山东科技大学课程设计

山东科技大学课程设计（精选6篇）

1.山东科技大学课程设计 篇一

山东科技大学泰山科技学院论文

摘 要

本论文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC的变频调速恒压供水系统, 并利用组态软件开发良好的运行管理界面。变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机等构成。

本系统包含三台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。采用变频器实现对三相水泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先启先停”的原则。压力传感器检测当前水压信号，送入PLC与设定值比较后进行PID运算，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。通过工控机与PLC的连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。

关键词：变频调速;恒压供水;，PLC;组态软件。

山东科技大学泰山科技学院论文

ABSTRATE

According to the Chinese city residential water demand, has designed a system based on variable frequency speed constant pressure water supply system of PLC, and the use of configuration software to develop good operation management interface.Variable frequency constant pressure water supplysystem consists of a programmable controller, inverter, water pump, pressure sensors, industrial control computer.This system includes three water pump motor, they are composed of variable frequency circulating operation mode.For three-phase motor soft start andfrequency conversion speed regulation by frequency converter, operation switch adopts the “start stop” principle.The pressure sensor detects the currenthydraulic pressure signal, is sent to the PLC is compared with the set value after PID operation, so as to control the inverter output voltage and frequency, and then change the water pump motor speed to change the water supply pipe network pressure, finally keep stable around the setting value.By connecting thePLC and industrial computer, monitor system using configuration software, to achieve the dynamic operation state display and query data, alarm.山东科技大学泰山科技学院论文

目 录 绪论................................................................................................................1

1.1 课题的提出............................................................................................1 1.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状................................................2 1.3 本课题的主要研究内容........................................................................4 系统的理论分析及控制方案确定........................................................5

2.1 变频恒压供水系统的理论分析............................................................5 2.2 变频恒压供水系统控制方案的确定....................................................8 系统的硬件设计.......................................................................................16

3.1 系统主要设备的选型..........................................................................16 3.2 系统主电路分析及其设计..................................................................20 3.3 系统控制电路分析及其设计..............................................................22 系统的软件设计.......................................................................................24

4.1 系统软件设计分析..............................................................................25 4.2 PLC程序设计.......................................................................................26 结束语.........................................................................................................32 参考文献.........................................................................................................48 致 谢................................................................................................................49

山东科技大学泰山科技学院论文 绪 论

1.1 课题的提出

水和电是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能源短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度较低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。

传统的小区供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式。

供水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环。传统供水方式占地面积大，水质易污染，传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源；效率低；可靠性差；自动化程度不高等缺点，严重影响了居民的用水和工业系统中的用水基建投资多，而最主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。变频调速技术是一种新型成熟的交流电机无极调速技术，它以其独特优良的控制性能被广泛应用于速度控制领域，特别是供水行业中。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。恒压供水方式技术先进、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高。

第1页 山东科技大学泰山科技学院论文

目前的供水方式朝向高效节能、自动可靠的方向发展，变频调速技术以其显着的节能效果和稳定可靠的控制方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用，特别是在城乡工业用水的各级加压系统，居民生活用水的恒压供水系统中，变频调速水泵节能效果尤为突出，其优越性表现在：一是节能显著；二是在开、停机时能减小电流对电网的冲击以及供水水压对管网系统的冲击；三是能减小水泵、电机自身的机械冲击损耗[2]。

基于PLC和变频技术的恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体。采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，同时系统具有良好的节能性，这在能源日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。

1.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状

1.2.1 变频调速技术的国内外发展与现状

变频器的快速发展得益于电力电子技术、计算机技术和自动控制技术及电机控制理论的发展。从20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的基于VVVF技术的通用变频器已商品化并广泛应用。在我国，60%的发电量是通过电动机消耗掉的，因此如何利用电机调速技术进行电机运行方式的改造以节约电能，一直受到国家和业界人士的重视。现在，我国约有200家左右的公司、工厂和研究所从事变频调速技术的工作，但自行开发生产的变频调速产品和国际市场上的同类产品相比，还有比较大的技术差距。随着改革开放和经济的高速发展，我国采取要么直接从发达国家进口现成的变频调速设备，要么内外结合，即在自行设计制造的成套装置中采用外国进口或合资企业的先进变频调速设备，然后自己开发应用软

第2页 山东科技大学泰山科技学院论文

件的办法，很好地为国内重大工程项目提供了电气传动控制系统的解决办法，适应了社会的需要。总之，虽然国内变频调速技术取得了较好的成绩，但是总体上来说国内自行开发、生产相关设备的能力还比较弱，对国外公司的依赖还很严重。

1.2.2 变频恒压供水系统的国内外研究与现状

变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在早期，由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起动控制以及制动控制、压频比控制以及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。电磁接触器工作，可构成最多7台电机(泵)的供水系统。这类设备虽微化了电路结构，降低了设备成本，但其输出接口的扩展功能缺乏灵活性，系统的动态性能和稳定性不高，与别的监控系统(如BA系统)和组态软件难以实现数据通信，并且限制了带负载的容量，因此在实际使用时其范围将会受到限制[3]。目前国内有不少公司在做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，还远远没能达到所有用户的要求。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[4]。

第3页 山东科技大学泰山科技学院论文

1.3 本课题的主要研究内容

本设计是以小区供水系统为控制对象，采用PLC和变频技术相结合技术，设计一套城市小区恒压供水系统，并引用计算机对供水系统进行远程监控和管理保证整个系统运行可靠，安全节能，获得最佳的运行工况。

PLC控制变频恒压供水系统主要有变频器、可编程控制器、压力变送器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环调节系统，本设计中有3个贮水池，3台水泵，采用部分流量调节方法，即3台水泵中只有1台水泵在变频器控制下作变速运行，其余水泵做恒速运行。PLC根据管网压力自动控制各个水泵之间切换，并根据压力检测值和给定值之间偏差进行PID运算，输出给变频器控制其输出频率，调节流量，使供水管网压力恒定。各水泵切换遵循先起先停、先停先起原则。

第4页 山东科技大学泰山科技学院论文 系统的理论分析及控制方案确定

2.1 变频恒压供水系统的理论分析

2.1.1 电动机的调速原理

水泵电机多采用三相异步电动机，而其转速公式为：

n60f(1s)(2-1)p式中：f表示电源频率，p表示电动机极对数，s表示转差率。从上式可知，三相异步电动机的调速方法有：(l)改变电源频率(2)改变电机极对数(3)改变转差率

改变电机极对数调速的调控方式控制简单，投资省，节能效果显著，效率高，但需要专门的变极电机，是有级调速，而且级差比较大，即变速时转速变化较大，转矩也变化大，因此只适用于特定转速的生产机器。改变转差率调速为了保证其较大的调速范围一般采用串级调速的方式，其最大优点是它可以回收转差功率，节能效果好，且调速性能也好，但由于线路过于复杂，增加了中间环节的电能损耗[7]，且成本高而影响它的推广价值。下面重点分析改变电源频率调速的方法及特点。

根据公式可知，当转差率变化不大时，异步电动机的转速n基本上与电源频率f成正比。连续调节电源频率，就可以平滑地改变电动机的转速。但是，单一地调节电源频率，将导致电机运行性能恶化。随着电力电子技术的发展，已出现了各种性能良好、工作可靠的变频调速电源装置，它们

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

促进了变频调速的广泛应用。2.1.2 变频恒压供水系统的节能原理

供水系统的扬程特性是以供水系统管路中的阀门开度不变为前提，表明水泵在某一转速下扬程H与流量Q之间的关系曲线，如图2.1所示。由于在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量的大小主要取决于用户的用水情况，因此，扬程特性所反映的是扬程H与用水流量Qu间的关系H=f(Qu)。而管阻特性是以水泵的转速不变为前提，表明阀门在某一开度下扬程H与流量Q之间的关系曲线，如图2.1所示。管阻特性反映了水泵的能量用来克服泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。由于阀门开度的改变，实际上是改变了在某一扬程下，供水系统向用户的供水能力。因此，管阻特性所反映的是扬程与供水流量Qc之间的关系H=f(Qc)。扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的工作点，如图2.1中A点。在这一点，用户的用水流量Qu和供水系统的供水流量Qc处于平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。

H扬程特性管阻特性AHAQAQ

图2-1 恒压供水系统的基本特征

变频恒压供水系统的供水部分主要由水泵、电动机、管道和阀门等构成。通常由异步电动机驱动水泵旋转来供水，并且把电机和水泵做成一体，第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

通过变频器调节异步电机的转速，从而改变水泵的出水流量而实现恒压供水的。因此，供水系统变频的实质是异步电动机的变频调速。异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。

在供水系统中，通常以流量为控制目的，常用的控制方法为阀门控制法和转速控制法。阀门控制法是通过调节阀门开度来调节流量，水泵电机转速保持不变。其实质是通过改变水路中的阻力大小来改变流量，因此，管阻将随阀门开度的改变而改变，但扬程特性不变。由于实际用水中，需水量是变化的，若阀门开度在一段时间内保持不变，必然要造成超压或欠压现象的出现。转速控制法是通过改变水泵电机的转速来调节流量，而阀门开度保持不变，是通过改变水的动能改变流量。因此，扬程特性将随水泵转速的改变而改变，但管阻特性不变。变频调速供水方式属于转速控制。其工作原理是根据用户用水量的变化自动地调整水泵电机的转速，使管网压力始终保持恒定，当用水量增大时电机加速，用水量减小时电机减速。

由流体力学可知，水泵给管网供水时，水泵的输出功率P与管网的水压H及出水流量Q的乘积成正比；水泵的转速n与出水流量Q成正比；管网的水压H与出水流量Q的平方成正比。由上述关系有，水泵的输出功率P与转速n三次方成正比，即：

