污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)最終版

1、沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙Noi目錄| 前言 2)1.課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求 3| 1.1、課程設(shè)計(jì)的任務(wù) 311. 2、課程設(shè)計(jì)的基本要求 4t總體設(shè)計(jì) 52.1PLC 選型 52.2端于分配 6：2. 3端于接線圖7!2.4控制面板 &PLC程序設(shè)計(jì) 9|3.1設(shè)計(jì)思想 9I3.2順序功能圖 103.3 PLC梯形圖 114.程序調(diào)試說(shuō)明 16|5結(jié)束語(yǔ)176.參考文獻(xiàn)18沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙N10刖旨PLC是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電于裝置。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

2、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。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器 申。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內(nèi) 有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過(guò)程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加 程序從起始步（步序號(hào)為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返 回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。不同型號(hào) W PLC,循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面, 表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的

3、輸入都當(dāng) 成開(kāi)關(guān)量來(lái)處理，16位（也有32位的）為一個(gè)模擬量。大型PLC使用另外一個(gè)CPU 來(lái)完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖）。在 掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左 后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在1/（） 映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即在用 尸程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生

4、變化，而其他輸 出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而 且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形 圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè) 掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。1.課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求|1.1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)i對(duì)PLC有深刻地了解，能靈活地運(yùn)用，掌握其主要的使用方法，設(shè)計(jì)一真完整的污 氷處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)有三真于系統(tǒng)。每個(gè)于系統(tǒng)組成如圖1所示。| (1).濾水時(shí)，打開(kāi)進(jìn)水閥和出水閥，污水流經(jīng)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

5、水，實(shí)現(xiàn)濾水；i (2). 段時(shí)間后，斷開(kāi)電磁鐵，關(guān)閉進(jìn)水閥和出水閥，打開(kāi)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, 姿現(xiàn)反洗。;.三真于系統(tǒng)同時(shí)工作。完成控制循環(huán)，整理出梯形圖，順序功能圖，1()端于接 線圖。外部接線圖，按停止按鈕，完成當(dāng)前循環(huán)后再停。要求同時(shí)控制三真于系統(tǒng)的運(yùn)行，要求可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制。去冷卻塔待處理水源污水凈化示意圖1.11.2課程設(shè)計(jì)的基本要求系統(tǒng)由三臺(tái)磁濾器等組成，分為三真于系統(tǒng)。每個(gè)系統(tǒng)工作均相同。污水凈化系統(tǒng)的控制過(guò)程：初始放空：在系統(tǒng)通電初始時(shí)，所有的閘門(mén)均斷開(kāi)，磁濾器也斷開(kāi)。(2)凈化過(guò)程按下啟

6、動(dòng)按鈕，凈化系統(tǒng)按以下規(guī)律循環(huán)工作。 通磁濾器電源2s,使磁濾器的磁性達(dá)到額定值。 2s后接通出水閥和進(jìn)水閥，進(jìn)行濾水工作4()min. 40min后斷開(kāi)進(jìn)水閥和出水閥。 5s后，斷開(kāi)磁濾器電源。 2s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。 lmin斷開(kāi)空壓閥，排污閥和響鈴，反洗結(jié)束。 5s后在進(jìn)行濾洗工作，如此循環(huán)。 按下停止按鈕，執(zhí)行完本次循環(huán)結(jié)束。濾水工藝流程圖1.22總體設(shè)計(jì)2.1 PLC選型、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?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加1（）% 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

7、據(jù)制造廠商PLC 封產(chǎn)品特點(diǎn)對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)迸行圓整。二、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 初道。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(lái)替代。 存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是 按數(shù)字量1/（）點(diǎn)數(shù)的1（）15倍，加上模擬1/（）點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù) 1（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余

