 职 称 副 教 授 所在院系 自动化学院 课题来源 自拟课题 课题性质 工程设计 课题名称 基于PLC的恒压供水泵站控制系统设计 毕业设计的内容和意义 毕业设计的内容和意义 本系统以一个供水系统作为被控对象，讨论基于PLC的供水系统的设计，使系统获得较好的性能指标。 主要设计内容为： 1.了解供水系统的运行工艺情况，设计恒压供水控制系统的硬件电路，并画出详细的原理图； 2.掌握PLC的编程及应用，画出PLC控制功能图，梯形图； 3.掌握变频器的工作原理和使用方法，讨论恒压变频供水的控制方法，拟定变频器的各项参数，实现对系统的高性能控制； 4.进行程序的模拟调试，观察运行结果,并对结果进行分析验证。 目前，居民生活用水和工业用水日益增加。由于居民日常用水和工业用水会随季节、昼夜等变化而随之发生变化，如实行传统的供水方式不仅影响生活 也不利于资源的优化配置。传统的供水系统已经不能满足人们的需求，为了能更合理的分配资源，可采纳变频恒压供水方式来代替传统的供水系统，以达到供水稳定，满足人们需求，合理优化分配等目的。 这次毕业设计是关于变频恒压供水系统的设计，因为变频恒压供水系统有高效节能，恒压供水，安全卫生，自动运行，管理简便等优点，非常适合现在的国民需求。 变频恒压供水系统根据用水量的变化，自动调节运行参数，在水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求是当今先进、合理的节能型供水系统。变频调速是现在优于以往任何一种调速方式（如调压调速、变极调速、串级调速等）的技术，是当今国际上一项效益最高、性能最佳、应用广泛、最有 进展前途的电机调速技术。它采纳了微机控制技术，电力电子技术和电机传动调速技术实现了工业沟通电动机的无极调速，具有高效率、宽范围和高精度等特点。以变频器为核心结合PLC组成的控制系统具有可靠性高，抗干扰能力强，组合灵活，编程简单，维修方便和低成本低能耗等诸多特点。采纳该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便实现供水系统的集中管理 和监控；同时系统具有良好的节能性，这在能量日益紧缺的今日尤为重要，所以讨论设计系统，对于调高企业效率以及人民生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。 文 献 综 述 围绕基于PLC的恒压供水泵站系统设计这一课题为中心，查阅相关书籍以及相关的学术论文和期刊杂志，对于设计到此课题的相关知识进行了认真的阅读和讨论，了解并掌握与课题相关的知识要点，现文献综述如下： 供水系统在人们生活和工业应用当中是必不可少的。随着人们生活水平的提高和现代工业的进展，人们对供水系统的质量和可靠性的要求越来越高。变频恒压供水系统能够很好的满足现代供水系统的要求。 在变频恒压供水系统出现以前，有以下供水方式： (1) 单台恒定转速泵的供水系统 ; (2) 恒定转速泵加水塔（或高位水箱）的供水系统 ; (3)恒定转速泵加气压罐的供水系统 。 以上三种供水方式存在诸多例如电能损耗严重，水压不稳，供水质量 极差，电机易损坏等诸多弊端[1] 。 文 献 综 述 变频恒压供水系统不仅克服了过去供水系统的缺点，而且有其自身的优点。这种供水方式不仅提高了供水系统的稳定性和可靠性，而且实现水泵的无级调速，使供水压力能够跟踪系统所需水压，提高了供水质量。同时变频器对水泵实行软启动，启动时冲击电流很小，启动能耗小。此系统采纳了先进的S7－200 PLC和变频器MM440，S7－200具有低廉的价格和强大的指令，可以满足多种多的小规模的控制要求，变频器MM440具有很高的运行可靠性、功能的多样性和全面而完善的控制功能[2]。 S7-200系列PLC的基本构成包括PLC主机、编程设备、人机界面和根据实际需要增加的扩展模块。PLC本身包含一定数量的I/O端口，同时还可以扩展各种功能模块。故S7-200系列的PLC可以单机运行，也可以输入/输出扩展，还可以连接功能扩展模块 [3][4]。 本控制系统的原理是：采纳PLC、PID控制器与变频调速装置构成控制系统进行优化控制泵组的运行，根据实际设定水压，自动调节水泵的转速和水泵的数量，自动补偿因用水量的变化，引起的供水压力的变化，完成供水压力的闭环控制，以保证供水管网的压力始终保持在设定值上，满足基准测试水压要求，恒压供水系统 水泵工作时， 通过安装在总出水管网上的压力变送器，把出口压力信号变成4～20mA标准信号送入PID调节器，经PID运算与给定压力参数进行比较，得到4～20mA参数，4～20mA信号送至变频器[5] [6] 。 控制系统由变频器控制水泵的转速以调节供水量，根据用水量的不同，变频器调节水泵的转速不同、工作频率也就不同，在变频器设置中设定一个上限频率和下限率检测，当用水量大时，变频器迅速上升到上限频率，此时，变频器输出一个开关信号给PLC；当用水处于低峰时，变频器输出达到下限频率，变频器也输出一个开关信号给PLC；两个信号不会同时产生。当产生任何一个信号时，信号即反馈给PLC，PLC通过设定的内部序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换沟通接触器组，以此协调投入工作的水泵电机台数，并完成电机的启停、变频与工频的切换。通过调整投入工作的电机台数和控制电机组中一台电机的变频转速，使系统管网的工作压力始终稳定，进而达到恒压供水的目的 [7][8]。 具体见图1 文 献 综 述 PI调节 变频器 水泵 设定压力+ - 压力检测 图1. 变频恒压供水系统调节原理图 根据控制系统控制原理，要实现快速恒压并稳定压力，要经过PID运算调节水泵的转速。由于变频器生产厂家针对风机泵类负载专门设计了具有PI