機(jī)電傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)--污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1 PLC概述</b></p><p>　　世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC是1969年美國數(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)

2、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。</p><p>　　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。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)

3、國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。</p><p>　　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?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。</p><p>　　1.1 PLC概述 PLC（Programmable logic Controller）即可編程控制器，是當(dāng)今基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的常見工業(yè)控制裝置，

4、主要應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。PLC內(nèi)部配有編制程序的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)其內(nèi)部指令、程序代碼及程序運(yùn)行所需的各種數(shù)據(jù)，并以數(shù)字或模擬的方式與外部進(jìn)行輸入和輸出，進(jìn)而控制各種類型的執(zhí)行裝置。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備是工業(yè)控制系統(tǒng)中的重要組成部分，尤其在底層控制中，PLC一般都會(huì)是控制系統(tǒng)的核心。 </p><p>　　1.2 PLC的特點(diǎn) : </p><p>　　(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

5、</p><p>　　(2)豐富的I/O接口</p><p>　　(3)編程簡單，易學(xué)易用</p><p><b>　　2 課程設(shè)計(jì)的課題</b></p><p>　　污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)有三套子系統(tǒng), 每個(gè)子系統(tǒng)組成如下圖所示：</p><p>　?。?）濾水時(shí)，打開進(jìn)水閥和出水閥，污水流經(jīng)

6、磁濾器中通電的電磁鐵，則污水中的氧化鐵雜質(zhì)會(huì)附在磁鐵上，從水箱流出凈化水，實(shí)現(xiàn)濾水；</p><p>　　（2）一段時(shí)間后，斷開電磁鐵，關(guān)閉進(jìn)水閥和出水閥，打開排污閥和空氣壓縮閥，壓縮空氣將水箱的水打入磁濾器內(nèi)，沖洗磁鐵，污水由排污管流入污水池，進(jìn)行二次處理，實(shí)現(xiàn)反洗。</p><p>　?。?）三套子系統(tǒng)同時(shí)工作。</p><p>　　凈化示意圖和濾水工藝流程如下

7、圖所示:</p><p><b>　　圖2.1凈化示意圖</b></p><p>　　圖2.2濾水工藝流程圖</p><p>　　3 PLC的選型及原則</p><p>　　在選擇PLC時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定

8、PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。下面,我們就詳細(xì)來說下選擇PLC時(shí)應(yīng)注意的幾點(diǎn): 1、輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算  I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。（該題的輸入輸出點(diǎn)數(shù)共為40個(gè)，輸入輸出選46

9、個(gè)點(diǎn)數(shù)的） 2、存儲(chǔ)器容量的估算   存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體

10、上都是按數(shù)字</p><p><b>　　4 工作原理</b></p><p>　　污水凈化示意圖如上所示，系統(tǒng)有三套子系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)工作均相同，該系統(tǒng)的用途是把待除水中的氧化鐵雜質(zhì)過濾出去，來實(shí)現(xiàn)污水氧化的作用。</p><p>　　4.1 污水凈化系統(tǒng)的控制過程：</p><p>　　4.1.1 初始放空：</

11、p><p>　　在系統(tǒng)通電初始時(shí)，所有的閘門均斷開，磁濾器也斷開。</p><p>　　4.1.2 凈化過程:</p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕，凈化系統(tǒng)按下，規(guī)律循環(huán)工作。</p><p>　?、俳油ù艦V器電源2s，是磁濾器的磁性達(dá)到額定值。</p><p>　?、?s后接通出水閥，和進(jìn)水閥，進(jìn)行濾水工作40min.&l

12、t;/p><p>　?、?0min后斷開進(jìn)水閥和出水閥。</p><p>　?、?s后，斷開磁濾器電源。</p><p>　?、?s后，進(jìn)行反洗工藝，接通排污閥，空壓閥，將氧化鐵沖洗倒排污池。</p><p>　　⑥1min斷開空壓閥，排污閥和響鈴，反洗結(jié)束。</p><p>　?、?s后在進(jìn)行濾洗工作，如此循環(huán)。<

13、/p><p>　　⑧按下停止按鈕，執(zhí)行完本次循環(huán)結(jié)束。</p><p>　　4.2 污水凈化中元件選擇:</p><p>　　(1)PLC主機(jī)及擴(kuò)展模塊：選擇西門子S7-200 CPU226 AC\DC\RALAY型PLC；EM222 8×繼電器輸出型擴(kuò)展模塊；</p><p>　　(2)啟動(dòng)按鈕SB1：用于凈化系統(tǒng)的初始上電工作；&l

14、t;/p><p>　　停止按鈕SB2：用于凈化系統(tǒng)的整個(gè)工作的全面結(jié)束；</p><p>　　(3)磁濾器YV1、YV6、YV11：用于控制磁濾器的接通與否；</p><p>　　(4)出水閥YV2、YV7、YV12：用于控制出水閥的接通與否；</p><p>　　(5)進(jìn)水閥YV3、YV8、YV13：用于控制進(jìn)水閥的接通與否；</p>

