基于PLC居民社区恒压供水变频控制系统设计开题报告

姓 名 学 号 题 目 王海平 03230126 专 业 指导教师 电气工程及其班 级 自动化 郭永吉 题目类型 电气1班 工程设计 基于PLC居民社区恒压供水变频控制系统设计 一、主要设计内容、设计思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案、设计工作步骤 1. 设计主要内容 设计一个变频供水控制系统，系统中应结合微机技术，变频技术与电机控制技术，主要有： （1）.握水利工程对控制，通信等的需求，提出综合自动化系统方案。 （2）.提出综合自动化系统的硬件方案和方案论证优化。 （3）.完成软件需求的系统分析。 （4）.完成软件的编制（PLC的编程几说明）。 （5）.绘制系统总体结构图，系统原理图，电气控制原理图，软件流程图。 （6）.按期完成毕业设计说明书的撰写。 （7）.充分准备，顺利完成答辩。 2. 设计主要思想 本设计采用电动机调速装置与可编程控制器构成控制系统，进行优化泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网压力变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。 恒压供水是指在供水网管中，当用水量发生变化时出口压力保持不变的供水方式。所谓变频恒压供水系统的设计与实现变频恒压供水系统的核心，在于使用一台或几台变频器对供水系统的水泵进行变频控制，使整个控制系统中供水水泵尽量工作在最佳效率状态。 系统的控制目标是泵站总管的出水压力。系统设定给水压力值与反馈值进比较，其差值送入CPU运算处理后，发出控制指令，控制泵电动机的投入台数和运行变量泵电动机的转速，从而达到给水压力稳定在设定的压力值上。其实质就是利用变频器的PID功能实现工业过程的闭环控制。即将压力控制点测的压力信号直接输入到变频器中，由变频器将与用户设定的值进行比较，并通过变频器内置PID运算将结果转换为频率调节信号调整水泵电机的电源频率，从而实现控制水泵转速。 系统控制原理图如下所示： 压力设定 PID调节 变频控制器 M 供水管网 压力变送器 图1 系统控制原理图 3．设计需解决的关键问题 （1）.系统的PID调节 标准的PID控制系统中,由于系统的执行结构线性范围受到限制,当偏差信号较大时,如系统启动,停止,或大幅度波动,由于积分的作用会产生较大的超调量,造成系统性能变差.如果能在系统偏差大时将积分作用减弱,偏差小时将积分作用加强,这样可以大大提高系统的调节品质,采用变速积分PID可以很好的解决这一问题。 变速积分PID算法的基本思想是改变积分项的累加速度，使其与偏差的大相适应。偏差大时，减弱积分作用，而在偏差较小时则应加强积分作用。所以应用变速积分可以完全消除积分饱和的现象，并减少了超调量，使系统易于稳定。 （2）.系统控制流程 在本次设计中，要求1号泵站有两个160KW交流电动机，交替工作，变频调速。两个90KW交流电动机，交替工作，工频运行。2号加压泵站，两个220KW交流电动机，交替工作，变频调速。由此可以看出，解决问题的关键在与如何通过PLC来控制六个交流电动机安全有序的工作，使管网压力保持恒定。 由于控制系统由可编程控制器控制运行，因此，如何设计PLC软件控制程序便成为此次设计的关键问题。控制程序的优劣，在很大程度上决定了系统的先进性、可靠性、实用性以及实时性。 本设计拟采用的控制主程序流程图如下所示： 图2 系统主程序流程图 4．设计的工作步骤 （1）．整体上把握所设计系统的构成，工作原理 （2）．对主要器件的工作原理要有足够的理解 （3）．寻找适当的器件，并对其型号，接法有明确的认识。 （4）．初步完成硬件接线图（草图），列出硬件清单 （5）．编写软件流程. （6）．优化硬件接线图，完善功能，使软硬件相互兼容 （7）．撰写毕业设计，完成硬件接线图和软件流程图的绘制，准备答辩 三、毕业设计工作进度安排 1. 了解设计内容、要求、任务，熟悉设计题目 2. 收集与设计相关的论文、技术资料 3. 初步完成主电路设计 4. 设计出主电路,开始设计控制电路、软件框图 5. 初步完成控制电路设计,完成软件程序框图 6. 完成控制电路设计,开始编写程序软件 7. 完成控制软件设计,整理元件清单 8. 绘制电路图、软件框图、编写软件清单 9. 完成电路图、软件框图绘制 10. 完成毕业设计论文 11 完成英文论文翻译 12. 答辩 指 导 教 师 意 见 指导教师签字___________

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