plc課程設(shè)計(jì)---v型濾池系統(tǒng)plc改造

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)V型濾池系統(tǒng)進(jìn)行PLC改造，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，其電氣控制部分采用繼電器和邏輯電路板組成的控制系統(tǒng)，控制不靈敏，反應(yīng)慢，經(jīng)過多年的運(yùn)行，電路逐漸老化．故障率隨著增加。維修工作越來越繁重，直接影響到工司的正常生產(chǎn)和發(fā)展。本設(shè)計(jì)充分考慮管理方便性，可靠性、先進(jìn)性、兼容性等，以S7-200 PLC為核心進(jìn)行硬件設(shè)

2、計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，對(duì)V型濾池控制系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)的設(shè)計(jì)，以最大限度達(dá)到節(jié)水節(jié)電的目的，同時(shí)也將大大提高了系統(tǒng)的操作性和自動(dòng)化程序，同時(shí)還能夠檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制。</p><p>　　關(guān)鍵詞：V型濾池 西門子S7-200 人機(jī)界面 Wincc flexible</p><p>　　Summary：The design is mainly directed to the

3、 V-filter system PLC transformation, because the traditional relay control system, the electric control part comprised of the use of relays and logical circuit board control system control insensitive, react slowly, afte

4、r years of running , the gradual aging of the circuit, with the increasing failure rate.The increasing of maintenance workload for a direct impact on workers of the normal production and development. The design gives fu

5、ll consideratio</p><p>　　Keyword：V-Filter,Siemens S7-200,Man-machine Interface,Wincc flexible</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要 ·······&

6、#183;····································

7、;··········III</p><p>　　Abstract ····················

8、83;·····························III</p><p>　　第一章 引言 ·&#

9、183;····································

10、········1</p><p>　　1.1 課題背景 ·······················

11、;··················1</p><p>　　1.2 課題意義 ············

12、3;····························1</p><p>　　1.3 課題所要解決的問題及完成的主要內(nèi)容

13、83;···············1</p><p>　　第二章 本課題的設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)功能··············&

14、#183;···········2</p><p>　　2.1 項(xiàng)目概述及方案的確定··················&#

15、183;············ 2</p><p>　　2.2 控制方案的確定··················

16、;··················· 3</p><p>　　2.3 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案···········&

17、#183;······················· 3</p><p>　　第三章 組成整個(gè)系統(tǒng)的簡介······&#

18、183;··························· 6</p><p>　　3.1 V型濾池簡介···

19、····································

20、3; 6</p><p>　　3.2 V型濾池的工作過程······························

21、;···· 6</p><p>　　3.3 液位控制簡介··························

22、83;············· 6</p><p>　　3.4 人機(jī)界面簡介·················&

23、#183;······················ 7</p><p>　　3.5 PLC簡介········

24、···································· 8&l

25、t;/p><p>　　第四章 硬件設(shè)計(jì) ·······························

26、83;············ 9</p><p>　　4.1 PLC與擴(kuò)展模塊的選擇·················&#

27、183;·············· 9</p><p>　　4.2 電氣控制系統(tǒng)原理圖···············

28、83;·················· 11</p><p>　　4.3 人機(jī)界面的設(shè)計(jì)············

29、·························· 14</p><p>　　第五章 PLC程序設(shè)計(jì) ····&

30、#183;·································· 19</p&g

31、t;<p>　　5.1 主程序設(shè)計(jì)································

32、3;········· 19 </p><p>　　5.2 自動(dòng)反沖洗程序流程圖····················

33、83;··········· 19</p><p>　　5.3 液位控制流程圖···················

34、··················· 20</p><p>　　5.4 手動(dòng)程序設(shè)計(jì)···········

35、3;···························· 20</p><p>　　第六章 結(jié)束語··

36、3;····································&#

37、183;······ 21</p><p>　　參考文獻(xiàn) ·························

38、;·························· 22</p><p>　　致 謝 ·····

39、;····································

40、83;········ 23</p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p><b>　　1.1 課題背景 </b></p><p>　　水廠濾池是水廠工作中非常主要的環(huán)節(jié)，對(duì)自動(dòng)化程度的要求較高，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)都是采用繼電器

