组态软件和PLC监控的变频恒压供水节能系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

改革开放以来，我国经济不断发展，各领域的科技在不断进步，自然因素对社会的制约越来越弱，但水作为一种不可再生资源，仍是我国城市赖以生存和发展的重要因素。供水系统是城市非常重要的基础设施，它对城市的发展有着举足轻重的作用，影响着人们的日常生活质量和工厂、企业的运作效率。不容乐观的是，虽然我国现在科技水平在世界上处于领先地位，但是供水方面的技术仍旧比较落后，面临着许多问题。国内现在的供水系统普遍自动化程度较低，供水质量不高，并且在供水过程中有着很大的资源浪费。因此现今社会迫切需要一套较为先进的供水系统来提高供水效率，满足用户对供水体系的需求，同时达到节能节水的目的。

我国传统的供水方式主要有水塔高位水箱供水、气压罐供水、恒速泵加压供水和电池滑差离合器调速供水等。上述供水方式的弊端非常明显，水塔高位水箱供水基建投资非常大，需要占据很大面积，维护有很大困难。其水泵电机为硬启动且启动电流大，每次启动会损耗大量电能。因为要频繁启动，联轴器非常容易损坏，这无形之中又增加了很多工程成本。气压罐供水方式对电器设备要求较高，系统维护时会消耗大量的人力，而且为了减少水泵起动次数，管路要在无需水的情况下连续工作，这使得使水泵长期在低效段运行，浪费了大量的能源。恒速泵加压供水方式过于依赖人工操作，自动化程度低，为了保证供水，机组经常要满负荷运行，耗电量很庞大但是运行效率却非常低。而且在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，不科学的工作方式带来的是极高的设备爆损率。而且该种供水系统中，电机硬起动容易产生水锤效应，会造成很大的破坏性，所以现在新建项目已经摒弃了这种供水方式^[15]。

目前，国内也有自动化程度较高的供水系统，这种供水系统是基于单片机来开发的，其在小容量和控制要求较低的领域比较实用。但是单片机硬件设计比较复杂，包括扩展电路部分和系统配置电路部分，因此电路设计的工作量非常大，开发周期非常长^[2]。单片机的操作难度系数比较高，对操作人员的素质要求比较高，并且系统可靠性较低，稳定性也不高，一旦出现问题无法及时反馈，设备维修管理难度大，不适用于恶劣的工业环境。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

（1）变频恒压供水系统包括plc、变频器、水泵电动机、压力变送器、液位变送器等。

（2）完成的功能：采集压力、水位等数据并进行处理，输出信号来调节转速实现恒压供水，同时还具有超、欠水压报警功能。

3. 研究的方法与步骤

拟采用的研究方法

本课题拟采用文献研究法，通过调查文献来获得资料，进而全面、正确地了解设计恒压变频供水系统的需要的知识。

该系统的设定参数为用户用水流量，通过控制变频器的输出频率来改变电机的转速从而实现水压的闭环调节，使得供水系统的压力值稳定在设定的状态。

4. 参考文献

[1]司长雷. 变频器的应用与维护[j]. 硅谷,2013,6(16):106-105.

[2]胡素萍. plc在恒压供水系统中的应用[j]. 企业导报,2012(20):254-258.

[3]吴志敏，阳胜峰.西门子plc与变频器、触摸屏综合应用教程.北京：中国电力出版社，2009

5. 计划与进度安排

（1）2022.3.07—2022.4.04 查阅资料，撰写开题报告；

（2）2022.3.07—2022.4.04 硬件功能分析，熟悉s7-200系统指令及编程语言；

（3）2022.4.04—2022.5.09 开发应用程序、熟悉本系统的硬件设计；