基于PLC的恒压供水系统【开题报告】

开题报告

电气工程及其自动化

基于PLC的恒压供水系统

一、课题研究意义及现状

本课题主要研究变频技术在恒压供水系统中应用，并利用PLC设计完成恒压供水系统。

在我国，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。

传统供水方式占地面积大，水质易污染，基建投资多，而最主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。供水方式的优劣直接影响了人们的生产生活,目前我国许多城市和生活小区的供水系统仍然采用传统的高位水塔或直接水泵加压供水方式。由于用水量具有很大的随机性,在用水高峰期水压不够,这种供水方式不能提供良好的供水质量,而且因扬程高电动机一直高速运转需要消耗大量的能量,电费占水费成本的近60%。随着电力电子技术的发展,变频技术也逐渐应用到供水系统中。

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。变频调速恒压供水以其节能、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。特别是在实际应用中，变频供水技术得到了很大的发展。随着电力电子技术的飞速发展，变频器的功能也越来越强。充分利用变频器内置的各种功能，对合理设计变频调速恒压供水设备，降低成本，保证产品质量等方面有着非常重要的意义。

在PLC发明后以其可靠性高，抗干扰能力强，PLC可以用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/10~1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。将PLC和变频器有效的结合起来能更有效的实现变频调速。

因此，本课题研究PLC 与变频器控制结合的恒压供水系统，是通过改变水泵电机的供电频率，调节水泵转速，控制实际供水压力与设定压力一致，保证在用水量变化时供水量也随之变化，实现供水量与用水量的匹配，降低能源消耗和资源浪费，延长系统寿命、节约能源。变频恒压供水系统实现了供水系统的工况控制、调节和设备状态监控功能，将来还可以通过对更多现场数据的采集与

传输，如电压、电流、功率、水压、水位、水流量等，通过开发上位机的数据管理系统，实现具有综合功能的供水自动化控制与管理系统，提高管理能力。

二、课题研究的主要内容和预期目标

1）主要内容

以PLC为核心，设计一个完整的微机控制恒压供水系统。系统通过调节供水量，保证管网压力恒定，实现恒压变量供水方式，从而达到节能节水的目的，满足用水需要。

2）预期目标

了解当前国内外充磁设备的研究与其产品市场；熟悉电力电子和PLC技术等，为将来从事机电设备控制研发、制造及经营等方面工作打下基础。具体目标：

1．水泵能自动变频启动；

2．多台水泵自动变频启动，并根据用水量大小自动调节开泵台数；

3．控制系统可手动/自动开、停机；

4．设备具有缺相、欠压、过压、短路、过载等多种电气保护功能；

5．具有缺水保护及水位恢复开机功能；

6．设备具有工作、停机、报警等指示

三、课题研究的方法及措施

系统控制由PID、D/A、变频器、接触器、水泵组、管道、Array压力传感器组成。主要利用PID对采样值和给定值进行比较。

控制系统可以调配电动机工作状态，控制进水口的进水

量并保持管道的水压稳定，维持供水系统的正常运作变频调

速供水系统采用专门供水控制变频调速器，通过安装在官网

上的远传压力表，把水压转换成电信号，通过接口输入控制

器内置的PID控制器上，用以改变水泵转速。当用户用水量

增大，管网压力低于设定压力时，变频调速器的输出频率将

增大，水泵转速提高，供水量加大。到达设定压力时，水泵恒速运转。反之当用户用水量少，官网压力高于设定压力时，这样反复循环就达到恒压变量供水目的。

四、课题研究进度计划

2010年10月17日至2011年12月15日：明确任务，收集资料，确定系统总体设计方案。

12月16日到1月28日：完成外文翻译、文献综述及开题报告。

2月1日至3月15日：做好系统实物，完成程序调试和仿真

3月16日至3月31日：综合实验数据和技术，完成毕业设计初稿

4月1日-4月10日：完善与修改毕业论文

五、参考文献

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