8、量。：綜合，選擇PLC型號(hào)為216,并擴(kuò)展兩個(gè)八位的EM223 I/O接口。22端子分配圖啟動(dòng)停止出水閥進(jìn)水閥排污閥空氣壓循閥10,0Q1- 010. L61. LQ1, 210,2QL 3QL 410.3Q1- 5Q2 0IL0Q2.1Q2 2IL 1Q2 3Q2 4IL.2Q2 5Q3.0IL303-1Q3. 2IL4Q3L 3Q 3. 4IL5Q 3. 5QL 612.0號(hào)直議卷號(hào)出水閥號(hào)進(jìn)水閥一號(hào)排水閥 一號(hào)空壓陶號(hào)響轉(zhuǎn)二號(hào)克議鬆二號(hào)出水閥二號(hào)進(jìn)水閥二號(hào)排水閥二號(hào)空壓陶 二號(hào)晌鈴三號(hào)巨螢龜三號(hào)出水閥三號(hào)進(jìn)水閥三號(hào)排水閥三號(hào)空?qǐng)R閥 三號(hào)晌蛉 空氣壓縮機(jī)端于分配圖圖2.1選用10.()和1

9、0開(kāi)關(guān)作自動(dòng)，手動(dòng)。選用10.2和10.3開(kāi)關(guān)作啟動(dòng)和停止按鈕。選用11.0-11.5作手動(dòng)程序中的磁濾器，出水閥，進(jìn)水閥，排污閥，空壓閥，響鈴的開(kāi)關(guān)。選用12.()作三真系統(tǒng)的公共空氣壓縮閥的開(kāi)關(guān)。2.3外部接線圖cm：；爭(zhēng)3b啟動(dòng)倍止出水閩12 冊(cè)知晌齢立氣圧攜閥10 1ICI. 1lci ZUl 0U 1iri 30L2IJ1.3IL401 4UI.S11. 1Q2,DQ2. 111.2臨2Q2.313. ：Q2. 4M2. 311,4U3 .1)Q3. 111.5Q3. 2M3. 3r2.* 4M3. 5IM工Mnr艸5-號(hào)電堆軼 一號(hào)出歐用 一兮逛木用-號(hào)空壓用號(hào)鈿二號(hào)電磁軼 二號(hào)出

10、水用：二號(hào)杯轉(zhuǎn) 二號(hào)空也用 二號(hào)嗆伶 三辱電舉軼 三吁出忒閥 三號(hào)進(jìn)用水用三勺聰伶外部接線圖圖2.2各個(gè)開(kāi)關(guān)并聯(lián)，其中10.()和1().1開(kāi)關(guān)控制整個(gè)自動(dòng)程序的進(jìn)行，用10.2來(lái)控制啟動(dòng)，用10.3控制停止，按下停止按鈕10.3后系統(tǒng)在完成當(dāng)前循環(huán)后停止，其中II.0-11.5控制手 動(dòng)程序。三真系統(tǒng)各個(gè)輸出口并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)同步工作2.4控制面板11.0-電磁鐵n. 1-出水閥II. 2-進(jìn)水閥II. 3-排污閥11- 4-空?qǐng)R閥I i5-一響鈴12.0-空氣壓縮控制面板圖2.3自動(dòng)程序通過(guò)啟動(dòng)和停止按鈕控制手動(dòng)程序通過(guò)11.0-11.5和12.0來(lái)實(shí)現(xiàn)三真系統(tǒng)相同步驟的同步工作沈陽(yáng)理工大學(xué)課程

11、設(shè)計(jì)專用紙Noio3. PLC程序設(shè)計(jì)3設(shè)計(jì)思想:本次課程設(shè)計(jì)要求可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)，自動(dòng)。為了能完成這些動(dòng)作，必須設(shè)計(jì)主程序和 手程序，其中于程序含有手動(dòng)，自動(dòng)控制。啟動(dòng)時(shí)必須先讀主程序，然后調(diào)用于程序， 級(jí)以實(shí)現(xiàn)。;手動(dòng)控制時(shí)：在控制面板上有一些按鈕，11.()控制三個(gè)系統(tǒng)的磁濾器，ii.i控制三真 系統(tǒng)的出水，】1.2控制三真系統(tǒng)的進(jìn)水，11.3控制三真系統(tǒng)的排污，11.4控制三真系統(tǒng)的 空壓閥，11.5控制三真系統(tǒng)的響鈴，11.6控制三真系統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)開(kāi)關(guān)。自動(dòng)時(shí)：用10.2來(lái)控制啟動(dòng)，用10.3控制停止，按下停止按鈕1().3后系統(tǒng)在完成當(dāng)前循環(huán)后停止。自動(dòng)和手動(dòng)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)可以切換來(lái)同時(shí)控

