污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 成 績(jī) 評(píng) 定 表學(xué)生姓名劉彥輝班級(jí)學(xué)號(hào)1101012423專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)題目污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)組長(zhǎng)簽字：成績(jī)?nèi)掌?年 月 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué) 院機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名劉彥輝班級(jí)學(xué)號(hào)1101012423課程設(shè)計(jì)題目污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù): 1.設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1）完成課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)所要求的控制循環(huán)。 2）按停止按鈕，完成當(dāng)前循環(huán)后再停。3）要求同時(shí)控制三套子系統(tǒng)的運(yùn)行。4）要求可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制。 2.設(shè)計(jì)要求：1）畫(huà)出端子分配圖和順序功能圖2）設(shè)計(jì)并調(diào)試plc控制梯形圖3）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:1）理解題目要求，

2、查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案 1天2）plc梯形圖設(shè)計(jì)與調(diào)試 4天3）說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě) 1天4）答辯 1天指導(dǎo)教師：陳白寧 任曉虹2013 年 月 日專業(yè)負(fù)責(zé)人：陳白寧 2013年 月 日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)： 2013 年 月 日目錄前言41 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求51.1、 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) 51.2、 課程設(shè)計(jì)的基本要求62 總體設(shè)計(jì) 102.1 plc選型102.2 plc端子接線 113 plc程序設(shè)計(jì) 133.1 設(shè)計(jì)思想 133.2 順序功能圖 143.3 plc梯形圖 154 程序調(diào)試說(shuō)明23結(jié)束語(yǔ) 24參考文獻(xiàn) 25前言 隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器的應(yīng)用已廣泛普及，成為自動(dòng)化技術(shù)的

3、重要組成?？删幊炭刂破髯钕瘸霈F(xiàn)在美國(guó)，1968年，美國(guó)的汽車制造公司通用汽車公司(gm)提出了研制一種新型控制器的要求，并從用戶角度提出新一代控制器應(yīng)具備以下條件：編程簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)條件提出后，立即引起了開(kāi)發(fā)熱潮。1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（dec）研制出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并應(yīng)用于通用汽車公司的生產(chǎn)線上。當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器plc（programmable logic controller），目的是用來(lái)取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。緊接著，美國(guó)modicon公司也開(kāi)發(fā)出同名的控制器。到70年代中期以后，特別是進(jìn)入80年代以來(lái)，plc已廣泛

4、地使用16位甚至32位微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，使plc在概念、設(shè)計(jì)、性能價(jià)格比以及應(yīng)用方面都有了新的突破。這時(shí)的plc已不僅僅是邏輯判斷功能，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、pid調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，稱之為可編程序控制器更為合適，簡(jiǎn)稱為pc，但為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱pc相區(qū)別，一般仍將它簡(jiǎn)稱為plc。它具有體積小，功能強(qiáng)，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，靈活通用，維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是它的高可靠性更得到用戶的好評(píng)。因而 plc在機(jī)械，能源，化工，交通，電力等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。1. 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求1.1課程設(shè)計(jì)的任

5、務(wù) 對(duì)plc有深刻地了解，能靈活地運(yùn)用，掌握其主要的使用方法，設(shè)計(jì)一套完整的污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)有三套子系統(tǒng)。每個(gè)子系統(tǒng)組成如圖所示。（1）濾水時(shí)，打開(kāi)進(jìn)水閥和出水閥，污水流經(jīng)磁濾器中通電的電磁鐵，則污水中的氧化鐵雜質(zhì)會(huì)附在磁鐵上，從水箱流出凈化水，實(shí)現(xiàn)濾水；（2）一段時(shí)間后，斷開(kāi)電磁鐵，關(guān)閉進(jìn)水閥和出水閥，打開(kāi)排污閥和空氣壓縮閥，壓縮空氣將水箱的水打入磁濾器內(nèi)，沖洗磁鐵，污水由排污管流入污水池，進(jìn)行二次處理，實(shí)現(xiàn)反洗。(3)三套子系統(tǒng)同時(shí)工作。完成控制循環(huán)，整理出梯形圖，順序功能圖，io端子接線圖。外部接線圖，按停止按鈕，完成當(dāng)前循環(huán)后再停。要求同時(shí)控制三套子系統(tǒng)的運(yùn)行，要求可以實(shí)現(xiàn)

6、手動(dòng)和自動(dòng)控制。1.2課程設(shè)計(jì)的基本要求 系統(tǒng)由三臺(tái)磁濾器等組成，分為三套子系統(tǒng)。每個(gè)系統(tǒng)工作均相同。 污水凈化系統(tǒng)的控制過(guò)程：(1)初始放空：在系統(tǒng)通電初始時(shí)，所有的閘門(mén)均斷開(kāi)，磁濾器也斷開(kāi)。(2)凈化過(guò)程 按下啟動(dòng)按鈕，凈化系統(tǒng)按以下規(guī)律循環(huán)工作。 通磁濾器電源2s，使磁濾器的磁性達(dá)到額定值。 2s后接通出水閥和進(jìn)水閥，進(jìn)行濾水工作40min 40min后斷開(kāi)進(jìn)水閥和出水閥。 5s后，斷開(kāi)磁濾器電源。 2s后，進(jìn)行反洗工藝，接通排污閥，空壓閥，將氧化鐵沖洗倒排污池。 1min斷開(kāi)空壓閥，排污閥和響鈴，反洗結(jié)束。 5s后在進(jìn)行濾洗工作，如此循環(huán)。 按下停止按鈕，執(zhí)行完本次循環(huán)結(jié)束。污水凈化中