41、邏輯控制方式，設(shè)備的電控系統(tǒng)故障率高，檢修周期長。隨著技術(shù)的進(jìn)步，這類控制系統(tǒng)已顯示出越來越多的弊端。近年來PLC機(jī)在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來愈廣，它在控制性能、組機(jī)周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢(shì)，是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。如果用PLC控制技術(shù)對(duì)這些系統(tǒng)實(shí)施改造，則具有普遍的效率及經(jīng)濟(jì)意義。</p><p><b>　　1.2課題意義</b></p><p>

42、　　V型濾池作為快濾池的一種形式，因?yàn)閂型進(jìn)水槽和排水槽分別設(shè)于濾池兩側(cè)，池子可沿著長的方向發(fā)展，布水均勻，反沖洗效果好，可以大大節(jié)省了反沖洗的水量和電耗，而且整個(gè)濾料層在深度方向的粒徑分布基本均勻，可適用于各種水廠，特別是大型中型的水廠；濾料層不膨脹，不發(fā)生水力分級(jí)現(xiàn)象，能夠保證深層截污，濾層含污能力高。</p><p>　　1.3課題所要解決的問題及完成的主要內(nèi)容</p><p>　　

43、本系統(tǒng)作為自來水生產(chǎn)系統(tǒng)中的過濾部分，由觸摸屏（HMI）、可編程序控制器（PLC）、傳感器等組成。觸摸屏作為操作員與底層（包括：閥門、風(fēng)機(jī)、水泵）的人機(jī)對(duì)話界面，主要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的顯示、數(shù)據(jù)給定、命令控制、報(bào)警顯示等。PLC主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、閉環(huán)控制、控制命令發(fā)出。</p><p>　　第二章 本課題的設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)功能</p><p>　　2.1 項(xiàng)目概述及方案的確定</p&g

44、t;<p>　　2．1．1 項(xiàng)目概況</p><p>　　本項(xiàng)目主要是對(duì)水廠的V型濾池進(jìn)行PLC改造，來取代原來老化的電氣控制部分。而且要求設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)控制液位調(diào)節(jié)和反沖洗的自動(dòng)控制，要求精確控制，并且要求能夠在人機(jī)界面上監(jiān)控各個(gè)閥門和泵狀態(tài)的控制畫面，同時(shí)，還要有報(bào)警信息，能夠在故障的時(shí)候及時(shí)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。</p><p>　　2.1.2 項(xiàng)目控制要求</

45、p><p>　　PLC主要控制濾池的恒水位控制、濾池反沖洗。具體可分為：氣動(dòng)閥門的開啟和關(guān)閉、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開啟度、鼓風(fēng)機(jī)的開啟和關(guān)閉、反沖洗泵的開啟和關(guān)閉等，完成采集現(xiàn)場(chǎng)水位高度、風(fēng)機(jī)故障聲音報(bào)警（由人工解除）。</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制模式，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)切換。自動(dòng)時(shí)系統(tǒng)通過PLC進(jìn)行控制，手動(dòng)時(shí)系統(tǒng)通過觸摸屏控制。輸入、輸出采用中間繼電器隔離。水位采集傳感器為4-20ma

46、電流信號(hào)。</p><p>　　閉環(huán)控制輸出采用4-20ma電流輸出方式。</p><p>　　V型濾池PLC控制工藝總的可以歸納為：</p><p><b>　　一，手動(dòng)控制：</b></p><p>　　此時(shí)屏蔽恒水位控制，濾后調(diào)節(jié)閥開啟度直接由PLC給定控制。反沖洗時(shí)氣動(dòng)閥門、風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)閥門、反沖洗泵、反沖洗閥門都

47、由觸摸屏按時(shí)間順序控制。</p><p><b>　　二，自動(dòng)控制：</b></p><p>　　此時(shí)濾后調(diào)節(jié)閥開啟度由水位高度控制，水位高度信號(hào)經(jīng)由PLC的AI模塊采集，PLC進(jìn)行PID運(yùn)算后由AO模塊輸出控制濾后調(diào)節(jié)閥開啟度。反沖洗時(shí)：當(dāng)距離上次反沖洗時(shí)間達(dá)24小時(shí)時(shí)開始反沖洗，反沖洗的程序是先關(guān)閉進(jìn)水閥，濾后調(diào)節(jié)閥開最大，當(dāng)水位下降到水溝高度時(shí)，關(guān)閉排氣閥，開啟

