本科毕业设计电气工程及其自动化资料Word格式文档下载.docx
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课题来源
科研
社会生产实际
√
其它
课题表述(简述课题的背景、目的、意义、主要内容、完成课题的条件等)
产品质检机构供配电监控系统逐渐趋于综合自动化,以满足质检机构用电控制精度高、响应速度快、数据传输可靠、可扩展性强、易用易维护的要求。
保证各种试验设备安全高效运转。
其供配电综合自动化系统与质检设备管理系统、资源管理系统的融合,可以消除试验中可能出现的故障隐患,实现优化、节能、智能管理的目标,也是产品质检机构供配电监控系统的发展方向。
本课题针对某电力拖动类产品电气质检机构的供配电需求,研究设计供电系统的配置方案,构建基于组态软件的供配电智能监控平台。
主要内容包括进行负荷计算,确定主接线形式,提出控制系统组成。
选用合适的器件、设施,对质检机构实验室的空调、安保、给排水、消防、门警、照明等各应用子系统的供配电运行情况实现自动监控。
系统拟采用分层分布式结构,利用计算机技术、通讯技术、传感器技术等,在现场设备与监控计算机间及现场试验设备间实现数据的传输与信息交换,完成状态检测、信息反馈、综合判断等应用。
通过智能化的供配电监控系统提供高品质的电源,实现监控其运行状态、调阅运行参数和相关报警信息等功能。
对产品质检机构各用电设备进行集中监视和管理。
完成课题的条件:
计算机、PLC、供配电设备等。
课题类型
理论研究
对应的
成果形
式为
理论研究与工程应用
相关软件;
硬件系统图;
部分硬件调试。
工程应用
该课题对学生的要求
电气专业学生,学习过电气控制、电力拖动等课程。
教研室意见
教研室主任签名:
______________
_2011___年___11___月___20___日
学院意见
同意立题( )
不同意立题( ) 教学院长签名:
_2011___年___12___月___1___日
注:
1、此表一式三份,学院、教研室、学生档案各一份。
南通大学
毕业设计(论文)任务书
题目质检机构的供配电监控系统的设计与研究
学生姓名蒋俊超
学院电气工程学院
专业电气工程及其自动化
班级电082
学号0812002051
起讫日期2012.3-2012.6
指导教师羌予践职称高工
发任务书日期2012年1月18日
课题的内容和要求(研究内容、研究目标和解决的关键问题)
质检机构的试验电源通常需要较大范围变频、调压、变负荷要求,对电力系统电源品质有较高的要求。
目前质检机构供配电监控系统已走向供配电的综合自动化,以满足各种用电设备能够安全高效的运转。
本课题针对某电气质检机构电力拖动类产品的检测目标,要求以电机等产品试验的供配电需求为对象,设计高低压电力供给综合自动化系统。
主要内容包括根据系统供电实际情况及监控要求,提出系统设计原则,对监控系统进行硬件、软件的选型配置,实现现场测控保护功能与主控单元通信功能,并与后台监控结合,形成系统框架,实现试验电力监控系统的遥测、遥信、遥控,对数据输入及处理系统进行研究,分析采样及算法,建立质检机构监控通信,实现数据实时可靠传输,通过软硬件的组态,实现人机对话及系统运行监控平台。
系统拟采用分层分布式结构,利用计算机技术、通讯技术、传感器技术等,在现场设备与监控计算机间及现场电器设备间实现数据的传输与信息交换,完成状态检测、信息反馈、综合判断等应用。
以满足质检机构用电控制精度高、响应速度快、数据传输可靠、可扩展性强、易用易维护的要求。
解决的关键问题:
分析质检机构供配电功能综合和智能化管理需求,设计电力系统原理图,在组态平台上研究实现质检机构供配电监控系统,完成监控系统结构设计等。
编制监控系统软件程序等。
课题的研究方法和技术路线
研究方法为:
设计“质检机构的供配电监控系统”;
确定系统的实现方案;
设计系统的硬、软件;
安装、调试。
技术路线如下:
熟悉课题及要求,检索有关资料,调研;
提出基本方案,对方案进行可行性论证确定总体方案,撰写开题报告;
设计控制系统原理图及软件框图;
编制软件,调试;
课题总结,编写设计说明书。
基 础 条 件
1、质检机构供配电设备等基础设施。
2、PLC。
3、计算机。
课题涉及的知识包括电力拖动、电气控制技术、供配电技术等。
参考文献
[1]杨帆.电力监控系统在智能建筑中的应用[J].智能建筑电气技术,2006,5(3):
64-67.
