基于PLC的水廠濾池控制系統(tǒng)設計

1、基于PLC的水廠濾池控制系統(tǒng)設計畢業(yè)設計指導書 畢業(yè)設計是本科教學計劃的最后一個重要環(huán)節(jié)，是落實本科教育培養(yǎng)目標的重要組成部分。其重要目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識和技能，理論聯(lián)系實際，獨立分析、解決實際問題的能力，是學生從事本專業(yè)工程技術和科學研究工作的基本訓練。本設計是以水廠濾池為控制對象，設計一套以PLC 為控制主體的水廠濾池控制系統(tǒng)。要求設計者以嚴肅認真、一絲不茍的態(tài)度對待這次設計，通過這個環(huán)節(jié)的學習，提高學生獨立分析問題、解決問題的實際能力，學生應在系統(tǒng)設計、計算、工程繪圖、實驗、計算機使用、編制技術文件等方面的能力得到訓練和提高。一、畢業(yè)設計的題目、任務和要求1. 題目：基于PLC

2、的水廠濾池控制系統(tǒng)設計2. 任務：(1) 總體控制方案設計；(2) 繪制水廠濾池控制系統(tǒng)原理圖；(3) 系統(tǒng)硬件設備選型、PLC選型和I/O模塊選型；(4) 繪制系統(tǒng)硬件配置圖；(5) 繪制輸入輸出接線圖；(6) 編寫輸入輸出定義表；(7) 編寫程序流程圖，設計梯形圖控制程序；(8) 用組態(tài)軟件設計監(jiān)控系統(tǒng)；(9) 總結各種資料和經驗，編寫技術文件；(10) 寫畢業(yè)設計報告（包括說明書和相應圖紙）、準備畢業(yè)答辯。3. 目的、要求(1) 鞏固、聯(lián)系、充實、加深、擴大所學基礎理論知識和專業(yè)知識；(2) 掌握專業(yè)設計工作的流程、方法和步驟；(3) 增強計算、繪圖、編制技術文件的能力；(4) 提高運用

3、所學知識分析、解決實際問題的能力；(5) 通過畢業(yè)實習、畢業(yè)設計及畢業(yè)答辯全過程的訓練，加強師生之間交流，培養(yǎng)學術研討的好學風；(6) 培養(yǎng)學生嚴肅認真、刻苦鉆研、實事求是的工作作風；(7) 要求學生遵守作息時間，遵守學校的各項規(guī)章制度，確保畢業(yè)設計順利地、高質量地完成。二、畢業(yè)設計的一般步驟和基本內容1. 收集并整理設計所需原始資料，為確定設計方案作準備。2. 有針對性地復習掌握與本設計相關的內容，如“過程控制工程”、“可編程序控制器原理與應用”、“自動控制原理”、“交流調速系統(tǒng)”、“電子技術基礎”、 “計算機控制系統(tǒng)”等。3. 根據控制要求確定控制方案某水廠濾池部分由8個V型濾池組成，每個

4、濾池尺寸為6m×6m×6m，濾料采用單層1.4m加厚均粒石英沙濾料。設計濾速為9m/h，氣沖強度為15.3L/s·m2，水沖強度3.8 L/s·m2。每格濾池設置一個現場PLC，主要功能是完成濾池的自動反沖洗和恒水位過濾控制。在正常的過濾條件下，生產工藝要求將水位的波動限制在400±2cm的范圍內實現等速恒水位過濾。當濾池的運行滿足了反沖洗的條件(運行周期到、水頭信號或強沖信號)，需要進行反沖洗，以去除濾料層的雜質。按要求，每次只有一格濾池反沖洗，當多格濾池同時要求反沖洗時，系統(tǒng)自動按照先進先出的原則排隊進行。濾池正常過濾時，為實現恒水位過濾，

5、設計以出水流量為控制參數的濾池液位PID控制系統(tǒng)。當系統(tǒng)接收到手動強制沖洗信號、水頭損失信號、定時沖洗信號中的任一個指令時，進行單格濾池反沖洗。首先關閉進水閥，濾池內部的存留水經出水閥繼續(xù)過濾排除，當水位降至設定的反沖水位時(0.35m)，關閉出水閥并打開排污閥，排污閥的信號到位后打開反沖氣閥，啟動風機進行氣沖6min，然后關閉鼓風機，關閉反沖氣閥。打開反沖水閥，開啟反沖水泵，水洗6min，完成后關閉反沖水閥、停水泵，關閉排污閥、開啟進水閥接受待濾水。當水位升到接近過濾恒水位時，濾池反沖洗正式結束，系統(tǒng)轉入正常的過濾程序。在中控室設置主控PLC，其主要的功能是負責和各現場的PLC通信，收集反沖