48、排水閥，開啟氣沖閥，開啟鼓風(fēng)機(jī)閥，開啟鼓風(fēng)機(jī)，3分鐘后開啟一臺(tái)反沖洗泵，開啟相應(yīng)的反沖洗出口閥，3分鐘后停止鼓風(fēng)機(jī)，關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)閥，開啟另一臺(tái)反沖洗泵，開啟相應(yīng)的反沖洗出口閥，再3分鐘后停止反沖洗，恢復(fù)原來恒水位控制。</p><p>　　2.2 控制方案的確定</p><p>　　2.2.1方案：可編程控制器控制系統(tǒng)</p><p>　　可編程控制器是專為工業(yè)控制

49、現(xiàn)場(chǎng)使用而設(shè)計(jì)的控制器，硬件結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)可靠，硬件部分已系列化，有各種各樣的實(shí)現(xiàn)特殊功能的模塊，從簡單控制到復(fù)雜控制，都有合適的產(chǎn)品，可以根據(jù)不同的控制場(chǎng)合靈活配制，輸入和輸出直接連接到其I/O模塊上。用戶程序使用梯形圖語言編寫，直觀易懂。采用PLC控制具有控制精度高、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、調(diào)試方便、設(shè)計(jì)周期短等顯著優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格相對(duì)較貴[1]。</p><p>　　考慮1）：客戶對(duì)抗干擾的要求非常高,穩(wěn)定第一,而不

50、是性能第一；2）：相對(duì)于PLC控制系統(tǒng)而言，繼電接觸器控制系統(tǒng)的抗干擾能力較差；3）：雖然PLC的價(jià)格比較貴，但是相對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目造價(jià)而言，它的成本也只是占一小部分；4）：隨著社會(huì)的發(fā)展和控制的需要，以后要擴(kuò)展時(shí)只要將原系統(tǒng)做很小的改動(dòng)就可以了，這樣更能適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。所以本設(shè)計(jì)采用的是可編程序控制器控制系統(tǒng)。</p><p>　　2.3控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案</p><p>　　本設(shè)計(jì)充分考慮管

51、理方便性，可靠性、先進(jìn)性、兼容性等，采用國際先進(jìn)的控制產(chǎn)品和控制技術(shù)，對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　本空調(diào)控制系統(tǒng)采用強(qiáng)弱電一體化設(shè)計(jì)，弱電控制強(qiáng)電，對(duì)電動(dòng)閥，泵等控制進(jìn)行統(tǒng)一考慮和統(tǒng)一設(shè)計(jì)。具體實(shí)現(xiàn)方案如下：</p><p>　　2.3.1 數(shù)據(jù)采集</p><p>　　1.濾池水位高度：通過PLC與觸摸屏的通訊，可以把AIW0的模擬量通過數(shù)

52、值的轉(zhuǎn)化顯示到觸摸屏的主畫面上</p><p>　　2：濾后調(diào)節(jié)閥的開啟度：通過PLC與觸摸屏的通訊，可以把AQW0的模擬量通過數(shù)值的轉(zhuǎn)化顯示到觸摸屏的主畫面上</p><p>　　2.3.2控制的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　一：各個(gè)電動(dòng)閥的控制</p><p><b>　　1、手動(dòng)操作：</b></p>&

53、lt;p>　　當(dāng)按觸摸屏的手動(dòng)按鈕時(shí)，會(huì)跳到手動(dòng)操作畫面，此時(shí)通過手動(dòng)畫面上的上的控制按鈕控制各種電動(dòng)閥的啟動(dòng)和停止。</p><p><b>　　2、自動(dòng)控制：</b></p><p>　　當(dāng)按觸摸屏的自動(dòng)按鈕時(shí)，會(huì)跳到自動(dòng)操作畫面，此時(shí)各個(gè)電動(dòng)閥將按照PLC內(nèi)部程序運(yùn)行。</p><p><b>　　二：鼓風(fēng)機(jī)的控制<

54、/b></p><p><b>　　1、手動(dòng)操作：</b></p><p>　　當(dāng)按觸摸屏的手動(dòng)按鈕時(shí)，會(huì)跳到手動(dòng)操作畫面，此時(shí)通過手動(dòng)畫面上的上的控制按鈕控制鼓風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)和停止。</p><p><b>　　2、自動(dòng)控制：</b></p><p>　　當(dāng)按觸摸屏的自動(dòng)按鈕時(shí)，會(huì)跳到自動(dòng)操作畫

