海水淡化控制畢業(yè)設(shè)計(jì)

PAGEPAGE55學(xué)校代碼：11059學(xué)號(hào)：0805070309Hefei畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）BACHELORDISSERTATION論文題目：海水淡化控制設(shè)計(jì)學(xué)位類別：工學(xué)學(xué)士年級(jí)專業(yè)：自動(dòng)化專業(yè)作者姓名：導(dǎo)師姓名：完成時(shí)間：2012.5.22海水淡化控制設(shè)計(jì)摘要海水淡化是實(shí)現(xiàn)水資源利用的開源增量技術(shù)，可以增加淡水總量，且不受時(shí)空和氣候影響，水質(zhì)好、價(jià)格漸趨合理，可以保障沿海居民飲用水和工業(yè)鍋爐補(bǔ)水等穩(wěn)定供水。本文主要介紹了利用PLC控制海水反滲透淡化裝置，實(shí)現(xiàn)海水的自動(dòng)補(bǔ)給、沉淀、去污、多組過濾膜的加藥清洗、淡水儲(chǔ)備和排放等過程，并利用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)人機(jī)界面，對(duì)處理過程監(jiān)測(cè)和控制。該設(shè)計(jì)是以西門子S7-200系列的PLC為核心來實(shí)現(xiàn)海水淡化的處理過程，包括自動(dòng)、手動(dòng)兩種運(yùn)行模式。上位機(jī)采用了組態(tài)王軟件完成監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)，以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定、修改、顯示等功能，并對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。下位機(jī)利用PLC編程實(shí)現(xiàn)過程控制。設(shè)計(jì)系統(tǒng)將硬件和軟件結(jié)合，并通過調(diào)試運(yùn)行驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了海水淡化的基本功能要求。關(guān)鍵詞：海水淡化；反滲透；PLC；組態(tài)

DesignofSeawaterDesalinationControlABSTRACTSeawaterdesalinationisanopensourceincrementtechnology,itcanincreasethetotalamountoffreshwater,anditisn'taffectedbytimeandspaceorweather.Thewaterqualityisalsogood,thepriceisreasonable,anditcankeepstablewatersupplyforcoastalresidentsofdrinkingwaterandindustrialboilerwater.ThispapermainlydescribeshowtousePLCtocontrolseawaterreverseosmosisdesalinationdevice,andachievestheautomaticsupplyofseawater,precipitation,decontamination,andalsothecleaning,addingfreshwaterreserveanddischargingprocessofthemultiplegroupsoffiltermembrane,andtheconfigurationsoftwareisusedtodesignman-machineinterfacetoachievetheprocessmonitoringandcontrol.ThedesignisbasedonSIEMENSS7-200seriesofPLCasthecoretoachieveseawaterdesalinationprocess.Twooperationalmodesinthecontrolsystemareoffered,autoandmanual.Inthedesignofthissystem,theuppercomputermainlyusestheKingviewsoftwaretocompletemonitoringinterfacedesign,anditcandisplaycontrolequipmentconditioninanimationway.Configurationinterfacecanalsoachievethefunctionssuchasparameteradjusting,modifyinganddisplaying,etc.Itcanperformrealtimealarmforthesystemfails.ThelowercomputerusesPLCprogrammingtoachieveprocesscontrol.DesignsystemrealizedbasicfunctionofSeawaterdesalinationbyjointdebuggingoperationoftheunitedhardwareandsoftware.KEYWORDS:SeawaterDesalination;ReverseOsmosis;PLC;Configuration

目錄第一章前言 11.1問題的提出 11.2海水淡化技術(shù)及發(fā)展 11.2.1海水淡化方法 11.2.2海水淡化的能耗與成本 21.3研究目的與內(nèi)容 2第二章方案設(shè)計(jì) 32.1工藝流程介紹 32.2電氣控制方案 42.2.1電氣控制示意圖 42.2.2PLC程序設(shè)計(jì)流程 52.3上位機(jī)設(shè)計(jì)目標(biāo) 6第三章硬件設(shè)計(jì) 83.1PLC簡(jiǎn)介 83.2一次接線圖設(shè)計(jì) 83.3主要器件選型 93.4I/O分配表 113.5I/O接線圖設(shè)計(jì) 12第四章PLC程序設(shè)計(jì) 144.1新建項(xiàng)目 144.2輸入程序 154.3程序設(shè)計(jì) 16第五章組態(tài)設(shè)計(jì) 225.1組態(tài)王簡(jiǎn)介 225.2新建工程 225.3通道連接 235.4組態(tài)畫面及其連接 255.4.1畫面設(shè)計(jì) 255.4.2變量設(shè)置 285.4.3動(dòng)畫連接 295.5控制策略 345.6配置運(yùn)行系統(tǒng) 35第六章系統(tǒng)調(diào)試 366.1組態(tài)界面調(diào)試 366.1.1定義串口類型設(shè)備 366.1.2定義I/O變量 366.1.3運(yùn)行調(diào)試界面 366.2PLC軟硬件調(diào)試 386.2.1PLC軟件調(diào)試 386.2.2PLC硬件調(diào)試 396.3聯(lián)機(jī)調(diào)試 406.3.1組態(tài)與PLC通訊測(cè)試 406.3.2運(yùn)行結(jié)果 40結(jié)論 42參考文獻(xiàn) 43致謝 44附錄 45第一章前言海水淡化即利用海水脫鹽生產(chǎn)淡水。是實(shí)現(xiàn)水資源利用的開源增量技術(shù)，可以增加淡水總量，且不受時(shí)空和氣候影響，水質(zhì)好、價(jià)格漸趨合理，可以保障沿海居民飲用水和工業(yè)鍋爐補(bǔ)水等穩(wěn)定供水。從海水中取得淡水的過程謂海水淡化?，F(xiàn)在所用的海水淡化方法有海水凍結(jié)法、電滲析發(fā)、蒸餾法、反滲透法，目前應(yīng)用反滲透膜的反滲透法以其設(shè)備簡(jiǎn)單、易于維護(hù)和設(shè)備模塊化的優(yōu)點(diǎn)迅速占領(lǐng)市場(chǎng)，逐步取代蒸餾法成為應(yīng)用最廣泛的方法。海水淡化技術(shù)的發(fā)展與工業(yè)應(yīng)用，已有半個(gè)世紀(jì)的歷史，在此期間形成了以多級(jí)閃蒸、反滲透和多效蒸發(fā)為主要代表的工業(yè)技術(shù)。