基于PLC的學(xué)生公寓智能節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

編號(hào):畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目學(xué)生公寓智能節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師陳潔專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化教學(xué)單位（蓋章）學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告書二0一二年4月10日院（系）機(jī)電工程系專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化姓名學(xué)號(hào)論文（設(shè)計(jì)）題目學(xué)生公寓智能節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、選題目的和意義中國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家，淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6％，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，僅為世界平均水平的1／4、美國(guó)的1／5，在世界上名列121位，是全球13個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一?？鄢y以利用的洪水涇流和散布在偏遠(yuǎn)地區(qū)的地下水資源后，中國(guó)現(xiàn)實(shí)可利用的淡水資源量則更少，僅為11000億立方米左右，人均可利用水資源量約為900立方米，并且其分布極不均衡。到20世紀(jì)末，全國(guó)600多座城市中，已有400多個(gè)城市存在供水不足問(wèn)題，其中比較嚴(yán)重的缺水城市達(dá)110個(gè)，全國(guó)城市缺水總量為60億立方米。專家們警告：“20年后中國(guó)將找不到可飲用的水資源”。美國(guó)民間有影響的智囊機(jī)構(gòu)———世界觀察研究所發(fā)表的一份報(bào)告中稱：“由于中國(guó)城市地區(qū)和工業(yè)地區(qū)對(duì)水需求量迅速增大，中國(guó)將長(zhǎng)期陷入缺水狀況。”中國(guó)的黃河在過(guò)去的10多年年年斷流，其中1997年斷流226天。流經(jīng)中國(guó)一些人口稠密集地區(qū)的淮河去年也斷流了90天。根據(jù)衛(wèi)星拍攝的照片，數(shù)百個(gè)湖泊正在干涸，一些地方性的河流也在消失。目前全國(guó)600多座城市中，有300多座城市缺水，其中嚴(yán)重缺水的有108個(gè)。其中北京市的人均占有水量為全世界人均占有水量的1／13，連一些干旱的阿拉伯國(guó)家都不如。我國(guó)大學(xué)院校近些年來(lái)在不斷擴(kuò)招，現(xiàn)在我國(guó)在校學(xué)生數(shù)量正逐年遞增，這一龐大群體的用水量也不是一個(gè)小數(shù)目。高等學(xué)校中的需水用戶很多，包括學(xué)生宿舍樓、教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)室、圖書館，食堂等，其中，學(xué)生宿舍樓的用水量占學(xué)?？傆盟康?5%一75%，是學(xué)校的用水第一大戶。如今，大多數(shù)大中專院校學(xué)生宿舍樓中學(xué)生日常生活，諸如洗漱、清潔以及沖廁均直接來(lái)源于自來(lái)水，而后直接排入下水道。這其中沖廁用水便要占生活用水中不小的一部分，因此，考慮到提高用水效率，可將學(xué)生洗漱、清潔用水經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理之后用作沖廁水的來(lái)源，進(jìn)而可以從中節(jié)約很大一部分清潔的自來(lái)水。很多學(xué)生同時(shí)也缺乏節(jié)水意識(shí)，洗刷洗衣服時(shí)水龍頭很少及時(shí)關(guān)閉，導(dǎo)致大量水資源的浪費(fèi)，可以設(shè)計(jì)節(jié)水裝置提醒并幫助同學(xué)們主動(dòng)節(jié)水。由于高等學(xué)校水費(fèi)的承擔(dān)者不是用戶本人，因此，用戶的節(jié)水意識(shí)比較差，水資源的浪費(fèi)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，在這點(diǎn)可以讓學(xué)生自己繳納水費(fèi)，對(duì)提高節(jié)水意識(shí)作用很大。在水質(zhì)要求不高的方面（如沖廁所）使用生活污水代替自來(lái)水，一方面可以節(jié)約自來(lái)水消耗，另一方面可以減少污廢水的排放。建筑的自來(lái)水水價(jià)相對(duì)較高，且經(jīng)濟(jì)規(guī)模較低，使用污水對(duì)于用水管理者有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。二、本選題在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)就目前來(lái)看，大學(xué)生節(jié)水意識(shí)普遍有待提高，對(duì)于大學(xué)生學(xué)生公寓節(jié)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究還沒(méi)有引起社會(huì)的廣泛關(guān)注?，F(xiàn)階段，雖然一些研究人員提出及設(shè)計(jì)了一些公寓節(jié)水系統(tǒng)，但是仍然處在理論階段或者實(shí)驗(yàn)階段。