Pk1HQ（2-2）nk2Q（2-3）

Hk3Q2(2-4)Pkn3(2-5)式中k、k1、k2、k3为比例常数。

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

HH2H1H0b1b2b30Q2Q1Qn2DEn1F

图2-2 管网及水泵的运行特性曲线

当用阀门控制时，若供水量高峰水泵工作在E点，流量为Q1，扬程为H0，当供水量从Q1减小到Q2时，必须关小阀门，这时阀门的摩擦阻力变大，阻力曲线从b3移到b1，扬程特性曲线不变。而扬程则从H0上升到H1，运行工况点从E点移到F点，此时水泵的输出功率正比于H1×Q2。当用调速控制时，若采用恒压(H0)，变速泵(n2)供水，管阻特性曲线为b2，扬程特性变为曲线n2，工作点从E点移到D点。此时水泵输出功率正比于H0×Q2，由于H1>H0，所以当用阀门控制流量时，有正比于(H1－H0)×Q2的功率被浪费掉，并且随着阀门的不断关小，阀门的摩擦阻力不断变大，管阻特性曲线上移，运行工况点也随之上移，于是H1增大，而被浪费的功率要随之增加。所以调速控制方式要比阀门控制方式供水功率要小得多，节能效果显著。

2.2 变频恒压供水系统控制方案的确定

2.2.1控制方案的比较和确定

恒压变频供水系统主要有压力变送器、变频器、恒压控制单元、水泵机组以及低压电器组成。系统主要的任务是利用恒压控制单元使变频器控制一台水泵或循环控制多台水泵，实现管网水压的恒定和水泵电机的软起

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

动以及变频水泵与工频水泵的切换，同时还要能对运行数据进行传输和监控。根据系统的设计任务要求，有以下几种方案可供选择[8]：

(1)有供水基板的变频器+水泵机组+压力传感器

这种控制系统结构简单，它将PID调节器和PLC可编程控制器等硬件集成在变频器供水基板上，通过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统的功能。它虽然微化了电路结构，降低了设备成本，但在压力设定和压力反馈值的显示方面比较麻烦，无法自动实现不同时段的不同恒压要求，在调试时，PID调节参数寻优困难，调节范围小，系统的稳态、动态性能不易保证。其输出接口的扩展功能缺乏灵活性，数据通信困难，并且限制了带负载的容量，因此仅适用于要求不高的小容量场合。

(2)通用变频器+单片机(包括变频控制、调节器控制)+人机界面+压力传感器

这种方式控制精度高、控制算法灵活、参数调整方便，具有较高的性价比，但开发周期长，程序一旦固化，修改较为麻烦，因此现场调试的灵活性差，同时变频器在运行时，将产生干扰，变频器的功率越大，产生的干扰越大，所以必须采取相应的抗干扰措施来保证系统的可靠性。该系统适用于某一特定领域的小容量的变频恒压供水中。

(3)通用变频器+PLC(包括变频控制、调节器控制)+人机界面+压力传感器

这种控制方式灵活方便。具有良好的通信接口，可以方便地与其他的系统进行数据交换，通用性强；由于PLC产品的系列化和模块化，用户可灵活组成各种规模和要求不同控制系统。在硬件设计上，只需确定PLC的硬件配置和I/O的外部接线，当控制要求发生改变时，可以方便地通过PC机来改变存贮器中的控制程序，所以现场调试方便。同时由于PLC的抗干扰能力强、可靠性高，因此系统的可靠性大大提高。该系统能适用于各类

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

不同要求的恒压供水场合，并且与供水机组的容量大小无关。

通过对以上这几种方案的比较和分析，可以看出第三种控制方案更适合于本系统。这种控制方案既有扩展功能灵活方便、便于数据传输的优点，又能达到系统稳定性及控制精度的要求。2.2.2 变频恒压供水系统的组成及原理图

PLC控制变频恒压供水系统主要有变频器、可编程控制器、压力变送器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环调节系统，该系统的控制流程图如图2-3所示：

管网压力信号报警信号水池水位信号PLC(含PID)变频器压力变送器M液位变送器用户水泵机组水池 图2-3 变频恒压供水系统控制流程图

从图中可看出，系统可分为：执行机构、信号检测机构、控制机构三大部分，具体为：

(l)执行机构：执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，其中由一台变频泵和两台工频泵构成，变频泵是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定；工频泵只运行于启、停两种工作状态，用以在用水量

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

很大（变频泵达到工频运行状态都无法满足用水要求时）的情况下投入工作。

(2)信号检测机构：在系统控制过程中，需要检测的信号包括管网水压信号、水池水位信号和报警信号。管网水压信号反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。此信号是模拟信号，读入PLC时，需进行A/D转换。另外为加强系统的可靠性，还需对供水的上限压力和下限压力用电接点压力表进行检测，检测结果可以送给PLC，作为数字量输入；水池水位信号反映水泵的进水水源是否充足。信号有效时，控制系统要对系统实施保护控制，以防止水泵空抽而损坏电机和水泵。此信号来自安装于水池中的液位传感器；报警信号反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有异常，该信号为开关量信号。

(3)控制机构：供水控制系统一般安装在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。供水控制器是整个变频恒压供水控制系统的核心。供水控制器直接对系统中的压力、液位、报警信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵机组)进行控制；变频器是对水泵进行转速控制的单元，其跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速控制。

根据水泵机组中水泵被变频器拖动的情况不同，变频器有两种工作方式即变频循环式和变频固定式，变频循环式即变频器拖动某一台水泵作为调速泵，当这台水泵运行在50Hz时，其供水量仍不能达到用水要求，需要增加水泵机组时，系统先将变频器从该水泵电机中脱出，将该泵切换为工频的同时用变频去拖动另一台水泵电机；变频固定式是变频器拖动某一台水泵作为调速泵，当这台水泵运行在50Hz时，其供水量仍不能达到用水要求，需要增加水泵机组时，系统直接启动另一台恒速水泵，变频器不做切

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

换，变频器固定拖动的水泵在系统运行前可以选择[9]，本设计中采用前者。

作为一个控制系统，报警是必不可少的重要组成部分。由于本系统能适用于不同的供水领域，所以为了保证系统安全、可靠、平稳的运行，防止因电机过载、变频器报警、电网过大波动、供水水源中断造成故障，因此系统必须要对各种报警量进行监测，由PLC判断报警类别，进行显示和保护动作控制，以免造成不必要的损失。

变频恒压供水系统以供水出口管网水压为控制目标，在控制上实现出口总管网的实际供水压力跟随设定的供水压力。设定的供水压力可以是一个常数，也可以是一个时间分段函数，在每一个时段内是一个常数。所以，在某个特定时段内，恒压控制的目标就是使出口总管网的实际供水压力维持在设定的供水压力上[10]。变频恒压供水系统的结构框图如图2.4所示：

给定管网压力PIDD/A变频器－PLC接触器水泵机组管道A/D压力变送器图2-4 变频恒压供水系统框图

恒压供水系统通过安装在用户供水管道上的压力变送器实时地测量参考点的水压，检测管网出水压力，并将其转换为4—20mA的电信号，此检测信号是实现恒压供水的关键参数。由于电信号为模拟量，故必须通过PLC的A/D转换模块才能读入并与设定值进行比较，将比较后的偏差值进行PID运算，再将运算后的数字信号通过D/A转换模块转换成模拟信号作为变频器的输入信号，控制变频器的输出频率，从而控制电动机的转速，进而控制水泵的供水流量，最终使用户供水管道上的压力恒定，实现变频恒压供

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

水。

2.2.3 变频恒压供水系统控制流程

变频恒压供水系统控制流程如下:(l)系统通电，按照接收到有效的自控系统启动信号后，首先启动变频器拖动变频泵M1工作，根据压力变送器测得的用户管网实际压力和设定压力的偏差调节变频器的输出频率，控制Ml的转速，当输出压力达到设定值，其供水量与用水量相平衡时，转速才稳定到某一定值，这期间Ml工作在调速运行状态。

(2)当用水量增加水压减小时，压力变送器反馈的水压信号减小，偏差变大，PLC的输出信号变大，变频器的输出频率变大，所以水泵的转速增大，供水量增大，最终水泵的转速达到另一个新的稳定值。反之，当用水量减少水压增加时，通过压力闭环，减小水泵的转速到另一个新的稳定值。

(3)当用水量继续增加，变频器的输出频率达到上限频率50Hz时，若此时用户管网的实际压力还未达到设定压力，并且满足增加水泵的条件(在下节有详细阐述)时，在变频循环式的控制方式下，系统将在PLC的控制下自动投入水泵M2(变速运行)，同时变频泵M1做工频运行，系统恢复对水压的闭环调节，直到水压达到设定值为止。如果用水量继续增加，满足增加水泵的条件，将继续发生如上转换，将另一台工频泵M3投入运行，变频器输出频率达到上限频率50Hz时，压力仍未达到设定值时，控制系统就会发出水压超限报警。

(4)当用水量下降水压升高，变频器的输出频率降至下限频率，用户管网的实际水压仍高于设定压力值，并且满足减少水泵的条件时，系统将工频泵M2关掉，恢复对水压的闭环调节，使压力重新达到设定值。当用水量继续下降，并且满足减少水泵的条件时，将继续发生如上转换，将另一台工频泵M3关掉。

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

2.2.4 水泵切换条件分析

在上述的系统工作流程中，我们提到当变频泵己运行在上限频率，此时管网的实际压力仍低于设定压力，此时需要增加水泵来满足供水要求，达到恒压的目的；当变频泵和工频泵都在运行且变频泵己运行在下限频率，此时管网的实际压力仍高于设定压力，此时需要减少工频泵来减少供水流量，达到恒压的目的。那么何时进行切换，才能使系统提供稳定可靠的供水压力，同时使机组不过于频繁的切换呢? 由于电网的限制以及变频器和电机工作频率的限制，50HZ成为频率调节的上限频率。另外，变频器的输出频率不能够为负值，最低只能是0HZ。其实，在实际应用中，变频器的输出频率是不可能降到0HZ。因为当水泵机组运行，电机带动水泵向管网供水时，由于管网中的水压会反推水泵，给带动水泵运行的电机一个反向的力矩，同时这个水压也在一定程度上阻止源水池中的水进入管网，因此，当电机运行频率下降到一个值时，水泵就己经抽不出水了，实际的供水压力也不会随着电机频率的下降而下降。这个频率在实际应用中就是电机运行的下限频率。这个频率远大于0HZ，具体数值与水泵特性及系统所使用的场所有关，一般在20HZ左右。所以选择50HZ和20HZ作为水泵机组切换的上下限频率。