[2]李文秀.PLC在一线两站备用电源自动投入中的应用[J].电气自动化,2004,26(6):
39-42.
[3]张立明.智能建筑供配电监控系统浅议[J].浙江建筑,2000,(3):
41-42.
[4]马红丽.住宅小区供配电设计[J].工程设计与研究杂志,2004,
(2):
12-13.
[5]王可崇,乔世军,王晓丽等.建筑设备自动化系统[M].北京:
人民交通出版社,2003
[6]杨伟杰.住宅小区供配电系统[J].电气应用,2005,
(2):
63-65.
[7]徐书杰.智能建筑供配电系统监测研究[J].山西建筑,2006,32(10):
179-181.[8]钱珞江.可编程控制器在变电站继电保护中的应用及程序设计[J].电子技术,1999,32(8):
31-34.
[9]藤志军.基于PLC的住宅小区的智能化设计[J].应用设计,2006,(7):
42-43.
[10]李文秀.PLC在备用电源自动投入中的应用[J].青海大学学报,2004,22(6):
57-61.
[11]朱栋华.智能建筑供配电系统的综合自动化[J].楼宇设备,2003,31
(1):
62-64.
[12]余强.微机监控系统中PLC与上位机通讯的研究[J].电气传动,1999,24(3):
43-46.
[13]张洁.基于PLC的自备电厂监控系统的设计与实现[J].自动化技术与应用,2006,25(9):
31-33.
[14]卢少辉.智能化住宅小区的电气设计[J].电子技术,2002,(4):
77-78.
[15]E.Gu¨
lzow.FullyautomatictestfacilitiesforthecharacterizationofDMFCandPEFCMEAs[J].powersoures,2003:
405-410.
[16]SirkkaKoskelaa.varyingreciteloads[J].ElectricalPowerandEnergySystems,2007,29:
312–321.
本课题必须完成的任务:
1.分析供配电要求,提出供配电基本方案,设计监控系统原理图;
2.编制组态软件并调试;
3.撰写开题报告、期中报告、毕业设计说明书。
4.翻译资料。
成果形式
1.监控系统相关软件;
2.资料文档,毕业设计说明书;
3.供配电系统原理图。
进度计划
起讫日期
工作内容
备注
2.15-2.28
查阅中外参考文献,翻译一份英文资料。
2.29-3.10
消化吸收参考文献及资料,撰写毕业设计开题报告。
3月10日
上交
3.11-4.10
进行质检机构的供配电监控系统设计与研究工作。
3.12-3.16
完成开题答辩
(4.10-4.21)
毕业设计中期检查。
5月1日前
完成中期检查
4.11-4.30
进行质检机构的供配电监控系统研究(设计、调试等)工作。
5.1-5.20
撰写毕业论文(设计说明书)。
5月21日
交毕业论文草稿
5.21-5.25
修改完善毕业论文,进行毕业设计成果演示和验收。
5月25日前
毕业论文定稿
5.26-6.3
准备和进行毕业论文答辩。
教研室审核意见
教研室主任签名:
2012年1月18日
教学院长签名:
南通大学本科生毕业设计(论文)开题报告
学生姓名
蒋俊超
学号
0812002051
专业
电气工程及其自动化
阅读文献
情况
国内文献12篇篇
开题日期
2012-3-15
国外文献2篇篇
开题地点
11-621
一文献综述与调研报告:
(阐述课题研究的现状及发展趋势,本课题研究的意义和价值、参考文献)
一、供配电系统及其监控系统的现状和发展趋势。
供配电系统是建筑的动力供应中心,是建筑的心脏。
如果没有可靠的供配电系统,一座大厦的所有机电设备和计算机控制系统都将无法正常工作,大厦也将处于瘫痪状态。
因此,供配电系统是大厦重要的基础部分,必须利用各种先进技术与智能化系统和设备,保证供配电系统的安全运行[1]。
随着科技的发展和生产力的不断提高,电力成本以及和电力相关的运营成本所占的比重正大幅度增长。
为了提高效率、减少损失、降低运营成本,供电企业和用户对电力系统运行管理的要求也越来越高。
电力监控系统逐渐成为供配电设计中不可或缺的重要组成部分。
[2]20世纪80年代,日本已经完成了计算机系统与供配电设备相配合的供配电自动化系统,并投入运行于主要城市的供配电网络上。
20世纪90年代,韩国也完成了局部供配电系统的馈线自动化,建立了自己的供配网自动化实验网络。
