搜索
毕业论文题目：智能建筑给排水系统系部：土木工程系专业：建筑设备工程技术班级：建筑设备0931姓名：邹文昌学号：200904043144指导教师：林清丽2011年12月15日山东职业学院II目录摘要················································III第一章绪论···············································4第二章设计方案···········································6第三章给水系统···········································16第四章排水系统···········································18第五章硬件与软件·········································27参考文献·················································28结束语····················································29山东职业学院III摘要随着计算机技术、信息通信技术等电子信息技术的不断发展、进步，建筑物中设备的自动化程度越来越高。同时，随着城市建设步伐的加快．越来越多的高层建筑为城市增添了现代化气息。智能建筑技术正是在这样的背景下得到蓬勃发展的，本文在讨论智能建筑的基础上，对一幢二十六层综合楼，楼高81m的建筑的给排水控制系统进行了研究。针对该高层商住楼用水，结合智能建筑的特点，对该建筑的给水系统、排水系统，进行了初步探讨。给排水系统主要由水泵、水池、电机及阀门等组成。采用变频器进行压力调节，采用可编程逻辑控制器进行逻辑控制。变频器、可编程逻辑控制器作为系统控制的核心部件，时刻跟随管网压力与给定压力的偏差变化，经变频器内部PID运算，通过可编程控制器控制，变频和工频，自动控制水泵投入的台数和电机转速，实现闭环自动调节恒压变量供水，在保持恒压下达到控制流量的目的。给排水系统的监控是通过计算机对系统中的各种水位、水泵工作状态和管网压力进行实时监测，按照一定要求控制水泵的运行方式、台数和相应阀门的动作，以达到需水量和供水量之间的平衡、污水的及时排放，实现水泵高效、低耗的最优化控制，达到经济运行的目的；并对给排水系统的设备进行集中管理，保证系统可靠运行。当需水量减小时，电动机转速降低，水泵出口流量减少，否则电动机转速调高。排水系统中污水处理池、污(废)水集水井的液位由高低液位显示及越限报警来提醒。水泵过载报警监视水泵的运行状态，当水泵出现过载时停机并发出报警信号。在本设计中，主要内容包括给水系统，排水系统设计。其中给水系统中采用恒压变频供水方式，水源是城市供水管网。关键词：智能建筑；给水系统；排水系统；变频调器；PLC。-1-第1章绪论1.1智能建筑1.1.1智能建筑的概念及特点1、智能建筑的概念“智能建筑”一词，诞生于20世纪80年代初，它是信息时代的必然产物。美国智能建筑学会定义“智能建筑”是将结构、系统、服务及运营相互联系全面综合，并达到最佳组合，所获得的高效率、高功能与高舒适性的大楼。从发展的角度来看，应强调智能大厦是多学科、多技术系统集成的特点，即智能建筑是指利用系统集成的方法，将智能计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控，对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑物的优化组合，获得投资合理、适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。