当输出频率达到上限频率时，实际供水压力在设定压力上下波动。若出现PsPf时就进行机组切换，很可能由于新增加了一台机组运行，供水压力一下就超过了设定压力。在极端的情况下，运行机组增加后，实际供水压力超过设定供水压力，而新增加的机组在变频器的下限频率运行，此时又满足了机组切换的停机条件，需要将一个在工频状态下运行的机组停掉。如果用水状况不变，供水泵站中的所有能够自动投切的机组将一直这样投入—切出—再投入—再切出地循环下去，这增加了机组切换的次数，使系统一直处于不稳定的状态之中，实际供水压力也会在很大的压力范围

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

内震荡。这样的工作状态既无法提供稳定可靠的供水压力，也使得机组由于相互切换频繁而增大磨损，减少运行寿命。另外，实际供水压力超调的影响以及现场的干扰使实际压力的测量值有尖峰，这两种情况都可能使机组切换的判别条件在一个比较短的时间内满足。所以，在实际应用中，相应的判别条件是通过对上面两个判别条件的修改得到的，其实质就是增加了回滞环的应用和判别条件的延时成立。

实际的机组切换判别条件如下[11]：

加泵条件： ffPdUP PfPs2 且延时判别成立 减泵条件：ffPLOW PfPds2 且延时判别成立(2-7)式中： fUP：上限频率 fLOW：下限频率

Ps：设定压力 Pf：反馈压力

第35页(2-6)山东科技大学泰山科技学院论文 系统的硬件设计

3.1 系统主要设备的选型

根据基于PLC的变频恒压供水系统的原理，系统的电气控制总框图如图3.1所示：

故障、状态等量输入报警、控制等量输出上位机、组态等A/D模块可编程控制器(PLC)通讯模块变频器压力变送器人机界面软启动、自耦变压器水泵机组 图3-1 系统的电气控制总框图

由以上系统电气总框图可以看出,该系统的主要硬件设备应包括以下几部分：(1)PLC及其扩展模块、(2)变频器、(3)水泵机组、(4)压力变送器、(5)液位变送器。主要设备选型如表3.1所示：

表3-1 本系统主要硬件设备清单

主要设备

可编程控制器（PLC）模拟量扩展模块 变频器 水泵机组

型号及其生产厂家 Siemens CPU 226 Siemens EM 235 Siemens MM440

SFL系列水泵3台（上海熊猫机械有限公司）

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

压力变送器及显示仪表 液位变送器

普通压力表Y-100、XMT-1270数显仪 分体式液位变送器DS26(淄博丹佛斯公司)3.1.1 PLC及其扩展模块的选型

PLC是整个变频恒压供水控制系统的核心，它要完成对系统中所有输入号的采集、所有输出单元的控制、恒压的实现以及对外的数据交换。因此我们在选择PLC时，要考虑PLC的指令执行速度、指令丰富程度、内存空间、通讯接口及协议、带扩展模块的能力和编程软件的方便与否等多方面因素。由于恒压供水自动控制系统控制设备相对较少，因此PLC选用德国SIEMENS公司的S7-200型。S7-200型PLC的结构紧凑，价格低廉，具有较高的性价比，广泛适用于一些小型控制系统。SIEMENS公司的PLC具有可靠性高，可扩展性好，又有较丰富的通信指令，且通信协议简单等优点；PLC可以上接工控计算机，对自动控制系统进行监测控制。PLC和上位机的通信采用PC/PPI电缆，支持点对点接口(PPI)协议，PC/PPI电缆可以方便实现PLC的通信接口RS485到PC机的通信接口RS232的转换，用户程序有三级口令保护，可以对程序实施安全保护[12]。

根据控制系统实际所需端子数目，考虑PLC端子数目要有一定的预留量，因此选用的S7-200型PLC的主模块为CPU226，其开关量输出为16点，输出形式为AC220V继电器输出；开关量输入CPU226为24点，输入形式为+24V直流输入。由于实际中需要模拟量输入点1个，模拟量输出点1个，所以需要扩展，扩展模块选择的是EM235，该模块有4个模拟输入(AIW)，1个模拟输出(AQW)信号通道。输入输出信号接入端口时能够自动完成A/D的转换，标准输入信号能够转换成一个字长(16bit)的数字信号；输出信号接出端口时能够自动完成D/A的转换，一个字长(16bit)的数字信号能够转换成标准输出信号。EM235模块可以针对不同的标准输入信号，通过DIP开关进行设置。

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

3.1.2 变频器的选型

变频器是本系统控制执行机构的硬件，通过频率的改变实现对电机转速的调节，从而改变出水量。变频器的选择必须根据水泵电机的功率和电流进行选择。本系统中要实现监控，所以变频器还应具有通讯功能。根据控制功能不同，通用变频器可分为三种类型：普通功能型U/f控制变频器、具有转矩控制功能的高功能型U/f控制变频器以及矢量控制高功能型变频器。供水系统属泵类负载，低速运行时的转矩小，可选用价格相对便宜的U/f控制变频器。

由于本设计中PLC选择的西门子S7-200型号，为了方便PLC和变频器之间的通信，我们选择西门子的MicroMaster440变频器。它是用于三相交流电动机调速的系列产品，由微处理器控制，采用绝缘栅双极型晶体管作为功率输出器件，具有很高的运行可靠性和很强的功能。它采用模块化结构，组态灵活，有多种完善的变频器和电动机保护功能，有内置的RS-485/232C接口和用于简单过程控制的PI闭环控制器，可以根据用户的特殊需要对I/O端子进行功能自定义。快速电流限制实现了无跳闸运行，磁通电流控制改善了动态响应特性，低频时也可以输出大力矩。MicroMaster440变频器的输出功率为0.75~90KW，适用于要求高、功率大的场合，恰好其输出信号能作为75KW的水泵电机的输入信号。另外选择西门子的变频器可以通过RS-485通信协议和接口直接与西门子PLC相连，更便于设备之间的通信。3.1.3 水泵机组的选型

水泵机组的选型基本原则，一是要确保平稳运行；二是要经常处于高效区运行，以求取得较好的节能效果。要使泵组常处于高效区运行，则所选用的泵型必须与系统用水量的变化幅度相匹配。本设计的要求为：电动机额定功率75KW，供水压力控制在0.3±0.01Mpa。根据本设计要求并结

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

合实际中小区生活用水情况，最终确定确定采用3台上海熊猫机械有限公司生产的SFL系列水泵机组（电机功率75KW）。SFL型低噪音生活给水泵在外壳、轴上采用不锈钢材质，叶轮、导叶采用铸造件，经过静电喷塑处理，效率可提高5%以上；采用低噪音电机，机械密封，前端配有泄压保护装置，噪声更低(室外噪音60分贝)、磨损小、寿命更长；下轴承采用柔性耐磨轴承，噪音低，寿命长；采用低进低出的结构设计，水力模型先进，性能更可靠。它可以输送清水及理化性质类似于水的无颗粒、无杂质不挥发、弱腐蚀介质，一般用在城市给排水、锅炉给水、空调冷却系统、消防给水等。因此本设计中选择电机功率为75KW的上海熊猫机械有限公司生产的SFL系列水泵3台。3.1.4 压力变送器的选型

压力变送器用于检测管网中的水压，常装设在泵站的出水口，压力传感器和压力变送器是将水管中的水压变化转变为1~5V或4~20mA的模拟量信号，作为模拟输入模块(A/D模块)的输入，在选择时，为了防止传输过程中的干扰与损耗，我们采用4~20mA输出压力变送器。在运行过程中，当压力传感器和压力变送器出现故障时，系统有可能开启所有的水泵，而此时的用水量又达不到，这就使水管中的水压上升，为了防止爆管和超高水压损坏家中的用水设备(热水器、抽水马桶等)，本文中的供水系统使用电极点压力表的压力上限输出，作为PLC的一个数字量输入，当压力超出上限时，关闭所有水泵并进行报警输出[13]。

根据以上的分析，本设计中选用普通压力表Y-100和XMT-1270数显仪实现压力的检测、显示和变送。压力表测量范围0~1Mpa，精度1.0；数显仪输出一路4~20mA电流信号，送给与CPU226连接模拟量模块EM235，作为PID调节的反馈电信号，可设定压力上、下限，通过两路继电器控制输出压力超限信号。

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

3.1.5 液位变送器选型

考虑到水泵电机空载时会影响电机寿命，因此需要对水池水位作必要的检测和控制。本设计要求贮水池水位：2m~5m，所以要通过液位变送器将检测到的水位转换成标准电信号（4~20mA电压信号），再将其输入窗口比较器，用比较器输出的高电平作为贮水池水位的报警信号，输入PLC。

3.2 系统主电路分析及其设计

基于PLC的变频恒压供水系统主电路图如图3.2所示：三台电机分别为M1、M2、M3，它们分别带动水泵1#、2#、3#。接触器KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3的工频运行；接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3的变频运行；FR1、FR2、FR3分别为三台水泵电机过载保护用的热继电器；QS1、QS2、QS3、QS4分别为变频器和三台水泵电机主电路的隔离开关；FU为主电路的熔断器。

本系统采用三泵循环变频运行方式，即3台水泵中只有1台水泵在变频器控制下作变速运行，其余水泵在工频下做恒速运行，在用水量小的情况下，如果变频泵连续运行时间超过3h，则要切换下一台水泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台水泵工作时间过长。因此在同一时间内只能有一台水泵工作在变频下，但不同时间段内三台水泵都可轮流做变频泵。