供配电管理自动化是近几年发展起来的新兴技术,欧美和日本等发达工业国家也下大力气推广该技术,而我国这一技术才刚刚起步。
目前,我国的供配电网还很落后。
近几年,一些地区发生电网事故导致重要用户停电,其主要原因是:
电网结构薄弱、可靠性低、自动化程度低以及管理不善。
加强电网建设、配电网建设,强化输电网是当务之急。
因此,对供配电系统设备的改造和实现供配电自动化成为巫待解决的问题。
近几年来,在变电站继电保护中已经用可编程控制器(PLC)代替了传统的继电器,实现了利用PLC构成自动重合闸装置的控制系统,电信号、压力、温度和转速等信号经过模/数转换后,送给PLC处理进行处理。
PLC对所采样的信号进行分析计算,按照预先制定的约束条件进行判断,在相应的I/O通道发脉冲驱动继电器,对开关进行分合闸控制。
[3]可以克服传统控制方式的不足,并且具有连线简单,工作可靠,便于调试、调整和维护,还可以和计算机联网进行远程集中控制等优点,提高了系统的可靠性,使系统的控制功能更加完善,控制精度进一步提高。
在工业自动化领域之内,PLC的使用也越来越普遍。
PLC以其高可靠性、适应工业过程现场、强大的联网功能等特点,广泛的应用于生产工艺过程。
在目前的很多自控系统中,常常选用PLC作为现场级的控制设备,用于数据采集、状态判别和输出控制,而在系统上位机上利用工控组态软件来完成工业流程及控制参数的显示,实现生产监控和管理等功能,具有实施性好,速度快,可靠性高,运行稳定,调节灵活等优点。
利用组态软件强大的人机界面和灵活的网络功能,结合了工业以太网技术方便可靠的组网特性的方法;
所设计的系统为基于PLC的控制监控系统,并能按7天24小时将过程数据记录到服务器;
实际应用表明,系统提供的监控结果能以直观的方式辅助决策,系统功能完善,界面友好,具有很高的实用价值。
[4]随着国民经济的不断发展,企业改革、体制创新、减员增效持续深入,供配电室实行无人值班已是电力系统发展的必然。
采用综合自动化系统基本上能够满足无人值班的要求,实现了“四遥”(即遥测、遥信、遥控、遥调)。
[5]随着大型供配电站的发展,工业自动化水平的提高,智能化供配电监控系统需求量必将大大增加。
从国内外产品来看,智能化供配电系统将会向着以下几个方面发展:
功能更强,可靠性更高,系统更完善。
随着PLC技术的不断完善,监控技术的不断发展,以及其他相关技术的不断进步,智能化供配电系统将会向着更智能,更快捷,更人性化的方向发展。
因此,供配电监控系统必将走向供配电的综合自动化:
功能上的综合化、运行管理的智能化、结构上的计算机化、操作监视的屏幕化。
供配电系统的综合自动化同智能楼宇系统(BAS)、企业资源计划(ERP)融合在一起,达到良好管理,这己成为一种必然的趋势和发展方向。
电力监控系统充分运用现代电子技术、计算机技术、网络技术、控制技术及现场总线技术的最新发展,实现变配电系统的集中监控管理和分散数据采集,通过遥测、遥信、遥控、遥调及电能质量监视、历史数据分析等高级功能,使用户的电力系统透明化,是一套提高电力系统安全性、可靠性和经济性的智能化系统。
可编程控制器PLC是一种新型的具有极高可靠性的通用工业自动化控制装置。
它以微处理器为核心,有机地将微型计算机控制技术、自动化控制技术及通信技术融为一体。
它具有控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩展等优点,是当今及今后工业控制的主要手段和重要的自动化控制设备。
[6]
(1)PLC的现状与发展。
可编程序控制器问世于20世纪60年代,当时的可编程序控制器功能都很简单,只有逻辑、定时、计数等功能;
硬件方面用于可编程序控制器的集成电路还没有投入大规模工业化生产,CPU以分立元件组成;
存储器为磁心存储器,存储容量有限;
用户指令一般只有二三十条,还没有成型的编程语言;
机型单一,没有形成系列。
在体积方面,与现在的可编程序控制器相比,可以说是庞然大物。
1.2成熟阶段
进入70年代,可编程序控制器功能除逻辑运算外,增加了数值运算、计算机接口、模拟量控制等;
软件开发有自诊断程序,程序存储开始使用EPROM;
可靠性进一步提高,初步形成系列,结构上开始有模块式和整体式的区分,整机功能从专用向通用过渡。
1.3飞速发展阶段
