基于PLC和变频器的水泵站恒压供水毕业设计论文Word文件下载.docx

基于PLC和变频器的水泵站恒压供水毕业设计论文Word文件下载.docx

《基于PLC和变频器的水泵站恒压供水毕业设计论文Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC和变频器的水泵站恒压供水毕业设计论文Word文件下载.docx（62页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

专业班级：

电气工程及其自动09级2班

指导教师：

研室主任：

院长：

2012年12月23日

设计（论文）内容及要求

1.背景资料

见附件1

2.设计内容

2.1整体方案设计。

2.2主电路设计。

属于设计的重点内容。

2.3PLC的选型。

2.4采用PLC控制电路的设计。

2.5PLC程序设计。

3.电路设计要求

3.1水泵系统满足供水要求。

3.2水泵电机采用变频器调速控制。

3.3水泵电机要求具有过流保护、过载保护、接地保护、限位等功能，合理选取电压电器设备的型号、规格和台套数。

3.4要求综合考虑控制器成本。

4.论文要求

4.1独立完成设计的全部内容。

4.2独立撰写毕业设计论文一篇（不少于15000字）。

4.3毕业设计论文符合学校规定的论文格式、图表规范。

4.4毕业设计的有关资料存入磁盘（或刻录光盘）。

5.进度安排

2012年12月～2013年1月：

资料收集、整理，撰写文件综述和开题报告。

2013年2月：

方案设计。

2013年3月：

变频器、PLC选型设计

2013年4月：

主电路设计，PLC外围控制电路。

2013年5月：

程序设计，撰写、修改毕业设计论文、毕业设计答辩。

指导教师：

2012年12月23日

南华大学电气学院本科生毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目

常宁市民心自来水有限公司供水项目

2级泵房电气控制器的设计

设计（论文）题目来源

自选课题

设计（论文）题目类型　

工程设计类

起止时间

2012.12~2013.5

一、设计（论文）依据及研究意义：

依据：

1.根据以下规范、标准进行本次设计

1）GB/T 

50265-2010.泵站设计规范

2）SZ310-2004.村镇供水工程技术规范

3）JGJ16-2008.民用建筑电气设计规范

2.根据任务书所给的原始资料

研究意义：

国内县级，乡镇级的二级水泵站,普遍存在自动化程度低，运行成本高等问题。

由于压力得不到有效控制，造成管线破裂，漏水缺水现象严重。

近年来，随着小型PLC，变频器价格下降，劳动力成本上升，以及居民对供水质量要求的提高，社会对降低能耗的呼吁，对乡镇级水泵站，节能化，自动化改造，具有重要意义。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

本文介绍了，应用PLC和变频器，实现对二级水泵站全自动化控制的技术。

可以实现无级恒压调速，供水稳定，供水质量显著提高。

应用变频技术，降低电机电能损耗，并且减小启动时对电网冲击。

自动化程度高，节省劳动力成本，集成程度高，检修维护方便。

二、设计（论文）主要研究的内容、预期目标：

（技术方案、路线）

主要研究内容：

1.水泵站整体控制方案设计。

2.主电路设计及主要设备选型。

3.PLC、变频器的选型。

4.采用PLC控制电路的设计。

5.PLC程序设计

6.论文的撰写

三、设计（论文）的研究重点及难点：

重点：

1.主电路设计

2.采用PLC控制电路的设计

3.PLC程序设计

难点：

1.PLC与变频器应用

2.程序的编写

3.对程序可靠性分析

四、设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）：

1.2012年12月～2013年1月：

资料收集整理，撰写文件综述和开题报告。

2.2013年2月：

3.2013年3月：

变频器、PLC选型设计。

4.2013年4月：

5.2013年5月：

五、进行设计（论文）所需条件：

1.有关水泵站电气方面的资料；

2.有关电机控制方面的资料：

3.有关PLC方面的资料；

4.编程软件；

六、指导教师意见：

签名：

年月日

摘要：

本文完成的是某自来水厂二级泵房电气控制器的设计，通过对任务要求、控制对象的分析，选择了PLC加变频器的控制方案。

根据设计思路进行了主要设备的选型，主电路设计，控制电路设计以及程序设计。

整个设计方案以PLC和变频器为控制器核心，工控机为人机交流窗口，水泵机组为执行单元，与水压等信号采集单元一起，组成了一个完整的闭环恒压供水系统。

对用户实行分区供水，每台水泵可以在工频和变频两种运行方式下切换。

变频器根据采集的压力数值和设定参数比较自动调节电机运行频率，PLC根据变频器的反馈信号，控制每台电机的工作状态。

关键词：

恒压供水;

PLC;

变频器;

分区供水

Abstract:

Electricaldesignofsecondarypumpingstationinatapwatercompanyisdescribedinthepaper.AcontrolschemeofPLCandfrequencyconverterisproposedbyanalysingtaskrequirementsandcontrolobject.Theselectionofmajorequipment,maincircuitdesign,controlcircuitdesignandprogramdesignisalsoproposedaccordingtothedesignideas.PLCandfrequencyconverteraredesignedwiththecoreofcontroller;

industrialcomputerisdesignedasman-machinecommunicationwindow;

andthewaterpumpisdesignedastheexecutionunits.Alloftheseandthepressuresignalsampleunitetc.makeupanintegratedclosed-loopisobaricallywatersupplysystem.Eachpumpcanbechanging-overindifferentoperatingmanners,whichisusedtomanagethenetworkusersinzonewatersupply.Thefrequencyconverterautomaticallyadjuststheoperatingfrequencybasedoncollectedpressurevaluesandsettingparameters.PLCcontrolstheworkingstatusofeachmotoraccordingtothefrequencyconverterfeedbacksignals.