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

NL1L2L3FUQS1QS2QS3QS4RST变频器UVWKM1KM3KM5KM2FR1M13~KM4FR2M23~KM6FR3M33~

图3-2 变频恒压供水系统主电路图

三相电源经低压熔断器、隔离开关接至变频器的R、S、T端，变频器的输出端U、V、W通过接触器的触点接至电机。当电机工频运行时，连接至变频器的隔离开关及变频器输出端的接触器断开，接通工频运行的接触器和隔离开关。主电路中的低压熔断器除接通电源外，同时实现短路保护，每台电动机的过载保护由相应的热继电器FR实现。变频和工频两个回路不允许同时接通。而且变频器的输出端绝对不允许直接接电源，故必须经过接触器的触点，当电动机接通工频回路时，变频回路接触器的触点必须先行断开。同样从工频转为变频时，也必须先将工频接触器断开，才允许接通变频器输出端接触器，所以KM1和KM2、KM3和KM4、KM5和KM6绝对不能同时动作，相互之间必须设计可靠的互锁。为监控电机负载运行情况，主回路的电流大小可以通过电流互感器和变送器将4~20mA电流信号送至

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

上位机来显示。同时可以通过通过转换开关接电压表显示线电压。并通过转换开关利用同一个电压表显示不同相之间的线电压。初始运行时，必须观察电动机的转向，使之符合要求。如果转向相反，则可以改变电源的相序来获得正确的转向。系统启动、运行和停止的操作不能直接断开主电路(如直接使熔断器或隔离开关断开)，而必须通过变频器实现软启动和软停。为提高变频器的功率因数，必须接电抗器。当采用手动控制时，必须采用自耦变压器降压启动或软启动的方式以降低电流，本系统采用软启动器。

3.3 系统控制电路分析及其设计

系统实现恒压供水的主体控制设备是PLC，控制电路的合理性，程序的可靠性直接关系到整个系统的运行性能。本系统采用西门子公司S7-200系列PLC，它体积小，执行速度快，抗干扰能力强，性能优越。

PLC主要是用于实现变频恒压供水系统的自动控制，要完成以下功能：自动控制三台水泵的投入运行；能在三台水泵之间实现变频泵的切换；三台水泵在启动时要有软启动功能；对水泵的操作要有手动/自动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用；系统要有完善的报警功能并能显示运行状况。

如图3-3为电控系统控制电路图。图中SA为手动/自动转换开关，SA打在1的位置为手动控制状态；打在2的状态为自动控制状态。手动运行时，可用按钮SB1~SB6控制三台水泵的启/停；自动运行时，系统在PLC程序控制下运行。

图中的HL10为自动运行状态电源指示灯。对变频器频率进行复位是只提供一个干触发点信号，本系统通过一个中间继电器KA的触点对变频器进行复频控制。图中的Q0.0~Q0.5及Q1.1~Q1.5为PLC的输出继电器触

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

点，他们旁边的4、6、8等数字为接线编号，可结合下节中图3-4一起读图。

NL1FU2SA21SB1SB2KM1Q0.0PLCKM1KM24N1FR1HL1KM2HL2KM3FR2HL3KM4HL4KM5FR3HL5KM6HL6HL7Q0.16KM1SB3SB4KM3Q0.2KM48KM3Q0.310SB5SB6KM5Q0.4KM612KM5Q0.514Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q1.51618202224HL8HL9HAKAHL10

图3-3 变频恒压供水系统控制电路图

注：PLC各I/O端口、各指示灯所代表含义在下一节I/O端口分配中将详细介绍。

本系统在手动/自动控制下的运行过程如下：

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

(1)手动控制：手动控制只在检查故障原因时才会用到，便于电机故障的检测与维修。单刀双掷开关SA打至1端时开启手动控制模式，此时可以通过开关分别控制三台水泵电机在工频下的运行和停止。SB1按下时由于KM2常闭触点接通电路使得KM1的线圈得电，KM1的常开触点闭合从而实现自锁功能，电机M1可以稳定的运行在工频下。只有当SB2按下时才会切断电路，KM1线圈失电，电机M1停止运行。同理，可以通过按下SB3、SB5启动电机M2、M3，通过按下SB4、SB6来使电机M2、M3停机。

（2）自动控制：在正常情况下变频恒压供水系统工作在自动状态下。单刀双掷开关SA打至2端时开启自动控制模式，自动控制的工作状况由PLC程序控制。Q0.0输出1#水泵工频运行信号，Q0.1输出1#水泵变频运行信号，当Q0.0输出1时，KM1线圈得电，1#水泵工频运行指示灯HL1点亮，同时KM1的常闭触点断开，实现KM1、KM2的电气互锁。当Q0.1输出1时，KM2线圈得电，1#水泵变频运行指示灯HL2点亮，同时KM2的常闭触点断开，实现KM2、KM1的电气互锁。同理，2#、3#水泵的控制原理也是如此。当Q1.1输出1时，水池水位上下限报警指示灯HL7点亮；当Q1.2输出1时，变频器故障报警指示灯HL8点亮；当Q1.3输出1时，白天供水模式指示灯HL9点亮；当Q1.4输出1时，报警电铃HA响起；当Q1.5输出1时，中间继电器KA的线圈得电，常开触点KA闭合使得变频器的频率复位；处于自动控制状态下，自动运行状态电源指示灯HL10一直点亮。系统的软件设计

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

4.1 系统软件设计分析

硬件连接确定之后，系统的控制功能主要通过软件实现，结合泵站的控制要求，对泵站软件设计分析如下：

(1)由“恒压”要求出发的工作泵组数量管理

为了恒定水压，在水压降落时要升高变频器的输出频率，且在一台水泵工作不能满足恒压要求时，需启动第二台水泵。判断需启动新水泵的标准是变频器的输出频率达到设定的上限值。这一功能可通过比较指令实现。为了判断变频器工作频率达上限值的确实性，应滤去偶然的频率波动引起的频率达到上限情况，在程序中应考虑采取时间滤波。

(2)多泵组泵站泵组管理规范

由于变频器泵站希望每一次启动电动机均为软启动，又规定各台水泵必须交替使用，多泵组泵站泵组的投运要有个管理规范。在本设计中，控制要求中规定任一台泵连续变频运行不得超过3h，因此每次需启动新水泵或切换变频泵时，以新运行泵为变频泵是合理的。具体的操作是：将现行运行的变频器从变频器上切除，并接上工频电源运行，将变频器复位并用于新运行泵的启动。除此之外，泵组管理还有一个问题就是泵的工作循环控制，本设计中使用泵号加1的方法实现变频泵的循环控制，用工频泵的总数结合泵号实现工频泵的轮换工作。

(3)程序的结构及程序功能的实现

由于模拟量单元及PID调节都需要编制初始化及中断程序，本程序可分为三部分：主程序、子程序和中断程序。系统初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，这样可以节省扫描时间。利用定时器中断功能实现PID控制的定时采样及输出控制。主程序的功能最多，如泵切换信号的生成、泵组接触器逻辑控制信号的综合及报警处理等都在主程序。白天、夜

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

间模式的给定压力值不同，两个恒压值是采用数字方式直接在程序中设定的。白天模式系统设定值为满量程的90%，夜间模式系统设定值为满量程的70%。

程序中使用的PLC元件及其功能如表4-1所示。

表4-1 程序中使用的PLC元件及其功能

器件地址 VD100 VD104 VD108 VD112 VD116 VD120 VD124 VD204 VD208 VD250 VB300 VB301 VD310 T33 T34 T35 功 能 过程变量标准化值 压力给定值 PID计算值 比例系数Kc 采样时间Ts 积分时间Ti 微分时间Td 变频运行频率下限值 变频运行频率上限值 PID调节结果存储单元 变频工作泵的泵号 工频运行泵的总台数 变频运行时间存储器 工频/变频转换逻辑控制 工频/变频转换逻辑控制 工频/变频转换逻辑控制

器件地址 T37 T38 M0.0 M0.1 M0.2 M0.3 M0.4 M0.5 M0.6 M2.0 M2.1 M2.2 M3.0 M3.1

功 能

工频泵增泵滤波时间控制 工频泵减泵滤波时间控制 故障结束脉冲信号 水泵变频启动脉冲(增泵)水泵变频启动脉冲(减泵)倒泵变频启动脉冲 复位当前变频泵运行脉冲 当前泵工频运行启动脉冲 新泵变频启动脉冲 泵工频/变频转换逻辑控制 泵工频/变频转换逻辑控制 泵工频/变频转换逻辑控制 故障信号汇总 水池水位越限逻辑

4.2 PLC程序设计

PLC控制程序采用SIEMENS公司提供的STEP 7-MicroWIN-V40编程软

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

件开发。该软件的SIMATIC指令集包含三种语言，即语句表(STL)语言、梯形图(LAD)语言、功能块图(FWD)语言[14]。语句表(STL)语言类似于计算机的汇编语言，特别适合于来自计算机领域的工程人员，它使用指令助记符创建用户程序，属于面向机器硬件的语言。梯形图(LAD)语言最接近于继电器接触器控制系统中的电气控制原理图，是应用最多的一种编程语言，与计算机语言相比，梯形图可以看作是PLC的高级语言，几乎不用去考虑系统内部的结构原理和硬件逻辑，因此，它很容易被一般的电气工程设计和运行维护人员所接受，是初学者理想的编程工具。功能块图(FWD)的图形结构与数字电路的结构极为相似，功能块图中每个模块有输入和输出端，输出和输入端的函数关系使用与、或、非、异或逻辑运算，模块之间的连接方式与电路的连接方式基本相同。

PLC控制程序由一个主程序、若干子程序构成，程序的编制在计算机上完成，编译后通过PC/PPI 电缆把程序下载到PLC，控制任务的完成，是通过在RUN模式下主机循环扫描并连续执行用户程序来实现的。4.2.1控制系统主程序设计

PLC主程序主要由系统初始化程序、水泵电机起动程序、水泵电机变频/工频切换程序、水泵电机换机程序、模拟量(压力、频率)比较计算程序和报警程序等构成。

(1)系统初始化程序

在系统开始工作的时候，先要对整个系统进行初始化，即在开始启动的时候，先对系统的各个部分的当前工作状态进行检测，如出错则报警，接着对变频器变频运行的上下限频率、PID控制的各参数进行初始化处理，赋予一定的初值，在初始化子程序的最后进行中断连接。系统进行初始化是在主程序中通过调用子程序来是实现的。在初始化后紧接着要设定白天/夜间两种供水模式下的水压给定值以及变频泵泵号和工频泵投入台