專家普遍認(rèn)為，今后三、四十年在工業(yè)應(yīng)用上，這三項(xiàng)技術(shù)仍占主導(dǎo)地位，但反滲透的比重將越來越大。從地區(qū)上來講，中東海灣國(guó)家仍將以多級(jí)閃蒸為首選，因?yàn)樗哂写笮突统笮突▎闻_(tái)設(shè)備產(chǎn)水量目前已高達(dá)日產(chǎn)淡水4～5萬噸）、適應(yīng)于污染重的海灣水以及預(yù)處理費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)；然而在中東以外地區(qū)將以反滲透或膜法為首選，因?yàn)槟しǖ哪芎暮统杀径季哂袃?yōu)勢(shì)，以北美地區(qū)為例，近期的發(fā)展已經(jīng)表明，在淡化和水處理方面都將以膜法為主[1]。1.1問題的提出設(shè)計(jì)要求利用PLC控制海水反滲透淡化裝置，實(shí)現(xiàn)海水淡化，控制方便，穩(wěn)定性好，可靠性高。要求實(shí)現(xiàn)海水的自動(dòng)補(bǔ)給、沉淀、去污、多組過濾膜的加藥清洗、淡水儲(chǔ)備和排放等過程，利用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)人機(jī)界面，對(duì)處理過程監(jiān)測(cè)和控制。重點(diǎn)研究PLC、組態(tài)軟件在海水淡化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。1.2海水淡化技術(shù)及發(fā)展1.2.1海水淡化方法海水淡化，亦稱海水脫鹽，是通過裝置和設(shè)備除去海水中鹽分并獲得淡水的工藝過程。海水淡化的方法可分為蒸餾法和膜法。海水淡化的蒸餾法主要有：多級(jí)閃蒸(MSF)、低溫多效(LT-MED)和壓汽蒸餾(MVC)三種技術(shù)。前兩種技術(shù)主要采用蒸汽作熱源，多與電廠結(jié)合、抽取透平的乏汽制造蒸餾水。壓汽蒸餾技術(shù)是利用熱泵蒸發(fā)技術(shù)，它僅使用電能，應(yīng)用對(duì)象主要是沒有熱源的島嶼地區(qū)。膜法主要指反滲透（RO）技術(shù)，它利用半透膜，在壓力下允許水透過而使鹽分和雜質(zhì)截留的技術(shù)[2]。海水淡化是當(dāng)今世界競(jìng)相研究的高新技術(shù)，美、法、日、以色列等國(guó)的技術(shù)已經(jīng)非常發(fā)達(dá)，而且已形成海水淡化產(chǎn)業(yè)[3]。我國(guó)的海水淡化技術(shù)研究始于50年代，經(jīng)過40多年的發(fā)展，也培養(yǎng)和鍛煉了自己的海水淡化專門人才，組建了一些專門科研開發(fā)機(jī)構(gòu)，在蒸餾淡化、反滲透兩大技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)過幾個(gè)五年計(jì)劃的攻關(guān)，多項(xiàng)工程的實(shí)踐，已具有較豐富的經(jīng)驗(yàn)。但由于人們對(duì)海水淡化的認(rèn)識(shí)不完全，國(guó)家經(jīng)費(fèi)投入少，使這項(xiàng)技術(shù)不能得到很快地發(fā)展。1.2.2海水淡化的能耗與成本對(duì)于海水淡化，能耗是直接決定其成本高低的關(guān)鍵。40多年來隨著技術(shù)的提高，海水淡化的能耗指標(biāo)降低了90%左右，成本隨之大為降低。目前我國(guó)海水淡化的成本已經(jīng)降至4~7元/立方米，苦咸水淡化的成本則降至2~4元/立方米，如天津大港電廠的海水淡化成本為5元/立方米左右，河北省滄州市的苦咸水淡化成本為2.5元/立方米左右。如果進(jìn)一步綜合利用，把淡化后的濃鹽水用來制鹽和提取化學(xué)物質(zhì)等，則其淡化成本還可以大大降低。至于某些生產(chǎn)性的工藝用水，如電廠鍋爐用水，由于對(duì)水質(zhì)要求較高，需由自來水進(jìn)行再處理，此時(shí)其綜合成本將大大高于海水淡化的一次性處理成本。可見，如果拋開政府補(bǔ)貼等政策性因素而單從經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面分析，海水淡化尤其是苦咸水淡化的單位成本實(shí)際上是很有競(jìng)爭(zhēng)力的[4]。隨著淡水資源的日趨缺乏，各個(gè)城市節(jié)水措施已經(jīng)出臺(tái)，實(shí)行自來水限量使用,超標(biāo)加價(jià)。由此可以預(yù)見，在不久的將來，一方面海水淡化成本不斷降低，另一方面自來水的價(jià)格不斷上漲，兩者將越來越接近，自來水價(jià)格甚至將高于苦咸水淡化的成本，海水淡化的成本問題將得以解決。成本問題的解決將會(huì)對(duì)海水淡化的廣泛應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程產(chǎn)生極大的促進(jìn)作用。1.3研究目的與內(nèi)容在海水淡化工業(yè)生產(chǎn)過程中，利用PLC具有抗干擾能力強(qiáng)、組網(wǎng)方便、適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等特點(diǎn)[5]，使控制系統(tǒng)利用PLC能更好的實(shí)現(xiàn)海水淡化處理過程的電磁閥及水泵電機(jī)的控制，并在系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)自動(dòng)切換狀態(tài)或停機(jī)，以防止事故發(fā)生。本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是基于組態(tài)王監(jiān)控和PLC控制的海水淡化控制系統(tǒng)。其內(nèi)容主要包括兩部分：一、采用組態(tài)王6.55工業(yè)控制軟件建立一個(gè)人機(jī)交互的監(jiān)控系統(tǒng)，其監(jiān)控的信息是液位、水量、水泵以及報(bào)警信息。二、采用西門子公司的S7-200的PLC控制器組成的海水淡化控制系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)時(shí)的情況控制各個(gè)電磁閥及水泵電機(jī)的工作情況，同時(shí)，確保各個(gè)水罐的液位處在一個(gè)設(shè)定的范圍之內(nèi)。第二章方案設(shè)計(jì)2.1工藝流程介紹本系統(tǒng)采用反滲透法進(jìn)行海水淡化，反滲透水處理是采用膜分離的水處理技術(shù)，被認(rèn)為是目前國(guó)際上最先進(jìn)的水處理方法。反滲透海水淡化裝置包括預(yù)處理系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)。預(yù)處理部分主要包括取水泵、增壓泵、自清洗過濾器以及加藥裝置。反滲透部分主要包括高壓泵、反滲透膜組、反滲透低壓沖洗泵以及加藥裝置。整個(gè)工藝示意如圖2-1所示。圖2-1反滲透海水淡化工藝流程圖本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用雙組膜組件同時(shí)或交替運(yùn)行，該海水淡化系統(tǒng)在處理過程中能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)供水。系統(tǒng)反滲透部分工作原理示意圖如圖2-2所示。圖2-2系統(tǒng)反滲透部分原理示意圖該系統(tǒng)在中間水罐和產(chǎn)品水罐中裝有液位檢測(cè)裝置，當(dāng)中間水罐水位過低時(shí)，初級(jí)凈化海水進(jìn)入中間水罐，工作泵停止，以防止空抽而降低工作泵壽命。同理，為防溢出，當(dāng)產(chǎn)品水罐中水位達(dá)到預(yù)定高度時(shí)，系統(tǒng)將停止運(yùn)行。同時(shí)，產(chǎn)品水罐的下部可以打開閥門為用水部門供水。此外，源水罐底部裝有手動(dòng)閥門，用于將一些水中沉淀物排出。