1、文檔來源為：從網絡收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持國家級大學生創新創業訓練計劃”項目申報書學 院:項目名稱: 項目類型: 負責人:機械電氣化工程學院基于PLC控制的小區高層集中供水系統的設計創新訓練項目 創業訓練項目 創新創業訓練項目李建軍塔里木大學教務處二一三年三月填寫須知一、項目分類說明：1. 創新訓練項目是本科生個人或團隊， 在導師指導下，自主完 成創新性實驗方法的設計、設備和材料的準備、實驗的實施、數 據處理與分析、總結報告撰寫等工作。2. 創業訓練項目是本科生團隊，在導師指導下，團隊中每個學 生在項目實施過程中扮演一個或多個具體的角色，通過編制商業 計劃書、開展可行性研究、

2、模擬企業運行、進行一定程度的驗證 試驗，撰寫創業報告等工作。3. 創新創業訓練項目是學生團隊，在學校導師和企業導師共同 指導下，采用前期創新訓練項目（或創新性實驗）的成果，提出 一項具有市場前景的創新性產品或者服務，以此為基礎開展創業實踐活動。申報該類項目需額外提交企業導師合作指導協議書作 為附件。二、申報書請按順序逐項填寫，填寫內容必須實事求是，表 達明確嚴謹。空缺項要填“無” 。三、申請參加大學生創新創業訓練計劃項目團隊的人數含負 責人在內不得超過 5 人。四、填寫完后用 A4 紙張雙面打印，不得隨意涂改。高月2 至 月5負責人名 姓業 專 在 所ai m E-項目組成員指導教師名 姓軍

3、建 李8院 在 所院 學 程 工 化 氣 電 械 機ai m E-介 簡 師 導K 嘰>其 肌 1«亀 匕 5 側鳥訕文 洎 015 目SS3G 項s77 筋金ZZO0/ 茅基 D22Io 力aT ( 電T項 -學02 士大 仃 木 > > G 學里免#>8G 工塔研設O0 ,持與的E 師主計機 腫。設霧 i究真噴 匚研仿量少 M的的變究1 電統覺研 月發系視的 8源制機備 年能控算設 77吐！9再1于藝 1可水基工 - 節 & R牛 漢仏唯點熱箒 、丫>智頌fcr2 ,能花金醋 男皆怖柯刊 ,從能兵制、S 建要陽與物核 李主太參余中雲空控 主訃

4、行M進 喫,LL 影件P置 7水編運呼 供.OD件 動M H硬 仙馳經陀喙 pS M供旳量區 二 變加 套西瀕島 用變壓頻 計運由恒紂 放 O K-Rjyv 上咸諦管 硼組節55 «等邏調。 統系附自懐 制進統二 訥控C系<k >牽及dp環88 右冰以P閉13 左 供器 使O 字軀頻用而B 00M紂廐從PP 3 W C系醫型P 試o 介E調頻22 簡 在子程匸7- 目W門編和/S 項 Q西統頻4 、 括系變C2 一 包制制DD 興 特 W、二文檔來源為：從網絡收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持三、項目方案（項目內容、項目目標、技術路線、實驗方案）項目內容：1、 本

5、項目供水控制系統主要由PLC、變頻器、遠傳壓力表和多臺水泵機組等主要設備構建，為提高變頻器的使用效率，減少設備投資，采用一臺變頻器分別拖動多臺水泵電機變頻運行的方案。2、設計PLC控制程序，實現水泵的變頻起動，保證水泵從變頻到工頻的可靠、安全的切換。3、設定PID調節參數，實現在全流量范圍內靠變頻泵的連續調節和工頻泵的分級調節相結合， 維持供水壓力恒定。項目目標：1、 使用簡單、編程靈活的西門子PLC和內置PID調節模塊的三菱變頻器作為主要控制設備， 利用變頻泵的連續調節和工頻泵的分級調節相結合，確保恒壓供水。2、 以閉環控制方式不斷采集傳感器反饋的管網水壓信號，經過PID運算調節，不斷與給定

6、值 進行比較，控制變頻器輸出頻率變化，實現變頻恒壓供水的目的。3、 可通過自動工頻運行、遠程手動控制和現場手動控制等方式確保供水，具有故障實時的現場報警功能。4、 根據項目中的理論要求及技術路線寫出1-2篇論文（爭取有一定的價值并得到發表）。技術路線：如圖1所示為生活消防供水系統流程圖。系統啟動后，系統內部進行參數設定（變頻器、時間 計數器等的參數），系統進行初始化。之后系統內部進行檢測，若是系統內部有故障，則系統中顯示 裝置顯示“系統故障，建議使用旁路控制供水泵的工作。系統若無故障，自檢沒有結束，則系統從 新自檢，直至自檢完成。自檢結束后，系統啟動生活/消防雙恒壓供水系統程序。無火災信號時，

7、系統啟動生活供水程序（一水泵供水）。出現火災信號時，系統停止生活供水功能，轉為消防供水。當火災信號消失后，系統重新轉為生活供水程序。圖1供水系統流程實驗方案：1、異步電動機調速方法及選擇水泵通過聯軸器由三相異步電動機來拖動，因此水泵轉速的調節，實質就是需要調節異步電動 機的轉速。由三相異步電動機的轉速公式：式中，n 異步電動機轉子轉速，r/min ； P 異步電動機磁極對數；f 異步電動機定子電壓頻率，即電源頻率；S 轉速差可知調速方法有：變極調速、變轉差調速和變頻調整。由上式可得通過調節電動機的電源頻率來實現電機轉速的調節方式，這種調速方式需要專用的 變頻裝置，即變頻器，項目擬采用變頻調速方