15、;<p>　　(6)排污閥YV4、YV9、YV14：用于控制排污閥的接通與否；</p><p>　　(7)空壓閥YV5、YV10、YV15：用于控制空壓閥的接通與否；</p><p>　　(8)響鈴HA1、HA2、HA3：用于控制反洗工作響鈴的接通與否；</p><p><b>　　4.3控制面板</b></p>&

16、lt;p>　　圖4.3控制面板示意圖</p><p>　　I0.3一號(hào)電磁鐵 I0.4一號(hào)進(jìn)水閥 I0.5一號(hào)出水閥 I0.6一號(hào)空氣壓縮機(jī)</p><p>　　I0.7一號(hào)空壓閥 I1.0一號(hào)排污閥 I1.1二號(hào)電磁鐵 I1.2二號(hào)進(jìn)水閥 </p><p>　　I1.3二號(hào)出水閥 I1.4二號(hào)空氣壓縮機(jī) I1.5二號(hào)空壓閥 I1.6二號(hào)排污閥

17、</p><p>　　I1.7三號(hào)電磁鐵 I2.0三號(hào)進(jìn)水閥 I2.1三號(hào)出水閥 I2.2三號(hào)空氣壓縮機(jī) </p><p>　　I2.3三號(hào)空壓閥 I2.4三號(hào)排污閥</p><p>　　5 PLC的端子分配</p><p>　　5.1根據(jù)題中的要求列如下的輸入與輸出端子的示意表：</p><p>　　表5.

18、1輸入與輸出端子示意表</p><p><b>　　圖5.1端子分配圖</b></p><p>　　6 自動(dòng)狀態(tài)下的順序功能圖.</p><p>　　圖6.1自動(dòng)狀態(tài)下的順序功能圖</p><p>　　圖6.1主程序的順序功能圖.</p><p><b>　　7 梯形圖</b>

19、;</p><p>　　圖7.1手動(dòng)狀態(tài)下的梯形圖</p><p>　　圖7.2自動(dòng)狀態(tài)下的梯形圖</p><p><b>　　8 語句表</b></p><p>　　8.1手動(dòng)狀態(tài)下的語句表</p><p>　　LD I0.2</p><p>　　LPS I0.

20、3</p><p>　　= M0.0</p><p>　　LRD I0.4</p><p>　　= M0.1</p><p>　　LRD I0.5</p><p>　　= M0.2</p><p>　　LRD I0.6</p><p>

21、　　= M0.3</p><p>　　LRD I0.7</p><p>　　= M0.4</p><p>　　LRD I1.0</p><p>　　= M0.5</p><p>　　LRD I1.1</p><p>　　= M0.6</p>

22、<p>　　LRD I1.2</p><p>　　= M0.7</p><p>　　LRD I1.3</p><p>　　= M1.0</p><p>　　LRD I1.4</p><p>　　= M1.1</p><p>　　LRD I1.

23、5</p><p>　　= M1.2</p><p>　　LRD I1.6</p><p>　　= M1.3</p><p>　　LRD I1.7</p><p>　　= M1.4</p><p>　　LRD I2.0</p><p>

24、　　= M1.5</p><p>　　LRD I2.1</p><p>　　= M1.6</p><p>　　LRD I2.2</p><p>　　= M1.7</p><p>　　LRD I2.3</p><p>　　= M2.0</p>

25、<p>　　LRD I2.4</p><p>　　= M2.1</p><p>　　LPP I2.5</p><p>　　= M2.2</p><p>　　8.2自動(dòng)狀態(tài)下的語句表</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p&

26、gt;　　通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會(huì)了PLC的基本編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序用到PLC中的時(shí)候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。通過解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對(duì)PLC 的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。</p>&l

27、t;p>　　在設(shè)計(jì)的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學(xué)習(xí)的過程中，不是每一個(gè)問題都能自己解決，向老師請(qǐng)教或向同學(xué)討論是一個(gè)很好的方法，不是有句話叫做思而不學(xué)者殆，做事要學(xué)思結(jié)合。</p><p>　　最后誠摯的感謝我們的指導(dǎo)老師，您的悉心的教導(dǎo)使我們得以一窺污水處理控制系統(tǒng)領(lǐng)域的深?yuàn)W，不時(shí)的討論并指點(diǎn)我正確的方向，使我在課程設(shè)計(jì)這段時(shí)間中獲益匪淺，老師對(duì)學(xué)問的嚴(yán)謹(jǐn)更是我們學(xué)習(xí)的典范。</p>

28、;<p>　　本次設(shè)計(jì)的完成另外也得感謝另外三位小組成員的大力協(xié)助。因?yàn)橛心銈兊捏w諒及幫助，使得本次課設(shè)能夠更完整而嚴(yán)謹(jǐn)。從開始進(jìn)入課題到課設(shè)的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]陳白寧，段智敏，劉文波.機(jī)電傳動(dòng)控制[M]. 沈陽：東北大學(xué)出

29、版社，2008.</p><p>　　[2]鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，2001.</p><p>　　[3]吳作明.PLC開發(fā)與應(yīng)用實(shí)例詳解主[M]. 北京:航空航天大學(xué)出版社,2008.</p><p>　　[4]陳麗,李廣利.PLC電氣控制技術(shù)S7-200[M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社,2008.</p><p&g