基于PLC恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)電氣自動化專業(yè)開題報告

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1、 開 題 報 告 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 基于PLC的恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 一、選題簡介、意義 傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)采用恒速系加壓供水等供水方式，系統(tǒng)的自動化程度較低，同時造成資源的浪費，無法滿足用戶對恒定水壓的需求。單片機為控制器的供水系統(tǒng)提髙了系統(tǒng)的自動化程度，但其缺陷在于系統(tǒng)可靠程度不高和對應(yīng)用環(huán)境要求較高。本課題將恒壓供水系統(tǒng)改造為ＷＰＬＣ為控制核也的控制系統(tǒng)。在實現(xiàn)高度自動化的基礎(chǔ)上，不僅保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且節(jié)約了人力投入。根據(jù)恒壓供水控制系統(tǒng)的要求，本諫題設(shè)計了基于ＰＬＣ的恒壓供水控制系統(tǒng)，并利用觸摸巧和工控機組成上位機監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)合了ＰＬＣ的可靠性和靈活性，能夠滿足

2、供水系統(tǒng)的功能需求。 本文 二、課題綜述（課題研究，主要研究的內(nèi)容，要解決的問題，預(yù)期目標，研究步驟、方法及措施等） 1. 課題研究： 基于PLC的恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 2. 主要研究的內(nèi)容： 介紹了變頻供水系統(tǒng)的特點，對其工作特性進行了理論分析，并建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。同時按照系統(tǒng)功能需求設(shè)計了總體方案，制定了具體的控制流程和方法。然后詳細分析了系統(tǒng)的控制方法?？紤]到傳統(tǒng)ＰＩＤ算法的參數(shù)難調(diào)整、適應(yīng)性差的問題，提出自整定模糊ＰＩＤ控制算法，并利用Ｍａｔｌａｂ軟件對控制系統(tǒng)進行了仿真。結(jié)果顯示Ｉ模糊Ｐ取算法相比傳統(tǒng)ＰＩＤ算法具有超調(diào)小、上升時間短、魯棒性好等

3、優(yōu)點，更適用于具有非線性和大滯后特點的恒壓變頻供水控制系統(tǒng)。 具體介紹了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方案，主要包括硬件選型、控制程序設(shè)計和上位機監(jiān)控軟件設(shè)計。硬件選型主要是介紹ＰＬＣ及變頻器等主要硬件的選型；控制程序給出了相關(guān)控制算法的梯形圖；上位機監(jiān)控軟件具有現(xiàn)場監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄和故障報警等功能，大大節(jié)省了人力資源，真正實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的自動化。 本課題設(shè)計的恒壓供水控制系統(tǒng)是一套集現(xiàn)場系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)為一體的控制系統(tǒng)。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)恒壓供水的要求，而且具有較高的穩(wěn)定性和自動化水平。 3. 要解決的問題： 解決現(xiàn)場系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng) 4. 預(yù)期目標：. 為解決傳統(tǒng)Ｐ阻算法存在不同程度的

4、振蕩或超調(diào)，無法使供水系統(tǒng)法到最佳狀態(tài)的問題，本文采用傳統(tǒng)ＰＩＤ算法與模糊控制算法相結(jié)合的模糊ＰＩＤ控制算法，充分利用二者的優(yōu)點，利用模糊推理的方法修正系統(tǒng)的Ｐ阻參數(shù)，使系統(tǒng)的靜態(tài)性能和動態(tài)性得Ｗ提高。系統(tǒng)運行時，広力傳感器將水壓信號對應(yīng)的電信號送入可編程程序控制器ＰＬＣ，ＰＬＣ內(nèi)部具有ＰＩＤ功能，通過模糊推理運算，可根據(jù)系統(tǒng)當前運行情況調(diào)整ＰＩＤ控制器的參數(shù)，獲得最佳的控制參數(shù)，根據(jù)控制參數(shù)調(diào)整變頻器對電動機進行調(diào)速控制，使水粟根據(jù)實時管網(wǎng)水壓按照恒壓的要求高效率地運行。同時系統(tǒng)設(shè)有一臺備用粟，當用水量特別大時，備用乗可投入使用Ｗ減小系統(tǒng)負擔(dān)。上位機和觸摸屏可實時監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)，并對各種系

5、統(tǒng)故障進行報警提示。 5. 研究步驟、方法及措施： （１）介紹了恒壓變頻供水控制系統(tǒng)的工作特性和理論知識。依據(jù)水泵運巧特性，量化分析了變頻供水系統(tǒng)的節(jié)能原理，并建立了控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 （2）為提高供水系統(tǒng)的性能，使控制器能自動適應(yīng)用水量的變化，達到最佳的控制效果，設(shè)計了更高效實用的模糊ＰＩＤ控制算法，并根據(jù)系統(tǒng)模型，利用Ｍａｔｌ化中的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真環(huán)境進行了相應(yīng)的仿真，驗證了模糊Ｐ瓜算法相對于傳統(tǒng)ＰＩＤ算法的優(yōu)越性。 （３）對整個供水控制系統(tǒng)進行了總體設(shè)計，系統(tǒng)的主要功能是對壓力傳感器采集到的用戶管網(wǎng)水壓進行精確的計算，根據(jù)皮力指標，通過模

6、糊ＰＩＤ控制器調(diào)節(jié)ＰＩＤ參數(shù)控制變頻器，保持出水壓力的恒定。并設(shè)計研發(fā)了系統(tǒng)的軟硬件，硬件方面包括各硬件的 3、 設(shè)計（論文）體系、結(jié)構(gòu)（大綱） 1緒論 1.1課題背景與意義 1.2供水控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 1.3本課題主要研究內(nèi)容 2變頻恒壓供水的工作特性和理論分析 2.1變頻供水系統(tǒng)的基本特性 2.2變頻供水系統(tǒng)的能耗分析 2.3變頻供水系統(tǒng)的理論分析 3控制系統(tǒng)總體設(shè)計 3.1供水控制系統(tǒng)功能需求 3.2供水控制系統(tǒng)方案設(shè)計 3.3供水控制系統(tǒng)的控制流程和方法 3.4監(jiān)控系統(tǒng)的搭建 4恒壓供水系統(tǒng)的控制方法 4.1ＰＩＤ控制方法

7、 4.1.1經(jīng)典ＰＩＤ控制方法 4.1.2數(shù)字ＰＩＤ控制方法 4.2ＰＩＤ參數(shù)調(diào)整方法 4.3模糊ＰＩＤ控制方法設(shè)計 4.3.1模糊ＰＩＤ基本原理 4.3.2模糊ＰＩＤ自整定 4.4控制方法仿真研究 5恒壓供水系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計 5.1主要硬件選型 5.1.1ＰＬＣ選型 5.1.2變頻器選型 5.1.3壓力變送器選型 5.1.4觸摸屏選型 5.1.5基于ＰＬＣ的恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計 5.1.6水索機組選型 5.1.7恒壓供水控制模擬裝置 5.2Ｉ／Ｏ口和寄存器分配 5.3控制巧統(tǒng)接線 5.4控制系統(tǒng)程序設(shè)計 5.4.1主要控制程序設(shè)計 5.4.2其他控制程序設(shè)計 6上位機功能設(shè)計與系統(tǒng)調(diào)試 6.1觸摸屏功能設(shè)計 6.2組態(tài)界面功能設(shè)計 6.3故障排陳與聯(lián)機調(diào)試 6.3.1聯(lián)機調(diào)試步驟 6.3.2調(diào)試結(jié)果 7結(jié)論 參考文獻 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日 分院審批意見： 簽章： 年 月 日 9