整個(gè)系統(tǒng)由A膜和B膜雙組膜組成，雙組膜可同時(shí)產(chǎn)水，也可交替運(yùn)行，海水淡化過程共分為雙膜工作階段、清洗階段和排污階段。在雙膜工作階段，A膜和B膜可同時(shí)進(jìn)行水處理，此時(shí)工作泵將源水罐的水抽人雙膜內(nèi)，通過閥門控制，處理后的凈水或者注入產(chǎn)品水灌成為產(chǎn)品水，或者回注入源水罐重新處理。（1）清洗。在雙膜工作一段時(shí)間后，膜內(nèi)積攢了一定的鹽分，如果不進(jìn)行清洗，就會(huì)使水流不暢，可能導(dǎo)致管道超壓，造成事故。為確保實(shí)現(xiàn)連續(xù)供水，系統(tǒng)中的雙組膜件交替運(yùn)行，一組膜在工作，繼續(xù)產(chǎn)水；另一組膜在進(jìn)行清洗，將存留在膜內(nèi)的鹽分清洗干凈，這樣可以保證淡水順利的滲透，并能減小管道內(nèi)壓力，保證系統(tǒng)順利運(yùn)行。由于在清洗階段，A膜和B膜是交替運(yùn)行，所以分為A膜工作B膜清洗(清洗B)和B膜工作A膜清洗(清洗A)兩種清洗方式。每個(gè)清洗過程需要40s，前20s需要在小流量的反洗水中加入藥劑，稱為加藥清洗階段，而后20s，無需加藥，只需用強(qiáng)水沖洗，故稱強(qiáng)水沖洗階段。（2）排污。半透膜經(jīng)過清洗后，膜內(nèi)將殘存一些濃鹽水，為使膜內(nèi)污水進(jìn)一步排放干凈。在A膜清洗后要進(jìn)行A膜排污，B膜清洗后進(jìn)行B膜排污，所以排污分為A膜排污和B膜排污兩種情況。2.2電氣控制方案2.2.1電氣控制示意圖本系統(tǒng)利用PLC實(shí)現(xiàn)海水淡化處理過程的電磁閥及水泵電機(jī)的控制，系統(tǒng)通過傳感器信號(hào)以及接觸器開關(guān)信號(hào)對(duì)PLC的輸入，來控制各繼電器以及電磁閥門的工作情況。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)共有17個(gè)輸入和14個(gè)輸出，系統(tǒng)電氣控制原理圖如圖2-3所示。圖2-3電氣控制示意圖2.2.2PLC程序設(shè)計(jì)流程PLC的程序設(shè)計(jì)主要包括：主程序、自動(dòng)子程序和手動(dòng)子程序。其中，主程序主要負(fù)責(zé)各子程序的管理調(diào)用。自動(dòng)子程序主要實(shí)現(xiàn)海水的自動(dòng)補(bǔ)給、沉淀、去污、多組過濾膜的加藥清洗、淡水儲(chǔ)備和排放等過程。當(dāng)中間水罐和產(chǎn)品水罐的液位過高或過低時(shí)，通過PLC程序控制，實(shí)現(xiàn)高水位停止注水和低水位停止放水的功能。手動(dòng)子程序，主要用于當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以用來檢測(cè)系統(tǒng)故障部分。該控制系統(tǒng)具有自動(dòng)、手動(dòng)兩種運(yùn)行模式。其中，可編程控制器主程序設(shè)計(jì)流程如圖2-4所示。圖2-4主程序流程圖其中，手動(dòng)模式和自動(dòng)模式的子程序流程圖分別如圖2-5和圖2-6所示。圖2-5手動(dòng)模式程序流程圖圖2-6自動(dòng)模式程序流程圖2.3上位機(jī)設(shè)計(jì)目標(biāo)本系統(tǒng)上位機(jī)采用組態(tài)設(shè)計(jì)人機(jī)界面，能夠方便直觀地了解海水淡化處理系統(tǒng)的工作階段，并能實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定和異常報(bào)警，便于系統(tǒng)維修和調(diào)試[6]。本系統(tǒng)主要包括手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行，設(shè)計(jì)組態(tài)界面如圖2-7所示。圖2-7系統(tǒng)組態(tài)畫面當(dāng)開關(guān)旋鈕旋至自動(dòng)，按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，系統(tǒng)將按照雙膜工作、清洗A、排污A、清洗B、排污B的順序依次執(zhí)行程序設(shè)定的時(shí)間，排污B后重新轉(zhuǎn)回到雙膜工作，開始另一個(gè)執(zhí)行周期。自動(dòng)運(yùn)行利用組態(tài)界面可以對(duì)電磁閥門工作狀態(tài)和引起系統(tǒng)停機(jī)的故障進(jìn)行監(jiān)控，并能對(duì)流量參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)旋鈕旋至手動(dòng)時(shí)，可以分別對(duì)各電磁閥、電機(jī)進(jìn)行操作。當(dāng)按下系統(tǒng)急停按鈕，則停止系統(tǒng)運(yùn)行。海水淡化處理過程中，必須考慮系統(tǒng)設(shè)備的故障處理[7]。例如，中間水罐和產(chǎn)品水罐都有高低液位控制，通過PLC程序控制，實(shí)現(xiàn)了高水位停止注水和低水位停止放水的功能，這樣，既防止了水的溢出，又避免了水泵抽空的狀況發(fā)生。當(dāng)雙膜工作過程中，管道壓力過高，超出允許范圍時(shí)，說明膜內(nèi)鹽分過多，需要清洗，此時(shí)通過PLC程序控制將自動(dòng)進(jìn)入相應(yīng)膜的清洗狀態(tài)，同時(shí)給出報(bào)警。另外，當(dāng)工作電機(jī)、反洗電機(jī)及變頻器等硬件設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)停車，防止意外發(fā)生[8]。因此，在系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)，除了通過PLC程序控制，使系統(tǒng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施外，還應(yīng)能通過人機(jī)界面，反映出系統(tǒng)發(fā)生異常的原因，在系統(tǒng)故障報(bào)警界面上，發(fā)生異常的故障狀態(tài)指示燈將被點(diǎn)亮，可以很方便地查到故障原因，便于維護(hù)人員縮短查找故障時(shí)間，提高維護(hù)效率。故依次可以設(shè)計(jì)系統(tǒng)故障報(bào)警界面，對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的液位過高過低或水泵故障進(jìn)行報(bào)警。第三章硬件設(shè)計(jì)3.1PLC簡(jiǎn)介可編程序邏輯控制器（ProgrammableLogicController，英文縮寫為PLC），是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它面向控制過程、面向用戶、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境、操作方便、可靠性高，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM）之一[9]。PLC控制技術(shù)代表著當(dāng)前程序控制的先進(jìn)水平，PLC裝置已成為自動(dòng)化系統(tǒng)的基本裝置。其中，西門子公司的SIMATIC系列屬于小型PLC，可用于代替繼電器的簡(jiǎn)單控制場(chǎng)合，也可用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)[10]。由于它有極強(qiáng)的通信能力，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。S7-200的可用性高，可以用于梯形圖、語句表（即指令表）和功能塊圖三種語言來編程。