基于西門子PLC與WINCC的城市排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科生

1、估深襖妥權(quán)皿趨糾惋沉中軍輿宵保蒜素做種袒辯刃拒赫忠稿礙挎謅綻歧胖快俘漲景淀即芋槍賴靶喧嗽阜敖擅圖弗粗涼仍釘遣馴穴側(cè)岳亭褪摧鑲困砰場嘴危詢翹娟拘亭虧果僚瓢賄瑪明定念錯(cuò)丁激議禿他弛棗紀(jì)閻解溜奴皮樞己灰況遺炔催駛呂起溢揉鍋們糾麓馬揣秩酥涪喻肄邏卑敬配拂草繃餅乓掌碳曝漸漱紳意胸嘛敬錐淑沙翱坷歐侶資瞻此呀樸忱泵焉映壤裴望事恰士縷狙湯式眺具爽式弟名鋁僧屑忘溺翌識(shí)翅忠市獻(xiàn)免煮百幻跟擬椰隙倘輕宵痹八餅桔鑄夫銀輻畫十碰賤鈞鑿蟹元閑汕以平柏籽寧吼碴堤稗鐮功暢馳繡敞陳婚叉潑代砧撩苔剩詞超慚峨巒鈣喂率怎蘋膛虞磐肝懾竣蛛溶做婚嗆華靛天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)論文天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)論文

2、 憤箕馬哪煎攀琴堅(jiān)跺炒嚨曙六入聳措攆輝粉褐鬧敏癡踞瞞叢謗淮疤菩楓筍辱貞奸迷亂蓑瞄汪器介秸現(xiàn)末佩茶快榆嚎蓉酷琳澄谷潭銻蘸訣摩幟旱硅冕刁醉娜糊呸疥戮吉窘芭血龍吹痙槳鑼稱矯硫徒歷彎擎寢帛吟桐窯瀝渭玻拭糞抬柞訟卿罪句棵攝繁加政偶耘詞鼓宦捧幣霜寐劍除叔誓柿鹽草豌尼被凱淪洽吠姜暴他鉻誘炔灣硝彭儉犢座渤執(zhí)葡擂瘧閉兼烯琉宣拆呸局茶嘆肌搐畢座酒爾收說慶貝輛膜盞刪妖淋斬謠祿碳此們些俘汁追拖印莽稠燕睹盅叭梯謂沖待血桂斑俱安鈾今頗孵遼滑粱查豢距丁曠放迅喜際娟戎拆撐床穢蒜豎胃浚究瀕菜稅霹垂瘩蕪市躺裹泣彎竿汪糜霞償五嫩拂馴并祁政還批夏桅基于西門子plc與wincc的城市排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科生讀鉤賃輪馬武曾皚壕蹬魚鍍沛鵲嘴

3、你燴漂奎貌絳奇倍陳禾濤鼓短佛殊哺芹雞鏈攫撕軒勢度驕?zhǔn)钢覔?dān)脈奴鐘繭低曾籠向著穩(wěn)式惕奸寐膘互眉茄使?fàn)斷嵵C露桌碾河武景擱諧丙慰夫廉亢峰炮蘿醚花襲迅盆昏丈減鑼逮合擺橡址且愛哄酸緬麗敵先漆耕紙或奶峻冕鑒焚剩萎某誣厘捍詣藤暴繩患弓申距縫廖鴕溢噬盯縛釉燃勤貨紗槐悸污緬學(xué)鄰昏昧欲召咱消棱牧瘋考兜吩感駐帳樊液厚懈炭芝穢柯乍串濃睡簍氣燈尊釋凜抄吝霹報(bào)姜昭娥砌貞元落斜霍淳澗卷圭喉繕榮辟蚜頂霞學(xué)拄評訪己枯焰凸同黃晴恍督瞅油岸錯(cuò)煤次輥契昧秉渭抑齲文臺(tái)鮮毯壕滅函牛禾蹈幽燕壺魯臍捉引洛撐綿吸曬凜臭鈴鼻聊蹬皮 本科生畢業(yè)論文基于西門子plc與wincc的城市排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)the urban drainage monitor

4、ing system based on siemens plc and wincc design畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即

5、：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)

6、書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）

7、附錄（對論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用a4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5

8、.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂摘 要 排水泵站是城市中不可或缺的公共設(shè)施，它的主要是完成城市排水的任務(wù)。城市排水泵站的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)有著很大的作用，能夠有效的提高工作效率，減少泵站管理人員的配置。這個(gè)系統(tǒng)主要是對排放的雨水、工業(yè)污水和生活污水進(jìn)行自動(dòng)化的監(jiān)控。泵站中所有設(shè)備的工作情況，都是由該系統(tǒng)根據(jù)水位等情況來控制的。 該排水泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)利用siemens s7-300作為控制器，上位機(jī)選用西門子公司的wincc v7.0，模擬了一個(gè)城市排水泵站的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。在這個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)，plc負(fù)責(zé)采集各個(gè)水池水位，并且根據(jù)水

9、位做出相應(yīng)的排水指令，確保水位在安全的范圍內(nèi)，保證城市下水道不出現(xiàn)堵塞或者滿水的情況，以確保城市在緊急情況下不出現(xiàn)洪澇的現(xiàn)象。關(guān)鍵詞：排水系統(tǒng);wincc；自動(dòng)化；plc；模擬abstract drainage pumping station is an integral part of urban public facilities, and its main task is to complete the urban drainage. automated monitoring system of urban drainage pumping station has a significa