55、面，此時(shí)鼓風(fēng)機(jī)閥和鼓風(fēng)機(jī)將按照PLC內(nèi)部程序運(yùn)行。</p><p><b>　　三：反沖洗泵的控制</b></p><p><b>　　1、手動(dòng)操作：</b></p><p>　　當(dāng)按觸摸屏的手動(dòng)按鈕時(shí)，會(huì)跳到手動(dòng)操作畫面，此時(shí)通過手動(dòng)畫面上的上的控制按鈕控制1，2#反沖洗泵的工作。</p><p>

56、;<b>　　2、自動(dòng)控制：</b></p><p>　　當(dāng)按觸摸屏的自動(dòng)按鈕時(shí)，會(huì)跳到自動(dòng)操作畫面，此時(shí)1，2#反沖洗閥和反沖洗泵將按照PLC內(nèi)部程序運(yùn)行。</p><p>　　2.3.3人機(jī)界面的設(shè)計(jì)</p><p>　　在控制柜的門上裝設(shè)觸摸屏。首先通過組態(tài)軟件編寫觸摸屏的控制界面，在觸摸屏界面上可以顯示監(jiān)控界面，包括能濾池水位高度，濾后

57、調(diào)節(jié)閥開啟度、顯示各個(gè)電動(dòng)閥的運(yùn)行狀態(tài)，手動(dòng)操作畫面，顯示報(bào)警信息統(tǒng)計(jì)畫面，顯示參數(shù)設(shè)定畫面等信息。此外，該監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)全部設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，觸摸屏的信號(hào)通過專用電纜傳送給PLC，通過PLC實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。</p><p>　　2.3.4報(bào)警的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　本設(shè)計(jì)裝設(shè)的報(bào)警主要有：鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行故障，1，2#反沖洗泵運(yùn)行故障等，還可以通過觸摸屏上的監(jiān)控畫面來查看各個(gè)電動(dòng)閥開啟

58、或關(guān)閉是否到位。這些報(bào)警功能均有遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)點(diǎn)，可接入觸摸屏進(jìn)行報(bào)警指示，這樣我們可以通過報(bào)警指示了解到故障點(diǎn)的具體情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問題，及時(shí)解決，方便管理，提高工作效率。</p><p><b>　　組成整個(gè)系統(tǒng)的簡介</b></p><p>　　3.1 V型濾池簡介</p><p>　　V型濾池是快濾池的一種形式，因?yàn)槠溥M(jìn)水槽形狀呈&

59、#183;V字形而得名，也叫做均粒濾料濾池(其濾料采用均質(zhì)濾料，即均粒徑濾料)，又叫六閥濾池因?yàn)樵诟鞣N管路上有六個(gè)主要閥門，在底部采用帶長柄濾頭底板的排水系統(tǒng)，不用設(shè)礫石承托層。V型進(jìn)水槽和排水槽分別設(shè)于濾池兩側(cè)，池子可沿著長的方向發(fā)展，布水均勻，反沖洗效果好，大大節(jié)省了反沖洗的水量和電耗，整個(gè)濾料層在深度方向的粒徑分布基本均勻，在反沖洗過程中濾料層不膨脹，不發(fā)生水力分級(jí)現(xiàn)象，保證深層截污，濾層含污能力高。</p><

60、;p>　　3.2 V型濾池的工作過程</p><p>　　過濾過程：待濾水由進(jìn)水總渠經(jīng)進(jìn)水和方孔后，溢過堰口再經(jīng)惻孔進(jìn)入被待濾水淹沿的V型槽，分別經(jīng)槽底均布的配水孔和V型槽堰頂進(jìn)入濾池。被均粒濾料層過濾的濾后水經(jīng)長柄濾頭流入底部空間，由方孔匯入氣水分配管渠，再經(jīng)管廊中的水封井，出水堰，清水渠流入清水池。</p><p>　　反沖洗過程：關(guān)閉進(jìn)水閥，但有一部分進(jìn)水仍從兩惻常開的方孔流入

61、濾池，由V型槽一側(cè)流向排水渠一側(cè)，形成表面掃洗。而后開啟排水閥將池面水從排水槽中排出直至濾池水面與V型槽頂相平。反沖洗經(jīng)常采用先氣沖再氣水同時(shí)反沖最后水沖三部：</p><p>　　(1)氣沖：打開進(jìn)氣閥，開啟供氣設(shè)備，空氣經(jīng)氣水分配渠的上部小孔均勻進(jìn)入濾池底部，由長柄濾頭噴出，將濾料表面雜質(zhì)擦洗下來并懸浮于水中，被表面掃洗水沖入排水槽，氣沖時(shí)間在3~4分鐘；</p><p>　　(2)氣