它的指令豐富，指令功能強(qiáng)，易于掌握，操作方便，內(nèi)置有高速計(jì)數(shù)器、高速輸出、PID控制器、RS-485通信/編程接口、PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由端口模式通信功能，最大可以擴(kuò)展到248點(diǎn)數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O，最多有30多KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。S7-200系列PLC在通電后，需要對(duì)硬件和軟件作一些初始化的工作。為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)各種輸入信號(hào)，初始化后不停地分階段處理各種不同的任務(wù)，這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作模式。其工作階段包括：（1）讀取數(shù)據(jù)：在PLC的存儲(chǔ)器中，設(shè)置了一片區(qū)域存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)，它們分別稱為輸入過程映像寄存器和輸出過程映像寄存器。CPU以字節(jié)“8位”為單位來讀寫輸入/輸出過程映像寄存器。（2）執(zhí)行用戶程序：PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按順序排列。在RUN工作模式的程序執(zhí)行階段，在沒有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，CPU從第一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序。（3）通訊處理：在通訊請(qǐng)求處理階段，CPU處理從通訊接口和智能模塊接收到的信息。3.2一次接線圖設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)涉及到對(duì)6個(gè)電機(jī)的控制，系統(tǒng)的電機(jī)控制一次接線圖，如圖3-1所示。圖3-1電機(jī)控制一次接線圖其中，QK是三相電源開關(guān)，主要控制主電路的電源通斷；FU為電路的熔斷器，起到電路短路保護(hù)的作用；KM1、KM2等分別為控制該支路通斷的主觸頭；FR1、FR2等分別表示保護(hù)該支路的熱繼電器，起到電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載保護(hù)的作用；M1、M2等分別代表取水泵、增壓泵等電動(dòng)機(jī)。3.3主要器件選型1、PLC的選型本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用的是西門子公司的S7-200系列的PLC。由于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)有12個(gè)輸入和16個(gè)輸出，故CPU型號(hào)選用CPU226，如圖3-2所示。該CPU模塊共有24個(gè)輸入和16個(gè)輸出，用戶程序區(qū)存儲(chǔ)容量為4096字，用戶數(shù)據(jù)區(qū)存儲(chǔ)容量為2560字，用戶存儲(chǔ)器類型EEPROM，能夠滿足設(shè)計(jì)的要求。圖3-2西門子S7-200CPU2262、水泵的選型根據(jù)海水淡化系統(tǒng)水泵的技術(shù)參數(shù)，具體水泵選擇的型號(hào)如下：取水泵、中間水泵以及產(chǎn)品水泵選用的型號(hào)為AT250QH80-30/1（如圖3-3所示）。其中，“250”表示使用井徑不小于250毫米，“Q”和“H”分別代表潛水和海水的意思，“80”代表流量為80m3/h，“30”代表揚(yáng)程為30米，“1”表示為一級(jí)葉輪串聯(lián)。反洗泵選用型號(hào)為AT250QH80-60/2圖3-3AT250QH80型耐腐蝕海水泵3、接觸器的選型根據(jù)設(shè)計(jì)需求，選用交流接觸器，從而來控制水泵的運(yùn)行。接觸器選用型號(hào)為CJ20-10(其中“CJ”為交流接觸器的代號(hào)，“20”為設(shè)計(jì)序號(hào)，“10”代表額定電流為10A圖3-4CJ20-10接觸器4、電磁閥的選型通過查詢相關(guān)資料，選用的電磁閥型號(hào)如下：高壓泵控制電磁閥（SV03、SV04）選用型號(hào)為DN80常閉電磁閥。其中，DN80表示液動(dòng)、內(nèi)螺紋連接，閥瓣密封面材料為橡膠，閥座密封面材料為襯膠，公稱壓力為10公斤/平方厘米，公稱口徑為80mm的鐵制蝶閥。反沖洗電磁閥(SV05、SV05)選用DN65常閉電磁閥。其它控制電磁閥均選用DN205、其它器件選型包括指示燈、按鈕以及各類傳感器以及水質(zhì)檢測(cè)儀器。其中，指示燈包括報(bào)警指示燈以及LED指示燈分別用于報(bào)警和信號(hào)指示。傳感器包括液位傳感器和壓力傳感器，用于對(duì)液位和管道壓力的檢測(cè)。水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀主要是用于檢測(cè)所產(chǎn)水的水質(zhì)是否符合使用水的標(biāo)準(zhǔn)，從而控制加藥量。3.4I/O分配表設(shè)計(jì)選用的PLC是西門子S7-200CPU226，故I/0分配表分別如表3-1和表3-2所示。表3-1輸入分配編號(hào)地址說明功能1I0.0按鈕SB1自動(dòng)/手動(dòng)2I0.1按鈕SB2停止/啟動(dòng)3I0.2按鈕SB3接入沉淀池高液位信號(hào)4I0.3按鈕SB4接入沉淀池低液位信號(hào)5I0.4按鈕SB5接入中間水罐高液位信號(hào)6I0.5按鈕SB6接入中間水罐低液位信號(hào)7I0.6按鈕SB7接入產(chǎn)水罐高液位信號(hào)8I0.7按鈕SB8接入產(chǎn)水罐低液位信號(hào)9I1.0按鈕SB9接入清洗A膜信號(hào)10I1.1按鈕SB10接入清洗B膜信號(hào)11I1.2按鈕SB11接入排污A膜信號(hào)12I1.3按鈕SB12接入排污B膜信號(hào)表3-2輸出分配編號(hào)地址說明功能1Q0.0L1控制自動(dòng)指示燈亮滅2Q0.1L2控制手動(dòng)指示燈亮滅3Q0.2L3控制啟動(dòng)指示燈亮滅4Q0.3L4控制停止指示燈亮滅5Q0.4KM1接取水泵電磁閥6Q0.5KM2、SV1控制增壓泵接觸器和電磁閥SV017Q0.6KM3、KM4、SV2控制中間水泵和高壓泵接觸器、SV028Q0.7SV3控制SV03開關(guān)9Q1.0SV4控制SV04開關(guān)10Q1.1SV8控制SV08開關(guān)11Q1.2KM5控制產(chǎn)品水泵電磁閥12Q1.3KM6控制反洗泵電池閥13Q1.4HV17控制加藥閥HV17開關(guān)14Q1.5SV5控制SV05開關(guān)15Q1.6SV6控制SV06開關(guān)16Q1.7SV7控制SV07開關(guān)3.5I/O接線圖設(shè)計(jì)根據(jù)海水淡化控制設(shè)計(jì)的功能要求，使用一臺(tái)SIEMENS的S7-200系列主機(jī)CPU226，該主機(jī)有12點(diǎn)24V（DC）開關(guān)量輸入，16點(diǎn)繼電器方式輸出。I/O接線圖見圖3-5所示。其中，開關(guān)SB1至SB12分別接輸入I0.0至I1.4；Q0.0至Q0.3輸出分別控制指示燈L1至L4，Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q1.2、Q1.3輸出分別控制接觸器KM1至KM6的通斷（輸出Q0.6控制KM3和KM4），其它輸出均控制相應(yīng)電磁閥的開關(guān)。圖3-5系統(tǒng)I/O接線圖第四章PLC程序設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的PLC程序是采用STEP7-MicroWINV4.0編程軟件編程的，該軟件可以根據(jù)控制系統(tǒng)的要求編制控制程序，并完成與PLC的實(shí)時(shí)通信，進(jìn)行程序的下載與上傳及在線監(jiān)控等功能。