7、元件選擇:（1） plc主機(jī)及擴(kuò)展模塊：選擇西門(mén)子s7-200cpu226acdcralay型plc；em2228繼電器輸出型擴(kuò)展模塊。（2）啟動(dòng)按鈕sb1：用于凈化系統(tǒng)的初始上電工作。 停止按鈕sb2：用于凈化系統(tǒng)的整個(gè)工作的全面結(jié)束。（3）磁濾器yv1、yv6、yv11：用于控制磁濾器的接通與否。（4）出水閥yv2、yv7、yv12：用于控制出水閥的接通與否。（5）進(jìn)水閥yv3、yv8、yv13：用于控制進(jìn)水閥的接通與否。（6）排污閥yv4、yv9、yv14：用于控制排污閥的接通與否。（7）空壓閥yv5、yv10、yv15：用于控制空壓閥的接通與否。（8）響鈴ha1、ha2、ha3：用于控

8、制反洗工作響鈴的接通與否。 圖1.1 濾水工藝流程圖污水凈化示意圖如圖1.2所示圖1.2 污水凈化示意圖2總體設(shè)計(jì)2.1 plc選型（1）plc概述plc（programmable logic controller）即可編程控制器，是當(dāng)今基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的常見(jiàn)工業(yè)控制裝置，主要應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。plc內(nèi)部配有編制程序的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)其內(nèi)部指令、程序代碼及程序運(yùn)行所需的各種數(shù)據(jù)，并以數(shù)字或模擬的方式與外部進(jìn)行輸入和輸出，進(jìn)而控制各種類型的執(zhí)行裝置。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備是工業(yè)控制系統(tǒng)中的重要組成部分，尤其在底層控制中，plc一般都會(huì)是控制系統(tǒng)的核心。 （2）plc的特點(diǎn) a.可靠性高，抗干擾

9、能力強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)一般是在惡劣環(huán)境中進(jìn)行的高強(qiáng)度作業(yè)，這就要求其設(shè)備具有較高的可靠性和抗干擾能力。 b.豐富的io接口 在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，存在各種不同的設(shè)備或變化的生產(chǎn)環(huán)境，為了在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行計(jì)算及采取控制措施，plc配備豐富的io模塊，以便能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)的各種信號(hào)轉(zhuǎn)換成plc中可識(shí)別的信號(hào)。 c.編程簡(jiǎn)單，易學(xué)易用 plc作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，接口簡(jiǎn)單易于配置，編程語(yǔ)言也易于工程技術(shù)人員所接受。 d.系統(tǒng)搭建容易，維護(hù)方便 plc用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯即使用軟邏輯代替硬邏輯，這一方面增加了邏輯運(yùn)算的靈活性，另一方面大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)易實(shí)用、系統(tǒng)搭建周期大為縮短。2.2

10、 plc端子接線圖2.1 io端子圖外部接線圖如下圖2.4所示圖2.2 外部接線圖3. plc程序設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)思想本次課程設(shè)計(jì)要求可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)，自動(dòng)。為了能完成這些動(dòng)作，必須設(shè)計(jì)主程序，其中含有手動(dòng)，自動(dòng)控制，手動(dòng)需要一個(gè)子程序。啟動(dòng)時(shí)必須先讀主程序，然后調(diào)用子程序，加以實(shí)現(xiàn)。 手動(dòng)控制時(shí)，在控制面板上有一些按鈕，它們都分別控制著各個(gè)步驟的啟動(dòng)，每個(gè)步驟的停止可以由下一步的啟動(dòng)來(lái)斷開(kāi)電路。自動(dòng)時(shí)：用i0.0來(lái)控制啟動(dòng)，用i0.1控制停止，按下停止后系統(tǒng)在完成當(dāng)前循環(huán)后停止。3.2 順序功能圖圖3.1 順序功能圖3.3 plc梯形圖 圖3.2 plc梯形圖4.程序調(diào)試說(shuō)明首先在v4.0 ste

11、p 7 microwin sp6 里將事先設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭?，然后再將程序?qū)С?，然后再在s7-200的仿真軟件里進(jìn)行調(diào)試仿真。 在此次課程設(shè)計(jì)的調(diào)試階段，出現(xiàn)了一些問(wèn)題，主要是在編寫(xiě)程序時(shí)所用的線圈出現(xiàn)了重復(fù)線圈的問(wèn)題，再把自動(dòng)控制系統(tǒng)程序調(diào)試過(guò)后，進(jìn)行了手動(dòng)的程序編寫(xiě)和調(diào)試，其中的子程序和主程序連接出現(xiàn)問(wèn)題，加入響鈴的時(shí)候模塊不夠用了，其他基本沒(méi)問(wèn)題。結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)這次設(shè)計(jì)實(shí)踐，我學(xué)會(huì)了plc的基本編程方法，對(duì)plc的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我的工程素質(zhì)，在沒(méi)有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我對(duì)知道的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我把自己想出來(lái)的程序用到plc中的時(shí)候，問(wèn)題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。通過(guò)解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，我對(duì)plc 的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我還得到了老師的幫助與意見(jiàn)。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，不是 每一個(gè)問(wèn)題都能自己解決，向老師請(qǐng)教或向同學(xué)討論是一個(gè)很好的方法，不是有句話叫做思而不學(xué)則殆。做事要學(xué)思結(jié)合。 最后誠(chéng)摯的感謝我的指導(dǎo)老師，您的悉心的教導(dǎo)使我們得以一窺污水處理系統(tǒng)的的深?yuàn)W，不時(shí)的討論并指點(diǎn)我正確的方向，使我在課程設(shè)計(jì)這段時(shí)間中獲益匪淺。老師對(duì)學(xué)