62、水同時(shí)反沖洗：在氣沖的同時(shí)啟動(dòng)沖洗水泵，打開沖洗水閥，反沖洗水也進(jìn)入氣水分配渠，氣、水分別經(jīng)小孔和方孔流入濾池底部配水區(qū)，經(jīng)長柄濾頭均勻進(jìn)入濾池，濾料得到進(jìn)一步?jīng)_洗，表掃仍繼續(xù)進(jìn)行，時(shí)間在4~5分鐘左右</p><p>　　(3)停止氣沖，單獨(dú)水沖，表掃仍繼續(xù)，最后將水中雜質(zhì)全部沖入反沖洗排水槽，時(shí)間在5分鐘左右</p><p>　　V型濾池V型濾池的優(yōu)缺點(diǎn)</p><

63、p>　　優(yōu)點(diǎn)：(1)、采用的是均粒濾料，含污能力很高；</p><p>　　(2)、氣水反洗、表面沖洗結(jié)合，反沖洗的效果比其它濾池的好；</p><p>　　(3)、反沖洗布?xì)獠妓鶆颍?lt;/p><p>　　(4)、單個(gè)池子的面積很大；</p><p>　　(5)、可適用于各種水廠，特別是大型中型的水廠；</p><

64、p>　　缺點(diǎn)：(1)、池體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，濾料較貴；</p><p>　　(2)、增加了反沖洗的供氣系統(tǒng)；</p><p>　　(3)、產(chǎn)水量在10000噸/天以上時(shí)，比同規(guī)模的普通快濾池基建投資造價(jià)要高</p><p><b>　　3.3液位控制簡介</b></p><p>　　近幾十年來，控制系統(tǒng)已被廣泛使用，在其

65、研究與發(fā)展上也已趨于完備，而控制的概念更是應(yīng)用在許多生活周遭的事物。在學(xué)習(xí)過自動(dòng)控制的課程之后，我們也加以實(shí)際應(yīng)用控制系統(tǒng)的觀念及架構(gòu)來制作液位控制的系統(tǒng)。而且液位控制系統(tǒng)已是一般工業(yè)界所不可缺少，舉凡蓄水槽、污水處理場(chǎng)等都需要液位元的控制。假若我們能使用此系統(tǒng)來自動(dòng)維持液位的高度，那么工作人員便可輕易的在操作室獲知整個(gè)設(shè)備的儲(chǔ)水狀況，如此，不但大大減低工作人員工作的危險(xiǎn)性，同時(shí)更提升了工作的效率及簡便性。在建構(gòu)液位控制的過程里，我們得

66、知實(shí)際操作的變異性存在其中，因此如何分析、調(diào)整及改良便是我們所著重的要點(diǎn)。而在完成傳統(tǒng)的 PID 控制系統(tǒng)之后，未來我們更將利用 Genetic Algorithms 找出最好的參數(shù)并建構(gòu)在液位控制系統(tǒng)，且比較加入智能型控制后的系統(tǒng)與傳統(tǒng) PID是否會(huì)有性能上的差異。近年來液位控制系統(tǒng)取得了很大進(jìn)步，出現(xiàn)了許多新型的液位控制儀，如超聲波液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、光電液位開關(guān)等，這些控制器利用無線電波的折射及反射原理，光線在兩種不同介質(zhì)的分接口

67、將產(chǎn)生反射或折射現(xiàn)象。當(dāng)被測(cè)液體處于高位時(shí)則被測(cè)液體與光電開關(guān)形成一種分界面，當(dāng)被</p><p><b>　　3.4人機(jī)界面簡介</b></p><p>　　人機(jī)界面是指是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和對(duì)話接口，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面，是人操作PLC的一個(gè)平臺(tái)，該平

68、臺(tái)提供了一個(gè)程序與人的接口。它一般包括一下兩種： 觸摸屏是PLC人機(jī)界面的一種。人通過觸摸屏幕上的按鈕等就可以調(diào)整參數(shù)或監(jiān)視參數(shù)。 有的是在操作面板上安裝了若干個(gè)按鈕，人通過按鈕來監(jiān)控PLC運(yùn)行，這種界面的屏幕只是用來觀察參數(shù),沒有觸摸操作功能。</p><p><b>　　3.5 PLC簡介</b></p><p>　　PLC可編程序控制器：PLC

