基于PLC和上位机的小区恒压供水系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着我国城市高层建筑增多，当前普遍采用的水泵高位水箱供水和气压罐供水存在基建投资大、占地面积大、维护不方便、水泵电机启动电流大、能耗大和可靠性低等问题。供水系统的可靠性、稳定性、经济节能性已经不能满足当前城市居民的需求。

居民小区用水量呈现一定的规律，有用水高峰期和低峰期。在用水高峰期，水的供给量常低于居民需求，出现水压过低导致水供不应求的情况出现；在用水低峰期，供水量超过需求量，从而出现水压升高，不仅浪费水资源，同时有可能会出现管道压力过大引起爆裂和用水设备损坏的情况。为了解决这个问题，将plc变频技术应用于供水系统。plc变频恒压供水系统可以通过变频技术调节电机的转速，从而能够自动保持水管内的水压恒定，并且它还可以根据居民用水情况对其实行操作系数的自动调节，满足各楼层居民的日常用水，改变了以往高层水压上不来的情况。

恒压供水是指用户端在任何时候，不管用水量的多少，都能保持供水管道中水压的基本恒定。恒压供水系统中，为了保持供水管道中的水压基本恒定，需要根据设定的供水管道压力与实际的管道压力的进行比较，得到的压力差经过pld控制器计算和转换，得到变频器输出频率的变化值，从而调节水泵的转速，达到调节管道中水压的目的。最终使实际水压和设定水压相等。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：本设计拟采用集散控制方式使用plc、变频器及相关软件设计一套恒压供水系统plc用于实现现场pid调节控制；由变频器控制水泵电机，压力传感器负责供水管线的压力检测组成检测调节单元；上位机组态画面实现现场的监控与调节控制。

目标：

（1）设计一个plc控制的恒压供水控制系统，实现对供水的自动监控，保证按照需要供水，实现对水电资源的节约；

3. 研究的方法与步骤

在本课题设计中，PLC控制变频恒压供水系统主要有变频器、可编程控制器、压力变送器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环调节系统，本设计中有3台水泵，采用部分流量调节方法，即3台水泵中只有1台水泵在变频器控制下作变速运行，其余水泵做恒速运行。PLC根据管网压力自动控制各个水泵之间切换，并根据压力检测值和给定值之间偏差进行PID运算，输出给变频器控制其输出频率，调节流量，使供水管网压力恒定。各水泵切换遵循先起先停、先停先起原则。

根据以上控制要求，进行系统总体控制方案设计。硬件设备选型、PLC选型，估算所需I/O点数，绘制系统硬件连接图：包括系统硬件配置图、I/O连接图，分配I/O点数，列出I/O分配表，熟练使用相关软件，设计梯形图控制程序，对程序进行调试和修改并设计监控系统。

4. 参考文献

[1]王常力，罗安.分布式控制系统（dcs）设计与应用实例.[ m ]北京：电子工业出版社2005

[2]赵光华，曾旭峰.dsc系统在水厂自动化中的应用[ j ].广东自动化与信息工程，2005，3

[3]李勤，罗伟中.基于plc实现恒压供水自动控制[ j ].新型仪器与智能仪表，2005，2

5. 计划与进度安排

（1）2022.2.26-2022.3.12查阅资料，撰写开题报告；

（2）2022.3.12-2022.4.17硬件功能分析，熟悉s7-20plc系统指令及编程语言；

（3）2022.4.17-2022.5.05设计电路原理图、编制应用程序；