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1、常州信息职业技术学院 学生毕业设计（毕业论文）系 别： 机电工程系 专 业： 机电一体化 班 级： 机电 084 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 0804050403 设计（论文）题目： 基于PLC的变频恒压供水系统的研究与应用 指 导 教 师： 胡盘峰 设 计 地 点： 常州信息职业技术学院 起 迄 日 期： 2010.08.01-2010.08.31 常州信息职业技术学院 毕业设计报告基于 PLC 的变频恒压供水系统的研究与应用 机电工程系机电 084 咸玉娟- 2 -毕毕业业设设计计任任务务书书专业专业 机电一体化 班级班级 084 姓名姓名 咸玉娟 一、课题名称： 基于 PLC 的
2、变频恒压供水系统的研究与应用 二、主要技术指标： 采用可编程控制器(PLc)与变频调速装置构成控制系统，进 行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭 环控制，即根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速和水泵的数量。自动补 偿用水量的变化，以保证供水管网的压力保持在设定值，既可以满足生产供水 要求，还可节约电能，使系统处于可靠工作状态，实现恒压供水。在恒压供水 系统中，采用变频调速技术，改变电动机转速调节流量的方法，不但可以很好 地实现恒压供水，而且具有高效节能效果，采用 PLC 控制技术，系统具有灵活 性和可靠性。 三、工作内容和要求：变频恒压供水系统的供水部分主要由
3、水泵、电动机、管道 和阀门等构成。通常由异步电动机驱动水泵旋转来供水，并且把电机和水泵做 成一体，通过变频器调节异步电机的转速，从而改变水泵的出水流量来实现恒 压供水，因此，供水系统变频的实质是异步电动机的变频调速。异步电动机的 变频调速是通过改变定子供电频率来改变同步转速从而实现调速的。传统的供 水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源；效率低；可靠性差；自动化 程度不高等缺点，严重影响了居民的用水和工业系统中的用水。 收集资料，了解本设计的总体设计思路，构建设计方案。规划出设计方案，进 行具体的细节设计，观摩模拟实验装置，了解具体要求，熟悉各元件的作用。 收集实验中所用的PLC的基本知识
4、，主要是怎么样把程序编出来，对输入与输 出要做出具体的诠释。会自行设定变频器的参数，并会熟练使用变频恒压供水 系统。 四、主要参考文献：1 曹菁， 洪雪峰. 基于PLC和变频器的恒压供水系统研 究M.工业控制计算机.2008,21( 12)第72页 2 任国雄,任致程 编.特种变频器实用手册M.北京：中国电力出版社. 2006.第 423 页 3_ 闵绚，谭思云，陈敏. 基于PLC的变频恒压供水系统研究J.仪表技术. 2009,”9第46页 4 方桂笋. 基于PLC的变频恒压供水系统的设计D.兰州理工大学.硕 士学位论文.2008.08.15 5 邢文征.基于 PLC 变频调速恒压供水系统的设
5、计D.河南工业职业技术 学院.毕业设计.2008.05 6陈彦涛. 基于 PLC 的恒压变频供水系统的研制D.江苏大学.硕士学位 论文.2008.12.18 7金传伟，毛宗源变频调速技术在水泵控制系统中的应用M上海：华南 理大学，1999，第 6568 页 8金传伟，毛宗源变频调速技术在水泵控制系统中的应用M电子技术应常州信息职业技术学院 毕业设计报告基于 PLC 的变频恒压供水系统的研究与应用 机电工程系机电 084 咸玉娟- 3 -用， 2000(9)：第 3839 页 9河南理工大学毕业论文（设计）说明学 生（签名） 年 月 日指 导 教师（签名） 年 月 日 教研室主任（签名） 年 月
6、 日系 主 任（签名） 年 月 日常州信息职业技术学院 毕业设计报告基于 PLC 的变频恒压供水系统的研究与应用 机电工程系机电 084 咸玉娟- 4 -毕业设计开题报告毕业设计开题报告设计（论文）题设计（论文）题目目基于 PLC 的变频恒压供水系统的研究与应用一、选题的背景和意义：随着我国社会经济的发展，住房制度改革的不断深入，人们生活水平的不断提 高，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高 的要求。小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的经济性、可靠性、稳 定性直接影响到小区住户的正常生活和工作，也直接体现了小区物业管理水平的高 低。传统的调节供水压力的