下面介紹如何使用該軟件實(shí)現(xiàn)PLC軟件部分的編程。4.1新建項(xiàng)目首先，打開PLC程序編程軟件STEP7-Micro/WIN，彈出編程軟件主界面。STEP7-Micro/WIN編程軟件的窗口界面及各組件如圖4-1所示。圖4-1STEP7-Micro/WIN窗口組件主界面包括以下幾個(gè)區(qū)：菜單欄、工具欄、瀏覽條、指令樹窗口、輸出窗口、狀態(tài)條、程序編輯器和局部變量表等。編程軟件運(yùn)行后，會(huì)在主窗口自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)以“項(xiàng)目1”命名的項(xiàng)目文件，也可在菜單欄的“文件”中。左鍵單擊“新建”項(xiàng)或工具條中的“新建項(xiàng)目”按鈕，主窗口會(huì)顯示新建的項(xiàng)目文件主程序區(qū)。STEP7-Micro/WIN支持LAD（梯形圖）、STL（語句表）和FBD（功能塊圖）3種編程方式，其中LAD是系統(tǒng)默認(rèn)的程序編程方式。程序塊有主程序、可選的子程序和中斷程序組成。個(gè)程序分別包括程序注釋、子程序注釋、中斷程序注釋；程序段編輯區(qū)包括程序段網(wǎng)絡(luò)編號(hào)、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題、網(wǎng)絡(luò)注釋和母線，左鍵單擊“瀏覽條”中圖標(biāo)，直接切換項(xiàng)目的不同組件，如程序塊、狀態(tài)表、符號(hào)表、數(shù)據(jù)塊和交叉引用等。4.2輸入程序輸入梯形圖程序可以通過指令樹、指令工具欄按鈕、快捷鍵等方式進(jìn)行。程序塊有可執(zhí)行的指令代碼和注釋組成。輸入編程指令梯形圖的編程指令主要有線圈、觸點(diǎn)、指令盒、標(biāo)號(hào)及連接線。輸入編程指令的方法如下：在程序段編程區(qū)單擊要放置編程指令的位置，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“選擇方框”（矩形光標(biāo)），然后再指令樹所列的一系列指令中，雙擊要輸入的指令符號(hào)，就可在矩形光標(biāo)處放置這個(gè)編程原件，如圖4-2所示?；蛘咴谥噶顦渲袉螕暨x擇指令并按住，將指令拖拽至程序段編輯區(qū)需要放置指令的位置或釋放鼠標(biāo)按鍵，則相應(yīng)指令呈現(xiàn)在該位置，如圖4-2（b）所示。（a）（b）圖4-2輸入編程元件輸入注釋梯形圖編輯器共有4個(gè)注釋級(jí)別，分別是程序注釋、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題、網(wǎng)絡(luò)注釋和項(xiàng)目組件屬性?？梢詾槊總€(gè)POU或網(wǎng)絡(luò)加標(biāo)題或必要的注釋說明，使程序清晰易讀。（1）程序注釋。單擊“網(wǎng)絡(luò)1”上方的灰色文本框，鍵入POU注釋，例如“主程序”。POU注釋是提供援用項(xiàng)目，反復(fù)單擊“公用工具欄”中的“切換POU注釋”按鈕或選擇“查看\POU注釋”選項(xiàng)，可以在POU注釋“打開”或“關(guān)閉”之間切換?？梢晻r(shí)，項(xiàng)目組件注釋始終位于POU頂端，并在第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之前顯示。（2）網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題。將光標(biāo)放在網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題行的任何位置，輸入一個(gè)評(píng)價(jià)該邏輯網(wǎng)絡(luò)功能的標(biāo)題，例如，輸入“清洗A膜”，表示該段程序用于控制清洗A膜。（3）網(wǎng)絡(luò)注釋。單擊“網(wǎng)絡(luò)n”下面的灰色文本框，輸入有關(guān)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的說明。同樣，反復(fù)單擊“切換網(wǎng)絡(luò)注釋”按鈕或選擇“查看\網(wǎng)絡(luò)注釋”選項(xiàng)，可以在網(wǎng)絡(luò)注釋“打開”或“關(guān)閉”之間切換。4.3程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的PLC程序主要包括：主程序，自動(dòng)子程序和手動(dòng)子程序。其中，主程序王城的功能是通過控制輸入“I0.0”來控制系統(tǒng)選用手動(dòng)模式還是自動(dòng)模式。主程序梯形圖如圖4-3所示。當(dāng)輸入“I0.0”為“0”時(shí)，系統(tǒng)為手動(dòng)模式，當(dāng)輸入“I0.0”為“圖4-3主程序梯形圖手動(dòng)子程序通過控制各按鈕來控制相應(yīng)部分的運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)可以利用手動(dòng)程序來檢查故障出現(xiàn)點(diǎn)。手動(dòng)子程序具體見附錄。自動(dòng)子程序主要是主要實(shí)現(xiàn)海水的自動(dòng)補(bǔ)給、沉淀、去污、多組過濾膜的加藥清洗、淡水儲(chǔ)備和排放等過程。同時(shí)調(diào)節(jié)個(gè)水罐液位的高低，例如，當(dāng)中間水罐和產(chǎn)品水罐的液位過高或過低時(shí)，可以通過PLC程序控制，實(shí)現(xiàn)高水位停止注水和低水位停止排水的功能。自動(dòng)子程序如圖4-4所示。

圖4-4自動(dòng)子程序梯形圖第五章組態(tài)設(shè)計(jì)5.1組態(tài)王簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的是組態(tài)王制作監(jiān)控畫面的。組態(tài)王是亞控科技開發(fā)的，是我國(guó)第一家較有影響的組態(tài)軟件。2004年在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)同類產(chǎn)品中占有率達(dá)30%以上，有32000于例工程在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，支持超過2300多種硬件設(shè)備，包括PLC、總線設(shè)備、板卡、變頻器及儀表。豐富的功能、友好的界面、龐大的I/O驅(qū)動(dòng)使得該軟件成為占有率最高的國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件[11]。它支持OPC接口和OLE技術(shù)，另外其完善的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)可以支持最新流行的各種通信方式。組態(tài)王是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，它通過過程控制設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)操作以及工廠資源管理于一體，將一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流匯集在一起，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。它基于MicrosoftWindowsXP/NT/2000操作系統(tǒng)，用戶可以在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的所有層次的各個(gè)位置上都可以及時(shí)獲得系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。