兰州理工大学技术工程学院毕业设计（论文）开题报告课题名称 无负压供水控制系统设计课题来源 自拟 课题类型 工程设计 导 师 任继锋学生姓名 杨飞 学 号 11230529 专 业 电力传动一、选题的依据和意义无负压供水是通过微机控制变频调速来实现恒压供水。首先根据实际情况设定用水点工作压力，并时刻监测市政管网压力，当压力低于用户所需压力时，微机自动控制子变频器启动，调节水泵转速提高，直到管网压力上升到用户所需压力，并控制水泵以一恒定转速运行进行恒压供水。当用水量增加时转速提高，当用水量减少时转速降低，时刻保证用户的用水压力恒定。自来水的压力越低，水泵的转速越高；自来水的压力越高，水泵的转速越低。当自来水的压力不小于用户所需的压力时，水泵停止运转。无负压供水设备在运行过程中充分利用自来水的原有压力，又保证了用户供水压力恒定。设备在运行过程中微机时刻监测市政管网和系统压力，自动控制真空抑制器及稳流补偿器来抑制负压的产生，既充分利用了市政管网的压力，又不产生负压，不对市政管网产生任何不良影响，保证了用水的安全性。无负压供水设备既能利用自来水管网的原有压力，又能动用足够的储存水量满足高峰期用水，且不会对自来水管网产生吸力意义：我国长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，工业自动化程度低。主要表现在用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象而在用水低峰期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况，此时会造成能量的浪费，同时还有可能造成水管爆裂和用水设备的损坏。传统调节供水压力的方式，多采用频繁启/停电机控制和水塔二次供水调节的方式，前者产生大量能耗的，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与可靠性。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、运行稳定可靠的优势，具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会效益 二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）近年来随着城市建设的不断加快，高层建筑日益渐多，二次供水设施内成为自来水供水管网建设中不可缺少的一部分。然而，传统二次加压供水方式，水池，水箱造成二次污染已直接影响了供水质量安全。20 世纪 90 年代中，我国成功引入了无负压供水设备，弥补了传统供水方式不足。从市政角度看，社会经济发展需要，人们又盼着既避免水质污染，又能更节能节电供水增压设备去替代传统增压设备。因此，无负压供水方式势在必行。无负压设备是一个未来趋势，在节能，防污染，用水域中的应用。但无负压供水技术由于有其自身的局限安全方面，都在市场上相对最先进的。3、研究的主要内容主要课题目的在规定时间内设计出硬件电路及相关软件，要求设计的控制系统能够准确完成系统监控，实现对系统的高性能控制.了解供水系统的运行工艺情况，设计恒压供水控制系统的硬件电路；研究恒压变频供水的控制方法，开发基于 MVGS 组态软件的监控界面，完成系统监控调试，实现对系统的高性能控制。通过工控机与 PLC 的连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。本课题主要解决的问题：1.无负压供水控制系统的工艺及工作原理；2.无负压供水控制系统的总体框架设计；3.PLC、变频器的选型及接线；4.主电路，手动控制电路及PLC自动控制电路的设计；5.各处理环节的硬件设计；6.PLC程序的编写及调试；7.对控制系统的优化及改进。四、研究方法、设计方案或论文撰写提纲研究方法：（1）主要采用调查法、文献法的研究路线。咨询相关人员，查询相关资料，主要包括变频器，PLC，传感器，水泵的选型，以及相应显示屏的选择，同时收集查阅可能出现的问题与解决经验。（2）主要采用文献法、案例研究法的研究路线。主要包括控制器的选择与使用情况，关键问题是如何实现全智能化，是整个设计方案的关键之处，因此也需要查阅相关资料，比较各类控制器的优缺点与特定的使用场合。（3）要开发监控界面，包括：启动界面，系统运行界面，历史和实时趋势曲线，数据报表，报警界面，这就需要软件程序与硬件设施相互分工，因此该问题的关键部分在于软件程序的编程。所以采用实验法和模拟法，获得所需的程序。（4）由于各种环境因素的影响，该控制又是一个闭环系统，在变频器控制的过程中肯定会存在外界扰动干扰，因此必须采取措施尽可能减弱外界干扰，采用文献法和实验法，找到抗干扰措施.大纲（1）无负压供水控制工作原理；（2）PLC 控制编程；（3）控制系统设计；（4）完成主电路图，控制电路图设计；（5）用软件 CAD 作图并完成设计；五、完成的内容及时间安排：设计内容 周数了解设计内容、要求、任务，熟悉设计题目 0.5 周收集与设计相关的文献、技术资料 0.5 周调研、实习（穿插在设计中进行） 机动初步完成主电路设计 1 周设计控制电路、软件框图 1 周完成控制电路设计和软件程序框图 0.5 周编写程序 1 周完成软件设计，整理元器件清单 0.5 周绘制电路图、软件框图，整理软件清单 1 周完成主电路图、控制电路图、流程图绘制 1 周完成毕业设计说明书 1 周完成英文文献翻译 1 周修改毕业设计说明书、答辩 1 周5、预期成果 6、7、 （1) 能够顺利完成课题所需要完成的任务。(2）设备达到无水池，不用消毒，体积小，占地少，安装方便的要求。（3）设备应具有无负压供水能力，整套设备全封闭无污染。六、主要参考文献1 高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例M. 北京：人民邮电出版社，2004.2 马宁、孔红.S7-200PLC 和 MM440 变频器的原理与应用M. 北京：机械工业出版社，2006.3 张元良、吕艳、王建军.智能仪表设计实用技术及实例M. 北京：机械工业出版社，2008.4 郁汉琪.可编程控制器原理及应用M. 北京：中国电力出版社，2004.5 李素玲等，恒压供水自动测控系统的设计与实现，中国给水排水，2004年 3 月6 王树青 赵鹏程，集散型计算机控制系统（DCS），浙江大学出版社，19927 王兆安 刘进军.电力电子技术.北京：机械工业出版社,2009 年 5 月8 邵裕森，过程控制及仪表，机械工业出版社，1998 年9 高安邦，田敏，西门子 S7-200PLC 工程应用设计，北京：机械工业出版社.2011 年 8 月10 付龙飞，现代电气控制及 PLC 应用，北京；中国水利水电出版社，2013年 2 月 指导、教师意见指导教师签名： 年 月 日