69、英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)何網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械

70、或生產(chǎn)過程。</p><p>　　PLC的優(yōu)點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。</p><p>　?。?）通用性強(qiáng)、靈活性好、功能齊全。</p><p>　?。?）編程簡單、使用方便。</p><p>　?。?）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小。</p><p>　?。?）維護(hù)方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低。 &l

71、t;/p><p>　?。?）有標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，可以方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。</p><p>　　（7）體積小、耗能低，便于機(jī)電一體化。</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　硬件的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 PLC與擴(kuò)展模塊的選擇</

72、p><p>　　考慮到西門子自動(dòng)化控制產(chǎn)品有很好的兼容性以及在個(gè)工業(yè)控制中占有很高的地位。所以本系統(tǒng)采用西門子系列PLC。</p><p>　　西門子系列PLC的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、醫(yī)療設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。</p><p>　　S7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各

73、行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。</p><p>　　具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： </p><p><b>　　極高的可靠性 </b></p><p><b>　　極豐富的指令集 </b>

74、;</p><p><b>　　易于掌握 </b></p><p><b>　　便捷的操作 </b></p><p>　　豐富的內(nèi)置集成功能 </p><p><b>　　實(shí)時(shí)特性 </b></p><p><b>　　強(qiáng)勁的通訊能力 <

75、/b></p><p><b>　　豐富的擴(kuò)展模塊 </b></p><p>　　S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械

76、，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　S7-200系列PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)的8種CPU供您使用。 </p><p>　　CPU單元設(shè)計(jì)：集成的24V負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU </p><p>　　4.1.1 模塊選型</p><p>　　從上面分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn)16個(gè)、開

77、關(guān)量輸出點(diǎn)14個(gè)。所以我們可以選擇如下方案：CPU模塊選擇226（24入/16出，1個(gè)RS485通訊接口），外加擴(kuò)展模擬量模塊EM235。</p><p>　　這是考慮到客戶將來可能會(huì)突然增加數(shù)字量輸入輸出端口，如果選擇方案一的話，輸出端口以后可能會(huì)不夠用，又要擴(kuò)展數(shù)字量模塊，由此增加額外的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和工作負(fù)擔(dān)；再者有2個(gè)RS485通訊接口，不=便于進(jìn)行程序調(diào)試。所以從經(jīng)濟(jì)性和方便性兩個(gè)角度出發(fā)就選擇了CPU模塊選

78、擇226（24入/16出，1個(gè)RS485通訊接口），外加擴(kuò)展模擬量模塊EM235。</p><p>　　圖3-1 PLC和人機(jī)界面組成的系統(tǒng)</p><p>　　4.1.2 I/O點(diǎn)及地址分配</p><p>　　I/O點(diǎn)及地址分配如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 I/O點(diǎn)及地址分配表</p><p>　

79、　4.2 電氣控制系統(tǒng)原理圖</p><p>　　電氣控制系統(tǒng)原理圖包括主電路圖、控制電路圖，PLC外圍接線圖及柜子圖。</p><p>　　4.2.1 主電路圖</p><p>　　正常情況下，鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行由接觸器KM1來控制通/斷，斷路器QF1和FR1對(duì)鼓風(fēng)機(jī)機(jī)進(jìn)行短路保護(hù)和過載保護(hù)。1#反沖洗泵的運(yùn)行由接觸器KM2來控制通/斷，斷路器QF2和FR2對(duì)1#反沖洗

80、泵進(jìn)行短路保護(hù)和過載保護(hù)。2#反沖洗泵的運(yùn)行由接觸器KM3來控制通/斷，斷路器QF2和FR2對(duì)2#反沖洗泵進(jìn)行短路保護(hù)和過載保護(hù)。</p><p>　　并為PLC模塊、EM235等提供24電源。</p><p>　　4.2.2控制電路圖</p><p>　　該控制電路圖可分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式：當(dāng)SA撥到手動(dòng)檔時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)、1#反沖洗泵和2#反沖洗泵只能用手動(dòng)方式控制

81、；當(dāng)在自動(dòng)檔時(shí)，可通過PLC對(duì)它們進(jìn)行自動(dòng)化控制</p><p>　　4.2.3 PLC外圍接線圖</p><p>　　4.3 人機(jī)界面的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1 K-TP178micro人機(jī)界面簡介</p><p>　　5.7 英寸觸摸屏, 藍(lán)色4級(jí)灰度顯示 </p><p>　　S7-200 PLC專用