采用組態(tài)王軟件開發(fā)工業(yè)監(jiān)控工程，可以極大地增強(qiáng)用戶生產(chǎn)線的能力、提高工廠的生產(chǎn)力和效率、提高產(chǎn)品的質(zhì)量、減少成本及原材料的消耗采用組態(tài)王軟件開發(fā)工業(yè)監(jiān)控工程，可以極大地增強(qiáng)用戶生產(chǎn)線的能力、提高工廠的生產(chǎn)力和效率、提高產(chǎn)品的質(zhì)量、減少成本及原材料的消耗[12]。5.2新建工程本系統(tǒng)采用組態(tài)王6.55設(shè)計(jì)人機(jī)界面的，新建工程方法如下：首先，打開組態(tài)王6.55軟件，出現(xiàn)如圖5-1所示對(duì)話框。圖5-1工程管理器點(diǎn)擊新建圖標(biāo)出現(xiàn)新建工程向?qū)е粚?duì)話框。單擊“下一步”按鈕，出現(xiàn)如圖5-2所示對(duì)話框。圖5-2選擇工程路徑在輸入框中輸入新建工程所在目錄的名稱，即“海水淡化控制設(shè)計(jì)”，點(diǎn)擊“瀏覽”選擇文件夾存儲(chǔ)目錄。點(diǎn)擊“下一步”按鈕，彈出如圖5-3所示。圖5-3工程名稱和描述在工程名稱輸入框中輸入工程名稱，即“海水淡化控制系統(tǒng)”。點(diǎn)擊“完成”按鈕，即可完成工程的新建。5.3通道連接首先，在工程管理器中選擇新建的“海水淡化控制設(shè)計(jì)”工程，雙擊進(jìn)入工程瀏覽器。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備\COM1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А?，選擇“西門子”里的“S7-200系列”項(xiàng)，選擇PPI通信方式，如圖5-4所示。圖5-4設(shè)備配置單擊“下一步”按鈕，彈出邏輯名稱設(shè)置對(duì)話框在邏輯名稱輸入框中輸入“PLC”，單擊“下一步”，彈出如圖5-5所示對(duì)話框。圖5-5串口號(hào)選擇選擇“COM1”口，單擊“下一步”，彈出設(shè)備地址設(shè)置對(duì)話框。在地址輸入欄中輸入“2”，單擊“下一步”，其他設(shè)置默認(rèn)為原來設(shè)置，最后單擊“完成”，即可完成設(shè)備配置設(shè)置。5.4組態(tài)畫面及其連接5.4.1畫面設(shè)計(jì)該組態(tài)界面的設(shè)計(jì)是由“主界面”、“系統(tǒng)總覽”、“預(yù)處理系統(tǒng)”、“反滲透系統(tǒng)”、“故障報(bào)警”和“關(guān)于作者”六個(gè)畫面組成的，新建畫面的具體操作如下：第一步：選擇工程瀏覽器左側(cè)“文件\畫面”，在工程目錄顯示區(qū)雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出新建畫面對(duì)話框。第二步：對(duì)應(yīng)設(shè)置新畫面的屬性，本次設(shè)計(jì)的組態(tài)畫面包括留個(gè)畫面，如“主界面”，“系統(tǒng)總覽”，“故障報(bào)警”等等。以設(shè)置“主界面”畫面屬性為例，在畫面名稱輸入欄中輸入“主界面”，更改對(duì)應(yīng)的顯示寬度和高度，設(shè)置如圖5-6所示。圖5-6新建畫面第三步：?jiǎn)螕簟按_定”，在在工程目錄顯示區(qū)名為“主界面”的圖標(biāo)，雙擊該圖標(biāo)，進(jìn)入到畫面開發(fā)系統(tǒng)界面，在該界面中即可根據(jù)自己的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的畫面。設(shè)計(jì)的相關(guān)畫面如下圖5-7至5-12所示。圖5-7系統(tǒng)主界面示意圖圖5-8系統(tǒng)總覽畫面示意圖圖5-9預(yù)處理系統(tǒng)畫面示意圖圖5-10反滲透系統(tǒng)畫面示意圖圖5-11故障報(bào)警畫面示意圖圖5-12關(guān)于作者畫面示意圖5.4.2變量設(shè)置選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“數(shù)據(jù)庫(kù)\數(shù)據(jù)詞典”，在數(shù)據(jù)詞典中設(shè)置組態(tài)中所需用到的變量，具體設(shè)置如下：例如，新建變量名為自動(dòng)的變量，單擊新建欄，彈出定義變量對(duì)話框，定義變量名為“自動(dòng)”，設(shè)置變量類型為I/O離散，連接設(shè)備為PLC，寄存器為I0.0，數(shù)據(jù)類型為bit，讀寫屬性為讀寫。如圖5-13所示。圖5-13定義變量類似的分別定義其它相關(guān)變量。其它變量設(shè)置如圖5-14所示。圖5-14變量設(shè)置5.4.3動(dòng)畫連接1、指示燈設(shè)置以“系統(tǒng)總覽”畫面中設(shè)置自動(dòng)指示燈為例，在工具箱中選擇“橢圓”，畫出圓形指示燈。雙擊該指示燈，彈出動(dòng)畫連接對(duì)話框，單擊“填充屬性”按鈕，彈出填充屬性連接對(duì)話框。點(diǎn)擊“?”按鈕，選擇變量名，即“自動(dòng)指示燈”。如圖5-15所示。圖5-15填充屬性連接當(dāng)“自動(dòng)指示燈”的值為“1”時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈填充為綠色，當(dāng)“自動(dòng)指示燈”的值為“02、流動(dòng)箭頭設(shè)置流動(dòng)箭頭主要是反映各管道水流情況，以及各閥門和水泵的工作情況。以取水泵前的水流箭頭為例，在圖庫(kù)中選擇箭頭圖片素材，雙擊箭頭圖索，彈出動(dòng)畫連接對(duì)話框。單擊“閃爍”按鈕，彈出閃爍連接對(duì)話框，單擊“?”按鈕，選擇“取水泵”變量，條件為該變量等于“1”，即當(dāng)“取水泵”的值為“1”時(shí)，箭頭閃爍，表示取水泵工作，水流流動(dòng)。設(shè)置如圖5-16所示。圖5-16閃爍連接類似的單擊“隱含”按鈕，條件表達(dá)式設(shè)為“\\本站點(diǎn)\取水泵==0”，設(shè)置表達(dá)式為真時(shí)隱含，表示“取水泵”值為“0”時(shí)，即取水泵不工作，箭頭不顯示。3、水泵設(shè)置本次組態(tài)界面設(shè)計(jì)主要使用了取水泵、增壓泵、中間水泵等在內(nèi)的六個(gè)水泵。以取水泵為例，雙擊取水泵圖索，彈出動(dòng)畫連接對(duì)話框，單擊“離散值輸入”按鈕，彈出離散值輸入連接，變量名選為“取水泵”，設(shè)定當(dāng)變量值為“1”時(shí)打開，變量值為“0”時(shí)關(guān)閉，如圖5-17所示。單擊“確定”圖5-17離散值輸入連接4、閥門設(shè)置本次設(shè)計(jì)涉及到對(duì)許多閥門的控制，對(duì)閥門的動(dòng)畫連接以SV01為例，雙擊閥門圖索，彈出閥門對(duì)話框，選擇變量名為“SV01”5、水罐液位設(shè)置

