污水处理控制系统设计

课程设计论文题目：污水处理控制系统程序设计设计名称：机电传动控制班级学号：1101011403学生某某：孙琳指导教师： 任晓红陈白宁2013年12月11日成 绩 评 定 表学生某某孙琳班级学号1101011403专 业机械设计制造与其自动化课程设计题目 污水处理控制系统设计评语组长签字：成绩日期20 年 月 日课程设计任务书学 院机械工程学院专 业机械设计制造与其自动化学生某某孙琳班级学号1101011403课程设计题目污水处理控制系统设计实践教学要求与任务: 1.设计内容： 1完成课程设计指导书所要求的控制循环。 2按停止按钮，完成当前循环后再停。3要求同时控制三套子系统的运行。4要求可以实现手动和自动控制。 2.设计要求：1画出端子分配图和顺序功能图2设计并调试PLC控制梯形图3设计说明书工作计划与进度安排:1理解题目要求，查阅资料，确定设计方案 1天2PLC梯形图设计与调试 4天3说明书撰写 1天4辩论 1天指导教师：任晓虹 陈白宁2013 年 12月11 日专业负责人：陈白宁 2013年12月11 日学院教学副院长： 2013 年 月 日1、前言1一、课程设计的任务和要求21.1课程设计的任务21.2课程设计的根本要求3二、总体设计72.1 PLC 选型72.2 PLC 端子图92.3 PLC外部接线图102.4主电路原理图11三、PLC程序设计123.1设计思想123.2顺序功能图133.3梯形图14四程序调试说明21五、完毕语22六、参考文献231. 前言当今社会水污染严重急，目前城市污水处理行业的开展迅速，城市污水处理能力，严重的制约了我国经济与社会的开展，鉴于我国国情于污水处理的运行费用是庞大的、长期的，加强城市污水处理系统智能控制的研究非常必要。本课题将对对污水处理PLC控制系统设计，满足其需要。世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司DEC研制的。限于当时的元器件条件与计算机开展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制与定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送与处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算与处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。 20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化开展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪末期，可编程控制器的开展特点是更加适应于现代工业的需要。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。一课程设计的任务和要求1.1课程设计的任务题目：污水处理控制系统设计系统有三套子系统。每个子系统组成如下列图。1滤水时，打开进水阀和出水阀，污水流经磁滤器中通电的电磁铁，如此污水中的氧化铁杂质会附在磁铁上，从水箱流出净化水，实现滤水；2一段时间后，断开电磁铁，关闭进水阀和出水阀，打开排污阀和空气压缩阀，压缩空气将水箱的水打入磁滤器内，冲洗磁铁，污水由排污管流入污水池，进展二次处理，实现反洗。3三套子系统同时工作。设计内容：完成课程设计指导书所要求的控制循环。要求按停止按钮，完成当前循环后再停，并可以同时控制三套子系统的运行，最后既要实现手动控制也要实现自动控制。设计要求：要画出端子分配图和顺序功能图，设计并调试出PLC控制梯形图，并设计出说明书。1.2课程设计的根本要求系统有三套子系统，每个系统工作均一样，由三台磁滤器和有关管道与电磁阀组成。该系统的用途是把水中的氧化铁杂质过滤出去，来实现污水氧化的作用。一定时间过后，污水由排污管流入污水池，进展二次处理，实现反洗。污水净化系统的控制过程：1初始放空：在系统通电初始时，所有的闸门均断开，磁滤器也断开。2净化过程：按下启动按钮，净化系统按下，规律循环工作。接通磁滤器电源2s，是磁滤器的磁性达到额定值。2s后接通出水阀，和进水阀，进展滤水工作40min.40min后断开进水阀和出水阀。5s后，断开磁滤器电源。2s后，进展反洗工艺，接通排污阀，空压阀，将氧化铁冲洗倒排污池。1min断开空压阀，排污阀和响铃，反洗完毕。5s后在进展滤洗工作，如此循环。按下停止按钮，执行完本次循环完毕。污水净化中元件选择:1PLC主机与扩展模块：选择西门子S7-200 CPU226，ACDC继电器型PLC，EM223 4* 继电器输出型扩展模块;（2） 启动按钮SB1：用于净化系统的初始上电工作； （3） 停止按钮SB2：用于净化系统的整个工作的全面完毕;（4） 磁滤器YV1，YV2，YV3：用于控制磁滤器接通与否 ； 5出水阀YV1、YV2、YV3：用于控制出水阀的接通与否；6进水阀YV1、YV2、YV3：用于控制进水阀的接通与否；7排污阀YV1、YV2、YV3：用于控制排污阀的接通与否；8空压阀YV1、YV2、YV3：用于控制空压阀的接通与否；9响铃HA1、HA2、HA3：用于控制响铃的接通与否；滤水工艺示意图如图1所示污水净化示意图如图2所示二总体设计2.1 PLC 选型1PLC概述 PLCProgrammable logic Controller即可编程控制器，是当今基于计算机技术的常见工业控制装置，主要应用于工业控制领域。