然而，公寓生活用水尤其是大學(xué)生公寓用水浪費(fèi)嚴(yán)重，在當(dāng)今水資源緊缺的現(xiàn)狀下，公寓智能節(jié)水系統(tǒng)的研究迫在眉睫，它的研究及應(yīng)用在不久的將來(lái)會(huì)受到普遍關(guān)注，具有極其重要的意義。就它的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，公寓智能節(jié)水系統(tǒng)以后必將取代現(xiàn)今落后的供水系統(tǒng)，其特點(diǎn)預(yù)計(jì)朝三個(gè)方向發(fā)展：系統(tǒng)智能化;供水多樣化；污水循環(huán)再利用。這三個(gè)特點(diǎn)在本設(shè)計(jì)論文中都將有一定的體現(xiàn)。三、課題設(shè)計(jì)方案[主要說(shuō)明：研究（設(shè)計(jì)）的基本內(nèi)容、觀點(diǎn)及擬采取的研究途徑和方法。]一、設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)為學(xué)生公寓智能節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以每個(gè)宿舍一間洗刷間一個(gè)水龍頭為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)思路包括四點(diǎn)：1、水管在進(jìn)入每個(gè)宿舍之前安裝一個(gè)開關(guān)控制器，可以由PLC控制起停，也可以把檢測(cè)到的開關(guān)信號(hào)傳輸給PLC。檢測(cè)器內(nèi)管道的流速已設(shè)計(jì)好。2、在宿舍洗涮間安裝一個(gè)紅外線傳感器，檢測(cè)洗涮間是否有人。如果有人，宿舍供水傳感器打開，如果沒(méi)有人，宿舍供水傳感器關(guān)閉。3、當(dāng)水龍頭打開時(shí)，檢測(cè)器檢測(cè)到信號(hào)并輸送給PLC，PLC開始計(jì)時(shí)。PLC持續(xù)計(jì)時(shí)一定時(shí)間若水龍頭還打開，則檢測(cè)器自動(dòng)關(guān)閉停止供水，30秒后再繼續(xù)供水。4、污水循環(huán)再利用系統(tǒng)。設(shè)計(jì)一個(gè)新式水箱，上一層的生活污水井簡(jiǎn)單處理后為下一層沖廁。二、研究方法采用觀察實(shí)驗(yàn)的方法確定需要設(shè)定的水管流速及單位流量；用查閱資料的方法選定監(jiān)測(cè)器；用CAD設(shè)計(jì)新式?jīng)_廁系統(tǒng)。四、計(jì)劃進(jìn)度安排[主要說(shuō)明：起止時(shí)間及分階段的進(jìn)度要求。]2011.12～2012.1選擇論文方向，選擇指導(dǎo)教師，確定論文題目2012.1～2012.2根據(jù)題目查找資料，分析資料2012.2．10～2012.3.20完成開題報(bào)告2012.3.20～2012.3.30上交畢業(yè)論文設(shè)計(jì)思路報(bào)告2012.3.30～2012.4.10上交畢業(yè)論文中期檢查報(bào)告2012.4.10～2012.4.20完成初稿2012.4.20~2012.4.30初稿修改五、主要參考文獻(xiàn)[1]郁漢琪.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M].北京:中國(guó)電力出版社,2010.2.[2]宮淑貞王冬青.電氣控制及可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社，2002.7.第1版[3]張華強(qiáng).可編程序控制器課程設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)講義[J].威海:哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）2007.3.28[4]劉篤仁楊萬(wàn)海.在系統(tǒng)可編程技術(shù)及其器件原理與應(yīng)用[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社1999.5.第1版指導(dǎo)教師意見及建議：簽名： 年月日教學(xué)單位領(lǐng)導(dǎo)小組審批意見：組長(zhǎng)簽名：年月日德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查表院(系)：機(jī)電工程系專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化2012年4月10日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：學(xué)生公寓智能節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名劉曉東學(xué)號(hào)200801703037指導(dǎo)教師陳潔職稱計(jì)劃完成時(shí)間:2012年4月5日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的進(jìn)度計(jì)劃：2011.12～2012.1：選擇論文方向，選擇指導(dǎo)教師，確定論文題目；2012.1～2012.2：根據(jù)題目查找資料，分析資料；2012.2．10～2012.3.20：完成開題報(bào)告；2012.3.20～2012.3.30：上交畢業(yè)論文設(shè)計(jì)思路報(bào)告；2012.3.30～2012.4.10：上交畢業(yè)論文中期檢查報(bào)告。完成情況：到現(xiàn)在為止我學(xué)到了很多東西，查閱了很多的資料，知道了畢業(yè)論文的前期工作，了解了PLC的基本工作原理和發(fā)展前景。