該組態(tài)畫面中涉及到沉淀池、中間水罐和產(chǎn)水罐三個(gè)水罐。以沉淀池為例，雙擊沉淀池圖索，彈出反應(yīng)器對(duì)話框，選擇變量名為“\\本站點(diǎn)\沉淀池”，設(shè)置“罐體顏色”和“背景填充顏色”為白色，“填充顏色”為藍(lán)色。其它水罐設(shè)置類似。6、按鈕設(shè)置以組態(tài)畫面中的“系統(tǒng)總覽”按鈕為例，雙擊該按鈕，彈出動(dòng)畫連接對(duì)話框。單擊“彈起時(shí)”按鈕，彈出命令語言編輯對(duì)話框，在輸入欄中輸入：ShowPicture("系統(tǒng)總覽");當(dāng)畫面切換到View狀態(tài)時(shí)，單擊“系統(tǒng)總覽”按鈕，畫面便進(jìn)入“系統(tǒng)總覽”畫面。其它按鈕命令語言如下：自動(dòng)按鈕設(shè)置—在彈起時(shí)命令語言框內(nèi)輸入：自動(dòng)按鈕=1;手動(dòng)按鈕=0;自動(dòng)指示燈=1;手動(dòng)指示燈=0;啟動(dòng)按鈕設(shè)置—在彈起時(shí)命令語言框內(nèi)輸入：if(自動(dòng)==1||自動(dòng)按鈕==1){啟動(dòng)按鈕=1;停止按鈕=0;啟動(dòng)指示燈=1;停止指示燈=0;取水泵=1;HV05=1;增壓泵=1;SV01=1;中間水泵=1;SV02=1;高壓泵=1;SV03=1;SV04=1;SV08=1;}else啟動(dòng)指示燈=0;停止按鈕設(shè)置—在彈起時(shí)命令語言框內(nèi)輸入：if(自動(dòng)==1||自動(dòng)按鈕==1){停止按鈕=1;啟動(dòng)按鈕=0;停止指示燈=1;啟動(dòng)指示燈=0;取水泵=0;增壓泵=0;HV05=0;SV01=0;中間水泵=0;SV02=0;高壓泵=0;SV03=0;SV04=0;SV05=0;SV06=0;SV07=0;SV08=0;}else停止指示燈=0;清洗A按鈕設(shè)置—在彈起時(shí)命令語言框內(nèi)輸入：SV04=1;SV07=0;SV03=0;反洗泵=1;SV06=1;排污A按鈕設(shè)置—在彈起時(shí)命令語言框內(nèi)輸入：SV03=0;反洗泵=0;SV06=0;SV07=1;退出按鈕設(shè)置—在彈起時(shí)命令語言框內(nèi)輸入：Exit(0);5.5控制策略該組態(tài)界面設(shè)計(jì)中主要涉及到的是應(yīng)用程序命令語言的編寫，以控制沉淀池液位為例，編寫的應(yīng)用程序命令語言如下：/*沉淀池液位控制*/if(取水泵==1){沉淀池液位=沉淀池液位+1500;}if(取水泵==1&&增壓泵==1){沉淀池液位=沉淀池液位+500;}if(取水泵==0&&增壓泵==1){沉淀池液位=沉淀池液位-1000;}/*根據(jù)沉淀池液位控制水泵*/if(沉淀池液位>=7000&&(啟動(dòng)按鈕==1||啟動(dòng)==1)){取水泵=0;增壓泵=1;}if(沉淀池液位<=2000&&(啟動(dòng)按鈕==1||啟動(dòng)==1)){取水泵=1;增壓泵=0;}該應(yīng)用程序命令語言的作用是，當(dāng)取水泵打開時(shí)，每隔3000毫秒，沉淀池液位加1500毫米；當(dāng)取水泵和增壓泵都打開時(shí)，沉淀池液位每隔3000毫秒加500毫米；當(dāng)取水泵關(guān)閉，增壓泵打開時(shí)，沉淀池液位每隔3000毫秒減1000毫米。當(dāng)沉淀池液位高于7000毫米時(shí)，并且系統(tǒng)處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，取水泵關(guān)閉，增壓泵打開；當(dāng)沉淀池液位低于2000毫米時(shí)，并且系統(tǒng)處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，取水泵打開，增壓泵關(guān)閉。組態(tài)畫面的其它相關(guān)命令程序語言見附錄。5.6配置運(yùn)行系統(tǒng)在運(yùn)行組態(tài)王工程之前首先要在開發(fā)系統(tǒng)中對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行配置。在開發(fā)系統(tǒng)中單擊菜單欄“配置\運(yùn)行系統(tǒng)”命令活動(dòng)工具條或工程瀏覽器工程項(xiàng)目顯示區(qū)“系統(tǒng)配置、設(shè)置運(yùn)行系統(tǒng)”圖標(biāo)后，彈出“運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)置”對(duì)話框，單擊“主畫面配置”屬性，則此屬性頁對(duì)話框彈出，同時(shí)屬性頁畫面列表對(duì)話框中列出了當(dāng)前應(yīng)用程序所有有效的畫面。如果希望將某個(gè)畫面設(shè)為主畫面即為當(dāng)前運(yùn)行的畫面，例如本例將“主界面”設(shè)為運(yùn)行時(shí)的主畫面。第六章系統(tǒng)調(diào)試6.1組態(tài)界面調(diào)試組態(tài)中的程序在實(shí)際運(yùn)行中是通過I/O設(shè)備和下位機(jī)交換數(shù)據(jù)的，當(dāng)程序在調(diào)試時(shí)，可以使用仿真I/O設(shè)備模擬下位機(jī)向畫面程序提供數(shù)據(jù)，為畫面程序的調(diào)試提供方便。6.1.1定義串口類型設(shè)備按照第三章設(shè)備選擇方法設(shè)置好串口、設(shè)備類型以及通信方式后，雙擊工程瀏覽器左側(cè)的“設(shè)備\COM1”彈出設(shè)置串口對(duì)話框，波特率默認(rèn)為9600，數(shù)據(jù)位為8位，校驗(yàn)位偶校驗(yàn)，停止位為1位，通信超時(shí)為3000毫秒，通信方式設(shè)置為RS232。如圖6-1所示。圖6-1設(shè)置串口單擊“確定”，即完成了工程的串口設(shè)置。6.1.2定義I/O變量如果在利用“亞控\仿真PLC”仿真時(shí)，在沒有設(shè)置串口之前，變量類型是不能定義為I/O類型的。當(dāng)完成上述串口設(shè)置后，就可以定義I/O變量了。變量設(shè)置的方法見第三章中變量的設(shè)置一節(jié)。正確定義好各變量的變量類型、連接設(shè)備、存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)類型以及讀寫類型之后，組態(tài)軟件方面基本完成。6.1.3運(yùn)行調(diào)試界面單擊工程瀏覽器的“VIEW”圖標(biāo)或單擊開發(fā)系統(tǒng)中“文件\切換到View”，即可運(yùn)行整個(gè)組態(tài)畫面。運(yùn)行的組態(tài)界面如圖6-2至圖6-5所示。圖6-2系統(tǒng)總覽界面運(yùn)行示意圖圖6-3預(yù)處理系統(tǒng)界面運(yùn)行示意圖圖6-4反滲透系統(tǒng)界面運(yùn)行示意圖圖6-5故障報(bào)警界面運(yùn)行示意圖6.2PLC軟硬件調(diào)試6.2.1PLC軟件調(diào)試正確連接好通信電纜，并將CPU的RUN/STOP開關(guān)置于TERM位置。在PC機(jī)運(yùn)行STEP7-Micro/WIN編程軟件，將編寫好的程序編譯無出錯(cuò)后下載到PLC。下載完畢后，單擊STEP7中的“RUN（運(yùn)行）”按鈕，CPU則進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)下。此時(shí)單擊“程序狀態(tài)監(jiān)控”圖標(biāo)，即可對(duì)程序相關(guān)的PLC數(shù)據(jù)的當(dāng)前值以及能流狀態(tài)的信息進(jìn)行監(jiān)控，如圖6-6所示。圖6-6程序狀態(tài)監(jiān)控示意圖6.2.2PLC硬件硬件調(diào)試較為簡(jiǎn)單，按照硬件接線圖連好線路后，就可以調(diào)試了。由于條件限制原本應(yīng)使用西門子S7-200系列的CPU226來完成調(diào)試的，但由于實(shí)驗(yàn)室只有CPU224的PLC，故原本應(yīng)連入12個(gè)輸入按鈕開關(guān)和16個(gè)輸出顯示燈，只能連入12個(gè)輸入按鈕開關(guān)和10個(gè)輸出顯示燈。但這當(dāng)并不影響調(diào)試，按下某個(gè)輸入按鈕時(shí)，查看對(duì)應(yīng)輸出顯示燈是否明亮。在剛開始調(diào)試時(shí)有的燈沒有按要求亮滅，后來發(fā)現(xiàn)輸出公共端的“2L”沒有按要求連到24VDC電源的負(fù)極“M”處，將導(dǎo)線連上后，問題就解決了。硬件的實(shí)驗(yàn)連接實(shí)物圖如圖6-7所示。圖6-7硬件連接實(shí)物圖6.3聯(lián)機(jī)調(diào)試6.3.1組態(tài)與PLC通訊測(cè)試組態(tài)PLC設(shè)置為西門子S7-200系列下的PPI通信方式后。