恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計 開題報告

1、華東交通大學理工學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目： 恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計 分 院： 機電分院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 07機制3班 學 號： 姓 名： 指導教師： 填表日期： 2011 年 3 月 2 日一、 選題的依據(jù)及意義：依據(jù)：我國長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，工業(yè)自動化程度低。主要表現(xiàn)在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現(xiàn)水壓降低供不應(yīng)求的現(xiàn)象;而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現(xiàn)水壓升高供過于求的情況，此時會造成能量的浪費，同時還有可能造成水管爆裂和用水設(shè)備的損壞。傳統(tǒng)調(diào)節(jié)供水壓力的方式，多采用頻

2、繁啟/停電機控制和水塔二次供水調(diào)節(jié)的方式，前者產(chǎn)生大量能耗的，而且對電網(wǎng)中其他負荷造成影響，設(shè)備不斷啟停會影響設(shè)備壽命;后者則需要大量的占地與投資。且由于是二次供水，不能保證供水質(zhì)的安全與可靠性。而恒壓供水系統(tǒng)的運行十分穩(wěn)定可靠，沒有頻繁的啟動現(xiàn)象，啟動方式為軟啟動，設(shè)備運行十分平穩(wěn)，避免了電氣、機械沖擊，也沒有水塔供水所帶來的二次污染的危險。意義：恒壓供水系統(tǒng)對于某些工業(yè)或特殊用戶是非常重要的。例如在某些生產(chǎn)過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時斷水，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴重時使產(chǎn)品報廢和設(shè)備損壞。又如發(fā)生火災(zāi)時，若供水壓力不足或或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟損失和人員傷亡。而且恒

3、壓供水系統(tǒng)具有供水安全、節(jié)約能源、節(jié)省鋼材、節(jié)省占地、節(jié)省投資、調(diào)節(jié)能力大、運行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟效益與社會效益。所以，某些用水區(qū)采用恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟和社會意義。二、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來的。在早期，由于國外生產(chǎn)的變頻器的功能主要限定在頻率控制、升降速控制、正反轉(zhuǎn)控制、起制動控制、壓頻比控制及各種保護功能。應(yīng)用在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅作為執(zhí)行機構(gòu)，為了滿足供水量大小需求不同時，保證管網(wǎng)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。從查閱的資料的情況來看，國外

4、的恒壓供水工程在設(shè)計時都采用一臺變頻器只帶一臺水泵機組的方式，幾乎沒有用一臺變頻器拖動多臺水泵機組運行的情況，因而投資成本高。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和變頻恒壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及自動化程度高等方面的優(yōu)點以及顯著的節(jié)能效果被大家發(fā)現(xiàn)和認可后，國外許多生產(chǎn)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，像日本SAMC公司，就推出了恒壓供水基板，備有“變頻泵固定方式”，“變頻泵循環(huán)方式”兩種模式。它將PID調(diào)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(shè)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，便可直接控制多個內(nèi)置的電磁接觸器工作，可構(gòu)成最多7臺

5、電機(泵)的供水系統(tǒng)。這類設(shè)備雖微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)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，與別的監(jiān)控系統(tǒng)(如BA系統(tǒng))和組態(tài)軟件難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并且限制了帶負載的容量，因此在實際使用時其范圍將會受到限制。目前國內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國外的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺水泵的循環(huán)控制，有的采用可編程控制器(PLC)及相應(yīng)的軟件予以實現(xiàn);有的采用單片機及相應(yīng)的軟件予以實現(xiàn)。但在系統(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(shù)指標來說，還遠遠沒能達到所有用戶的要求。艾默生電氣公司和成都希望集團(森蘭變頻器)

6、也推出恒壓供水專用變頻器(5.5kW-22kW)，無需外接PLC和PID調(diào)節(jié)器，可完成最多4臺水泵的循環(huán)切換、定時起、停和定時循環(huán)。該變頻器將壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)與循環(huán)邏輯控制功能集成在變頻器內(nèi)部實現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負載容量，同時操作不方便且不具有數(shù)據(jù)通信功能，因此只適用于小容量，控制要求不高的供水場所。 變頻供水系統(tǒng)目前正在向集成化、維護操作簡單化方向發(fā)展,在國內(nèi)外，專門針對供水的變頻器集成化越來越高，很多專用供水變頻器集成了PLC 或PID，甚至將壓力傳感器也融入變頻組件。同時維護操作也越來越簡明顯偏高，維護成本也高于國內(nèi)產(chǎn)品。目前國內(nèi)有不少公司在從事進行變頻恒壓供水的研制推廣，國產(chǎn)變頻器主

