某工厂工艺冷却水系统PLC控制改造设计_开题报告

1.1研究的背景和意义  

水对于人类生存是必需品，同样工业生产也离不开水，进入工业化时代后，工业生产中约百分之九十以上的用水是冷却用水。由于各个工业部门对冷却水的水质要求基本一致，因此冷却水供水工艺逐渐成为一门应用技术获得相当的重视。

冷却水具有冷却产品和机器设备的效能，如果其冷却效能不能充分发挥，就会影响工业生产，导致产品质量下降，设备磨损严重以及设备停机故障，可能造成严重后果。由于冷却水对工业生产的散热具有如此大的作用，因此应该设计既能保证冷却水供应，又能节约水资源的循环冷却水供水系统就显得尤其重要。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             

采用PLC和变频调速技术控制系统,与现场液位传感器、压力传感器一起组成了各自的闭环控制系统。根据用水量的变化，自动调节运行参数，在水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求是当今先进、合理的节能型系统，保证了不间断生产。高效节能，恒压供水，安全卫生，自动运行，管理简便等优点 ，非常适合现在的生产需求。通过该项目的研制和应用,不仅能够节约宝贵的水、电资源,降低了生产成本,减少设备维护,降低维修成本而且提高了整个水厂的生产调度管理水平,减轻工人劳动强度,有效的提高了生产率，由于工厂的自动化技术改造在我国有着广泛的应用前景,本控制系统具有较大的发展潜力和较高的推广价值

1.2国内外研究现状及发展趋势     

 

随着PLC和变频技术的发展，变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许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。目前国内变频恒压供水的工程，大多采用国外的变频器控制水泵的转速，水管管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用可编程控制器(PLC)及相应的软件予以实现;有的采用单片机及相应的软件予以实现。但在系统的动态性能、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，还没能达到所有用户的要求。   

变频供水系统目前正在向集成化、维护操作简单化方向发展,在国内外，专门针对供水的变频器集成化越来越高，很多专用供水变频器集成了PLC 或PID，甚至将压力传感器也融入变频组件。目前在国内外变频调速恒压供水控制系统的研究设计中，对于能适应不同的用水场合，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，有待于进一步研究，改善变频恒压供水系统的性能，使其能被更好的应用于生活、生产实践。

1．3 预期目标 

工艺冷却水内循环对车间提供稳定的水流量和压力,同时通过板式热交换器与外循环系统进行换热,对车间的水温进行范围控制。(控制目标温度水箱水温)

外循环将板式热交换器与内循环交换的热量通过冷却塔散达到控制内循环水温的目的。

同时还应满足以下要求：

1） 满足生产工艺设备要求，提高生产能力，提高产品质量，减少设备故障率

2） 改造工程尽量使用原有的配置，减少投资 

3） 改造后运行费用要经济； 

4） 改造后工艺冷却系统要运行可靠，后备能力强； 

5） 尽量减少对正常生产的影响；

1．4 实施方案

1．4．1 硬件电路部分

PLC控制器和变频器选择合适的品牌和型号可以提高系统的可靠性，提高工厂的设备通用性并降低成本，内外循环泵的选型要符合技术要求，压力传感器的检测元件的精度直接影响系统的控制质量。

1．4．2 软件编制部分   

使用可编程控制器（西门子PLC的STEP-7）对本控制系统进行编辑程序，主要分为设计前的准备工作，程序框图设计，编写程序，程序测试等工作，以实现对各硬件系统的控制与协调，实现所要求目标。  

1．5 实施计划

各环节拟定阶段性时间和工作进度安排：

2019年3月18-4月8号：

查阅资料，研究PLC和变频器等的工作原理和工作流程，进行文献检索、开题报告撰写工作； 

2019年4月11日-4月16日：

根据系统组成原理及给定的供水流量、压力等要求进行变频器、S7-300模块、压力传感器等的选型

 2019年4月17日-4月23日：

绘制电气控制系统原理图及需要查阅的相关手册的图表；  

2019年4月24日-5月14日：

设计PLC外围接线图；编写PLC程序控制调试程序及程序说明书撰写工作； 

2019年5月26日-5月27日：^文档答辩。

^范文提纲

1   绪论

1.1 恒压供水系统设计的目的和意义

1.2  改造背景及技术要求

1.3  PLC控制变频调速节能原理

2   硬件设计

2.1  PLC 和变频器等选型

2.2  PLC容量估算

2.3  I/0模块的选择

2.4  外部接线设计

3   系统的基本构成

3.1 主电路设计

3.2 控制电路设计

4   控制程序设计

4.1  PLC控制及编程

4.2 人机界面程序的编写

4.2  程序的结构和程序功能的实现

5  PLC控制系统程序的调试与检查

5.1系统调试步骤

5.2系统调试方法

5.3系统综合调试

6总结

6.1全文总结

6.2研究展望

参考文献 

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[3]. 邓星钟主编.机电传动控制 [M].华中科技大学出版社，2002.5 

[4]. 廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2008年  

[5]. 林俊赞，李雄松，尹元日.在恒压供水控制系统中的应用·电机电器技术，1999年  

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[11] 马佳梅，谭光仪。陈次昌泵变频调速时的节能方案讨论，[J].四川工业学院学报2003，（9）:5-7 

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[13] 张春霞.变频调速及PLC技术在恒压供水系统中的应用[J].矿业快报,2004