“智能建筑”结构图如下图1.1所示，因此，智能建筑又被称3A建筑.OAS-办公自动化系统BAS-建筑设备自动化系统CNS-通讯网络系统2、智能建筑的特点(1)智能建筑创造了安全、健康、舒适宜人和能提高工作效率的办公和居住环境；OASBASCAS图1.1智能建筑结构图山东职业学院-2-(2)节能：利用最新技术节约能源；(3)能满足多种用户对不同环境功能的要求；(4)现代技术化的通信手段与办公条件。1.1.2智能建筑在世界的发展以及应用上世纪80年代后期，智能建筑风靡全球，这主要是代表电子技术的计算机、通讯、控制三项技术在楼宇自动化、通讯网络以及它们的系统集成方面有了飞跃的发展。无论从硬件、软件到集成技术都有显著的进步，加上上个世纪90年代初，国际互联网在世间迅速普及和应用，人们对建筑功能的要求愈来愈高，同时高新科技能为人们提供更安全、更高效、更舒适、更便捷的环境。一个蓬蓬勃勃的建筑智能化的普及高潮业已在全球形成。1.1.3智能建筑在我国的发展及应用智能建筑进入我国技术领域大体上是在上个世纪80年代中期以后，中国科学院计算技术研究所就曾进行了“智能化办公大楼可行性研究”，对智能办公大楼的发展进行了探讨。智能建筑真正的普及和推广是在1992年改革开放的大潮中兴起的房地产热潮，由此兴起的我国智能建筑发展迅速，呈现巨大的市场潜力，社会经济效益显著。随着通信技术、网络技术、计算机技术等在我国的迅速发展，智能建筑在各方面也有很大的提高。据有关资料显示，目前智能建筑的投资约占总投资的5﹪-8﹪，有的可达到10﹪.智能建筑的真正意义在于满足用户需要。1.2变频器1.2.1变频器的概念变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。变频调速器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。变频调速器（frequencychanger/frequencyconverter）是一种用来改变交流电频率的电气设备。此外，它还具有改变交流电电压的辅助功能。1.2.2变频器的原理变频调速的基本原理异步电动机的同步转速，即旋转磁场的转速为：n0=60f1︳p改变异步电动机的供电频率，可以改变其同步转速，实现调速运行。式中，n0—同步转速(r/min)；山东职业学院-3-f1—定子频率(Hz)；p—磁极对数。而异步电动机的轴上输出的转速为n=n0(1-s)=60f1/p×(1-s)式中s—异步电动机的转差率，s=(n0-n)/n01.2.3变频器的应用这里主要介绍变频器在恒压供水系统中的应用。恒压供水是指不管用户端用水量大小，总保持管网中水压基本恒定，这样既可满足用户对水的需求，又不使电动机空转而造成电能浪费。为实现上述目标，需要变频器根据给定压力信号和反馈压力信号来调节水泵转速，从而控制管网中水压恒定。变频调速恒压供水系统均为闭环系统，用PLC方式控制。有的系统供水管网比较大，所控制的水泵台数也比较多，则可采取总线控制方式，在系统内形成局域网，以提高自动化程度和生产效率。1.2.4变频调速技术变频调速技术是现代电力传动技术重要发展方向，随着电力电子技术，微电子技术和现代控制理论在交流调速系统中的应用，变频交流调速已逐渐取代了过去的滑差调速,变极调速，直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于工业生产和日常生活的许多领域。1.3PLC1.3.1概念PLC：工业用计算、控制装置，实现逻辑、时序、计算等控制功能，一般作为整个自动化控制系统的上位主机。1.3.2PLC的产生与发展1969年美国成功研制了第一台可编程序控制器PDP—14，20世纪80年代中期到20世纪90年代中期，超大规模集成电路使PLC完全计算机化。CPU开始采用32位微处理器，数学运算和数据处理能力大大提高，增加了运算控制，PID控制。联网能力加强PLC向标准化，系列化发展。20世纪90年代中期至今。主要特点：CPU使用16位和32位微处理器，运算速度更快，具有大批量数据处理能力，出现了智能化模块，可以对各种复杂系统进行控制。编程语言除了梯形图和语句表语言之外，还增加了高级语言。