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

数。

(2)增、减泵判断和相应操作程序

当PID调解结果大于等于变频运行上限频率（或小于等于变频运行下限频率）且水泵稳定运行时，定时器计时5min（以便消除水压波动的干扰）后执行工频泵台数加一（或减一）操作，并产生相应的泵变频启动脉冲信号。

(3)水泵的软启动程序

增减泵或倒泵时复位变频器为软启动做准备，同时变频泵号加一，并产生当前泵工频启动脉冲信号和下一台水泵变频启动脉冲信号，延时后启动运行。

当只有一台变频泵长时间运行时，对连续运行时间进行判断，超过3h则自动倒泵变频运行。

(4)各水泵变频运行控制逻辑程序

各水泵变频运行控制逻辑大体上是相同的，现在只以1#水泵为例进行说明。当第一次上电、故障消除或者产生1#泵变频启动脉冲信号并且系统无故障产生、未产生复位1#水泵变频运行信号、1#泵未工作在工频状态时，Q0.1置1，KM2常开触点闭合接通变频器，使1#水泵变频运行，同时KM2常闭触点打开防止KM1线圈得电，从而在变频和工频之间实现良好的电气互锁，KM2的常开触点还可实现自锁功能。

(5)各水泵工频运行控制逻辑程序

水泵的工频运行不但取决于变频泵的泵号，还取决于工频泵的台数。由于各水泵工频运行控制逻辑大体上是相同的，现在只以1#水泵为例进行说明。产生当前泵工频运行启动脉冲后，若当前2#泵处于变频运行状态且工频泵数大于0，或者当前3#泵处于变频运行状态且工频泵数大于1，则Q0.0置1，KM1线圈得电，使得KM1常开触点闭合，1#水泵工频运行，第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

同时KM1常闭触点打开防止KM2线圈得电，从而实现变频和工频之间实现良好的电气互锁，KM1的常开触点还可实现自锁功能。

(6)报警及故障处理程序

本系统中包括水池水位越限报警指示灯、变频器故障报警指示灯白天模式运行指示灯以及报警电铃。当故障信号产生时，相应的指示灯会出现闪烁的现象，同时报警电铃响起。而试灯按钮按下时，各指示灯会一直点亮。

故障发生后重新设定变频泵号和工频泵运行台数，在故障结束后产生故障结束脉冲信号。

由于变频恒压供水系统主程序梯形图比较复杂，不方便全部画出，在此仅画出其控制过程的流程图。详细的主程序梯形图请参考附录C。

主程序流程图如图4-1所示。由于在图4-1中并未对各台水泵的变频和工频运行控制做详细介绍，因此图4-2和图4-3对其作了完整的补充。其中图4-2是以2#泵为例的变频运行控制流程图，图4-3是以2#泵为例的工频运行控制流程图。1#、3#泵的运行控制情况与2#泵相似，在此就不再重复。

如图4-1所示。本设计主程序大体包括以下几部分：(1)调用初始化子程序，设定各初始值；(2)根据增、减泵条件确定工频泵运行数；(3)根据增泵、倒泵情况确定变频泵号；

(4)通过工频泵数和变频泵号对各泵运行情况进行控制；(5)进行报警和故障处理。

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

开始程序结束调用初始化子程序产生故障结束脉冲变频泵号置1工频泵数置0Y是否有报警N设置两种模式下水压给定值设定变频泵号变频器故障报警变频器频率达上限Y定时5min,滤波水位越限报警工频泵数加1，产生变频启动脉冲Y水池水位越限变频器频率达下限Y定时5min,滤波1#、2#、3#泵变频运行控制工频泵数减1，产生变频启动脉冲产生倒泵信号是否增泵或倒泵Y复位变频器，变频泵号加1调整变频泵号，遇4变1NY变频泵单独运行时间达3h产生当前泵工频运行，下台泵变频运行启动脉冲NN1#、2#、3#泵工频运行控制NNY变频器故障N

图4-1 变频恒压供水系统主程序流程图

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

开始N开始是否有变频启动脉冲信号Y变频泵号是否为2Y系统是否无故障Y是否无变频器复位脉冲Y2#泵是否工频运行N2#泵变频运行是否有工频运行启动脉冲YNN几号泵变频运行？N3#泵变频运行1#泵变频运行NNY工频泵数是否大于0Y2#泵是否变频运行N2#泵工频运行Y工频泵数是否大于1YN结束结束

图4-2 2#泵变频运行控制流程图 图4-3 2#泵工频运行控制流程图

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文 结束语

本文针对城市小区供水的特点，设计开发了一套基于PLC的变频恒压供水自动控制系统。该系统利用单台变频器实现多台水泵电机的软起动和调速，摒弃了原有的自耦降压起动装置，同时把水泵电机控制纳入自动控制系统。压力变送器采样管网压力信号经PID处理传送给变频器，变频器根据压力大小调节电机转速，通过改变水泵性能曲线来实现水泵的流量调节，保证管网压力恒定。该系统不仅有效地保证了供水系统管网压力恒定，而且具有工作可靠、施工简单、节能效果显著、全自动控制、无二次污染等优点。

本文主要的工作如下：

(1)由PLC、变频器实现生活用水的恒压控制。系统采用PLC实现对多泵切换的控制。通过变频器实现对三相水泵电机的软启动，由电动机的变频调速实现对水压的调节。

(2)通过对控制过程和原理的分析，利用西门子STEP7 MicroWIN编程软件设计了一个用于恒压供水系统的程序，本程序包括顺序控制主程序，初始化子程序和中断子程序三部分。

(3)对上位机组态监控系统进行了设计。根据泵站监控要求，利用组态王软件完成了泵站组态监控画面的各个功能的设计，系统界面清楚明了，易于操作，能动态地显示当前运行情况、当前水压以及故障情况。

通过本次毕业设计，不仅使我巩固了对原有知识的掌握，还拓宽了我的知识面。在提高自己的同时，我也更加清楚的认识到自己的一些不足之处。比如：在硬件设备之间的连接，I/O端口的分配，地址的分配这几方面自己起初不是很了解，但经过这半年的自学，以及向老师、同学们请教，我对这些知识有了更深入的理解。通过这半年的实践和学习，我学到了很

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

多课本中无法涉及到的知识，体会到了工程设计的复杂与困难，也感受到了亲自做出成绩的成功与喜悦，这些都为即将开始的研究生生活打下了坚实的基础。在以后的学习和生活中，我会不断的提高、充实自己，争取获得更大的成绩。

第35页 山东科技大学泰山科技学院论文

参考文献

[1] 崔金贵.变频调速恒压供水在建筑给水应用的理论探讨[J].兰州铁道学院学报,2000,1:84-88 [2] 张燕宾.变频调速应用实践[M].北京:机械工业出版社,2002,135-137 [3] 金传伟,毛宗源.变频调速技术在水泵控制系统中的应用[J],电子技术应用,2000,2:38-39 [4] 张燕宾.SPWM变频调速应用技术[M].北京:机械工业出版社,2002,244-251 [5] 胡崇岳.现代交流调速技术[M].北京:机械工业出版社,1998,316-317 [6] 马桂梅,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,2003,3:5-7 [7] 林俊赞,李雄松,尹元日.PLC在恒压供水控制系统中的应用[J],电机电器技术,1999,3:45-48 [8] 吴浩烈.电机及电力拖动基础[M].重庆:重庆大学出版社,1996, 173-174 [9] 杨东平.变频调速恒压供水系统综述[J],南宁职业技术学院学报,2004,4:38-45 [10] 耿红旗,吕冬艳.可编程序控制器应用教程[M].北京:中国水利水电出版社,2001,45-60 [11] 郑兆生,张伟,郑新志.PLC及变频器恒压供水控制系统设计[J],山东轻工业学院学报,2007,3:123-138 [12] 邵裕森,戴先中.过程控制工程[M].北京:机械工业出版社,2007,166-169

第35页

致 谢

首先衷心的感谢我的论文指导老师孙霞老师。在我做毕业设计的过程中得到了于老师的指导。从设计的开始到论文的定稿，整个过程老师是一丝不苟。于老师严谨的治学态度，影响着我努力改进，并将成为我以后学习和工作的榜样。在此谨向于老师表示最衷心的感谢。

在这一个月的毕业设计的过程中，我还得到了本班同学的大力帮助，我们一起学习，一起探讨问题、解决问题。遇到困难时，他们给了我许多好的建议和帮助。在此，对所有给予我帮助的同学表示衷心的感谢。

第35页

2.山东科技大学课程设计 篇二

《设计构成》课程由平面构成、色彩构成、立体构成三大主干科目组成, 其来源于20世纪初叶德国包豪斯学院所开设的建筑设计构成课程。 后经日本本土化改革, 20世纪80年代初, 通过香港、台湾引入大陆美术院校, 并将其列为艺术设计专业必修基础课, 目前在全国各大艺术类学校及工科设计类专业都有设置。 该课程着重锻炼学生对设计的心理感受和实践能力。 在大一阶段通过课堂练习促使学生从专业角度理解理性设计法则, 创立设计的初步意识;着重讲解将抽象的视觉、空间规律运用在具体的设计活动中的技术与方法;强调肌理的创作及各种材料的实作能力, 强调举一反三的实验精神。 因此, 针对课堂理论教学互动和实训项目的研究显得尤为重要。

《设计构成》课程作为河南科技大学艺术与设计学院各专业方向都需学习的专业基础课程, 是艺术学、美术学专业及部分工科专业应当重视的通识类课程, 是艺术设计专业的特色专业基础课。 在2012年、2013年设计学、美术学等专业教学大纲中命名为《设计构成》, 2014年大纲更名为《设计构成》, 更准确和符合时代发展。 我院设计学专业从2014级开始大一不分专业进行通识教育, 该课程又成为设计学、影视动画专业学生进行学科认识的奠基型课程。 在课程内容上, 更需要调整和确立适应各专业塑造的教学模式。