70年代后期和80年代初期,可编程序控制器开始向多处理器发展,使可编程序控制器的功能和处理速度大为增强,并具有通信和远程I/O能力,增加了多种特殊功能,如浮点运算、三角函数、查表、列表等,自诊断和容错技术也迅速发展。
1.4开放性、标准化阶段
20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。
从控规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;
从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;
从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。
目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
[7]目前,在我国绝大多数城网变电站中,广泛应用的继电保护装置仍是由传统的机械触点继电器构成,往往完成一种基本的保护或控制任务都必须由多个继电器共同承担,比如一条10kV馈线的过流保护和自动重合闸控制就要用到数以十计的各种继电器。
由于继电器触点要经常分合动作,容易损坏,降低了供电的可靠性,并增加了设备维护的工作量;
同时,各继电器之间大量的连接导线不仅使调试检修困难极大,还致使变电站的各部分几乎不可能被连接成一个完整的自动化系统。
因此,传统的机械触点继电器显然已不能满足变电站自动化对继电保护装置的要求。
可编程控制器(PLC)是一种新型微电脑式配电控制器。
其主要特点是用内部已定义的各种辅助继电器(每个PLC可有多达上千个内部继电器)代替传统的机械触点继电器,又通过软件编程方式用内部逻辑关系代替实际的硬件连接线。
正因为这一特点,如果将PLC引入继电保护装置中,一方面可以克服使用传统继电器所带来的种种弊端;
另一方面,又可兼容基于传统继电器的设计思想和技术方案,尤其是对于逻辑关系较为复杂的触点信号处理及操作出口控制,采用PLC编程能使方案设计工作变得更加简单方便。
[8]
(2)组态软件的现状和发展趋势。
随着工业自动化技术的飞速发展,人们对自动化监控系统要求越来越高,如要求界面简单明了,宜于操作,实时性好,开发周期短,便于修改、扩充、升级。
这些要求促使工控组态软件应运而生。
组态(configuration)是指通过专用软件定义系统的过程。
工控组态软件是利用系统软件提供的工具,通过简单形象的组态工作,构成系统所需的软件。
国外软件商推出了各种工业控制软件包,如美国的Won2derware公司的InTouch,美国Intellution公司的FIX[1],德国西门子公司的WinCC,澳大利亚Cit公司开发的Citect等。
国产工控组态软件则以组态王、力控为代表,由于国产组态软件具有中文界面,性能价格比高,因此获得了一定的市场份额。
[9]监控组态软件已经成为工业自动化系统的必要组成部分,即“基本单元”或“基本元件”,因此吸引了大型自动化公司纷纷投资开发自有知识产权的组态软件,以期依靠强大的市场产生大批量的销售,从中获取利润。
作为自动化通用型工具软件,组态软件在自动化系统中始终处于“承上启下”的地位。
用户在涉及工业信息化的项目中,如果涉及到实时数据采集,首先会考虑使用组态软件。
正因如此,组态软件几乎应用于所有的工业信息化项目当中。
应用的多样性,给组态软件的性能指标、使用方式、接口方式都提出了很多新的要求,也存在一些挑战。
这些需求对组态软件系统结构带来的冲击是巨大的,对组态软件的技术发展起到关键的促进作用.而它的功能变迁仍以人机界面为主,数据采集、历史数据库、报警管理、操作日志管理、权限管理、数据通讯转发成为其基础功能;
功能组件呈分化、集成化、功能细分的发展趋势,以适应不同行业、不同用户层次的多方面需求。
新技术的采用:
组态软件的IT化趋势明显,大量的最新计算技术、通讯技术、多媒体技术被用来提高其性能,扩充其功能。
注重效率:
实际上,有的“组态”工作非常繁琐,用户希望通过模板快速生成自己的项目应用。
图形模板、数据库模板、设备模板可以让用户以“复制”方式快速生成目标程序。
组态软件注重数据处理能力和数据吞吐能力的提高:
组态软件除了常规的实时数据通讯、人机界面功能外,1万点以上的实时数据历史存储与检索、100个以上C/S或B/S客户端对历史数据库系统的并发访问,对组态软件的性能都是严峻的考验。
随着应用深度的提高,这种要求会变得越来越普遍。
[10]
