專(zhuān)業(yè)綜合設(shè)計(jì)

1、長(zhǎng)沙學(xué)院 CHANGSHA UNIVERSITY專(zhuān)業(yè)綜合設(shè)計(jì)報(bào)告系部： 電子與通信工程系 專(zhuān)業(yè)年級(jí)班級(jí)： 10電氣二班 學(xué) 生 姓 名： 高成保 學(xué) 號(hào)： 2010042214 成 績(jī) 評(píng) 定： （指導(dǎo)教師填寫(xiě)） 2013 年 1月 2010屆電氣專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)任務(wù)書(shū)系（部）：電子與通信工程系 專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名高成保指導(dǎo)教師張志剛課題名稱(chēng) 基于PLC的水處理過(guò)濾器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù) 水處理過(guò)濾控制系統(tǒng)應(yīng)用在現(xiàn)代各種工業(yè)領(lǐng)域比較普遍。隨著現(xiàn)代工業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益要求的提升，對(duì)其改造和升級(jí)勢(shì)在必行。在保證設(shè)備的可靠性，節(jié)約維護(hù)成本，降低維護(hù)難度等技術(shù)指標(biāo)和要求的情況下，其

2、關(guān)鍵是如何選擇和應(yīng)用一款合適且性?xún)r(jià)比高的控制器，為水處理過(guò)濾控制系統(tǒng)系統(tǒng)提供強(qiáng)而有力的保障。本設(shè)計(jì)主要采用PLC三菱可編程控制器設(shè)計(jì)出能夠自動(dòng)和手動(dòng)處理污水的處理器。1、 設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)a、根據(jù)要求選擇合適的PLC。b、對(duì)PLC的輸入輸出通道進(jìn)行分配，列出I/O通道分配表，畫(huà)出I/O接線圖。 c、運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，畫(huà)出梯形圖。對(duì)編制的梯形圖進(jìn)行調(diào)試，直到滿(mǎn)足要求為止。擬達(dá)到的要求或技術(shù)指標(biāo)一、控制要求a、自動(dòng)控制 通電后，攪拌機(jī)（電動(dòng)機(jī)）應(yīng)該立即打開(kāi)，并且打開(kāi)原液閥門(mén)，當(dāng)純液到達(dá)高限位時(shí)，應(yīng)該關(guān)閉原液閥門(mén)，并且打開(kāi)純液閥門(mén)，到達(dá)純液低限位時(shí)，關(guān)閉純液閥門(mén)，同時(shí)打開(kāi)沖洗閥門(mén)和排渣閥門(mén)

3、，經(jīng)過(guò)設(shè)定的時(shí)間以后再重復(fù)前面的工序。從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制過(guò)程。b、手動(dòng)控制 分別獨(dú)立控制原液閥門(mén)、電動(dòng)機(jī)、純液閥門(mén)、沖洗閥門(mén)和排渣閥門(mén)，以便于檢修、調(diào)試。c、急停 該狀態(tài)上述過(guò)濾器控制系統(tǒng)無(wú)論處何種工作狀態(tài)一旦急停功能啟動(dòng)，所有的閥門(mén)立即關(guān)閉。 進(jìn)度安排起止日期2013年12月23日至2013年1月5日工作內(nèi)容備注第一周：（星期一）：（星期二）：（星期三）：（星期四）：（星期五）：第二周：（星期一）：（星期二）：（星期三）：（星期四）：（星期五）：選擇課題；查閱資料；熟悉PLC軟件；研究課題；選擇設(shè)備；設(shè)計(jì)梯形圖與程序；模擬仿真；向老師匯報(bào)完成情況；修改并撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告；上交完成好的報(bào)告主要參考資

4、料1 姚錫祿.變頻器技術(shù)應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社，20092 馬國(guó)華.監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社，20013 馬小軍.可編程控制器及其應(yīng)用M.南京：東南大學(xué)出版社，20074 熊幸明.電氣控制與PLCM.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011教研室意見(jiàn)年 月 日系（部）主管領(lǐng)導(dǎo)意見(jiàn)年 月 日 長(zhǎng)沙學(xué)院課程設(shè)計(jì)鑒定表姓名高成保學(xué)號(hào)2010042214專(zhuān)業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)2設(shè)計(jì)題目基于PLC的水處理過(guò)濾器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師張志剛指導(dǎo)教師意見(jiàn)：評(píng)定成績(jī)： 教師簽名： 日期： 答辯小組意見(jiàn)：評(píng)定成績(jī)：答辯小組長(zhǎng)簽名：日期：教研室意見(jiàn)：最終評(píng)定等級(jí)：教研室主任簽名：日期：說(shuō)明課程