二、三大构成在《设计构成》教学体系中的相互关系

在我校教学大纲中, 《设计构成》课程包含三类不同教学内容:平面构成、色彩构成与立体构成。 在实际教学中, 三个科目共存于一门课程中, 有密不可分的关系, 而二维构成与三维构成并不是各自独立的。 通过教学实践, 我们可以逐步发现其内在的延续关联, 领会构成元素在二维和三维之间的转换关系:平面构成解决设计最初的“字、词、句”和“语法”问题, 在这部分学生重点学习专业的基本型再造和基本型排列组合方式 (图形再造和何种骨骼构成) , 熟悉造型手法和造图方法; 色彩构成则是在平面构成形成的轮廓上加以色相、明度, 纯度的关系。 在造型之外为图形添加三重新属性, 并着力三个属性与造型之间的关系;而立体构成是将以上内容全部由平面拉伸为三维, 此时学生的学习重点已经成为基本型的空间造型 (面材、线材、块材) 和肌理、材料控制, 乃至基本型在空间中的位置和排列关系。 可以说三者之间逐层递进, 学习和教学难度递增。

因此, 在《设计构成》教学中, 以平面构成知识为基础, 逐层将基本型再造方法、构成法则, 色彩、肌理、材质、空间有效地融入整个构成教学体系中, 使学生在学习三维构成时通过之前学习的二维构成设计法则及色彩规律进行有效扩展和深入实践。 保证完成各科目教学任务的同时, 既分辨课程之间的区别, 又找到三门科目之间的内在关系。

1.平面构成和立体构成都以训练学生的造型能力, 抽象构成能力和形式美法则为目的, 其中差异在于立体构成还存在抽象形态的空间表现、肌理的再造和材料的运用及力学关系, 而平面构成中基本性的再造恰恰是立体构成抽象形态的基础。

2.平面构成是色彩构成的骨架, 色彩构成将色彩三要素附着于其上, 形成血肉, 即更为复杂的造型方法。

3.平面构成的造型技法用于色彩构成之中, 色彩构成的色彩关系可以用于立体构成之中, 立体构成的肌理又可以激发平面构成的创作空间。 三者之间相互关联, 相互承接。

三、传统构成教学存在的问题及我校教学对策

1.明确教学体系:传统构成教学中, 构成教学课件及教材一般都有相关章节讲述设计构成在专业设计领域中的应用, 却很少阐述其中的运用规律及最终表现形式。 较少与其他教学课程进行关联教学, 使得课程过于孤立, 不利于教学。 因此, 我校在构成教学中着力将前后教学体系贯通起来, 如:“设计素描—设计构成 (主要是平面构成和色彩构成) —版面设计—书籍装帧”这样的课程关联, 又或者 “设计构成—图形创意—标志设计—企业形象”这样的学习逻辑, 可以有效帮助学生理解课程中的一些形式法则的实用意义, 使学生明白阶段性教学的目的和前后衔接的课程内容, 在今后的专业教学中也可以获得事半功倍的效果。 在我校教学培养计划中, 以上几门课都经过了精心安排, 学生前后所修课程达到相互贯通、相互承接的状态。

2.主题性课题的设立:在传统构成教学中, 过于注重规则式的针对性练习, 即点、线、面, 重复骨骼、近似骨骼, 渐变骨骼等条框式的单纯技法练习, 而缺乏主题性构思, 使得构成教学往往显得枯燥, 实用性不强。 构成设计的精之处恰恰在于其抽象性, 正是因它运用形式美言语构成或简练、或繁复、或朴素、或规律、或结构、或自在、或幻想的视觉言语, 使它更有宽广的视觉表达的余地和空间。 在教学中可以采用多种实践方法和训练手段, 如进行肌理拼贴和再造, 使学生自主分析拼贴对象的质感、空间、点线面关系, 小组合作使学生在动手的同时产生灵感的碰撞;又如在课堂上要求学生运用构成技巧绘制板鞋、手提袋、一次性纸杯上面的图形等。 一方面加深学生对点线面、颜色、原料的知识运用, 另一方面激发学生的学习兴趣, 增强课程的实践效果。 主题性教学实训项目是对传统构成教育形式的有利补充 (如图1) 。

3.手绘不可废:在设计构成教学中, 由于大一学生专业性不强, 很多学生在面对大量手绘作业时糊弄了事, 更有甚者老师为了避免作业评讲工作量, 将作业的难度降低, 让学生利用电脑进行作业绘制。 经过教学实践, 我们发现构成教学具有其独特性———较抽象的理论知识只有经过一定量的作业练习才能被学生体会。 少量的作业往往浅尝辄止, 皮毛知识所呈现的浅显画面容易使学生陷入失望甚至是反感中;电脑绘图的坏处在于创作的言语单调, 学生依赖电脑却恰恰缺乏相应的技术, 反而容易扼杀学生的发明力和个性。虽然电脑的遍及大大缩短了绘图的时间, 可是从教学效果和质量考量, 构成教学中手绘仍然是不可忽略的基本功。 手工绘制平面构成作业本身就是一个深化造型、抽象原理、原料感受的过程。 我校学生绘制的平面和色彩构成综合大作业, 完成时长普遍在三到五天。 在漫长的绘画进程中, 使学生心思沉稳, 精力集中, 进而深入体会构成和设计的人文美感, 进一步开阔思路, 提高学生思想和表达的协调才能, 进一步提高其专业技能。

4.教学节奏的控制:平面构成教学的一大特点是作业量较大, 学生容易产生疲劳感。 因此, 任课教师应该加强互动化的教育形式, 并加强教学节奏感, 其中心思想就是在课堂中形成“竞争感”。 每次作业后尽快安排评讲, 并且评讲应该公开化、直白化。 将好的作业、坏的作业一目了然让学生评鉴。 激发学生的好胜心, 同时使之直观了解优秀的作业值得学习之处, 有问题的作业又如何避免再次出现, 并有效打击班级中少数偷懒的学生, 使其惰性无法滋长甚至影响他人。教师的评讲水平, 是否能一语中的, 简单明了地讲出作业出现的问题, 及时总结本阶段学习的重点, 直接决定授课的成败。 例如:我校平面构成科目学习课时约为32课时, 四周课程共布置作业四次, 几乎每周都有一个小主题练习, 前后衔接, 逐步深入。 在平面构成教育进程中, 积极主动的教育形式更灵活, 更能调动学生学习的积极性。 教学中老师切忌灌输而非引导, 应该使学生自己形成良好的学习氛围。 如图2为我院老师在评讲立体构成作业, 图3为我院举办的设计基础作品展现场。

5.多元化构成素材的选取:传统三大构成教学素材较为单一, 颜料是主要载体。 现代三大构成教学重视的是学生立异思想的培育, 它所运用的肌理语言和物质载体可以是多样的, 能够是图形, 也能够是可触摸的立体材料, 包括各种身边的自然素材等。 在构成创作素材的选取中, 我校老师激发学生灵感, 鼓励其找寻身边能够运用的一切能够运用的资本完成作业。 大自然是慷慨的, 它是我们的导师。 从宇宙道山川河流, 从微观生物到人类, 各种形式感十足的空间和形状, 使人类获得无穷无尽的创作灵感。 我们在对自然形式的探索中, 可以从形式之中得到十分丰富的感受, 然后将这些形式从表象之中抽象出来, 找到一些形式美法则和原理, 从事新的设计。 整体来说, 这是一个获取信息到对信息进行加工处理的过程。 如图4, 是我院学生利用透明胶和易拉罐进行的材质创作作品。

6.注重课堂教学技巧:在课堂教学中老师自身的逻辑一定要严密, 理论知识讲解后一定要立即链接相关范例图片。 在讲述完相关构成要素与构成规律之后及时地列举实例, 解释此种构成要素或规律在实际专业设计中的运用, 使学生一目了然。 如在讲述立体构成中的块材构成设计时, 列举北京国贸大厦的体块分割原理。 通过图形的分解, 解释“体块”构成在建筑设计中的运用, 进而延伸到北京奥运“鸟巢”场馆设计中的线体构成, 这样就很容易使学生了解和掌握相关构成知识及设计应用。 总之, 构成教学的最大难题在于:如何将较为抽象的形式法则用直观生动的方法解释清楚; 如何将较为枯燥的造型方法用行之有效的实训课题演绎出来; 如何使学生清楚了解每次课程讲解的重点及其在未来的学习和专业生涯里将发挥怎样的作用, 以上三点是构成教学的重中之重。

三、结语

《设计构成 》课程的教学研究在我校已进行四年, 从课程大纲建立, 到逐步丰满教学内容, 目前正向着综合实验探索之路前进。 构成教学在自省的同时启发我们从一个新的角度重新审视设计教学与设计基础教学———设计基础练习可以分步骤进行, 分阶段进行, 在理论教学与实训教学两方面下工夫, 可以建构“整体观之下的设计基础教学”。 它意味着在教学工作中, 更完善的体系建设, 更严谨的知识架构, 更丰富的教学案例, 更有效的训练手段和更优秀的师资力量的结合。

摘要：本文针对河南科技大学艺术与设计学院《设计构成》课程中部分理论与实训教学经验进行总结, 提出适应本校教学体系和当代构成教学思路的教学方式与实训方向。通过对三大构成之间的知识结构分析, 重点讲解传统构成教学中存在的问题及其对策, 分别列出明确的教学体系, 设计主题性课题, 手绘的必要性, 教学节奏的把控, 多元化地构成资料选取及课堂教学技巧六大方面教学成果。

关键词：《设计构成》,三大构成,教学研究,教学方法,课程体系

参考文献

[1]陈晓娟.《三大构成课程》的教学开发与实践[J].管理观察, 2015, 6.

[2]李稳.艺术设计专业设计构成课程教学研究[J].宿州学院学报, 2014, 2.