7、方式，多采用频繁启/停电机控制和水塔二次供水调节的 方式，前者产生大量能耗，而且对电网中其他负荷造成影响，设备不断启停会影响 设备寿命；后者则需要大量的占地与投资。且由于是二次供水，不能保证供水质的 安全和可靠性。而变频调速式的运行十分稳定可靠，没有频繁的启动现象，启动方 式为软启动，设备运行十分平稳，避免了电气，机械冲击，也没有水塔供水所带来 的二次污染的危险。由此可见，变频调速恒压供水系统具有供水安全，节约能源、 节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行平稳可靠的优势，具有广阔的 应用前景和明显的经济效益与社会效益。二、课题研究的主要内容：1.变频恒压供水系统的理论分析2.变频恒压供
8、水系统的构成及控制原理3.变频恒压供水系统的设计常州信息职业技术学院 毕业设计报告基于 PLC 的变频恒压供水系统的研究与应用 机电工程系机电 084 咸玉娟- 5 -三、主要研究（设计）方法论述：根据管网和水泵的运行特性曲线，阐明了供水系统的变频调速节能原理;从具体 分析了变频恒水压供水的原理及系统的组成结构，提出不同的控制方案，通过研究 和比较，得出结论:变频调速是一种优于调压调速、变极调速、串级调速、机械调速 等的调速方式，是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用最广、最有发展前途 的电机调速技术.它集微机控制技术、电力电子技术和电机传动技术于一体，实现了 工业交流电动机的无级调速，具有
9、高效率、宽范围和高精度等特点的结论。因此本 文以采用变频器和 PLC 组合构成系统的方式，以常州第一水厂 160kw 和 75kw 水泵 电动机控制系统为对象，逐步阐明如何实现水压恒定供水和数据传输的. 最后，从分析该厂恒压变频供水的可行性，改造的理论、技术、经济可行性等 方面进行多次实验分析:其次，分别从确定变频器的参数，设计变频主电路、变频电 机的运行模式、控制模式及流程。在此基础上，对中小供水厂变频电机的选型、安 装、调试和运行各步骤加以详细地阐述。然后归纳和分析了安装运行中的问题和注 意事项。通过变频恒压供水系统的试运行，对该系统在实际供水中所取得的节约电 耗、恒定压力、保护管网等实际
10、效果进行总结，指出变频技术在中小供水厂供水领 域所取得的成果及应用中的局限性。四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期） 工 作 内 容8.1-8.5参阅资料、撰写开题报告8.6-8.7查询电子资料、请教老师同学分类保存8.8-8.9初步构思、制定撰写步骤8.10-8.13个案研究变频恒压供水系统的理论分析8.14-8.16基于变频恒压供水系统的构成及控制原理8.16-8.18变频恒压供水系统的设计8.19-8.20撰写并完成论文设计的初稿8.21-8.24审阅并修改论文设计常州信息职业技术学院 毕业设计报告基于 PLC 的变频恒压供水系统的研究与应用 机电工程系机电 084 咸玉娟- 6 -
11、8.25-8.26定稿打印8.27论文设计答辩8.28-8.31应指导老师的要求做最后的修改五、指导教师意见：指导教师签名： 年 月 日六、系部意见：系主任签名： 年 月 日常州信息职业技术学院 毕业设计报告基于 PLC 的变频恒压供水系统的研究与应用 机电工程系机电 084 咸玉娟- 7 -目录摘要.- 7 - 第一章绪论.- 9 - 1.1 变频恒压供水产生的背景及意义 .- 9 - 1.2变频恒压供水系统的国内研究现状.- 11 - 1.3本课题的主要研究内容.- 11 - 第二章系统控制的原理及方案确定.- 12 - 2.1供水系统的要求.- 12 - 2.2变频恒压供水系统的特点.- 15 - 2.3变频恒压控制的理论模型及数学模型.- 15 - 2.3.1变频恒压控制的理论模型.- 15 - 2.3.2 变频恒压的近似数学模型.- 16 - 2.3.3PID 算法 .- 16 - 2.3.4系统仿真分析.- 19 - 2.4系统控制方案的设计与选择.- 20 - 2.5系统运行方式的分析.- 21 - 2.5.1系统控制过程分析.- 22 - 2.5.2水泵切换条件分析.- 23 - 第三章系统硬件的选择.- 25 - 3.1水泵的选择.- 25 - 3.2变频器的选择.- 28 - 321变频器选择条件 .