8、式控制恒壓供水系統。2、根據上述總體設計方案，泵站恒壓供水電氣系統可由以下幾部分組成（1）主電路：通過接觸器、斷路器等電氣設備為主水泵及輔泵拖動電動機提供工頻及變頻電源；（2）電氣控制電路：成對主電路的繼電控制，實現手動或自動控制的切換；（3）變頻控制電路：根據壓力設定及壓力傳感器的壓力檢測信號，由變頻器輸出變頻電源；提供最高頻率、上下限頻率及啟動頻率等信號；并能實現PID調節；（4）PLC控制系統：包括硬件線路和軟件控制程序，完成對恒壓供水系統壓力設定、順序控 制、信號指示報警及與上位機的通訊聯絡。3、電控系統主電路如圖2所示為電控系統主電路圖。三臺電機分別為M1、M2、M3。接觸KM1、K

9、M3、KM5分別控制 M1、M2、M3的工頻運行；接觸器 KM2、KM4、KM6分別控制 M1、M2、M3的變頻運行，BB1、BB2、BB3分別為三臺水泵電機過載保護用的熱繼電器；QA1、QA2、QA3、QA4分別為變頻器和三臺水泵電機主電路的斷路器；QA0主電源開斷路器， WVF為一般變頻器。正常情況下，系統啟動后經過變頻器控制水泵的開啟。系統按照給定工作情況工作：生活供水 時，系統啟動一臺水泵輪換工作，當水管壓不足時，變頻器調節電機轉速，使得水壓升高。當水管 壓力過高時，變頻器頻率降低，水壓降了下來；消防供水時，系統啟動兩臺水泵供水，當壓力不足 時，變頻器頻率增大，使得水泵供水量增大，當壓

10、力還不能滿足需要時，可以啟動第三臺水泵。當 消防任務完成后，系統水泵開啟數逐個退出，直到剩下一臺水泵時為止。變頻器出現故障時，系統喪失自動供水功能，這時可通過旁路控制來實現生活消防供水，而控 制電路可以在此期間檢修后投入使用。圖2系統主電路圖四、項目特色與創新1、 在變頻調速恒壓供水系統中，單臺水泵工況的調節是通過變頻器來改變電源的頻率f來改變 電機的轉速 n從而改變水泵抽水量得以實現的。并且水泵轉速的工況調節必須限制在一定范圍之內，也就是不要使變頻器頻率下降得過低，避免水泵在低效率段運行。2、變頻調速恒壓供水自動控制系統由可編程控制器、變頻器、水泵電機組、壓力傳感器、計算機以及接觸器控制柜等

11、構成。系統采用一臺變頻器拖動3臺電動機的起動、運行與調速。壓力傳感器采樣管網壓力信號，變頻器輸出電機頻率信號，這兩個信號反饋給 PLC的PID模塊，PLC根據這兩個信號經PID運算發出指令，對水泵電機進行工頻和變頻之間的切換。3、根據德國SlMENS公司的S7-200系列CPU中的PID算法的實現。運用STEP7-Microwin4.0編程軟件設計了一個用于供水系統壓力控制的PID控制器，該控制器對壓力給定值與測量值的偏差進行處理，實時控制變頻器的輸出電壓和頻率，進而改變水泵電動機的轉速來改變水泵出水口流量，實現管網壓力的自動調節，使管網壓力穩定在設定值附近。4、 管網閥門動作和電機接觸器動作

12、都通過中間繼電器上接PLC輸出端口；壓力傳感器采樣管網壓力信號，變頻器輸出電機頻率信號，這兩個信號反饋給PLC的模擬量輸入端口，控制系統根據這兩個信號，可以自動實現水泵電機的起停、運行和調速，自動實行變頻一工頻的切換，自動完成相應閥門的開關。工人操作簡單，極大的減輕了工人的勞動強度。五、項目預期成果1、運用西門子軟件建立模擬系統模型。2、設計恒壓供水控制模擬系統。3、 寫出出1-2篇論文（爭取有一定的價值并得到發表）。六、項目進度安排2013.5-8根據所收集的資料以及制定的方案，對主電路結構進行模擬試驗。2013.8-12對控制電路進行設計，軟件調試，模擬仿真分析；根據試驗結果，設計供水裝置

13、總體構 架，形成技術資料。2014.3-6繼續對其他結構進行現場試驗，驗證控制系統的可行性。2014.7-9根據現場試驗結果，對設計裝置進行改進，使該供水裝置達到設計目標。2014.10-12收集并整理項目所涉及的資料，撰寫結題報告準備結題。七、項目經費使用計劃1、資料調研及文印（購買書籍，文獻檢索，資料打印等） ：0.15萬2、 儀器設備費0.35萬（接觸器6臺，空氣開關3臺，1.5mm導線若干，萬能表一臺，萬用電路板 若干；電烙鐵2把，錫絲若干以及各種輔助工具等）上述的材料的郵費。3、 用于實驗的西門子軟件一套0.2萬元4、 論文發表費用（版面費，審稿費等）：0.35萬5、能源及其它：0.15萬合計：1.2萬元指導教師意見：該項目立意新穎，適合用于城鎮小區需求，研究方案合理，項目成員具有良好的思想品德素質， 都具備