畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-智能建筑給排水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).doc

寧夏理工學(xué)院畢業(yè)論文I摘要隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息通信技術(shù)等電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展、進(jìn)步，建筑物中設(shè)備的自動(dòng)化程度越來(lái)越高。同時(shí)，隨著城市建設(shè)步伐的加快越來(lái)越多的高層建筑為城市增添了現(xiàn)代化氣息。智能建筑技術(shù)正是在這樣的背景下得到蓬勃發(fā)展的，本文在討論智能建筑的基礎(chǔ)上，對(duì)一幢二十六層綜合樓，樓高81m的建筑的給排水控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。針對(duì)該高層商住樓用水，結(jié)合智能建筑的特點(diǎn)，對(duì)該建筑的給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)，進(jìn)行了初步探討。給排水系統(tǒng)主要由水泵、水池、電機(jī)及閥門等組成。采用變頻器進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，采用可編程邏輯控制器進(jìn)行邏輯控制。變頻器、可編程邏輯控制器作為系統(tǒng)控制的核心部件，時(shí)刻跟隨管網(wǎng)壓力與給定壓力的偏差變化，經(jīng)變頻器內(nèi)部PID運(yùn)算，通過(guò)可編程控制器控制，變頻和工頻，自動(dòng)控制水泵投入的臺(tái)數(shù)和電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)恒壓變量供水，在保持恒壓下達(dá)到控制流量的目的。給排水系統(tǒng)的監(jiān)控是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)中的各種水位、水泵工作狀態(tài)和管網(wǎng)壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，按照一定要求控制水泵的運(yùn)行方式、臺(tái)數(shù)和相應(yīng)閥門的動(dòng)作，以達(dá)到需水量和供水量之間的平衡、污水的及時(shí)排放，實(shí)現(xiàn)水泵高效、低耗的最優(yōu)化控制，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的；并對(duì)給排水系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行集中管理，保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。當(dāng)需水量減小時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，水泵出口流量減少，否則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)高。排水系統(tǒng)中污水處理池、污(廢)水集水井的液位由高低液位顯示及越限報(bào)警來(lái)提醒。水泵過(guò)載報(bào)警監(jiān)視水泵的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)水泵出現(xiàn)過(guò)載時(shí)停機(jī)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在本設(shè)計(jì)中，主要內(nèi)容包括給水系統(tǒng)，排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其中給水系統(tǒng)中采用恒壓變頻供水方式，水源是城市供水管網(wǎng)。關(guān)鍵詞：智能建筑；給水系統(tǒng)；排水系統(tǒng)；變頻調(diào)器；PLC。寧夏理工學(xué)院畢業(yè)論文IIAbstractWithcomputertechnology,informationandcommunicationtechnology,electronicsandinformationtechnologycontinuestoevolve,progress,buildinghigherandhigherdegreeofautomationequipment.Meanwhile,withtheacceleratedpaceofthecity,moreandmorehigh-risebuildingforthecityaddedamodernflavor.Intelligentbuildingtechnologyisinthiscontextarebooming.Inthispaper,thediscussionofintelligentbuildingbasedontheBuildingonatwenty-six,againstthehigh-levelcommercialandresidentialwateruse,combinedwithintelligentbuildingfeatures,theconstructionofwatersupplysystem,drainagesystem,werediscussed.Watersupplyanddrainagesystemconsistsofpumps,tanks,motorsandvalvesandothercomponents.Inverterisusedforpressureregulation,usingtheprogrammablelogiccontrollerlogiccontrol.Converter,programmablelogiccontrollerasthecorecomponentsofsystemcontrol,alwaysfollowthepipenetworkpressureandthedeviationofagivenpressurechange,ThedrivewithinthePIDoperation,programmablecontroller,frequency,andfrequency,AutomaticcontroltheNumberofunitsintothepumpandmotorspeed,ConstantPressuretoachieveclosed-loopautomaticadjustmentofwatersupply,Maintainingconstantpressuretocontrolflowpurposes.Monitoringofwatersupplyanddrainagesystemisthroughavarietyofcomputersystems.Accordingtocertainrequirementscontrollingthepumpoperationmode,Timelydischargeofsewage,lowconsumptionofoptimalcontrol,toachievethepurposeofeconomicoperation；Watersupplyanddrainagesystemandcentralizedmanagementofdevices,ensurereliableoperation.Whenwaterdemandisreduced,themotorspeedreduction.pumpoutletflowreduction.otherwise,themotorspeedincreases.Drainagesystemandsewagetreatmentpond,Sewage(waste)waterwellssetbythelevelofliquidlevelindicatorsandthemorelimitedthealarmtoalert.OverloadoccurswhenthepumpshutdownAndanalarmsignal.Inthisdesign,themaincontentsincludewatersupplysystem,drainagesystemdesignwatersupplysystemwhichusesconstantfrequencyofwatersupply.Keywords:Intelligentbuilding；Watersupplysystem；Drainagesystem；Frequencymodem；plc寧夏理工學(xué)院畢業(yè)論文III寧夏理工學(xué)院畢業(yè)論文-1-第1章緒論1.1智能建筑1.1.1智能建筑的概念及特點(diǎn)1、智能建筑的概念“智能建筑”一詞，誕生于20世紀(jì)80年代初，它是信息時(shí)代的必然產(chǎn)物。美國(guó)智能建筑學(xué)會(huì)定義“智能建筑”是將結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)及運(yùn)營(yíng)相互聯(lián)系全面綜合，并達(dá)到最佳組合，所獲得的高效率、高功能與高舒適性的大樓。從發(fā)展的角度來(lái)看，應(yīng)強(qiáng)調(diào)智能大廈是多學(xué)科、多技術(shù)系統(tǒng)集成的特點(diǎn)，即智能建筑是指利用系統(tǒng)集成的方法，將智能計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)與建筑藝術(shù)有機(jī)結(jié)合，通過(guò)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)控，對(duì)信息資源的管理和對(duì)使用者的信息服務(wù)及其與建筑物的優(yōu)化組合，獲得投資合理、適合信息社會(huì)需要并且具有安全、高效、舒適、便利和靈活特點(diǎn)的建筑物?！爸悄芙ㄖ苯Y(jié)構(gòu)圖如下圖1.1所示，因此，智能建筑又被稱3A建筑.OASBASCAS圖1.1智能建筑結(jié)構(gòu)圖寧夏理工學(xué)院畢業(yè)論文-2-OAS-辦公自動(dòng)化系統(tǒng)BAS-建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)CNS-通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)2、智能建筑的特點(diǎn)(1)智能建筑創(chuàng)造了安全、健康、舒適宜人和能提高工作效率的辦公和居住環(huán)境；(2)節(jié)能：利用最新技術(shù)節(jié)約能源；(3)能滿足多種用戶對(duì)不同環(huán)境功能的要求；(4)現(xiàn)代技術(shù)化的通信手段與辦公條件。1.1.2智能建筑在世界的發(fā)展以及應(yīng)用上世紀(jì)80年代后期，智能建筑風(fēng)靡全球，這主要是代表電子技術(shù)的計(jì)算機(jī)、通訊、控制三項(xiàng)技術(shù)在樓宇自動(dòng)化、通訊網(wǎng)絡(luò)以及它們的系統(tǒng)集成方面有了飛躍的發(fā)展。無(wú)論從硬件、軟件到集成技術(shù)都有顯著的進(jìn)步，加上上個(gè)世紀(jì)90年代初，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)在世間迅速普及和應(yīng)用，人們對(duì)建筑功能的要求愈來(lái)愈高，同時(shí)高新科技能為人們提供更安全、更高效、更舒適、更便捷的環(huán)境。一個(gè)蓬蓬勃勃的建筑智能化的普及高潮業(yè)已在全球形成。1.1.3智能建筑在我國(guó)的發(fā)展及應(yīng)用智能建筑進(jìn)入我國(guó)技術(shù)領(lǐng)域大體上是在上個(gè)世紀(jì)80年代中期以后，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所就曾進(jìn)行了“智能化辦公大樓可行性研究”，對(duì)智能辦公大樓的發(fā)展進(jìn)行了探討。智能建筑真正的普及和推廣是在1992年改革開放的大潮中興起的房地產(chǎn)熱潮，由此興起的我國(guó)智能建筑發(fā)展迅速，呈現(xiàn)巨大的市場(chǎng)潛力，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。隨著通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等在我國(guó)的迅速發(fā)展，智能建筑在各方面也有很大的提高。據(jù)有關(guān)資料顯示，目前智能建筑的投資約占總投資的5-8，有的可達(dá)到10.智能建筑的真正意義在于滿足用戶需要。1.2變頻器1.2.1變頻器的概念變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。變頻調(diào)速器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對(duì)主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。