基于S7-200的变频恒压供水系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

水是人类生活、生产中不可或缺的重要物资。在日常生活中，水厂供水量比较稳定，而居民需水量是动态的，造成用户管网水压不稳定，严重时供水满足不了居民生活需要。因此节水节能已成为时代特征的现实条件，对于我们这个水资源和电能短缺的国家，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，自动化程度低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，如城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。小区供水系统的建设史其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到人们的正常工作和生活，也直接关系到基础设施水平的高低。

利用先进的自动化控制技术以及通信技术，设计高性能、实现节能减排的变频恒压供水系统成为必然趋势。plc变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体。采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，同时系统具有良好的节能性，这在能源日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。由plcs7-200、变频器、压力传感器等设备组成的一个水压调节系统，能保持管网水压恒定。实践证明该系统可靠性高、经济性强。

1.可靠性高控制电路中有缺水、缺相等保护，保证系统能安全的运行。另外s7-200是采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体来完成。目前各生产厂家生产的plc，其平均无故障时间大大超过iec规定的10万h，plc控制技术令系统故障率大大降低。

2. 国内外研究现状分析

现在对于变频恒压供水系统的研究比较多，各个系统都大同小异。新建的住宅小区、别墅、写字楼、综合楼生活供水等大都采用这种方式。有的更先进的是基于gprs和模糊控制的。

变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在早期，由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起制动控制、起制动控制、压频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大少需求不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许多生产变频器的厂家开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器，像日本samco公司，就推出了恒压供水基板，具有变频泵固定方式、变频泵循环方式两种模式，它将pld调节器和plc可编程控制器等硬件集成在变频器控制基板上，通过设置指令代码实现plc和pld等电控系统的功能，只要搭配配套的恒压供水单元，便可直接控制多个内置的电磁接触器工作，可构成最多7台电机（泵）的供水系统。这类设备虽微化了电器结构，降低了设备成本，但其输出接口的扩展功能缺乏灵活性，系统的动态性能和稳定性不高，与别的监控系统（如ab系统）和组态软件难以实现数据通信，并且限制了带负载的容量，因此在实际使用时其范围将会受到限制。

目前国内有不少公司在做变频恒压供水的工程，大多采用国外的变频器控制水泵的转速，水管管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用可编程控制器（plc）及相应的软件予以实现；有的采用单片机及相应的软件予以实现，但在系统的动态性能、稳定性能、抗干扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说，还远远没能达到所有用户的要求。原深圳华为电气公司和成都希望集团也推出了厦压供水专用变频（5.5kw-22kw），无需外接plc和pld调节器，可完成最多4台水泵的循环切换、定时起、停和定时循环。该变频器将压力闭环器与循环逻辑控制功能集成在变频器内部实现，但其输出接口限制了带负载容量，同时操作不方便且不具有数据通信功能，因此在国内外变频器调速恒压供水控制系统的研究设计中，对于能适应不同的用水场合，结合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性（emc），的变频恒压供水系统的水压闭环控制研究得不够，有待于进一步研究改善变频恒压系统的性能，使其能被更好的应用于生活、生产实践。总之是控制系统越来越精确和方便使用。

3. 研究的基本内容与计划

研究计划安排

1~2周：确定设计总体方案，确定主要的研究内容和研究方法，包括各模块功能实现的可行性分析。

3周：根据要求设计总体系统方案，同时撰写毕业设计开题报告。

4. 研究创新点

本设计采用了s7-200型plc(14个输入点，10个输出点)、mm430型变频器、压力传感器及其他控制设备，满足了高速度高精度控制的要求；取代了原来的手动调节方式，实现对供水压力的自动控制并能保持管网水压恒定。结合以往供水系统的不足之处以及现代供水的具体要求，选用siemenss7．200可编程控制器做微处理器，采用无线通讯技术，以组态软件wincc作为监控界面，设计了一套恒压变频供水方案。这套方案主要实现了以下几个特点：

(1)可编程控制器的应用。改变了原来供水系统完全依赖手工操作，只是简单地接通接触器运行，操作过程繁琐等缺点，基本实现了整个供水系统的自动控制。

(2)实现了上位机与plc的连接，根据供水的实际情况，开发出了集数据采集和通信、设备状态控制程序以及监控界面。操作人员和管理人员可以方便观察设备当前运行状况以及水位、管网压力等信号。