6、洗水泵、鼓風機等反沖洗設備信號，協(xié)調各格濾池的反沖洗。三、系統(tǒng)硬件設計根據控制要求，確定總體控制方案后，先進行系統(tǒng)硬件設計。主要包括以下內容： 1. 合理選擇硬件設備；根據控制要求，合理選擇傳感器型號、精度、量程；合理選擇執(zhí)行器型號和規(guī)格。確定其它電氣元件型號和數目。2. PLC選型；3. 估算所需I/O點數，進行I/O模塊選型；4. 繪制系統(tǒng)硬件配置圖；5. 繪制輸入輸出接線圖。四、系統(tǒng)軟件設計1. 根據硬件連接情況，編寫輸入輸出定義表；2. 根據控制要求，編寫梯形圖程序；3. 對程序進行調試和修改。五、控制算法及參數整定 根據所設計的控制方案和被控對象模型，合理選擇控制算法并進行參數整定，

7、使系統(tǒng)性能滿足控制要求。六、監(jiān)控系統(tǒng)設計 利用組態(tài)軟件設計該系統(tǒng)的監(jiān)控畫面，包括流程圖畫面、實時參數顯示畫面、PID參數整定畫面、趨勢圖畫面等。七、編制技術文件 畢業(yè)設計的技術文件主要包括畢業(yè)設計論文（說明書）和相關圖紙兩個部分。1. 總結整理設計過程中的各種資料和經驗、教訓；2. 編制畢業(yè)設計（論文）說明書：(1) 篇幅在1.52萬字；(2) 設計書（論文）完整，系統(tǒng)性強（有目錄、前言、中英文摘要、正文、結束語、主要參考文獻等部分）；(3) 中、英文摘要約300字，關鍵詞35個；(4) 內容正確、文筆流暢、層次分明，格式規(guī)范；(5) 文字錄入：手寫時要求字跡規(guī)范、不得潦草，圖紙清晰、整潔，不

8、得有涂改；計算機打印的必須進行細心的排版，每頁須有頁碼。所有插圖必須一一繪制，不得用拷貝過來的圖。(6) 畢業(yè)設計說明書裝訂要整齊、美觀，封面和內頁的設計任務書必須用碳素黑色墨水、宋體或楷體認真書寫，不得潦草涂改。3. 繪制相關圖紙，要求：(1) 圖紙規(guī)格符合國家標準，標題欄規(guī)格統(tǒng)一；(2) 圖面布局合理，線條均勻、字跡規(guī)范，整潔清晰；(3) 如用計算機繪制，必須保證圖紙中的器件清晰可見；(4) 圖中各元件必須標注字母名稱和相應的參數大小。4. 查閱文獻資料在8篇以上，其中外文資料不少于2篇，其中一篇譯成中文（不少于3000漢字），外文翻譯用畢業(yè)設計用紙書寫，譯文與外文原文一起裝訂成冊。七、準

9、備答辯完成整個設計工作后，要對所做設計進行全面總結，對設計中的每一個部分進行充分仔細的準備。其中包括你所設計系統(tǒng)的特點，存在的問題，解決的辦法，未來的發(fā)展等等，寫成15分鐘左右的發(fā)言稿，準備答辯中用。八、時間安排本學期畢業(yè)設計共十六周，具體安排如下：1-2周：復習“過程控制工程”、“可編程控制器原理與應用”、“自動控制原理”、“交流調速系統(tǒng)”、“電子技術基礎”、 “計算機控制系統(tǒng)”等相關內容；3-4周：查閱相關資料，確定總體設計方案；5-6周：熟悉PLC及其相關模塊、網絡，進行系統(tǒng)硬件設計； 7-9周：熟悉PLC相關軟件，進行系統(tǒng)軟件設計；10-11周：程序調試；12-13周：監(jiān)控系統(tǒng)設計；

10、14-15周：編寫畢業(yè)設計技術文件：說明書和圖紙；16周：準備答辯，對設計內容進行總結，弄懂各部分的原理及系統(tǒng)的工作過程，寫出畢業(yè)答辯的發(fā)言稿，做到心中有數，應對畢業(yè)答辯。其中包括2周畢業(yè)實習。九、設計任務書1. 設計題目：基于PLC的水廠濾池控制系統(tǒng)設計2. 原始參數：每個濾池尺寸為6m×6m×6m，濾料采用單層1.4m加厚均粒石英沙濾料，設計濾速為9m/h，氣沖強度為15.3L/s·m2，水沖強度3.8 L/s·m2，濾池水位控制在400±2cm，過濾和濾池反沖洗兩個子過程間隔時間為24h。3. 任務要求：設計一套系統(tǒng)，包括系統(tǒng)硬件、軟件和監(jiān)控系統(tǒng)設計。4. 性能指標：濾池水位控制在400±2cm，超調量10，調節(jié)時間60s，濾后水濁度<0.7NTU(濾池進水濁度<10NTU)。5. 畢業(yè)設計成果：設計說明書一本，圖紙一套。6. 任務下達時間：2.20，完成時間：6.16。十、主要參考書（資料）1.過程控制系統(tǒng) 邵