82、觸摸屏 友好的操作界面：觸摸屏+按鍵 快速的系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間和操作響應(yīng)時(shí)間 超大存儲(chǔ)空間 觸摸聲音反饋 硬件設(shè)計(jì)全面更新，無與倫比的高可靠性 5種在線語言切換，32種語言支持，使您的設(shè)備能應(yīng)用于世界各地 強(qiáng)大的密碼保護(hù)功能，50個(gè)用戶組 更高的魯棒性，防沖擊和震動(dòng)，并能防水耐臟 采用32位ARM7處理器，性能優(yōu)異 集成的LCD控制器，消除了CPU和LCD控制器的之間的傳輸瓶頸 組態(tài)軟件：WinCC flexible，編程靈

83、活快捷 為中國用戶量身定做，符合中國用戶使用習(xí)慣</p><p>　　K-TP 178micro人機(jī)界面</p><p>　　4.3.2 Wincc flexible組態(tài)軟件簡介</p><p>　　適用于各種人機(jī)界面應(yīng)用的組態(tài)軟件SIMATIC WinCC flexible，成了ProTool的簡易性和WinCC的開放性，再加上創(chuàng)新技術(shù)。它包

84、含了一下幾個(gè)特點(diǎn)：</p><p>　　1.應(yīng)用靈活：以機(jī)器和過程為向?qū)?，嵌入面板與PC中，多語言可全球通用 2.高效率的組態(tài)：智能工具、可再度使用的面板、多語言的組態(tài)創(chuàng)新的HMI概念：分布式操作站、局部站訪問中央；小控制室解決方案；全廠范圍信息流動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷、控制、服務(wù)和診斷。 3.開放簡易的擴(kuò)展功能: 攜帶VBScript；集成ActiveX控件；通過OPC DA數(shù)據(jù)

85、交換；可集成到TCP/IP網(wǎng)絡(luò) 簡單的說wincc flexible既具有WINCC功能也具有Protool功能是專門應(yīng)用于觸摸屏，而wincc是用于一般性組態(tài)開發(fā)</p><p>　　4.3.3 界面設(shè)計(jì)</p><p><b>　　觸摸屏使用說明</b></p><p>　?。?）上電后觸摸屏?xí)@示如下的“主畫面”：</p&g

86、t;<p><b>　　說明：</b></p><p>　　顯示此時(shí)濾池水位的高度</p><p>　　顯示濾后調(diào)節(jié)閥開啟度的百分比</p><p>　　點(diǎn)擊開始進(jìn)行自動(dòng)控制</p><p>　　點(diǎn)擊進(jìn)入手動(dòng)操作畫面同時(shí)可以進(jìn)行手動(dòng)操作控制</p><p><b>　　點(diǎn)擊

87、進(jìn)入監(jiān)控畫面</b></p><p><b>　　點(diǎn)擊進(jìn)入報(bào)警畫面</b></p><p><b>　　點(diǎn)擊系統(tǒng)停止運(yùn)行</b></p><p><b>　　（2）手動(dòng)畫面</b></p><p><b>　　說明：</b></p>

88、<p>　　進(jìn)入操作畫面可對(duì)各種閥門，鼓風(fēng)機(jī)和泵進(jìn)行手動(dòng)控制操作當(dāng)開啟濾后調(diào)節(jié)閥時(shí)，可通過在 輸入0~100的數(shù)值來控制其開啟度，并且可通過監(jiān)控畫面這一菜單來查看各閥門，鼓風(fēng)機(jī)和泵的開啟情況，以方便下一步的控制。</p><p>　?。?）監(jiān)控狀態(tài)顯示的畫面：</p><p><b>　　說明：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)

89、次畫面是為了方便此觀察各個(gè)閥門，鼓風(fēng)機(jī)和泵的運(yùn)行情況，以判斷系統(tǒng)是否能夠正常運(yùn)行。</p><p>　　（4）報(bào)警信息 畫面</p><p><b>　　說明如下：</b></p><p>　　1：“報(bào)警信息統(tǒng)計(jì)畫面”顯示報(bào)警的各種具體信息</p><p>　　2：通過清除按鈕清楚已確認(rèn)報(bào)警信息</p>&