5、設(shè)計(jì)成績(jī)分“優(yōu)秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五等。摘要 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)是一個(gè)突出的需要重視的問(wèn)題。污水處理在環(huán)境保護(hù)中又是一個(gè)最重要的環(huán)節(jié)。生活污水處理過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的非線性、多變量的控制過(guò)程，傳統(tǒng)的污水處理廠的控制多采用常規(guī)的儀表控制,以手動(dòng)控制為主,依靠操作工人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。這種方式水處理質(zhì)量不穩(wěn)定。為了提高水處理質(zhì)量，降低水處理成本，采用先進(jìn)的自動(dòng)控制設(shè)備和技術(shù)，設(shè)計(jì)全自動(dòng)控制的污水處理廠。 本次設(shè)計(jì)主要用的是日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-32M型號(hào)PLC。利用GX.Developer軟件設(shè)計(jì)出梯形圖，并且應(yīng)用可編程控制器(PLC軟件)寫(xiě)出指令表，最后

6、用PLC仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)程序進(jìn)行仿真，結(jié)果表明，此設(shè)計(jì)符合基本要求。將PLC應(yīng)用于污水處理控制系統(tǒng)，對(duì)提高控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制性能，增加可靠性方面具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞:水處理，控制系統(tǒng)，PLC 目錄摘要I1、課題的背景12、水處理過(guò)濾的總體設(shè)計(jì)22.1 水處理過(guò)濾的基本工作原理22.2控制方式23、水處理過(guò)濾控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)33.1端子分配表33.2根據(jù)端子分配表得出I/O接線圖如圖3-2所示44、水處理過(guò)濾控制系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)44.1總梯形圖的設(shè)計(jì)44.2總程序65、水處理過(guò)濾控制系統(tǒng)的仿真與分析65.1手動(dòng)控制65.2自動(dòng)控制85.3停止106、結(jié)論10參考文獻(xiàn)11 基于PL

7、C的水處理過(guò)濾器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、課題的背景 水是生命的源泉。目前世界上一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題是水被污染了。也就是說(shuō)各種水源都遭到不同程度的污染，受污染的水嚴(yán)重威脅著人類(lèi)及各種生物的安全。盡管人們可以通過(guò)各種不同的方法，來(lái)確保平時(shí)飲用水的清潔，但恐怕無(wú)法保證我們天天食用的那些食物不受臟水的污染，例如許多水產(chǎn)品都受到了污染，它們的體內(nèi)都留存著污染物，人們食用它們，就會(huì)受到二次污染。長(zhǎng)期以來(lái)，人們都認(rèn)為水是取之不盡用之不竭的。我國(guó)617個(gè)城市中，有300個(gè)城市缺水，50多個(gè)城市嚴(yán)重缺水。有180個(gè)城市平均日缺水1200萬(wàn)m3，相當(dāng)于全國(guó)城市公共自來(lái)水供水能力的1/5。我國(guó)廢水總量1997年為416億t，其

8、中工業(yè)廢水為227億t，生活廢水為189億t。工業(yè)廢水的處理率為78.9%，達(dá)標(biāo)率為54.4%。生活廢水的處理率只有20%。全國(guó)約有1/3的工業(yè)廢水和4/5的生活廢水未經(jīng)過(guò)處理直接排入江、河、湖、海，使水環(huán)境遭到嚴(yán)重污染。據(jù)環(huán)保部門(mén)監(jiān)測(cè)，全國(guó)城鎮(zhèn)每天至少有1億t污水未經(jīng)處理就直接排入水體。我國(guó)僅沿海城市和工廠直接排入的污水每年達(dá)86億t，主要有害物質(zhì)146萬(wàn)t，海洋成了巨大的垃圾。水污染主要是由于一些不道德的工廠排出的工業(yè)廢水，和人類(lèi)亂丟廢棄品所造成的，使得我們所生活的環(huán)境得到了很大程度的傷害，并且形成酸雨，不僅是對(duì)人類(lèi)身體造成傷害，而且對(duì)植被動(dòng)物都造成了嚴(yán)重傷害。 污水也是一種可再生能源，通

9、過(guò)科學(xué)技術(shù)對(duì)工業(yè)及日常生活中產(chǎn)生的污水進(jìn)行回收處理和利用，能夠有效的提高水的利用率，當(dāng)然也是一種緩解水資源匱乏的有效途徑。而在水處理過(guò)程中，過(guò)濾是其中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，也是對(duì)水進(jìn)行深度處理的基礎(chǔ)。過(guò)濾是將污水中的殘?jiān)M(jìn)行沉淀，過(guò)濾出干凈的水源，將沉淀物質(zhì)排出的一項(xiàng)工程。在過(guò)濾過(guò)程中，會(huì)殘留一些微小的顆粒和懸浮物，遺留在儀器上，并且隨著時(shí)間的增加殘留物也會(huì)逐漸增厚，導(dǎo)致對(duì)過(guò)濾器的阻力隨之增大，過(guò)濾速度會(huì)有所下降，更有可能使之過(guò)濾器閥門(mén)完全堵塞。為了能夠更有效的過(guò)濾污水，要不定時(shí)的對(duì)過(guò)濾器閥門(mén)進(jìn)行沖洗，保證過(guò)濾器高效率的運(yùn)行。目前，我國(guó)大部分過(guò)濾設(shè)備都會(huì)在使用一段時(shí)間后，過(guò)濾效率顯著下降，達(dá)不到過(guò)濾