同计算机的发展类似，目前PLC正朝着小型、简易、价格低廉的方向发展。1.3.3PLC的特点山东职业学院-4-1、可靠性高PLC平均无故障时间可以达到30万小时（约34年）。可以毫不夸张地说，到目前为止没有任何一种工业控制设备可以达到PLC这样高的可靠性。随着器件水平的提高，PLC的可靠性还在继续提高．尤其是近来开发出的多机冗余系统和表决系统则更进一步增加了PLC的可靠性。2、环境适应性强PLC具有良好的环境适应性，可应用于十分恶劣的工业现场。电源瞬间断电的情况下，仍可正常工作，具有很强的抗空间电磁干扰的能力，可以抗峰值高达1000V、脉宽10微秒的矩形波空间电磁干扰，具有良好的抗振能力和抗冲击能力。一般对环境温度要求不高，在环境温度-20℃～65℃、相对湿度为35％～85％情况下都可正常工作。3、灵活通用在完成一个控制任务时，PLC具有很高的灵活性。首先，PLC产品已经系列化，结构形式多种多样，在机型上有很大的选择余地。其次，同一机型的PLC其硬件构成具有很大的灵活性，用户可以根据不同任务的要求，选择不同类型的输入输出模块或特殊功能模块组成不同硬件结构的控制装置。再者，PLC是利用应用程序实现控制的，在应用程序编制上有较大的灵活性。在实现不同的控制任务时，PLC具有良好的通用性。4、使用方便、维护简单PLC控制的输入模块、输出模块、特殊功能模块都具有即插即卸功能，连接十分容易。对于逻辑信号，输入和输出采用开关方式，不需要进行电平转换和驱动放大；对于模拟信号，输入和输出采用传感器、仪表和驱动设备的标准信号。PLC的各个输入和输出模块与外部设备的连接十分简单。5、PLC具有监控功能。利用编程器或监视器可以对PLC的运行状态、内部数据进行监视或修改。PLC控制系统的维护非常简单。利用PLC的诊断功能和监控功能，可以迅速查找到故障点，对大多数故障都可以及时予以排除。山东职业学院-5-第2章设计方案2.1工程概况假设该智能建筑共有27层，地上26层，地下1层。建筑总高度为81米。地下室是设备用房，用作泵房和修建水池，地下室地面标高为-3.9米，1～2层是裙房，作为商业场所使用。1层3.9米高，2层5.1米，3～26层为单元式住宅，层高3.0米，每层11户。3层：其中4户是两室一厅，一个厨房，一个卫生间和一个阳台；其中6户为三室一厅，一个厨房，两个卫生间和一个阳台；1户为一室一厅，一个厨房和一个卫生间。除上述户型外还有个门厅和值班室。4～26层：其中4户是两室一厅，一个厨房，一个卫生间和一个阳台；其中7户为三室一厅，一个厨房，两个卫生间和一个阳台。厨房内设厨房洗涤盆1个，卫生间内设浴盆1个，低位水箱坐便器1个，洗脸盆1个。每户设分户水表，共用水表箱设在走廊内。室外常年可保证的市政水压为400kPa。本系统用给水泵3台，其中两台自动切换使用，另外一台泵用，排水泵3台两用一备。2.2所用控制方法的选用随着城市建筑步入高层化发展，生活用水、消防用水等对供水配套装置提出了更高的要求。由于公共自来水网水压不足等原因，往往会使得用户端水压过低达不到要求。一般来说解决办法有，增加供水泵站的压力或采用末端增压技术。前者涉及面太大，相比较而言，后者可行，常用的手段有储气罐式增压供水、变频调速恒压供水。储气罐式供水一次投入较低，但存在着压力不稳定、气包需定期充气、压力容器易产生危险等缺点。目前已逐步被变频调速恒压供水设备所取代。变频调速恒压供水设备采用国际上成熟的变频调速技术，具有水压稳定、维护方便、运行费用低、节能等优点。供水压力随水流量的变化而变化，供水系统的水流量受水消耗量的控制。为保证建筑内的供水要求：安全、稳定。即既要有足够的水量，又要有良好的水质和稳定适宜的水压。故选用变频调速恒压供水。2.3主要研究内容智能建筑是计算机和信息处理等高技术与建筑艺术的有机结合。综合型智能建筑由三大基本要素构成，即办公自动化系统(OAS)，建筑设各自动化系统(BAS)和通讯网络系统山东职业学院-6-(CNS)，这三大要素也称之为3A系统。建筑设备自动化系