PLC内部配有编制程序的存储器，用于存储其内部指令、程序代码与程序运行所需的各种数据，并以数字或模拟的方式与外部进展输入和输出，进而控制各种类型的执行装置。PLC与其有关的外围设备是工业控制系统中的重要组成局部，尤其在底层控制中，PLC一般都会是控制系统的核心。 2PLC的特点 a.可靠性高，抗干扰能力强工业生产一般是在恶劣环境中进展的高强度作业，这就要求其设备具有较高的可靠性和抗干扰能力。 b.丰富的IO接口 在工业生产现场，存在各种不同的设备或变化的生产环境，为了在计算机中进展计算与采取控制措施，PLC配备丰富的IO模块，以便能够将现场的各种信号转换成PLC中可识别的信号。 c.编程简单，易学易用PLC作为通用工业控制计算机，接口简单易于配置，编程语言也易于工程技术人员所承受。 d.系统搭建容易，维护方便 PLC用存储逻辑代替接线逻辑即使用软逻辑代替硬逻辑，这一方面增加了逻辑运算的灵活性，另一方面大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统结构更加简易实用、系统搭建周期大为缩短。3PLC选型PLC主机：选择西门子S7-200系列PLC作为污水处理控制系统的工作主机。根据I/O点数来确定PLC型号，为满足控制要求该系统需要有10输入点，19个输出点。因此采用S7-200 CPU 226 AC/DC/继电器，由于该系统要求10个输入点S7-200 CPU226能满足点数要求。输出点在没有扩展模块时是不满足系统要求的，所以需要扩展模块EM223 4*继电器输出型扩展模块，这样就会满足要求。选用CPU226的特点，其根本参数如下：本机数字输入：24路数字量输入本机数字输出：16路数字量输出内部存储器位：256位定时器总数：256定时器计数器总数：256计数器电源电压允许X围：AC85264V输入电流仅CPU/最大负载：35/100mA,AC240V电压X围：DC20.428.8V电流限制：约1.5AEM 223 24V DC 4入/4出 根本参数如下：DI输入数:4DO输出数:4输入电压：24V，最大30V输出类型:24VDC输出电流：0.75A2.2 PLC 端子图图三 端子分配图附表:I0.0启动I0.1停止I0.2手动I0.3电磁铁得电I0.4出水阀开关I0.5进水阀开关I0.6排污阀开关I0.7空压阀开关I1.0响铃开关I1.1空气压缩机开关Q0.01电磁铁Q0.1 1出水阀Q0.21进水阀Q0.31排污阀Q0.4 1空压阀Q0.51响铃Q0.62电磁铁Q0.72出水阀Q1.02进水阀Q1.12排污阀Q1.2 2空压阀Q1.32响铃Q1.43电磁铁Q1.53出水阀Q1.63进水阀Q1.73排污阀Q2.03空压阀Q2.13响铃Q2.2空气压缩机2.3PLC外部接线图图四 外部接线图2.4主电路原理图图五 电动机正反转的控制电路三PLC程序设计3.1设计思想本次课程设计要求既要实现手动控制又要实现自动控制。如果要完成这两个目的动作，必须设计含有手动和自动控制的主程序，并且手动和自动都相应有各自的子程序。特别注意的是启动PLC时必须先读主程序，然后调用子程序，才能加以实现各个活动步。手动控制时：在控制面板上有一些旋转按钮。它们都分别控制着各个步骤的启动，每个步骤的停止可以由下一步的启动来断开电路。自动时：用I0.0来控制启动，按下启动后系统处于自动状态，用I0.1来控制停止，按下停止按钮后系统在完成当前循环后停止。3.2顺序功能图图六 顺序功能图3.3梯形图主程序手动程序子程序自动子程序PLC梯形图四程序调试说明首先在V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6里将我事先设计好的梯形图程序写入，然后再将程序导出，然后再在S7_200的仿真软件里进展调试仿真。配置CPU选择CPU226，选择扩展EM223，然后装载程序，分别进展自动和手动程序调试。“1态，会启动自动程序，使进水、出水阀为1态，导致上诉现象。虽然也存在别的问题，但在后来都已经接解决，成功调试。五完毕语通过这次设计实践。我学会了PLC的根本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序用到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。通过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。在设计的过程中我们还得到了教师的帮助与意见，也请教了了同学的意见和想法。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向教师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆，做事要学思结合。最后诚挚的感谢我们的指导教师，您的悉心的教诲使我们得以一窥喷泉控制系统领域的深奥，不时的讨论并指点我正确的方向，使我在毕业设计这段时间中获益匪浅。教师对学问的严谨更是我们学习的典X。今后的学习中，我们会更加努力的学习，不断完善自己，丰富自己的知识。六参考文献1陈白宁，段志敏，X文波，机电传动控制M 某某:东北大学，2002(2)廖长初，PLC编程与应用M ：机械工业，20023SIEMENS公司.SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册s，20024邓星钟，机电传动控制M 某某：某某地图，2001(5)殷华文，可编程序控制器与工业控制网络M 某某：华中理工大学6李忠高，控制电机与应用M 某某：华中工学院，1986