10、的目的，所以要一段時(shí)間內(nèi)暫停過(guò)濾設(shè)備，手動(dòng)沖洗過(guò)濾設(shè)備，從而達(dá)到高效率的工作。在小型、精密過(guò)濾設(shè)備的制造方面，目前我國(guó)研究出了許多相對(duì)成熟的技術(shù)。可根據(jù)系統(tǒng)集成方法，將幾個(gè)小型過(guò)濾單元結(jié)合起來(lái)，組成功能更強(qiáng)大的過(guò)濾系統(tǒng)。這種集成方法相對(duì)有很多的好處，一方面能一定程度的降低制造成本和工藝制作的復(fù)雜度；另一方面能針對(duì)不同的過(guò)濾水質(zhì)，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)過(guò)濾容量、過(guò)濾速度等參數(shù)的不同要求。2、水處理過(guò)濾的總體設(shè)計(jì)水處理過(guò)濾器控制系統(tǒng)主要包括過(guò)濾器裝置、控制器。為使過(guò)濾器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制簡(jiǎn)單、系統(tǒng)穩(wěn)定、維護(hù)方便和低成本，如何選擇合適的水處理過(guò)濾器控制方式以及控制系統(tǒng)方案至關(guān)重要。2.1 水處理過(guò)濾的基本工作原理水處

11、理過(guò)濾控制設(shè)備圖如圖1所示 圖1 水處理過(guò)濾控制設(shè)備 其工作原理是：污水從原液入口進(jìn)入到過(guò)濾罐內(nèi)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)攪拌機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，利用離心力，污水中的雜質(zhì)會(huì)粘在過(guò)濾網(wǎng)上，而過(guò)濾后的水質(zhì)會(huì)通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)入純液出口，當(dāng)純液達(dá)到高限位時(shí)，會(huì)經(jīng)純液出口流出。由于過(guò)濾出的雜質(zhì)和微小顆粒粘在過(guò)濾網(wǎng)上，隨著時(shí)間的推移會(huì)越積越候，影響到過(guò)濾的效果，因此在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)側(cè)安裝了沖洗水管，干凈水源經(jīng)沖洗入口進(jìn)入高速?zèng)_洗過(guò)濾網(wǎng)，將粘在過(guò)濾網(wǎng)上的沉淀物沖洗掉，并由排渣出口排出。 水處理過(guò)濾器的主要是由壓力傳感器、電動(dòng)機(jī)、電磁閥、控制器、過(guò)濾網(wǎng)和過(guò)濾罐組成。2.2控制方式 控制方式分為：手動(dòng)控制、自動(dòng)控制、和急?？刂?。 自動(dòng)控制：

12、啟動(dòng)電源時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，原液閥門(mén)打開(kāi)，原液經(jīng)原液入口進(jìn)入過(guò)濾器中攪拌。當(dāng)過(guò)濾器中的原液達(dá)到高限位時(shí)，關(guān)閉原液閥門(mén)，并打開(kāi)純液閥門(mén)，純液由純液閥門(mén)流出。純液達(dá)到低限位時(shí)，關(guān)閉純液閥門(mén)，且同時(shí)打開(kāi)沖洗閥門(mén)和排渣閥門(mén)。經(jīng)過(guò)設(shè)定的時(shí)間后，重復(fù)上述工程。 手動(dòng)控制：因?yàn)樵诠ぷ鳡顟B(tài)中會(huì)出現(xiàn)一些故障，所以要能夠單獨(dú)的控制電動(dòng)機(jī)、原液閥門(mén)、純液閥門(mén)、沖洗閥門(mén)和排渣閥門(mén)，以便能夠及時(shí)進(jìn)行維修。 急停：在自動(dòng)控制和手動(dòng)控制中，只要按下急停按鈕，不管過(guò)濾器處于任何狀態(tài)，都會(huì)停止運(yùn)行。3、水處理過(guò)濾控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 3.1端子分配表 水處理過(guò)濾控制系統(tǒng)PLC輸入端：?jiǎn)?dòng)、高限位、低限位、停止、手/自動(dòng)