KEYWORD:

Constantpressurewatersupply;

Frequencyconverter;

Zonewatersupply.

1绪论

1.1课题研究意义

课题研究的是自来水厂的二级泵房电气控制器的设计，所谓二级泵房，指的是从把水从自来水厂送到城镇居民家中的加压泵站。

相应的还有一级泵房把河流中的水抽取到自来水厂。

而二级泵房设计要求就是：

通过先进的控制系统设计从而达到最大可能的节约水资源和电能的要求。

众所周知中国是一个人均水资源和能源贫困大国，人均平排名在世界一百多名之后，所以在这样一个能源贫困大国，如何用科技的力量减少能源的损耗，用高效率的自动化控制系统代替传统的落后的控制方式，节约人力资源，降低能源损耗。

居民生活用水是淡水资源的主要消耗部分，但同时也是供水项目重点保障的部分。

如何能有效保证城镇居民有水用的同时，尽最大可能的节约水资源和降低通过先进的控制系统设计进而达到降低水能或者电力能源功耗。

长期以来中国很多城镇的供水方式比较落后，传统的供水方式主要存在以下问题：

水压不稳，高峰时段居民没有水用，低谷时段容易造成管线爆裂；

由于供水系统不科学造成的严重的水资源浪费和电能浪费；

由于自动化程度低造成的人力资源浪费；

高昂的运行维护和检修费用。

供水方式有以下几种

（1）恒速水泵+蓄水池的方式

这种供水方式是最简单最直接的供水方式，有的甚至连蓄水池都没有安装而是直接从供水系统管网中取水连接管道。

无法根据用户需求改变水压，存在严重的水资源浪费和电能损耗，甚至造成管线破裂等。

恒速水泵的加压供水方式无法也根本不可能对城市和乡镇供水管网的压力大小做出比较有效的反应，供水水泵的数目增加和减少都必须要依赖于工人现场进行手工的操作，自动化程度比较低，而且大多数时候为了保证供水，又无法检测压力机组经常处于没必要的满负荷运行，不仅效率低、耗电量很大，而且在用水量较少的夜间时段和用水低谷期，管网难免处于超压运行状态，爆损现象比较严重，目前较少采用。

（2）恒速水泵+水塔的方式

这种供水方式显然要比恒速水泵加蓄水池的方式好很多，首先是解决了管线破裂，水资源浪费的问题。

而且比前一种方式节约电，因为只要水塔满了，就可以关掉电机，当水位下降到一定水位，在启动电机即可但是也有明显的缺点。

主要缺点如下：

这种供水方式要求水塔最低水位要高于系统所要求的最低水位，水塔必须建的很高，再加上要考虑安全，防地震等因素。

造成占地面积大，投资巨大；

碍于水塔本身的限制，这种供水方式供水服务区域受到一定限制，无法大面积的供水；

在自来水由低水位到水塔，再由水塔到用户的能量变化过程中，存在无法避免的能量损失；

电机要经常启动和停止，而电机启动对电网冲击大，比较费电；

水塔内部细菌易于繁殖，卫生状况堪忧，高位水塔要经常定时人工清洁，比较费时费力。

（3）变频恒压供水

变频恒压供水是目前最先进的供水方式之一，采用变频技术和可编程控制器以及电动机结合组成一套机电一体化全自动供水系统。

变频供水设备以水泵机组的出水端压力作为检测依据，根据检测到的压力数值和设定的参数比较，从而调节变频器改变水泵的工作频率，对水压进行调节，组成了一套完整的闭环调节系统。

而PLC的作用是对整个供水系统的所以设备进行全自动控制，对运行状态监视设备输入信号作出恰当的处理。

变频供水的主要优点有：

相比于水塔供水，大大的节约了投资和占地面积，消除了安全顾虑等因素，总体节约投资30%-50%；

恒压供水完全满足用户需求，对机组实现软起动变频运行，是用户获得良好的用户体验，而且节约了水资源和电力；

能够实现一定程度上的全自动无人值守运行，自动化程度非常高，智能运行。

工作泵备用泵可以实现定时自动切换，对故障实现直观的操作界面显示，故障自检自显自动报警灯功能；

保护功能完善，过载欠压过流短路等故障保护装置完善，对系统设备实现全方位的保护，减少故障发生后对设备的破坏，节约资金。

1.2变频调速技