基于PLC恒压供水系统的设计与实现电气自动化专业开题报告.docx

开 题 报 告 毕业设计（论文）题目 基于PLC的恒压供水系统的设计与实现 一、选题简介、意义 传统的供水系统采用恒速系加压供水等供水方式，系统的自动化程度较低，同时造成资源的浪费，无法满足用户对恒定水压的需求。单片机为控制器的供水系统提髙了系统的自动化程度，但其缺陷在于系统可靠程度不高和对应用环境要求较高。本课题将恒压供水系统改造为ＷＰＬＣ为控制核也的控制系统。在实现高度自动化的基础上，不仅保证了系统的稳定性，而且节约了人力投入。根据恒压供水控制系统的要求，本谏题设计了基于ＰＬＣ的恒压供水控制系统，并利用触摸巧和工控机组成上位机监控系统。系统结合了ＰＬＣ的可靠性和灵活性，能够满足供水系统的功能需求。 本文 二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等） 1. 课题研究： 基于PLC的恒压供水系统的设计与实现 2. 主要研究的内容： 介绍了变頻供水系统的特点，对其工作特性进行了理论分析，并建立了相应的数学模型。同时按照系统功能需求设计了总体方案，制定了具体的控制流程和方法。然后详细分析了系统的控制方法。考虑到传统ＰＩＤ算法的参数难调整、适应性差的问题，提出自整定模糊ＰＩＤ控制算法，并利用Ｍａｔｌａｂ软件对控制系统进行了仿真。结果显示Ｉ模糊Ｐ取算法相比传统ＰＩＤ算法具有超调小、上升时间短、鲁棒性好等优点，更适用于具有非线性和大滞后特点的恒压变频供水控制系统。 具体介绍了系统的软硬件设计方案，主要包括硬件选型、控制程序设计和上位机监控软件设计。硬件选型主要是介绍ＰＬＣ及变频器等主要硬件的选型；控制程序给出了相关控制算法的梯形图；上位机监控软件具有现场监控、数据记录和故障报警等功能，大大节省了人力资源，真正实现了控制系统的自动化。 本课题设计的恒压供水控制系统是一套集现场系统和监控系统为一体的控制系统。不仅能够实现恒压供水的要求，而且具有较高的稳定性和自动化水平。 3. 要解决的问题： 解决现场系统和监控系统 4. 预期目标：. 为解决传统Ｐ阻算法存在不同程度的振荡或超调，无法使供水系统法到最佳状态的问题，本文采用传统ＰＩＤ算法与模糊控制算法相结合的模糊ＰＩＤ控制算法，充分利用二者的优点，利用模糊推理的方法修正系统的Ｐ阻参数，使系统的静态性能和动态性得Ｗ提高。系统运行时，広力传感器将水压信号对应的电信号送入可编程程序控制器ＰＬＣ，ＰＬＣ内部具有ＰＩＤ功能，通过模糊推理运算，可根据系统当前运行情况调整ＰＩＤ控制器的参数，获得最佳的控制参数，根据控制参数调整变频器对电动机进行调速控制，使水粟根据实时管网水压按照恒压的要求高效率地运行。同时系统设有一台备用粟，当用水量特别大时，备用乗可投入使用Ｗ减小系统负担。上位机和触摸屏可实时监控系统运行状态，并对各种系统故障进行报警提示。 5. 研究步骤、方法及措施： （１）介绍了恒压变频供水控制系统的工作特性和理论知识。依据水泵运巧特性，量化分析了变频供水系统的节能原理，并建立了控制系统的数学模型。 （2）为提高供水系统的性能，使控制器能自动适应用水量的变化，达到最佳的控制效果，设计了更高效实用的模糊ＰＩＤ控制算法，并根据系统模型，利用Ｍａｔｌ化中的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真环境进行了相应的仿真，验证了模糊Ｐ瓜算法相对于传统ＰＩＤ算法的优越性。 （３）对整个供水控制系统进行了总体设计，系统的主要功能是对压力传感器采集到的用户管网水压进行精确的计算，根据皮力指标，通过模糊ＰＩＤ控制器调节ＰＩＤ参数控制变频器，保持出水压力的恒定。并设计研发了系统的软硬件，硬件方面包括各硬件的 三、 设计（论文）体系、结构（大纲） 1绪论 1.1课题背景与意义 1.2供水控制系统的发展现状 1.3本课题主要研究内容 2变频恒压供水的工作特性和理论分析 2.1变频供水系统的基本特性 2.2变频供水系统的能耗分析 2.3变频供水系统的理论分析 3控制系统总体设计 3.1供水控制系统功能需求 3.2供水控制系统方案设计 3.3供水控制系统的控制流程和方法 3.4监控系统的搭建 4恒压供水系统的控制方法 4.1ＰＩＤ控制方法 4.1.1经典ＰＩＤ控制方法 4.1.2数字ＰＩＤ控制方法 4.2ＰＩＤ参数调整方法 4.3模糊ＰＩＤ控制方法设计 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恒压供水系统的硬件和软件设计 5.1主要硬件选型 5.1.1ＰＬＣ选型 5.1.2变频器选型 5.1.3压力变送器选型 5.1.4触摸屏选型 5.1.5基于ＰＬＣ的恒压供水控制系统设计 5.1.6水索机组选型 5.1.7恒压供水控制模拟装置 5.2Ｉ／Ｏ口和寄存器分配 5.3控制巧统接线 5.4控制系统程序设计 5.4.1主要控制程序设计 5.4.2其他控制程序设计 6上位机功能设计与系统调试 6.1触摸屏功能设计 6.2组态界面功能设计 6.3故障排陈与联机调试 6.3.1联机调试步骤 6.3.2调试结果 7结论 参考文献 指导教师意见： 签字： 年 月 日 分院审批意见： 签章： 年 月 日 9