3.山东科技大学课程设计 篇三

关键词：课程设置；教学模式；教学评价；师资培养

目前，我国的大学英语教学正经历着一场改革，处在一个转型期。是彻底放弃通用英语（EGP）教学转向学术英语（EAP）教学，还是二者兼顾？本文拟介绍突显学术英语兼顾通用英语的山东大学大学英语课程体系，涉及课程设置、教学模式、教学评价、学术英语师资培养以及已经取得成就等方面，以求为我国大学英语教学改革、ESP教学起到抛砖引玉的作用。

一、课程设置

（1）ESP课程体系。山东大学课程设置充分考虑了国家、社会和学生的需求，突显学术英语兼顾通用英语， 目标是提高学生以英语为工具吸收现代科技文明的能力和跨文化交际能力，培养中国最优秀的本科生，服务于建设国际化的研究型大学、世界一流大学的发展规划。

我们构建了包括通识必修课程和通识选修课程在内的不同类型、不同层次的课程体系。通识必修课程下设通识基础类课程和通识提高类课程。基础类课程包括大学英语读写课、大学英语视听说课、ESP系列课程以及为部分学院开设的特色专业课程，如为“泰山学堂”学生开设的捷进英语系列课程，为医科学生开设的医学英语系列课程、为理工科学生开设的科技英语系列课程等。提高类课程主要是为学完大学英语基础阶段后的英语基础较好的学生开设的课程。通识选修课程下设三个课程群：通识一般课程、通识核心课程和国际网络课程。

现代教育技术，特别是互联网技术，对大学英语课程体系的构建起到了强大的支撑作用。依托现代教育技术，促进课程优势发展，是山东大学大学英语课程体系的特色之一。基于互联网的国际课程，开辟了广阔的空间，推动了课程现代化和国际化的进程。

（2）医学英语教学的个案。实施医学英语教学首先解决了很多问题。医学英语涉及医学、化学、物理学、生物学、生物工程学、伦理学、心理学等多门学科的知识，因此教师通过调查问卷、座谈会等多种形式，结合学生的建议和多年的教学实践经验，精选教学内容，编写教材。为适应社会发展的需要，针对医学英语教学确立了“加强学生应用能力”的培养目标，为不同级别的学生开设了“医学英语翻译与写作”、“基础医学英语”、“临床医学英语”、“医学英语听与说”等多门课程。学生实现个性化学习，不受时间和地点限制的学习，主动式学习。教师不仅是知识传授者，而且是课堂活动的组织者、指导者。教学采取教师引导、学生准备（自学）、集体讨论、教师集中讲评或答疑等形式。教学中教师运用多媒体、网络等现代教育信息技术进行辅助教学，充分利用课件和音像资料，把知识性、趣味性和科学性有机地结合起来。此外，医学英语教学还专门设立了学习网站，为学生提供了大量的文字、音频和视频的资料。学习成绩评价注重学习过程和多元评价，学生的最终成绩由课堂表现、平时作业、论文写作及期末考试等各个方面的评价构成。

由于医学专业内容复杂而难懂，教师们采用视频播放、案例分析、项目展示、网站辅助、论坛讨论等多种教学手段进行教学。教学重点除了教授医学英语语言知识以外，培养学生应用能力和自主学习能力成为主要的教学目标。教学过程中，老师与学生紧密沟通，确保普通英语学习与医学英语学习的衔接以及学生进入临床阶段医学英语学习的连续性。

二、教学模式

根据大学英语课程的特点，我校采用了多种教学方法和教学模式，充分体现了以学生为主体、以教师为主导的教学指导思想。

（1）分级教学。为了突出“分类指导，因材施教”的特点，我校大学英语教学采用分级教学。学生入学后根据考试成绩分为大学英语二级起点和大学英语三级起点两个级别。

（2）自主学习。自主学习是让学生学会与他人合作学习。在教学过程中，教师布置一些需要学生合作才能完成的学习任务，如辩论会、专题探讨、模拟国际学术会议等，要求学生协作完成任务，以培养他们的团队意识和合作精神。

（3）营造语言环境。营造语言应用环境是第一课堂的延伸，为学生提供应用英语的舞台，是重要的教学内容之一。 自2009年以来，我校大学外语教学部共举办全校性英语表演赛40多次，每学期都组织英语讲座、英语沙龙、英语创新作文比赛和英语文化月等活动。2010年、2011年和2012年，大学外语教学部配合学校举办了3期全英文暑期夏令营，共有600多名学生参加学习，收到了令人欣喜的效果。

（4）利用现代技术。大学外语教学部早在2004年就建立了集网络教学、系统管理、资源服务“三位一体”的多功能网络教学平台，为大学英语教学提供了全方位的服务。大学英语教学平台由1个卫星节目编辑室、2个课件制作室、8个自主学习中心、4个网络课程直播室组成。平台上安装了5套大学英语学习系统，约有10T的信息资源，可供6个校区2万多学生在线学习。现代教育技术在大学英语教学中发挥了重大作用。

（5）发展国际合作。自2008年以来，山东大学与美国东卡莱罗纳大学联合开设了4门有关语言、文化、时政的网络视频交互课程，学生可以借助网络教学平台与美国、瑞典等32个国家的学生和教师进行网络互动，开阔了学生的国际视野，促进了跨文化交流。

总之，山东大学的大学英语教学实行分级、读写和视听说分课型上课，采用了基于课堂和计算机网络的教学模式。通识选修课程则运用了研究、讨论和实践等教学方法。采用不同教学模式和教学方法，有利于提高学生自主学习能力和自我认知能力。

三、教学评价

山东大学的大学英语教学引入多元化评价机制，包含学生的学习效果评价机制和教师的教学质量监督机制两个方面。

学生的学习效果评价机制实行过程与结果相结合，形成性评估与终结性评估相结合。关注学生学习的过程，加大学生平时学习的分值。必修课程采用“4+6评价方法”（即平时成绩占40%，期末考试成绩占60%），选修课对学生出勤率、课堂表现、作业完成情况和期末考试结果进行多点考核，全面评价学生的学业表现和学习效果。通过几年的实践，逐步完善了形成性评价的量化标准，保障了评价的科学性。

为提高和保证教学质量，大学外语教学部成立了以教学骨干为主组成的大学英语教学指导委员会，定期检查和研究教学中的问题，对教学质量实行“一票否决制”，评价结果与业绩挂钩，强化质量意识。在各校区都委派了大学英语教学督导员，负责大学英语教学质量检查。所有这些措施对促进教学质量的提高起到了积极作用。

四、师资培养

大学英语从通用英语向专业英语转移受教师自身知识结构多种因素的制约。开设专门用途英语课程需要一支特别的外语教师队伍。他们不仅需要有较高的英语水平，还要有一定的专业知识。

山东大学大学外语教学部制定了教师发展规划，通过各种方式培养了一批优秀的团队带头人和业务骨干，造就了一支具有非英语专业背景的复合型师资队伍，为开设各类全英文通识选修课程奠定了人力基础。到目前为止，40%的教师获得或在读博士学位，80%的教师具有国外学习、研究经历。组建了20个教学团队，而且教学团队建设不断加强。其中，大学英语教学团队于2010年被评为“省级教学团队”。

大学外语教学部通过“输入或培养”的方式，组建了一支“英语+专业”的复合型大学英语教师队伍，目前已达43人。除英语语言外，业务专长还涉及文学、历史、哲学、法学、宗教、人文医学、经济管理、教育学、机械学等领域，为开设各种通识类课程和特色专业英语课程提供了必要的师资条件。

参考文献：

[1] 蔡基刚. 制约我国大学英语教学方向转移的因素分析[J].外语研究，2010（2）.

[2] 蔡基刚. ESP与我国大学英语教学发展方向[J]. 外语界，2004（2）.

[3] 束定芳. 外语教学改革：问题与对策[M]. 上海：上海外语教育出版社，2004.

4.山东科技大学课程设计 篇四

立思辰留学360介绍：新加坡科技设计大学（Singapore University of Technology and Design，简称SUTD），是继新加坡国立大学，新加坡南洋理工大学，新加坡管理大学后，新加坡的第四所公立大学。新加坡科技设计大学（新科大）的首批340名学生在2012年5月初正式上课。新科大将与世界两所顶尖大学——美国麻省理工学院和中国浙江大学合作，也让大学成为东西融会的枢纽。

博士课程

建筑与持久设计（ASD）

概览

建筑与持久设计博士课程是专为富有创意和进取精神并有兴趣针对建筑环境进行深入研究的人士而设计。课程的性质多以学科研习形式和多元触角方式，展开建筑设计研究。其中涵盖建筑设计、科技、城市设计与规划，以及环境研究等。

研究范围：

建筑及可持续发展

创新城市设计与发展

环境政策与规划

建筑参数化设计：建筑叙述、编绘与营造

现金建筑科技的研发与应用

工业产品开发（EPD）

概览

工程产品开发博士课程提供全面而深入的产品设计研究，其发展跨越传统科学界限。课程结合间断的科技研究和完善的理论设计，让研究生参与开发工程产品，以满足社会需求，并多方探索科学上的新突破，研发用于未来的新兴技术。

研究范围：

生物医学工程、医疗器械与保健

设计理论与科学

创新与创意

电子与光子技术

机械系统

能量采集与替代能源

材料与纳米材料

复杂动态系统与操作

图像、信息通信与数码媒体

集成电路、传感器与半导体

无线网络与智能电网

量子系统设计

工程系统与设计（ESD）

概览

工程系统涉及大型复杂的机械系统，系统的功能与性能取决于所运用的技术，以及所处的社会经济环境。工程系统与设计博士课程旨在培养新一代的工程系统研究人员。

研究范围：

广泛定义运筹学，包括优化、随即建模、统计学、博弈理论

运营管理学，适合应用于制造业、服务业与公共部门

同经济、公共政策、组织行为、金融与营销挂钩的相关领域

物流、交通系统、金融服务、能源生产、安全与防卫

信息系统科技与设计（ISTD）

概览

信息系统科技与设计博士课程旨在鼓励学生从事信息系统科技与设计方面的先进科学研究。课程提供有关计算机科学、计算机工程及信息系统各领域的跨学科教育与研究机会。

研究范围：

信息安全

软件工程

无线及传感器网络

多模态信息检索

人机界面

音频分析

自然语言处理

机械学习与人工智能

5.山东科技大学课程设计 篇五

煤矿开采技术

本专业主要培养与我国社会主义现代化建设要求相适应，德、智、体等全面发展，牢固掌握采矿技术专业必需的文化基础知识和专业知识，具有综合职业技能和全面素质，具有继续学习的能力和创业、创新能力，直接从事采矿生产的操作人员和技术人员。毕业生可在矿山企业、科研院所、政府机构等企、事业单位就业。主要从事矿山安全技术，生产技术，安全监察等工作。