7、要采用進口元件組裝或直接進口國外變頻器，結(jié)合PLC 或PID調(diào)節(jié)器實現(xiàn)恒壓供水，在小容量、控制要求的變頻供水領(lǐng)域，國產(chǎn)變頻器發(fā)展較快，并以其成本低廉的優(yōu)勢占領(lǐng)了相當部分小容量變頻恒壓供水市場。目前在國內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計中，對于能適應(yīng)不同的用水場合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)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，有待于進一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實踐。三、 本課題研究內(nèi)容1、 能夠穩(wěn)定提供8層樓房居民用水 2、 當供水泵低于一定壓力時報警 3、 設(shè)計出供水泵到各樓層之間的檢測和調(diào)節(jié)系

8、統(tǒng) 4、 設(shè)計出恒壓控制系統(tǒng)各組成部分四、 本課題研究方案1、 功能及任務(wù)選取 這個設(shè)計的功能就是通過設(shè)計出的供水泵到各樓層之間的檢測和調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及恒壓控制系統(tǒng)的各組成部分實現(xiàn)供水泵低于一定壓力是報警的功能。最終任務(wù)就是能夠穩(wěn)定提供8層樓房居民正常用水。2、 硬件 包括報警器（可以采用聲音報警等）、壓力傳感器（檢測元件的精度直接影響系統(tǒng)的控制質(zhì)量。通?？梢赃x用各種壓力傳感器檢測管網(wǎng)壓力。傳統(tǒng)的壓力傳感器有利用彈性元件的，如電感壓力傳感器、電容壓力傳感器等。）、供水泵、電動機以及控制器。3、 軟件 可使用可編程控制器（PLC）對本控制系統(tǒng)進行編輯程序，實現(xiàn)對各硬件系統(tǒng)的控制與協(xié)調(diào)，實現(xiàn)所要求目標

9、。4、 通過所選的硬件和軟件構(gòu)造一個實用供水系統(tǒng)，達到低壓及時報警和能夠穩(wěn)定提供8層樓房居民正常用水的目的。五、 研究目標、主要特色及工作進度：研究目標：通過設(shè)計出恒壓控制系統(tǒng)各組成部分和供水泵到各樓層之間的檢測和調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實現(xiàn)當供水泵低于一定壓力時報警，同時能夠穩(wěn)定提供8層樓房居民用水目的。工作進度：第1周至第2周 查閱相關(guān)資料 撰寫開題報告內(nèi)容包括通過查閱圖書和參考文獻找出選題的依據(jù)和意義，查詢國內(nèi)外供水系統(tǒng)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展以及趨勢，明確本課題的研究內(nèi)容，設(shè)計出本課題的研究方案，再次明確研究目標和安排課題研究的進度第3周至第5周撰寫設(shè)計大綱包括緒論 、摘要 、系統(tǒng)概述、系統(tǒng)設(shè)計可行性分

10、析實現(xiàn)、控制系統(tǒng)、恒壓供水系統(tǒng)等在內(nèi)的各個組成部分第7周至第9周設(shè)計電路和控制原理通過參考資料設(shè)計出所需電路圖，選擇控制器，敘述控制器原理，繪出控制原理圖等。六、參考文獻：1王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)·北京：北京航空航天大學出版社，2003年2張萬忠.可編程控制器入門與應(yīng)用實例·北京：中國電力出版社，2005年3周萬珍、高鴻斌.PLC分析與設(shè)計應(yīng)用·北京：電子工業(yè)出版社，2004年4程周.可編程控制器原理與應(yīng)用·北京：高等教育出版社2003年5王仁祥、王小曼.通用變頻器選型、應(yīng)用與維護.人民郵電出版社， 2005年9月.6岳慶來.變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2006年7姚厚偉.變頻器在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用與節(jié)能 節(jié)能技術(shù)，1999年第二期.8陳伯時.自動控制系統(tǒng)M.北京：機械工業(yè)出版社，1987年.9 滕俊沛.基于PLC 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 2007年10 李關(guān)飛.變頻器在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 變頻器世界 2007年3月11 李麗敏.自動化與儀器儀表 2008年1月12 孔亮.基于PLC的變頻器-拖四供水控制系統(tǒng)應(yīng)用 可編程控制器與工廠自動化2007年10月13孟磊.變頻調(diào)速系統(tǒng)在恒壓供水中的應(yīng)用醫(yī)藥工程設(shè)計 2007年6月14 黃耀群.變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中的PI