基于PLC和变频器的变频恒压供水系统毕业设计论文.docx
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基于PLC和变频器的变频恒压供水系统毕业设计论文
毕业设计
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
学院名称电气工程
南华大学
毕业设计（论文）任务书
学院：
电气工程
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
起止时间：
2012年12月23日至2013年5月30日
学生姓名：
徐玉达
专业班级：
电气工程及其自动09级2班
指导教师：
徐祖华
教研室主任：
苏泽光
院长：
赵立宏
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水泵电机的选型及主电路设计。
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。
属于设计的重点内容。
2.5PLC程序设计。
属于设计的重点内容。
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 50265-97.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
4）GB50201-94.防洪标准
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：
方案设计。
3.2013年3月：
变频器、PLC选型设计。
4.2013年4月：
主电路设计，PLC外围控制电路。
5.2013年5月：
程序设计，撰写、修改毕业设计论文、毕业设计答辩。
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
本文的研究的课题是某自来水厂二级泵房电气控制器的设计，整个控制系统主要包括：
信号检测模块，系统执行模块，控制中心，故障报警模块，人机界面模块组成，实现对供水系统的恒压供水。
信号检测主要是对水池液面的检测和水泵出口水压的检测，系统执行模块主要是电动机和水泵组成。
控制中心由PLC西门S7-200和变频器MicroMaster440组成，控制中心根据水压信号和预设参数的比较，控制系统执行增泵程序，减泵程序，工频模式或者变频模式运行。
报警模块式对系统发生非正常运行状态时，输入报警信号。
人机界面由工控机和组态王软件组成，是人与PLC信息交换的窗口，通过人机界面，可以对系统运行状态实时监测。
关键词：
恒压供水PLC控制中心人机界面
ABSTRACT
Thesubjectofthisstudyistheelectricalcontrollerdesignofawaterplanttwopumpingstations，Theentirecontrolsystemmainlycomprises：
Signaldetectionmodule,thesystemperformsmodule,controlcenter,faultalarmmodules,interfacemodules,Constantpressurewatersupplytothewatersupplysystem.SignaldetectionpoolliquidleveldetectionandpumpoutletpressuredetectionsystemexecutionmoduleisthecompositionofthemotorandpumpTheControlCentercomposedbyPLCSimonS7-200andinverterMicroMaster440ofcontrolwaterpressuresignalandthecomparisonofthedefaultparameters,thecontrolsystemtoperformpump-addedprogram,reducingpumpprogram,power-frequencymodeorfrequencymode.Alarmmodularsystemnon-normaloperation,enterthealarmsignal.Theman-machineinterfacebytheIPCandConfigurationsoftwareisthePLCinformationexchangewindow,throughtheman-machineinterface,real-timemonitoringofthestateofthesystemisrunning.
Keywords：
ConstantpressurewatersupplyPLCControlCenterMan-machineinterface
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。
泵站担负着工农业和生活用水的重要任务，运行中需大量消耗能量，提高泵站效率，降低能耗，对国民经济有重大意义。
我国泵站的特点是数量大、范围广、类型多、发展速度快，在工程规模上也有一定水平，但由于设计中忽视动能经济观点以及机电产品类型和质量上存在的一些问题等等原因，致使在技术水平、工程标准以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比，还有一定的差距。
目前，大量的电能消耗在水泵、风机负载上，城乡居民用水设备所消耗的电量在这类负载中占了相当的比例。
这一方面是出于我国居民多，用水量大，造成用电量大；另一方面是因为我国供水设备工作效率低，控制方式不够科学合理。
造成不必要的能量浪费。
因此，研究提水系统的能量模型，找出能够节能的控制策略方法，这里大有潜力可挖，是减少能耗，保障供水的一个很有意义的工作。
掘统计，全国381个城市中的344个城市自来水厂，1987年的用电量合计为47亿千瓦时。
计入其它城市和乡镇自来水以及工业给水设施用电，总计耗电约65亿千瓦时左右。
若按90％为水泵机组用电，则水泵的总用电量约计60亿千瓦时。
如果一半机组采用调速装置，则每年可节电4.5亿千瓦时。
可见水泵调速的节电潜力很大，经济效益很高。
目前全国绝大多数水泵机组都没有采用调速装置，在进行供水水量、供水压力控制调节时，多采用阀门控制（压水门）与开机台数控制，能源资源浪费严重。
对于大多数电力供水泵站来说，日常运行费用太高，抽水成本居高不下，提抽的单位水量的能耗太大，是一个长期困扰供水泵站的问题。
从泵站经济运行理论入手是解决这一难题的办法之一，也是一个比较有效的办法。
目前给水泵站的设计按最大扬程与最大流量这一最不利条件设计，水泵大多数时间在设计效率以下运行。
另外，电动机与水泵之间的大马拉小车问题也很严重。
水泵机组的调速运行是泵站经济运行的重要手段。
传统的定（恒）速水泵供水系统是指水泵在额定转速下为系统提供一定水量的供水系统这种传统而简单的给水方式，无反馈信号和压力控制。
用水量小时，系统压力增高，泵效率降低，管路内漏增加，阀门损坏加剧。
用水量增大时，系统压力则降低，易造成系统高位供水点断流。
实际上，定（恒）速水泵给水系统不但存在供水质量差，压力波动大的缺陷，而且不易实现有效的经济运行。
对于用水量变化大的给水系统，特别是用水量小于二分之一额定流量时，水泵工况点偏离高效能区之外运行，能量损失严重[。
水泵机组变频调速运行的研究和运用，目前已经成为城镇供水行业的重要课题，各地区根掘本地不同情况，也逐步开始运用。
特别是在二十世纪90年代开始，己逐渐在各地区城镇供水厂的二次加压泵站中（即二级送水泵站）使用。
变频调速技术以其显著的节能效果和稳定可靠的控制方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用。
特别是在城乡工业用水的各级加压系统，居民生活用水的恒压供水系统中，变频调速水泵节能效果尤为突出。
变频调速给水系统是由作为
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