(3)传感器与变送器的现状与发展趋势。
早期用来检测压力、差压等参数的装置有双波纹管式压力计、差压计和水银浮子式压力计、差压计,国外双波纹管式压力计、差压计上世纪40年代开始生产,而国内最早了解的是水银浮子式压力计、差压计,他是上世纪50年代初期由前苏联引进的
当时将这类产品称为基地式仪表,因为它将测量部分、转换部分、指示记录部分及可能具有的运算部分、调节部分全部集中在仪表壳体之内。
随后因为仪表技术的发展,出现了单元组合仪表,将每一项功能交给一类仪表完成,如检测功能交给变送器完成,显示功能交给指示仪完成,记录功能交给记录仪完成,运算功能交给运算器完成,调节功能交给调节器完成,在各类仪表之间,则采用标准的统一信号联系,如4-20mA。
这样变(transmitter)就诞生了,他的定义是能感受规定的被测物理量并按照一定的规律转换成规定的标准信号的器件或装置,变送器通常由敏感元件和信号变换器组成。
就测量压力、差压类信号的变送器来说,被测物理量包括压力、差压、绝对压力、负压、液位、密度等,规定的标准信号有模拟信号(如O~1OmA4~20mA等等)或/和符合通信系统的要求的数字输出信号(如HART协议FF总线PROFIBuS-PA总线等等)。
1969年,美国罗斯蒙特(Rosemount,现为艾默生过程管理的子公司)公司开始生产1151系列电容式变送器,成为享誉世界多年的名牌产品,总产量已达400万台。
早期产品量程范围:
0--0.12kPa--0~41Mpa,精确度指标为0.25%,量程比为6:
1。
上世纪八十年代初,美国霍尼韦(HONEYWELL)公司推出了智能化的现场仪表ST3000智能变送器,此后,罗斯蒙特公司、日本横河公司、ABB公司、福克斯波罗)公司等都推出各具特色的智能变送器产品
变送器的工作原理除了电容式之外,还有电感式、单晶硅谐振式、扩散硅式、陶瓷式等。
目前高端产品的量程范围:
0-0.025kPa-0-60MPa,精确度指标为0.075%~0.025%,量程比为100:
1-400:
l。
近年来,国外仪器仪表的增长率大致是3%~4%,我国却达到十倍于世界增长率的速度,有的仪器仪表产品我们国家的用量占到了全世界的1/10压力/差压变送器是现场仪表中最重要的一类仪表,根据ARC一项题为压力变送器全球展望的最新研究,预计2007年全球压力变送器市场销售额将超过14.71亿美元,可见市场需求之大,中国一年变送器的销售量达到50万台,其销售额肯定超过全世界销售额的1/10据介绍,仅中石化天津分公司10万t/年乙烯1000万t/年炼油一个项目招标的变送器数量就达8000台在国内压力/差压变送器市场中,进口产品独资合资企业产品大致占了近70%的数量份额和近90%的销售金额。
因此,只要是关心中国仪器仪表发展的人,就会把注意力投向国产变送器的发展问题上。
[11]
二、本课题研究意义和价值:
1.提高人们生活质量、发展国民经济的需要
随着信息时代的到来,要求不间断供电的计算机设备越来越多,给电力供电系统提出了更高的要求。
停电或限电会导致减产,而突发停电则会危害工厂的重要设备。
只有实现供配电监控系统自动化,才可能最大限度地提高供电质量,满足人们日常生活工作与生产的需要。
2.电力企业自身发展的需要
实现供配电监控系统自动化,可直接提高整个电网的管理水平:
可以提高供电的质量和可靠性;
提高整个电力系统的经济效益,减轻维护人员的劳动强度;
减少操作人员,增强电力系统的免维护性;
有利于提高设备的安全和性能。
[12][13][14]
三、参考文献:
[1]张静1,谢路锋2,电力监控系统在供配电设计中的应用[J],1.江西省林业调查规划研究院,江西南昌;
2.江西省交通设计院,江西南昌,2008.
[2朱栋华,原宝龙,马少华,李界家.智能建筑供配电系统的综合自动化[J],辽宁,沈阳,沈阳建筑工程学院自动化系,2003.
[3]莫仕勋,杨柳林,蔡义明.基于PLC的自备电厂监控系统的设计与实[J],广西大学电气工程学院,2006.
[4]谢维.超高层建筑供配电管理系统设计与实现[J],施耐德电气(中国)投资有限公司,北京,2009.11.
[5]许莹.监控装置和自动化系统在供配电系统中的应用[J],中石化润滑油重庆分公司,2007.
[6]喻支乾.基于组态王、PLC及变频
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