12、制三真于系統(tǒng)的運(yùn)行沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙Non：32自動(dòng)程序的順序功能圖沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙N24|順序功能圖圖3.1:圖3.1處理單周期，連續(xù)工作方式的順序功能圖。M0.0和M0.1到M0.6用典型的|啟保停電路控制通磁濾器電源2s,使磁濾器的磁性達(dá)到額定值，2s后接通岀水閥和進(jìn)水| 憫，進(jìn)行濾水工作40mino 4()min后斷開(kāi)進(jìn)水閥和出水閥。5s后，斷開(kāi)磁濾器電源。2sj fe,迸行反洗工藝，接通排污閥，空壓閥，將氧化鐵沖洗倒排污池。lmin斷開(kāi)空壓閥:排污閥和響鈴，反洗結(jié)束。5s后在進(jìn)行濾洗工作，如此循環(huán)。按下停止按鈕，執(zhí)行完本|I次循環(huán)結(jié)束。;(3.3 PLC梯形圖公用程

13、序自動(dòng)程序網(wǎng)絡(luò)7I接通排污空壓麗T40M0.4M0.5反洗結(jié)束后定時(shí)5斑入下一循環(huán)手動(dòng)程序I手動(dòng)程序網(wǎng)絡(luò)1 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題I電滋鐵11.0Q1.31 / Q1.4Q1.6Q10Q30Q20)網(wǎng)絡(luò)2I出水11.1Q1.311 G1.4Q1.6Q1.1 )02.1T )Q1.3G1.4Q1.6Q1.2Q2.2Q3.2網(wǎng)絡(luò)3I進(jìn)水11.2)網(wǎng)絡(luò)4I排污11.3Q1.01)卜Q1.1Q1.2I HQ2.3網(wǎng)絡(luò)5I空壓11.4Q1.0Q1.1Q1.2Q1.4網(wǎng)絡(luò)6I接通空氣壓縮閥11.501001.1Q1.2016II /1 /1C)I響冷I2.04.程序調(diào)試說(shuō)明首先在V4.0 STEP 7 MicroVIl

14、N SP6里將事先設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭?，然后再將程序?qū)?出，然后再在S7-200的仿真軟件里進(jìn)行調(diào)試仿真。在CPU配置中選擇CPU216型號(hào)，并且擴(kuò)展兩個(gè)八位I/O 口。當(dāng)選擇自動(dòng)開(kāi)關(guān)10.0 時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕1()2可以觀察到三個(gè)磁器電源同時(shí)接通，2s之后三真系統(tǒng)的岀水和進(jìn) 水閥接通，濾水迸行4()min后進(jìn)水閥和岀水閥斷開(kāi)。5s之后磁濾器復(fù)位，又過(guò)2s后排 污閥，空壓閥，響鈴，以尺空氣壓縮機(jī)打開(kāi)進(jìn)行反洗Imino然后斷開(kāi)，5s之后進(jìn)入下 循環(huán)。中途按下停止按鈕時(shí)，三真系統(tǒng)完成當(dāng)前循環(huán)后停到初始步。手動(dòng)控制時(shí)：在控制面板上有一些按鈕，11.()控制三個(gè)系統(tǒng)的磁濾器，11控制三 真系統(tǒng)的出水，11.2控制三真系統(tǒng)的迸水，11.3控制三真系統(tǒng)的排污，11.4控制三真系統(tǒng) 的空壓閥,11.5控制三真系統(tǒng)的響鈴,11.6控制三真系統(tǒng)的總空氣壓縮機(jī)開(kāi)關(guān)。5結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，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有 了更加深刻的理解，在對(duì)理論的運(yùn)用中提髙了我們的工程素質(zhì)。明白了理論和實(shí)踐的差 距，在沒(méi)有做課設(shè)之前，我們學(xué)握的都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)和具體操作不是很重視， 當(dāng)我們把自己的理論成果用于具體的實(shí)踐中，出現(xiàn)的各種問(wèn)題無(wú)法預(yù)估，結(jié)果和預(yù)期效 澡不是太符合，再通過(guò)自己和同學(xué)的探討以及査閱有關(guān)資料，問(wèn)題一點(diǎn)一