13、轉(zhuǎn)換、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、原液閥門(mén)開(kāi)關(guān)、純液閥門(mén)開(kāi)關(guān)、沖洗閥門(mén)開(kāi)關(guān)、排渣閥們開(kāi)關(guān)，十個(gè)輸入端。 水處理過(guò)濾控制系統(tǒng)PLC輸出端：電動(dòng)機(jī)、原液閥門(mén)、純液閥門(mén)、沖洗閥門(mén)、排渣閥們，五個(gè)輸出端。 根據(jù)輸入輸出端得出端子分配圖表如表3-1所示： 表3-1 端子分配表輸入設(shè)備輸入端子備注輸出設(shè)備輸出端子備注SB0X0啟動(dòng)按鈕LED1Y0電動(dòng)機(jī)SB1X1高限位開(kāi)關(guān)LED2Y1原液閥門(mén)SB2X2低限位開(kāi)關(guān)LED3Y2純液閥門(mén)SB3X3停止開(kāi)關(guān)LED4Y3沖洗閥門(mén)SB4X4手動(dòng)自動(dòng)切換LED5Y4排渣閥門(mén)SB5X5電機(jī)啟動(dòng)按鈕SB6X6原液閥門(mén)開(kāi)關(guān)SB7X7純液閥門(mén)開(kāi)關(guān)SB10X10沖洗閥門(mén)開(kāi)關(guān)SB11X11排渣閥們

14、開(kāi)關(guān)3.2根據(jù)端子分配表得出I/O接線圖如圖3-2所示圖3-2 I/O接線圖4、水處理過(guò)濾控制系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)4.1總梯形圖的設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求，得出控制系統(tǒng)的梯形圖如圖4-1所示 圖4-1 總設(shè)計(jì)梯形圖4.2總程序根據(jù)梯形圖得出指令表如圖4-2所示 圖4-2 指令表5、水處理過(guò)濾控制系統(tǒng)的仿真與分析 5.1手動(dòng)控制 此工程分為獨(dú)立控制，每個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)只能控制一個(gè)閥門(mén)，且互不影響，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制 啟動(dòng)X5，電機(jī)Y0開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)如上圖所示 按下X6，原液閥門(mén)Y1打開(kāi)如上圖所示 按下X7，純液閥門(mén)Y2打開(kāi)如上圖所示 按下X10，沖洗閥門(mén)Y3打開(kāi)如上圖所示 按下X11，排渣閥門(mén)Y4打開(kāi)如上圖所示5.2自動(dòng)控制

15、 此工程為自動(dòng)控制，開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)后，不停地重復(fù)之前的工程，當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，才可以停止整個(gè)工程 按下X4轉(zhuǎn)化為自動(dòng)控制，啟動(dòng)X0，電機(jī)Y0開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，高限位X1處于NO狀態(tài)，且原液閥門(mén)Y1自動(dòng)打開(kāi)，如上圖所示 到達(dá)高限位時(shí)X1處于OFF位置，低限位X2處于NO狀態(tài)，原液閥門(mén)Y1關(guān)閉，純液閥門(mén)Y2打開(kāi)，如上圖所示 到達(dá)低限位時(shí)X2處于OFF位置，純液閥門(mén)Y2關(guān)閉，沖洗閥門(mén)Y3和排渣閥門(mén)Y4打開(kāi)，如上圖所示 到達(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉沖洗閥門(mén)和排渣閥門(mén)，并且打開(kāi)原液閥門(mén)，重復(fù)前面的工程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，如上圖所示5.3停止當(dāng)工程正在運(yùn)行時(shí)，按下X3，所有工程都停止運(yùn)轉(zhuǎn)，如上圖所示6、結(jié)論 在為期兩周的設(shè)計(jì)中

16、，遇到了一些困惑，我把自動(dòng)控制和手動(dòng)控制分為兩個(gè)模塊去實(shí)現(xiàn)，可是不管怎么弄都仿真不了，出現(xiàn)錯(cuò)誤。最后看了一些相關(guān)資料和同學(xué)的講解，終于解決了這個(gè)問(wèn)題，并且把這兩個(gè)模塊合在一起實(shí)現(xiàn)，不僅簡(jiǎn)單而且也能夠容易理解。還有在解決工程在自動(dòng)方面要重復(fù)運(yùn)行時(shí)遇到了一個(gè)問(wèn)題，不知道該怎么去實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，首先考慮到要在其中設(shè)定時(shí)間，想到去用跳轉(zhuǎn)指令實(shí)現(xiàn)，最后沒(méi)有成功。然后想到用互鎖的方法去解決這個(gè)問(wèn)題，在我的努力之下終于實(shí)現(xiàn)了這個(gè)功能。而且工程不管在什么情況下運(yùn)行，只要按下停止按鈕，這個(gè)工程就會(huì)停下來(lái)，實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)的目的，也符合本次內(nèi)容的要求。 在本次設(shè)計(jì)中，我收獲很大，對(duì)PLC方面的知識(shí)有了更深一層的了解。更讓我懂得了，不