使用PC/PPI電纜來實(shí)現(xiàn)S7-200CPU與RS232標(biāo)準(zhǔn)兼容的設(shè)備的通信，在STEP7-Micro/WIN中設(shè)置PG/PC接口選用PPI協(xié)議。如此，便能實(shí)現(xiàn)組態(tài)界面，PLC以及計(jì)算機(jī)之間的通信。為保證用戶對(duì)硬件的方便使用，在完成設(shè)備配置與連接后，用戶在組態(tài)王開發(fā)環(huán)境中即可以對(duì)硬件進(jìn)行測(cè)試。單擊工程瀏覽器中“設(shè)備”出現(xiàn)下拉菜單，單擊“COM1”，右邊出現(xiàn)“PLC”圖標(biāo)，右擊圖標(biāo)，在彈出的下拉菜單中選擇“測(cè)試PLC”。彈出“串口設(shè)備測(cè)試”畫面，PLC設(shè)備默認(rèn)為前面設(shè)置的“PLC”，地址設(shè)備“2”，波特率為“9600”。對(duì)于測(cè)試的寄存器可以直接將其加入到變量列表中。選擇寄存器“I”添加數(shù)字“0.0”，數(shù)據(jù)類型為bit，單擊“添加”按鈕。I0.0即進(jìn)入數(shù)據(jù)列表,單擊“讀取”按鈕，即可對(duì)將下位機(jī)數(shù)據(jù)采集上來，說明上位機(jī)和下位機(jī)已經(jīng)通訊上了。在剛開始調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)組態(tài)界面與PLC怎么都通信不上，后來發(fā)現(xiàn)PLC的編程軟件STEP7-Micro/WIN與組態(tài)界面公用了一個(gè)串口。將PLC編程軟件關(guān)閉后，組態(tài)界面與PLC便通信上了。中間也有幾次串口號(hào)設(shè)置錯(cuò)誤，導(dǎo)致通信不上，后來都發(fā)現(xiàn)并糾正過來。6.3.2運(yùn)行結(jié)果正確連接好硬件電路以及通信電纜后，首先打開STEP7-Micro/WIN編程軟件，將編寫好的程序編譯無出錯(cuò)后下載到PLC中。單擊運(yùn)行按鈕，將PLC切換到運(yùn)行狀態(tài)。關(guān)閉編程軟件，打開組態(tài)軟件，將畫面切換到View模式。系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)物圖如圖6-8所示。圖6-8聯(lián)機(jī)調(diào)試實(shí)物圖系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果如下：當(dāng)按下按鈕SB1或組態(tài)界面的自動(dòng)按鈕，對(duì)應(yīng)的自動(dòng)指示燈亮綠燈（Q0.0置1），系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)模式。否則，對(duì)應(yīng)的手動(dòng)指示燈亮綠燈（Q0.1置1），系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)模式。當(dāng)打開SB2或組態(tài)畫面中的啟動(dòng)按鈕時(shí)，對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)指示燈亮起（Q0.2置1），系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。對(duì)應(yīng)的將SB2關(guān)閉或按下組態(tài)畫面的停止按鈕，系統(tǒng)將停止運(yùn)行，對(duì)應(yīng)的停止指示燈亮綠燈（Q0.3置1）。當(dāng)打開SB3，接入沉淀池高液位信號(hào)，對(duì)應(yīng)的取水泵停止工作（Q0.4置0）。當(dāng)打開SB4，接入沉淀池低液位信號(hào)，對(duì)應(yīng)的取水泵繼續(xù)工作（Q0.4置1）。當(dāng)打開SB5，接入中間水罐高液位信號(hào)，對(duì)應(yīng)的增壓泵和電磁閥SV01關(guān)閉（Q0.5置0）。當(dāng)打開SB6，接入中間水罐低液位信號(hào)，對(duì)應(yīng)的增壓泵和SV01打開（Q0.5置1）。當(dāng)打開SB7，接入產(chǎn)水罐高液位信號(hào)，對(duì)應(yīng)的中間泵、高壓泵和電磁閥SV02關(guān)閉（Q0.6置0）。當(dāng)打開SB8，接入產(chǎn)水罐低液位信號(hào)，對(duì)應(yīng)的中間泵、高壓泵和電磁閥SV02打開（Q0.6置1）。當(dāng)打開SB9，接入清洗A膜信號(hào)，對(duì)應(yīng)的電磁閥SV03關(guān)閉，反洗泵、SV06和HV17打開（Q0.7置0，Q1.3、Q1.4和Q1.6置1）。當(dāng)加藥清洗20秒后HV17關(guān)閉（Q1.4置0），繼續(xù)清洗20秒后反洗泵、SV06關(guān)閉，排污閥SV07打開（Q1.7置1）。當(dāng)打開SB10，接入清洗B膜信號(hào)，清洗以及排污方式與A膜相同。這樣利用組態(tài)界面，即可對(duì)海水淡化控制的整個(gè)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。結(jié)論四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是基于組態(tài)王和PLC的海水淡化控制設(shè)計(jì)，要求我們將書本上學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中去。在此過程中，我對(duì)可編程控制器程序設(shè)計(jì)也有了進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)。同時(shí)，也使我學(xué)會(huì)了用組態(tài)軟件繪制組態(tài)界面，并實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的連接，完成組態(tài)畫面與PLC及計(jì)算機(jī)的通信，從而實(shí)現(xiàn)利用組態(tài)畫面對(duì)控制過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，使我在這次設(shè)計(jì)的實(shí)踐中獲得新知。該設(shè)計(jì)主要以西門子Step7-200PLC為核心器件，通過計(jì)算機(jī)按設(shè)計(jì)要求，編寫梯形圖程序，并下載到PLC中，按預(yù)定的輸入輸出接點(diǎn)接入所需的按鈕及指示燈。然后利用組態(tài)王繪制組態(tài)界面，并實(shí)現(xiàn)控制過程的模擬以及監(jiān)控。組態(tài)王通過設(shè)備的選擇、數(shù)據(jù)詞典、組態(tài)畫面及其連接設(shè)置，來實(shí)現(xiàn)上述要求。在設(shè)計(jì)過程中，通過對(duì)組態(tài)軟件的自學(xué)，讓我對(duì)組態(tài)軟件有了很多的了解，并且基本上完成了海水淡化的設(shè)計(jì)要求，整個(gè)設(shè)計(jì)的實(shí)用性也相對(duì)比較高。使用的硬件和軟件也是當(dāng)前比較流行的，但遺憾的是，由于硬件設(shè)備方面的限制，只能選用CPU224的西門子S7-200系列的PLC，故在輸出口方面不夠用，顯示燈只能顯示部分的輸出狀態(tài)。在完成的過程中也查閱了不少的文獻(xiàn)、專業(yè)論文以及網(wǎng)絡(luò)資源。由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)到的專業(yè)知識(shí)比較廣泛，在很多方面掌握的還不是很扎實(shí)，在設(shè)計(jì)中也不免有一些不足之處，懇請(qǐng)批評(píng)與指正。

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