尤其是，我對(duì)三菱FX系列PLC有了更全面更深入的了解。于此同時(shí)，完成了畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)思路，了解了當(dāng)前宿舍用水的狀況及節(jié)水的途徑。完成了開題報(bào)告，初步完成了畢業(yè)論文的基本框架。指導(dǎo)教師評(píng)議（指出優(yōu)點(diǎn)和不足，如有其它建議，可另附頁(yè)）簽名： 年x月x日備注：目錄摘要及關(guān)鍵詞 11引言 11.1課題的提出 11.2可編程序控制器的定義 31.3可編程序控制器的發(fā)展現(xiàn)狀 。1.4可編程序控制器的前景 。1.5三菱FX系列PLC簡(jiǎn)介 。2系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)及方案確定 52.1水龍頭單位流量的確定 。2.2個(gè)人每天用水量的確定 。2.3智能節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖 。HYPERLINK\l"_Toc168111509"3PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。3.1PLC機(jī)型的選擇 。3.2PLC容量的估算 。3.3PLC輸入輸出模塊的確定 。4PLC軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 74.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析 。4.2PLC控制系統(tǒng)程序流程圖 h24.3I/O口分配表 44.4PLC控制程序梯形圖 。4.5PLC控制程序指令表 。HYPERLINK\l"_Toc168111512"5PLC外圍電氣接口電路 。6污水再利用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。6.1水箱容量的確定 76.2水箱結(jié)構(gòu)及位置設(shè)計(jì) 68111514\h。6.3沖廁開關(guān)閥及自來(lái)水補(bǔ)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26.4污水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 4參考文獻(xiàn) 2謝辭 4學(xué)生公寓智能節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)劉曉東（德州學(xué)院機(jī)電系，山東德州，253023）摘要：本設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)生公寓智能節(jié)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及研究，設(shè)計(jì)了PLC控制系統(tǒng)及污水再利用系統(tǒng)。PLC可以控制水龍頭的起停，提醒同學(xué)們節(jié)水，并可以計(jì)算出每個(gè)宿舍每個(gè)月的用水量，使用的檢測(cè)器可以在市場(chǎng)上購(gòu)得；設(shè)計(jì)了污水沖廁系統(tǒng)，利用上一層的生活污水為下一層沖廁。該設(shè)計(jì)旨在輔助同學(xué)們提高節(jié)水意識(shí)，節(jié)約用水。本設(shè)計(jì)為學(xué)生公寓智能節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以每個(gè)宿舍一間洗刷間一個(gè)水龍頭為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)思路包括三點(diǎn)：1、水管在進(jìn)入每個(gè)宿舍之前安裝一個(gè)開關(guān)控制器，可以由PLC控制起停，也可以把檢測(cè)到的開關(guān)信號(hào)傳輸給PLC。檢測(cè)器內(nèi)管道的流速已設(shè)計(jì)好。2、在宿舍洗涮間安裝一個(gè)紅外線傳感器，檢測(cè)洗涮間是否有人。如果有人，宿舍供水傳感器打開，如果沒(méi)有人，宿舍供水傳感器關(guān)閉。3、當(dāng)水龍頭打開時(shí)，檢測(cè)器檢測(cè)到信號(hào)并輸送給PLC，PLC開始計(jì)時(shí)。PLC持續(xù)計(jì)時(shí)一定時(shí)間若水龍頭還打開，則檢測(cè)器自動(dòng)關(guān)閉停止供水，30秒后再繼續(xù)供水。4、污水循環(huán)再利用系統(tǒng)。設(shè)計(jì)一個(gè)新式水箱，上一層的生活污水井簡(jiǎn)單處理后為下一層沖廁。關(guān)鍵詞:智能節(jié)水；PLC；間歇供水；污水沖廁1引言1.1課題的提出中國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家，淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6％，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，僅為世界平均水平的1／4、美國(guó)的1／5，在世界上名列121位，是全球13個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。扣除難以利用的洪水涇流和散布在偏遠(yuǎn)地區(qū)的地下水資源后，中國(guó)現(xiàn)實(shí)可利用的淡水資源量則更少，僅為11000億立方米左右，人均可利用水資源量約為900立方米，并且其分布極不均衡。