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基于网络技术的智能恒压供水系统研究

作　者: 胡庆峰
导　师: 冯显英
学　校: 山东大学
专　业: 机械工程
关键词: 城市供水系统 网络监控 恒压供水 工作过程导向
分类号: TU991.62
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


城市供水系统是庞大的工程项目,涉及到机电控制、信息交换、网络通讯以及管网、建筑等领域,本论文研究的智能恒压供水系统主要探讨网络通讯和水泵站或二次加压站点的现场控制。论文首先对恒压供水系统进行了方案研究,探讨了泵站出水管压力恒定控制和泵站出水管压力远程实时控制方案,从而保证远在几公里或几十公里外的小区或单位用水压力恒定。在恒压供水系统中提出常规PID加前馈控制方案,对供水系统安全及提高供水质量进行了研究。为使电机组在切换过程中压力变化尽量小,对“相位同步的自动控制”和“变频热备”策略进行了探讨。接下来探讨了城市供水管网的特点,就实现供水管网的网络监控,提出了“网络监控层、现场监控层和现场控制层”三层结构。宏观上讲,如果我们把供水泵站或供水节点看做是若干个子系统,它们和城市供水监控总站构成上位监控结构。在常见的现场网络拓扑结构中,我们选择了总线结构作为供水系统的通讯结构,并就现场总线技术做了深入的探讨,以工业以太网做为现场总线进行了现场控制系统设计,并且探讨了基于web的远程监控系统结构,利用公用事业internet网络实现恒压供水的远程监控、系统警报和维护等工作。论文就基于网络技术的智能恒压供水系统进行了开发与方案设计,根据系统通信要求进行了系统网络拓扑结构设计,确定城市供水管网总体结构和供水子系统结构以及GPRS通讯统拓扑结构。由此,我们可以对系统网络硬件和现场控制设备选型,并利用工业以太网实现远程监控。同时,探讨了现场控制方案,我们选择城市供水管网总体结构中比较典型的子系统为例来进行现场控制方案设计,最后对系统信息安全进行了设计。最后是职业技术教学应用案例。将智能恒压供水系统应用于职业技术教学,探讨了基于工作过程的教学思想,对职业教育的培养对象、工作过程导向的教学思路进行了深入探讨,提出了基于工作过程的教学实践思路,采用基于工作过程的思路将本论文中部分核心技术在教学中具体实现。

全文目录


摘要  10-11
Abstract  11-13
第一章 绪论  13-18
  1.1 课题研究的背景  13
  1.2 课题研究现状  13-15
  1.3 课题的提出及研究意义  15
  1.4 课题研究的主要内容与技术创新点  15-17
  1.5 本章小结  17-18
第二章 恒压供水系统研究  18-28
  2.1 恒压供水方案研究  18-22
    2.1.1 泵站出水管压力恒定控制  18-20
    2.1.2 泵站出水管压力实时控制  20-22
  2.2 恒压供水PID+前馈控制原理研究  22-24
    2.2.1 PID调节原理  22-23
    2.2.2 前馈控制策略  23-24
  2.3 供水系统安全及提高供水质量的研究  24-25
  2.4 电机组切换过程策略  25-27
    2.4.1 相位同步的自动控制  25-26
    2.4.2 变频热备策略  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章 网络技术在智能恒压供水系统中的应用  28-36
  3.1 供水管网的网络监控结构研究  28-29
  3.2 现场网络拓扑结构选型  29-30
  3.3 现场总线技术应用  30-34
    3.3.1 现场总线的技术特点  30-33
    3.3.2 以太网技术应用  33-34
  3.4 基于Web的远程监控系统  34-35
  3.5 本章小结  35-36
第四章 系统开发与方案设计  36-54
  4.1 系统开发与方案设计概述  36
  4.2 网络通讯结构方案设计  36-40
    4.2.1 系统通信要求分析  36-37
    4.2.2 城市供水管网系统结构设计  37-38
    4.2.3 系统网络设计  38-39
    4.2.4 系统网络硬件选型  39-40
    4.2.5 系统网络软件选型  40
  4.3 工业以太网与远程监控的实现  40-44
  4.4 现场控制方案  44-52
    4.4.1 现场控制与驱动方案概述  44-45
    4.4.2 现场通讯控制结构方案设计  45-46
    4.4.3 现场控制与驱动方案的实现  46-52
  4.5 系统信息安全设计  52-53
  4.6 本章小结  53-54
第五章 教学实训案例  54-85
  5.1 基于工作过程的教学思想  54-57
    5.1.1 职业教育的培养对象  54
    5.1.2 基于工作过程的教学理念  54-55
    5.1.3 工作过程导向教学设计的意义  55
    5.1.4 基于工作过程的教学思路实践  55-57
  5.2 智能恒压供水系统部分核心技术的教学实现  57-84
    5.2.1 组态软件与PLC的通信  57-61
    5.2.2 变频控制  61-65
    5.2.3 PLC控制技术  65-74
    5.2.4 PLC与变频器的通讯控制  74-79
    5.2.5 触摸屏与PLC的通讯控制  79-84
  5.3 本章小结  84-85
结论与展望  85-87
参考文献  87-90
致谢  90-91
附表  91

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 市政工程 > 给水工程（上水道工程） > 水厂（给水系统水厂）运营管理 > 给水系统运营的自动化
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