90、lt;p><b>　　應(yīng)急操作說明：</b></p><p>　　1：當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過按停止按鈕，進(jìn)行檢查確認(rèn)后，在運(yùn)行系統(tǒng)。</p><p>　　2：當(dāng)處于手動(dòng)操作狀態(tài)，如果鼓風(fēng)機(jī)和反沖洗泵出現(xiàn)故障，“報(bào)警信息統(tǒng)計(jì)畫面”同時(shí)顯示報(bào)警具體信息。檢查線路確認(rèn)無誤后，將對(duì)應(yīng)的熱繼撥到“復(fù)位”位置。</p><p>　　3：當(dāng)處于PLC控制狀

91、態(tài)，出現(xiàn)報(bào)警時(shí)觸摸屏的“報(bào)警信息統(tǒng)計(jì)畫面”同時(shí)顯示報(bào)警具體信息，可返回主畫面，通過按停止按鈕，進(jìn)行檢查確認(rèn)后，在運(yùn)行系統(tǒng)。</p><p>　　第五章 PLC程序設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.1 主程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)該產(chǎn)品所要實(shí)現(xiàn)的功能及硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)主要分為三大模塊。第一、在實(shí)現(xiàn)液位控制后24小時(shí) V型濾池

92、進(jìn)行自動(dòng)反沖洗 第二、應(yīng)該設(shè)置一個(gè)24小時(shí)的程序，以實(shí)現(xiàn)液位控制到自動(dòng)反沖洗的轉(zhuǎn)換；第三，實(shí)現(xiàn)可向手動(dòng)控制程序轉(zhuǎn)換。</p><p>　　5.2 自動(dòng)反沖洗程序流程圖</p><p>　　5.3 液位控制流程圖</p><p>　　5.4 手動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)</p><p>　　此時(shí)屏蔽恒水位控制，濾后調(diào)節(jié)閥開啟度直接由PLC給定控制。反沖洗時(shí)

93、氣動(dòng)閥門、風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)閥門、反沖洗泵、反沖洗閥門都由觸摸屏按時(shí)間順序控制。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　經(jīng)過兩個(gè)多月的時(shí)間的努力和學(xué)習(xí)得過程，并在老師和同學(xué)的幫助下，終于把畢業(yè)設(shè)計(jì)所要完成的基本任務(wù)完成了。在這個(gè)過程中，我確實(shí)遇到了不少困難，并且有時(shí)甚至產(chǎn)生了苦惱；但就是因?yàn)榻?jīng)歷這種過程，讓我學(xué)到了不少東西，也更懂得了利用網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)和

94、自己的慢慢摸索和驗(yàn)證來解決問題。讓我的實(shí)際動(dòng)手能力,分析問題及解決問題的能力都有了很大的提高。由于受時(shí)間,原材料,經(jīng)費(fèi)及個(gè)人所學(xué)知識(shí)的限制,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)還有很多不足之處,今后將繼續(xù)努力把遺留的問題解決。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的感受和經(jīng)歷：</p><p>　　1．不管要做什么事情，特別是研究設(shè)計(jì)，我們都要懷著一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男?，事前都要進(jìn)行計(jì)劃并且對(duì)我們將要遇到的困難有所準(zhǔn)備<

95、/p><p>　　2．遇到困難時(shí)，我們應(yīng)該盡量的尋找方法來解決，學(xué)會(huì)分割，再從容易處下手等，學(xué)會(huì)通過查找相關(guān)的資料，然后根據(jù)自己的設(shè)計(jì)要求來編寫程序。</p><p>　　3．樹立正確的學(xué)習(xí)態(tài)度。當(dāng)遇到問題的時(shí)候，首先要盡自己的努力和所掌握的知識(shí)認(rèn)真仔細(xì)的檢查，排除。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><

96、;p>　　【1】嚴(yán)盈富.觸摸屏與PLC. 北京：人民郵電出版社,2006年11月. P22-P199</p><p>　　【2】廖常初. S7-200 PLC編程及應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007年8月</p><p>　　【3】廖常初.西門子人給界面 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006年10月 </p><p>　　【4】張余，付勁英，周秀 等編著 中

97、文版AutoCAD 2008從入門到精通 北京：清華大學(xué)出版社   2008年09月</p><p>　　【5】Simatic Hmi Wincc flexbile 手冊(cè)說明書</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我得到了許多老師和同學(xué)的幫助，尤其是在我的指