1. 研究目的与意义
变频恒压供水控制系统，采用交流变频调速技术，对水泵电机进行自动调速，从而达到恒压供水的目的。一般城市管网的供水压力只保证6层以下楼房的用水，其余上部各层均须提升水压才能满足用水要求，传统上大多采用水塔、高位水箱等方式进行增压，但这些方式不仅投资大，结构复杂，占地面积大，而且它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压力来增压，其结构必然增大了水泵的能耗。变频恒压供水是通过将管网上传来的压力信号送到PID控制器，PID控制器输出4--20mA电流信号用以控制变频期的输出频率，从而控制水泵的转速。例如当用水量小的时候，控制器输出减小从而降低水泵转速，当用水增大时控制器将变频器输出频率升高，从而加快水泵的转速。整个过程自动进行，保证管网压力始终恒定不变。
2. 课题关键问题和重难点
本设计是以供水系统为设计对象，采用PLC和变频技术相结合技术，并引用计算机对供水系统进行远程监控和管理，保证供水系统安全可靠的运行。主要由变频器，可编程控制器，压力变送器和水泵机组组成一个完整的闭环调节系统。
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涉及的关键问题。控制程序的优劣，很大程度决定了系统的先进性、可靠性、实用性以及实时性。
标准的PID控制系统中，由于系统的执行机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，偏差小是将积分作用加强，这样可以大大提高系统的调节品质，采用变速积分PID可以很好的解决这个问题。
3. 国内外研究现状（文献综述）
随着变频器的问世，变频调速技术在以工频交流电为主的用电场合得到了广泛的应用，其中变频恒压供水便是在变频调速领域中典型的应用。PLC 恒压供水系统研究现状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、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，为了满足供水量大小需求不同时，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。在我国，城市的生活生产用水主要来自由自来水公司的市政管网提供。然而自来水的给水压力通常只能达到0.35-0.4MPa，一般只能满足8 层楼左右的用水需求，随着国家经济的发展，城市内的高层建筑的比例不断增加，自来水的给水压力已无法满足高层建筑的生活和消防给水的要求，只能依靠建筑内二次加压给水设备进行增压给水。在变频恒压供水系统中，变频器是通过可编程序控制器控制，作为控制机构和系统执行机构之间的中间环节，为保证水管内水压恒定，满足不同时间段供水量大小的需求，需在变频器外部提供压力传感器和压力控制器，对水压进行闭环控制。目前我们国内有很多公司也在做变频恒压供水的工程，可是大部分采用国外的变频器控制水泵的转速，供水管路内水压的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用单片机及相应的软件予以实现；有的采用可编程控制器（PLC）及相应的软件予以实现。但在系统的稳定性能、动态性能、抗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。近年来，随着变频调速技术的成熟、普及和应用，其产品已用来更新改造传统给水系统。变频调速系统实现了电机无级调速，根据水泵出口的压力情况自动调节水泵机组的转速，从而保持水压恒定，以满足人们对给水系统的要求。 在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求不同 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。 目前国外的变频恒压供水系统成熟可靠，恒压自动控制技术先进。国外的恒压供 水工程在设计时多采用一台变频器只带一台水泵机组的方式这种方式安全可靠，变频 方式灵活，但投资成本较高。国外很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，推出了恒压供水基板，备有变频泵循环方式和固定方式两种工作模式；还有基于PLC 的变频恒压供水系统的设计将PID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PID等电控系统的功能，只要搭载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，可构成最多控制七台水泵工作的供水系统。这类设备虽然使用成本不是很高，同时也集成化了电路结构，但变频器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，与很多组态监控软件很难实现数据通信，并且限制了拖动电机的容量，因此在实际使用过程中，其使用范围还是具有一定局限性。在系统的动态性能、稳定性能、抗扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说，国内的变频恒压供水系统还尚没能达到国外成熟系统的标准。可以看出，目前在 国内外变频调速恒压供水控制系统的研究设计中，对于能适应不同的场合，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。因此，变频恒压供水系统的性能有待于进一步的研究和改善。 随着我国国民经济的迅速发展，能源紧缺问题愈加严重，因此应用变频调速技术来提高供水质量、降低能耗，在供水领域已是广泛的共识。变频恒压调速系统可依据 用水量的变化自动调节系统的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求。
[1] 任国雄,任致远.特种变频器实用手册[M]. 中国电力出版社.2006 417~428
[2]胡国文,蔡桂龙,胡乃定.现代民用建筑电气工程设计与施工[M].中国电力出版社.362~366
4. 研究方案
1、改变电机极对数调速的调控方式需要专门的变级电机，是有级调速且极差比较大，只适用特定转速的生产机器；改变转差率调速可以是保证较大的调速范围，单线路复杂，增加了中间环节的电能消耗，成本高。故应使用改变电源率的调速方法可以实现连续平滑的改变电动机的转速。
2、S7-200PLC控制的变频调速恒压供水系统采用变频调速方式自动完成泵组软启动及无冲击切换，自动调节水泵电机转速，改变以往先启后停方式使水压平稳过渡。故采用S7-200可编程控制器。
5. 工作计划
第1 周 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料，学习Auto CAD软件；
第 2 周 阅读相关资料，理解有关内容；
第 3 周 翻译相关英文资料，提出拟完成本课题的方案，写出相关开题报告一份；
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