建筑工程技术

本专业主要培养具有一定的结构分析与设计、工程组织与施工等方面的基本知识，掌握有关工程机械、工程测量、施工技术与组织等技术，具备从事工业与民用建筑工程的项目规划、设计、施工和管理能力并具有较好的动手能力的高技能型工程技术人才。毕业生能在土木工程建设领域中的管理部门从事工程质量检验、工程造价、工程监理、工程安全、工程招投标等技术或管理工作；能在建设、设计、施工单位从事工程管理、工程施工、工程概预算等工作。

工程测量技术

本专业主要培养具有精密工程测量与工业测量、变形监测、测量自动化、数字化测图、工程信息系统与工程管理等方面知识的高技能型工程技术人才。毕业生可在城市建设规划与管理、交通、国土与房产、工业企业、建筑、电力、石油、冶金、国防、测绘、工程勘察、城市与企业信息管理等部门，从事测绘及相关信息工程的规划、设计、实施与管理等工作。

机械制造与自动化

本专业主要培养面向各类机械制造行业培养从事机械制造与自动化设备安装、调试、操作、维护、检修、管理及技术改造和产品开发、生产管理等工作的高等技术应用型人才。毕业生面向工业企业，从事机械制造工艺规程的编制、实施，工艺装备的设计，产品质量分析与控制，机械制造设备的安装、调试、维修、更新改造和生产技术管理等工作。

机电一体化技术

本专业主要培养掌握机电一体化技术，能从事机电一体化产品及自动化生产系统开发的高技能型工程技术人才。毕业生可从事机电设备、自动化设备和生产线的安装、调试运行、维修与检测工作，也可从事汽车行业、机电行业的管理和营销工作；也可在机电企业从事机电一体化产品的开发与制造、机电控制等工作。

电气自动化技术

本专业培养具有一定的电子技术、微机控制技术和计算机网络技术的基础知识；熟悉常用电气设备的工作原理，掌握应用计算机技术实现电气控制的基本原理和方法，具有较强的自动控制系统运行、维护、系统集成及一定的工程设计能力和企业管理能力的高等技术性人才。毕业生可从事各生产企业自动化生产设备及控制系统的运行、维护和管理工作；电气及自动化设备的生产管理和售后服务；大型楼宇、工厂、企事业单位供配电系统的安装、调试、运行与维护工作。

计算机应用技术

本专业主要培养面向企事业单位培养从事信息管理与系统维护，电子商务网站的开发与维护；面向信息技术企业从事多媒体、网络系统的集成与施工，以及信息技术产品的生产、管理、销售、维护与技术咨询等工作的高等技术应用型人才。毕业生面向工业企业、新闻出版业、印刷业、电力、通信、金融、商贸、服务、图书馆、学校、电子信息网络等部门，从事计算机的调试、维护和应用，以及管理计算机的硬件和软件、计算机文档制作等技术工作。

会计

本专业主要培养以会计为主，兼学财务管理和计算机知识，学生毕业后知识面广，适应性强，既能在各种机构从事会计工作，又能在企、事业单位从事经济管理工作。

市场营销

本专业学生主要学习市场营销及工商管理方面的基本理论和基本知识，受到营销方法与技巧方面的基本训练，具有分析和解决营销问题的基本能力，能在企、事业单位及政府部门从事市场营销与管理工作。

文秘

6.山东科技大学课程设计 篇六

1 山东科技大学快递配送点存在问题及分析

山东科技大学拥有全体在校师生43000 余人, 快递市场和发展潜力十分巨大, 而且劳动成本低, 所以越来越多的快递公司进驻。但由于这些快递公司良莠不齐, 其服务质量也不尽相同。

(1) 代理点多。快递公司在校园进行的业务经营, 往往是采取配送网点点来进行的。目前, 快递配送网点共有7 家 (顺丰快递、汇通快递、申通快递、圆通快递、中通快递、天天快递、韵达快递) , 分布于学校的不同位置。 (2) 距离远, 耗时长。目前, 校内各快递配送点分散于学校各处, 与各宿舍区的距离各不相同。网络购物发送快递存在不确定性, 快递点的分散分布就给同学们领取快递造成了极大不便。而且由于上课时间的限制, 学生领取快递的时间集中在中午和下午下课后这段时间, 因此领取快递所花费的大量的时间严重影响了学生的学习和休息。 (3) 快递业务量两极分化。调查显示, 女生的收取快递的频率远远多于男生, 每天领取快递的女生数量大约占总人数的63.1%, 这就造成了配送点位于女生宿舍区的申通快递快递量远远超过其他快递公司。在所统计的快递数量中, 顺丰80 件/天, 汇通150 件/天, 圆通180 件/天, 申通300 件/天, 韵达200 件/天, 中通100 件/天, 天天80 件/天, 其他50 件/天。 (由于快递数量在不同时期会有种种波动, 因此所采用的数据为非集中购物期的数据)

2 山东科技大学快递配送中心新模式的构建

2.1 模式提出

为更好地解决目前校园物流混乱现状, 向全体师生提供优质校园快递服务, 基于对山东科技大学快递市场特点和快递现状的分析, 提出一种将现有山东科技大学快递资源整合、优化的新模式:在山东科技大学建立统一的快递配送中心, 将所有快递配送网点集中, 进行统一管理, 减少时间浪费, 增加竞争压力, 提高服务质量。

2.2 快递配送中心选址

配送中心选址, 是指在一个具有若干供应点及若干需求点的经济区域内, 选取一个地址设置配送中心的规划过程。

2.2.1 选址约束条件。由于校园快递的配送方式为个人领取式, 故快件运输费用、配送费用可以忽略不计。需要着重考虑的便是学生宿舍区距快递配送点的距离, 即时间成本, 这是最重要的问题。而配送点的地价成本等因素, 由于学校商品房的租金固定, 不予考虑。

2.2.2 搜集整理资料。前期我们进行了1000 份问卷调查和为期一个月的实地调查, 包括领取男女生领取快递的数量、路线、频率及选择的快递等项目。我们随机选取了200 名志愿者 (男女各100名) , 在一个月中随机选取十天, 在中午12:00 至下午5:00 时间段内, 沿着问卷中选取人数最多的领取路线进行了测试, 并记录下了所用时间、所走距离及领取快递所用时间。

2.2.3 定量分析。我们收集整理了大量数据, 利用权重法计算出山东科技大学男生与女生领取快递所走距离, ABC三个宿舍区分别为576.1m、840m、748.3m。我们运用物流设施选址规划中的单一设施连续点选址模型将数据进行了分析整理。选址问题中, 一般采用两种方法来计算两点之间的距离:一种是直线距离, 另一种是折线距离。折线距离通常用在道路比较规则的城市内部的配送问题以及具有直线通道的工厂及仓库内部的物料搬运等问题中。故本次研究采用折线距离。交叉中值选址方法是对单一设施连续点选址问题用折线距离进行计算的一种求解方法。其具体模型为:设在某一物流网络中, 有n个需求点, 它们的位置分别是 (xi, yi) , i=1, 2, ..., n。第i个需求点的权重为wi, i=1, 2, 3, ..., n。今要设置一个服务设施点, 假设其位置为 (xi, yi) 。要求选择服务设施点的位置, 使由该设施点向n个需送点送货的总成本z最小, 即相应的目标函数为:

这个选址问题的服务设施点的最优位置是由以下坐标xs和ys组成的点:xs是在x轴方向所有权重wi的中值点;ys是y轴方向所有权重wi的中值点。我们以领取快递的频率为指标, 运用定量统计法计算得出A、B、C三个宿舍区的权重, 分别为63.1%、15.6%、21.3%, 并利用CAD制图软件在图片上建立坐标系, 将所得数据带入上述模型, 计算得出的最优点为与点 (3.8, 5.7) 距离为100 米的圆形区域内。将坐标点定位后所得具体位置为女生宿舍区D点。

2.2.4 结果确定及复查。经过实地考察分析, 我们将配送中心地址确定为A区餐厅北部的空地 (图1 中①) 。该空地未被开发, 面积大约为500 平方米, 适宜满足需求。

在确定选址位置后, 我们又选取了100 名志愿者 (男女各50人) 从各自宿舍到所选地点来回走了10 次, A、B、C三个宿舍区到集中配送点的时间比到所有分散配送点的平均时间分别缩短了79.3%、28.7%、24.9%, 距离分别缩短了78.4%、12.9%、5.1%, 达到了优化目的。实地实验结束后, 我们又将所得数据进行分析, 进行了1000 次的计算机仿真实验, 所得结果亦在误差允许范围内。

3 快递配送中心运营模式

武汉商业服务学院刘珍在《高校校园快递新模式研究》一文中提出建立“校园小邮局”。山东科技大学亦可借鉴该模式, 将校内快递集中统一管理, 规范配送流程, 统一服务标准, 提高服务质量, 节省师生领取快递耗费时间。

4 可行性分析

经过调研发现, 各个快递公司的主要业务量都是派单作业, 对于收件业务竞争并不是各个快递公司相互竞争和挤压的焦点, 而运作目的都是为了降低成本、寄送到位、获取利润, 这样共同的经营目标可以使各个快递公司在山东科技大学的营业网点或代理店整合一起, 组建新的“山东科技大学快递配送中心”。

摘要：随着国民经济和电子商务的发展, 大学生网上购物的频率和数量都在不断增长, 这也直接造成了校园快递数量的高速增长。这就要求学校有相应的配送中心及网点与之相适应。文章以山东科技大学为研究对象, 在分析了山东科技大学快递配送网点存在的问题之后, 给出了一套组建快递集中配送中心的方案, 旨在整合现有资源, 更好地为在校师生提供服务。

关键词：高校,快递,集中配送,选址模型

参考文献

[1]李念祖.物流运筹学基础[M].北京:中国物资出版社, 2006.

[2]汝宜红.配送中心规划[M].北京:北方交通大学出版社, 2002.

[3]刘珍.高校校园快递新模式研究[J].武汉商业服务学院学报, 2013.