變頻調(diào)速器（frequencychanger/frequencyconverter）是一種用來(lái)改變交流電頻率的電氣設(shè)備。此外，它還具有改變交流電電壓的輔助功能。寧夏理工學(xué)院畢業(yè)論文-3-1.2.2變頻器的原理變頻調(diào)速的基本原理異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為：n0=60f1p改變異步電動(dòng)機(jī)的供電頻率，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行。式中，n0同步轉(zhuǎn)速(r/min)；f1定子頻率(Hz)；p磁極對(duì)數(shù)。而異步電動(dòng)機(jī)的軸上輸出的轉(zhuǎn)速為n=n0(1-s)=60f1/p(1-s)式中s異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，s=(n0-n)/n01.2.3變頻器的應(yīng)用這里主要介紹變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用。恒壓供水是指不管用戶端用水量大小，總保持管網(wǎng)中水壓基本恒定，這樣既可滿足用戶對(duì)水的需求，又不使電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)而造成電能浪費(fèi)。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，需要變頻器根據(jù)給定壓力信號(hào)和反饋壓力信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，從而控制管網(wǎng)中水壓恒定。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)均為閉環(huán)系統(tǒng)，用PLC方式控制。有的系統(tǒng)供水管網(wǎng)比較大，所控制的水泵臺(tái)數(shù)也比較多，則可采取總線控制方式，在系統(tǒng)內(nèi)形成局域網(wǎng)，以提高自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。1.2.4變頻調(diào)速技術(shù)變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)重要發(fā)展方向，隨著電力電子技術(shù)，微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論在交流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，變頻交流調(diào)速已逐漸取代了過(guò)去的滑差調(diào)速,變極調(diào)速，直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的許多領(lǐng)域。1.3PLC1.3.1概念PLC：工業(yè)用計(jì)算、控制裝置，實(shí)現(xiàn)邏輯、時(shí)序、計(jì)算等控制功能，一般作為整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的上位主機(jī)。1.3.2PLC的產(chǎn)生與發(fā)展1969年美國(guó)成功研制了第一臺(tái)可編程序控制器PDP14，20世紀(jì)80年代中期到20世紀(jì)90年代中期，超大規(guī)模集成電路使PLC完全計(jì)算機(jī)化。CPU開始采用32位微處理器，數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理能力大大提高，增加了運(yùn)算控制，PID控制。聯(lián)網(wǎng)能力加強(qiáng)PLC寧夏理工學(xué)院畢業(yè)論文-4-向標(biāo)準(zhǔn)化，系列化發(fā)展。20世紀(jì)90年代中期至今。主要特點(diǎn)：CPU使用16位和32位微處理器，運(yùn)算速度更快，具有大批量數(shù)據(jù)處理能力，出現(xiàn)了智能化模塊，可以對(duì)各種復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行控制。編程語(yǔ)言除了梯形圖和語(yǔ)句表語(yǔ)言之外，還增加了高級(jí)語(yǔ)言。同計(jì)算機(jī)的發(fā)展類似，目前PLC正朝著小型、簡(jiǎn)易、價(jià)格低廉的方向發(fā)展。1.3.3PLC的特點(diǎn)1、可靠性高PLC平均無(wú)故障時(shí)間可以達(dá)到30萬(wàn)小時(shí)（約34年）?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，到目前為止沒有任何一種工業(yè)控制設(shè)備可以達(dá)到PLC這樣高的可靠性。隨著器件水平的提高，PLC的可靠性還在繼續(xù)提高尤其是近來(lái)開發(fā)出的多機(jī)冗余系統(tǒng)和表決系統(tǒng)則更進(jìn)一步增加了PLC的可靠性。2、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)PLC具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，可應(yīng)用于十分惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。電源瞬間斷電的情況下，仍可正常工作，具有很強(qiáng)的抗空間電磁干擾的能力，可以抗峰值高達(dá)1000V、脈寬10微秒的矩形波空間電磁干擾，具有良好的抗振能力和抗沖擊能力。一般對(duì)環(huán)境溫度要求不高，在環(huán)境溫度-2065、相對(duì)濕度為3585情況下都可正常工作。3、靈活通用在完成一個(gè)控制任務(wù)時(shí)，PLC具有很高的靈活性。首先，PLC產(chǎn)品已經(jīng)系列化，結(jié)構(gòu)形式多種多樣，在機(jī)型上有很大的選擇余地。其次，同一機(jī)型的PLC其硬件構(gòu)成具有很大的靈活性，用戶可以根據(jù)不同任務(wù)的要求，選擇不同類型的輸入輸出模塊或特殊功能模塊組成不同硬件結(jié)構(gòu)的控制裝置。再者，PLC是利用應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)控制的，在應(yīng)用程序編