九江学院供水系统变频恒压控制技术实现的研究

论文题目: 九江学院供水系统变频恒压控制技术实现的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械工程

作者: 李圣良

导师: 汪惠芬,罗忠

关键词: 变频调速,恒压供水,模糊控制,变频转工频,相位一致,数据采集

文献来源: 南京理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。本文首先根据管网和水泵的运行特性曲线，阐明了供水系统的变频调速节能原理，接着分析了变频恒压供水的原理及系统的组成结构。本文采用变频器、PLC和工控机实现恒压供水和数据传输。然后用模糊PID对系统中的恒压控制器进行设计，并对系统的软硬件设计进行了详细的介绍。大功率电机变频转工频时存在转换电流大，容易烧毁熔断保险或跳闸的情况。在以前的研究中，变频转工频时只是强调转换过程要求在瞬间完成，并没有指出问题的关键所在，因此转换并不成功。本论文针对大功率电机变频转工频存在的问题在理论上作深入细致的研究，根据感应电动机相量图分析，指出大功率电机变频转工频能否成功，关键在于变频转工频瞬时，工频电源和变频输出电源是否相位一致。本系统采用了鉴频鉴相控制器，成功地解决了大功率电机变频转工频的问题，实现了大功率电机变频转工频的平稳切换。本文构建了基于“组态王”的泵站监测系统框架，提出了以“组态王”为监控软件，可编程序控制器(PLC)采用西门子S7-200系列作为下位机的泵站分布式控制系统方案。初步实现了泵站的自动动态采集信号，对监控参数进行趋势分析、趋势预报且能实施报警功能，对各种监控参数的报表也能自动生成并打印，同时利用基于GPRS无线网络，实现了泵站的远程监控，基本满足了用户的需求。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 课题来源及其研究意义

1.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状

1.3 水泵电机的调控技术

1.3.1 水泵变频调速原理

1.3.2 调速控制节能分析

1.3.3 变频恒压供水系统的特点

1.4 变频恒压供水控制系统的常用控制方式

1.5 多泵恒压供水系统中的关键问题和本文的主要研究内容

1.5.1 多泵恒压供水系统中的关键问题

1.5.2 本文的主要研究内容

1.6 本章小结

2 变频恒压供水自动控制系统的总体研制

2.1 变频恒压供水系统工作原理简述

2.2 本系统总体介绍

2.3 系统控制方式

2.3.1 全自动变频恒压控制方式

2.3.2 全自动工频运行方式

2.4 供水自动控制系统总体方案设计

2.4.1 功能设定

2.4.2 总体结构关系

2.4.3 总体工作流程

2.5 系统硬件设计

2.5.1 主电路设计

2.5.2 控制电路设计

2.6 主要器件的选取

2.6.1 PLC的选取

2.6.2 变频器的选取

2.6.3 变送器的选取

2.6.4 触摸屏的选取

2.6.5 工控机的选取

2.7 PLC配置

2.7.1 S7-200型 PLC的特点

2.7.2 PLC的开关量输入、输出点

2.8 PLC程序设计

2.9 本章小结

3 模糊 PID控制的研究

3.1 模糊PID控制器

3.1.1 模糊 PID控制的基本原理

3.1.2 模糊 PID控制器的设计

3.2 供水控制系统的近似模型

3.3 变频调速恒压供水系统的仿真研究

3.4 PID算法在 PLC中的实现

3.5 本章小结

4 大功率电机变频──工频切换研究

4.1 大功率电机变频转工频存在问题的分析

4.1.1 变频转工频的切换对设备的影响

4.1.2 大功率电机变频转工频存在问题的理论分析

4.2 锁相环(PLL)的基本原理

4.3 锁相环的设计

4.3.1 锁相环同步控制的工作原理

4.3.2 数字集成锁相环─CD4046

4.3.3 低通滤波器

4.3.4 等效压控振荡器

4.4 采用锁相环的同步切换控制

4.5 本章小结

5 泵站局部监控及远程监控

5.1 泵站监控的功能要求

5.2 泵站局部监控实施方案

5.3 泵站计算机监控系统的构成

5.4 西门子 PLC与上位机连接

5.5 利用组态王建立监控系统的方法

5.6 组态王与 PLC的通讯方式

5.7 系统的实现

5.8 数据库访问

5.9 供水系统远程监控和数据采集系统

5.9.1 通信网络的选择

5.9.2 远程监控系统的组成

5.10 本章小结

6 结论与展望

6.1 研究工作总结

6.2 研究展望

附录 A 电气一次回路图

附录 B 电气二次回路图(一)

附录 C 电气二次回路图(二)

附录 D 电气元件清单

致谢

参考文献

发布时间: 2006-12-06

参考文献

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