到20世紀(jì)末，全國(guó)600多座城市中，已有400多個(gè)城市存在供水不足問(wèn)題，其中比較嚴(yán)重的缺水城市達(dá)110個(gè)，全國(guó)城市缺水總量為60億立方米。專家們警告：“20年后中國(guó)將找不到可飲用的水資源”。美國(guó)民間有影響的智囊機(jī)構(gòu)———世界觀察研究所發(fā)表的一份報(bào)告中稱：“由于中國(guó)城市地區(qū)和工業(yè)地區(qū)對(duì)水需求量迅速增大，中國(guó)將長(zhǎng)期陷入缺水狀況?！敝袊?guó)的黃河在過(guò)去的10多年年年斷流，其中1997年斷流226天。流經(jīng)中國(guó)一些人口稠密集地區(qū)的淮河去年也斷流了90天。根據(jù)衛(wèi)星拍攝的照片，數(shù)百個(gè)湖泊正在干涸，一些地方性的河流也在消失。目前全國(guó)600多座城市中，有300多座城市缺水，其中嚴(yán)重缺水的有108個(gè)。其中北京市的人均占有水量為全世界人均占有水量的1／13，連一些干旱的阿拉伯國(guó)家都不如。我國(guó)大學(xué)院校近些年來(lái)在不斷擴(kuò)招，現(xiàn)在我國(guó)在校學(xué)生數(shù)量正逐年遞增，這一龐大群體的用水量也不是一個(gè)小數(shù)目。高等學(xué)校中的需水用戶很多，包括學(xué)生宿舍樓、教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)室、圖書館，食堂等，其中，學(xué)生宿舍樓的用水量占學(xué)校總用水量的65%一75%，是學(xué)校的用水第一大戶。如今，大多數(shù)大中專院校學(xué)生宿舍樓中學(xué)生日常生活，諸如洗漱、清潔以及沖廁均直接來(lái)源于自來(lái)水，而后直接排入下水道。這其中沖廁用水便要占生活用水中不小的一部分，因此，考慮到提高用水效率，可將學(xué)生洗漱、清潔用水經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理之后用作沖廁水的來(lái)源，進(jìn)而可以從中節(jié)約很大一部分清潔的自來(lái)水。很多學(xué)生同時(shí)也缺乏節(jié)水意識(shí)，洗刷洗衣服時(shí)水龍頭很少及時(shí)關(guān)閉，導(dǎo)致大量水資源的浪費(fèi)，可以設(shè)計(jì)節(jié)水裝置提醒并幫助同學(xué)們主動(dòng)節(jié)水。由于高等學(xué)校水費(fèi)的承擔(dān)者不是用戶本人，因此，用戶的節(jié)水意識(shí)比較差，水資源的浪費(fèi)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，在這點(diǎn)可以讓學(xué)生自己繳納水費(fèi)，對(duì)提高節(jié)水意識(shí)作用很大。在水質(zhì)要求不高的方面（如沖廁所）使用生活污水代替自來(lái)水，一方面可以節(jié)約自來(lái)水消耗，另一方面可以減少污廢水的排放。建筑的自來(lái)水水價(jià)相對(duì)較高，且經(jīng)濟(jì)規(guī)模較低，使用污水對(duì)于用水管理者有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。1.2可編程序控制器的定義編程控制器(ProgrammableController)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱可作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC可編程控制器簡(jiǎn)稱PC（英文全稱：ProgrammableController），它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序順序控制器PSC、可編程序邏輯控制器PLC（英文全稱：ProgrammableLogicController）和可編程序控制器PC幾個(gè)不同時(shí)期。為與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）相區(qū)別，現(xiàn)在仍然沿用可編程邏輯控制器這個(gè)老名字。1987年國(guó)際電工委員會(huì)（InternationalElectricalCommittee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。1.3可編程序控制器的發(fā)展現(xiàn)狀世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC是1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制的。限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語(yǔ)言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來(lái)說(shuō)，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無(wú)錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國(guó)比較著名的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。1.4可編程序控制器的前景21世紀(jì)，PLC會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS（DistributedControlSystem）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。1.5三菱FX系列PLC簡(jiǎn)介FX系列PLC是由三菱公司近年來(lái)推出的高性能小型可編程序控制器，已逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC產(chǎn)品。尤其近幾年來(lái)連續(xù)推出的將眾多功能凝集在超小型機(jī)殼內(nèi)的FX0S、FX1X、FX1N、FX2N等系列PLC，具有較高的性能價(jià)格比，應(yīng)用廣泛。它們采用整體式和模塊式相結(jié)合的疊裝式結(jié)構(gòu)。下面重點(diǎn)介紹本設(shè)計(jì)用到的FX2N系列PLC：FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入出16－－25點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于在多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。特點(diǎn)如下：1、系統(tǒng)配置既固定又靈活：在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行16－－256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合。2、備有可自由選擇，豐富的品種：可選用16／32／48／64／80／128點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。3、可根據(jù)電源及輸出形式，自由選擇。 4、程序容量：內(nèi)置800步RAM（可輸入注釋）可使用存儲(chǔ)盒，最大可擴(kuò)充至16K步。5、豐富的軟元件6、編程簡(jiǎn)單：應(yīng)用指令中有多個(gè)可使用的簡(jiǎn)單指令7、高速處理指令：輸入過(guò)濾器常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。8、便利指令：數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。9、數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)檢索，數(shù)據(jù)排列，三角函數(shù)運(yùn)算，平方根，浮點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算等。10、特殊用途：脈沖輸出（20KHZ／DC5V，10KHZ／DC12V－－24V），脈寬調(diào)制，PID控制指令等。11、外部設(shè)備相互通信、串行數(shù)據(jù)傳送，ASCIIcode印刷，HEX＜－－＞ASCII變換，校驗(yàn)碼等。12、時(shí)計(jì)控制：內(nèi)置時(shí)鐘的數(shù)據(jù)比較、加法、減法、讀出、寫入等。2系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)及方案確定2.1水龍頭單位流量的確定經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，在同學(xué)們經(jīng)常使用的水流速下，接滿一盆水需要大概50秒，接到足以滿足生活中各種用水量大概需要30秒。經(jīng)再次測(cè)定，同樣流速下接滿一個(gè)800ml的水杯需要大概5秒，計(jì)算得:v=V/t=800ml/（5s）=160ml/s因此，設(shè)定監(jiān)測(cè)器內(nèi)允許的單位流量為160ml/s。2.2個(gè)人每天用水量的確定及節(jié)水量的預(yù)測(cè)德州學(xué)院共有在校生約18000人，按照每個(gè)宿舍六人，取每人每天用水30L，則以宿舍平均每天用水量約為180L，完全可以滿一個(gè)宿舍的沖廁。據(jù)調(diào)查沖一次廁所大概要用掉5-8升水，則大約60升的水箱就可以滿足一個(gè)宿舍一天沖廁的用水量。如此計(jì)算，學(xué)校每天大約可以節(jié)約18000/6*60=180000L自來(lái)水，這是一個(gè)巨大的數(shù)目。而間歇性供水時(shí)，如果每次供水暫停時(shí)間設(shè)為30秒，同學(xué)們有百分之十的概率在接完五分之三盆水后不主動(dòng)關(guān)閉水龍頭，如此計(jì)算，間歇供水設(shè)計(jì)每天可節(jié)約大量自來(lái)水。2.3智能節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖流程圖解釋：洗涮間進(jìn)入人以后，檢測(cè)器打開，宿舍開始供水。當(dāng)檢測(cè)器檢測(cè)到水龍頭打開時(shí)，PLC開始計(jì)時(shí)，如計(jì)時(shí)30s后，水龍頭仍未關(guān)閉，則PLC控制監(jiān)測(cè)器開關(guān)停止供水，30s后再控制監(jiān)測(cè)器繼續(xù)供水，；如計(jì)時(shí)未達(dá)30s，監(jiān)測(cè)器即檢測(cè)到水龍頭關(guān)閉，則PLC復(fù)位，重新開始。圖1智能節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖3PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1PLC機(jī)型的選擇該節(jié)水系統(tǒng)比較小，可以選用小型PLC，即三菱FX2N系列；I/O口使用較少，總點(diǎn)數(shù)可選擇為16點(diǎn)，完全可以滿足設(shè)計(jì)要求；單元類型選擇基本單元M；輸出類型選擇繼電器輸出R；電源使用交流電AC輸入，則特殊品種為A1。綜上所述，PLC型號(hào)選擇為FX2N-16MRA1。 