基于PLC控制的变频恒压供水系统设计【开题报告】

开题报告

电气工程及其自动化

基于PLC控制的变频恒压供水系统设计

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

随着社会主义市场经济的发展，科学发展、可持续发展的深入人心，再加上目前能源紧缺，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高兴能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然的趋势。

在我国，很多地区浪费水电资源的情况比较严重，所以相对而言，节电节水的潜力非常大。据有关国际组织发表的资料显示：中国的单位国民经济总产值所消耗的电是美国、德国等的4倍左右，消耗的水是他们的2倍左右。我国的大量用电设备中，风机和泵类电机的耗电量占全国发电量的50%左右,若推广新型电机调速技术,可节电40%左右,即可以节约全国发电量的 1/5.由于我国人均占有水、电资源相对于别国又少很多,因此,在我国一方面水电供给紧张,而另一方面,水电的浪费又十

分惊人。节电节水,不仅潜力巨大, 而且意义深远。

水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，节水节能已经成为时代特征。长期以来在城市供水、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，出现水压升高的情况，此时将会造成能量的浪费，同时有可能导致水管爆破和用水设备的损坏。

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能

控制装置。变频技术，就是通过技术手段，来改变用电设备的供电频率，进而达到控制设备输出功率的目的。变频技术随着微电子学、电力电子、计算机和自动控制理论等的发展，已经进入了一个崭新的时代,完全成熟的技术，也使其应用进入了一个新的高潮。它是通过变频调速改变轴输出功率，达到减少输入功率节省电能的目的。

自1956年世界上第一个晶闸管诞生到现在历时近半个世纪，随着电子技术的飞速发展，变频控制器从控制模块、功率输出和控制软件都已完全成熟，在提高性能的同时，功能上也有较大的扩展，很多专用变频设备附带简易PLC功能，再加上产品价格的降低，为变频器的应用打开了广阔的市场。20世纪末，交流电动机变频调速技术以电力电子功率变换技术、微电子控制技术为核心得到了惊人的发展，展望21世纪，变频调速技术将会有更大发展。

近十年来，变频技术的应用在我国有很大的发展，并取得了良好的效果。可以说，变频技术已为大多数用户所接受。但是，不能不指出，我国在变频技术的应用方面，与发达国家的水平尚有很大差距。目前，我国在用的交流电动机使用变频调速运行的仅6%左右，而工业发达国家已达60% - 70%。变频技术的显性效益就是指节电效益。变频控制传动调速对于负载性质和负载率的不同，节电率也是不同，低压变频控制设备，一般负载率在0.5左右时，节电率在20—47％左右。比如定量泵注塑机、排污填水池电机、给氧风机等等，空调水泵基本上平均节电率都在25—60％左右。低压设备变频调速改造投资少、见效快，投资回报期基本上在一年左右。

变频控制技术的进步不仅仅是异步电动机结构简单、坚固、易于维护等优点，更主要的是采用变频调速技术的异步电动机的机械特性达到了直流电动机调压调

速的特性。由于计算机技术的介入，使得变频器具有丰富的功能和方便好用的特点，因此人们才有可能按照实际要求，自行构成一个适用和可靠的调速系统。

变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。

经市场调查，2000年前变频器使用率不足10％，到二零零七年上半年增加超过35%，很多生产商生产的风机、水泵类的电机控制系统都配装了变频启动系统，说明这项节能技术越来越被人们所认识。随着市场占有率的不断提高，成本价格较前些年大幅下降。低压变频器分国产、合资、原装三大种类，完全是一个通用的工控产品。合资产品相对价格低质量好，性价比合理。从使用情况看，只要不超负荷运行，很少发生故障。从设计使用上看，节能改造设计水平参差不齐，要想将节能

改造工程做好，需要专业技术人员把关。用电设备能否节电，不能不分情况一概而论，不是所有用电设备都有节电空间，具体情况必须具体分析，注意那些将某一特殊用电设备的节电率说成普遍的所有用电设备都能达到的情况出现。节电率在节电工程中是一项非常重要的指标，但绝对不是唯一的指标。工程改造前后电机的功率因数、温升及效率等都是不可忽略的运行数据。不同的节电设备节电率、使用寿命、性能都有不同，要科学分析，科学运用。

我国工业技术虽然有了较大的发展，但目前仍是处于一个工业化中期社会，技术发展还不平衡，在很多企业生产中，表现出来最明显的特征依旧是能源消耗多，生产效率较低，产品质量参差不齐；能效比不高，陈、旧、老设备在国民生产中仍旧占较大的比重。变频调速的应用，就是要改造这些设备，以达到节约能源的目的。有国家、省、市政府的大力支持，有成熟的技术基础理论，纵观节能改造市场，潜力巨大。节约能源，保护环境，造福子孙，利国利民。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

1、PLC程序的编写

2、变频器参数设定

3、软硬件系统的结合

4、PLC及变频器外部连接设备选择

三、研究步骤、方法及措施：

（一）、制定具体实施计划

（二）、硬件部分

1、画出总体硬件框图

2、完成PLC与外部设备的连接线路图

3、完成变频器与外部设备的连接线路图

4、检查各部电路是否可行

（三）、软件部分

1、PLC程序的编写

2、变频器参数的设定

（四）、软硬件综合调试、试验