3.2PLC容量估算PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O口的點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲(chǔ)器的容量。I/O口的點(diǎn)數(shù)的計(jì)算：根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)加上10%～15%的備用量。用戶存儲(chǔ)器的容量的計(jì)算：根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，可按下面公司進(jìn)行估算：開關(guān)量輸入：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=輸入點(diǎn)數(shù)×10；開關(guān)量輸出：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=輸出點(diǎn)數(shù)×8；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=定時(shí)器/計(jì)數(shù)器數(shù)量×2；模擬量：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=模擬量通道數(shù)×100；通信接口：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=接口個(gè)數(shù)×300；根據(jù)存儲(chǔ)器的總字?jǐn)?shù)再加上一個(gè)備用量。3.3PLC輸入輸出模塊的選擇輸入模塊的確定：PLC的輸入模塊用來(lái)檢測(cè)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的高電平信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的低電平信號(hào)。本設(shè)計(jì)采用的輸入模塊點(diǎn)數(shù)為8點(diǎn)，工作電壓為直流24V。輸出模塊的確定：輸出模塊的任務(wù)是將PLC內(nèi)部低電平的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出，雙向晶閘管輸出，晶體管輸出。繼電器有觸電，不適合起停頻繁的場(chǎng)合，壽命較短，因此，本設(shè)計(jì)選擇晶體管輸出，輸出點(diǎn)數(shù)仍選擇8點(diǎn)，使用24V直流電。模擬量輸入、輸出單元的選擇：模擬量輸入輸出接口是用來(lái)感知傳感器產(chǎn)生的信號(hào)。本設(shè)計(jì)會(huì)用到兩類傳感器，選擇PLC的接口量程為0～+10V。4PLC軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1PLC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析硬件連接確定之后，系統(tǒng)的控制功能主要通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，結(jié)合節(jié)水系統(tǒng)的控制要求，對(duì)智能節(jié)水系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析如下：智能節(jié)水系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)使用的是三菱FX2N系列PLC，設(shè)計(jì)要求中需要用到輸入繼電器X，輸出繼電器Y，定時(shí)器T。4.2PLC控制系統(tǒng)程序流程框圖圖2PLC控制系統(tǒng)程序流程框圖4.3I/O口分配表X0 宿舍洗刷間檢測(cè)有人X1宿舍洗刷間檢測(cè)到無(wú)人X2檢測(cè)到水龍頭打開X3檢測(cè)到水龍頭關(guān)閉Y0檢測(cè)控制器上電，準(zhǔn)備供水Y1檢測(cè)控制器斷電，停止供水Y2監(jiān)測(cè)器開關(guān)關(guān)閉，水龍頭停止供水Y3監(jiān)測(cè)器開關(guān)打開，水龍頭再次開始供水4.4PLC控制程序梯形圖圖3PLC控制程序梯形圖4.5PLC控制程序指令表5PLC外圍電氣接口電路圖4PLC外圍電氣接口電路6污水再利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1水箱容量的確定德州學(xué)院共有在校生約18000人，按照每個(gè)宿舍六人，取每人每天用水30L，則以宿舍平均每天用水量約為180L，完全可以滿一個(gè)宿舍的沖廁。據(jù)調(diào)查沖一次廁所大概要用掉5-8升水，則大約60升的水箱就可以滿足一個(gè)宿舍一天沖廁的用水量。如此計(jì)算，學(xué)校每天大約可以節(jié)約18000/6*60=180000L自來(lái)水，這是一個(gè)巨大的數(shù)目。6.2水箱結(jié)構(gòu)及位置設(shè)計(jì)

洗漱污水中經(jīng)常含有較大的食物顆粒，塑料袋，茶渣等，在地漏處設(shè)計(jì)過(guò)濾網(wǎng)，將這些較大的顆粒去除，方便后續(xù)的處理。經(jīng)過(guò)過(guò)濾網(wǎng)后，水中存在的毛發(fā)等物，通過(guò)毛發(fā)收集器進(jìn)行收集處理。經(jīng)過(guò)以上兩道工序的處理，水中基本不存在較大的顆粒懸浮物，有機(jī)物量也大為減少，剩余的多為皂液，懸浮物的濃度高，故認(rèn)為僅采用儲(chǔ)水處理箱中簡(jiǎn)單的過(guò)濾處理，即可達(dá)到?jīng)_廁用水的標(biāo)準(zhǔn)。自儲(chǔ)水箱流出后，經(jīng)管道進(jìn)入下層的廁所，作為沖廁用水使用。裝置設(shè)有反沖洗系統(tǒng)，洗后污水排入下水