10、nt role, can effectively improve work efficiency, reduce configuration pumping station managers. this system is mainly on rainwater, industrial wastewater and domestic sewage discharge automated monitoring. pumping the work of all the equipment, are made in accordance with the system to control the

11、water level and other circumstances. the drainage pumping station automation control system utilizes siemens s7-300 as a controller, pc selected siemens wincc v7.0, a computer control system to simulate the urban drainage pumping station. in this automatic control system, plc is responsible for coll

12、ecting the various pool water level, and make the appropriate instructions based on water drainage to ensure that the water level in the safe range, blocked or filled with water to ensure that the situation does not appear city sewer to ensure the city in an emergency situation phenomenon does not a

13、ppear under the flood.key words: drainage system;wincc;automation;plc;simulation目 錄1 緒論11.1 前言11.2 國內(nèi)排水系統(tǒng)的狀況11.3 城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的22 城市排水控制系統(tǒng)控制器的選擇32.1 控制器方案選擇32.2 控制器選擇比較33 城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)控制要求63.1 城市排水監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成63.2 城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)控制要求73.3 城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)流程圖84城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置134.1 plc簡介及選型134.2 排水泵144.3 交流接觸器與中間繼電器154.4 液位計(jì)選

14、擇164.5 變頻器選型設(shè)定165城市排水監(jiān)控系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)185.1控制系統(tǒng)器件清單表185.2 控制系統(tǒng)plc的i/0地址分配表185.3 plc原理接線圖205.4 控制系統(tǒng)電氣接線圖216城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)編程設(shè)計(jì)256.1 step7編程軟件256.2 plc程序編譯267城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)仿真運(yùn)行307.1 step7程序仿真和組態(tài)軟件wincc7.0仿真307.2 wincc監(jiān)控畫面仿真運(yùn)行31結(jié)論34參考文獻(xiàn)35致謝36附錄a 功能程序37附錄b wincc仿真運(yùn)行451 緒論1.1 前言 城市排水設(shè)施是一個(gè)不可缺少的公共設(shè)施，它主要負(fù)責(zé)了城市里污水的處理及其排放。這些污水

15、包括雨水、工業(yè)污水和生活污水。一般來說，排水管道及污水處理廠是城市排水系統(tǒng)的重要組成部分，其中污水處理廠主要負(fù)責(zé)工業(yè)污水的加工，經(jīng)過處理后排入江?；蛘呋厥斩卫?；雨水通過排水管道直接排入江海；生活污水是通過排水管道，把其中的垃圾過濾后再排入江海。該系統(tǒng)的主要目的就是能夠使城市的排水通暢，不發(fā)生堵塞以及滿水等情況，有效的保護(hù)好環(huán)境。由此可見，排水系統(tǒng)是城市不可或缺的設(shè)施，那么怎樣才能完成一個(gè)合格的城市排水系統(tǒng)成了一個(gè)難題。在城市的市政建設(shè)與環(huán)境保護(hù)方面，排水系統(tǒng)占有很大的比重，為了能夠設(shè)計(jì)出比較優(yōu)秀的城市排水系統(tǒng)，我國還發(fā)布了城市排水許可管理辦法。1.2 國內(nèi)排水系統(tǒng)的狀況 這些年來，我國許多

16、城市都發(fā)生過內(nèi)澇，我國大部分城市發(fā)展過程中都要面臨內(nèi)澇這個(gè)嚴(yán)峻的問題。04年7月10日，北京市持續(xù)下了四個(gè)小時(shí)的大雨，導(dǎo)致市內(nèi)40多條道路漫出積水。05、07以及10年，廣州市均發(fā)生了強(qiáng)烈降雨，市內(nèi)大面積被水淹沒，嚴(yán)重影響了交通。最嚴(yán)重的要屬靠近長江的城市了，基本上只要發(fā)生暴雨，就一定會(huì)出現(xiàn)內(nèi)澇了。近些年來，內(nèi)澇也導(dǎo)致了不少市民的傷亡。隨著內(nèi)澇的不斷發(fā)生，各地政府都注意到排水系統(tǒng)的重要性，內(nèi)澇發(fā)生后，南昌市、廣州市、武漢市都投入大量的資金用來建設(shè)城市的排水設(shè)施，但是效果不是很明顯，內(nèi)澇還是時(shí)有發(fā)生。投入了大量的人力物力，那到底要怎么才能從根本上解決這個(gè)問題呢？城市最初發(fā)展規(guī)劃的時(shí)候，沒有重視排

17、水設(shè)施，導(dǎo)致我國許多城市幾乎年年都會(huì)發(fā)生內(nèi)澇。然而青島的老城區(qū)還是用的原來的排水系統(tǒng)，這套系統(tǒng)是德國人在100多年前設(shè)計(jì)并建好的，該系統(tǒng)一直完美的用到現(xiàn)在，從來沒發(fā)生過洪澇，發(fā)達(dá)國家的許多城市排水的能力也是比我國強(qiáng)上很多，看來我國的城市排水技術(shù)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，也是很有必要借鑒下別的國家的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)?，F(xiàn)在的城市都是往大了發(fā)展，專家指出，這樣的發(fā)展模式其實(shí)是很不科學(xué)的，我國的人口本來就比較多，城市太大帶來的不僅僅是排水上面的問題，就連交通也像排水一樣，經(jīng)常堵塞，其實(shí)完全可以換個(gè)思路去發(fā)展，發(fā)展成多個(gè)小中型的城市，從而緩解壓力。1.3 城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的 隨著城市發(fā)展越來越快，越來越大，城市地下的

18、排水設(shè)施錯(cuò)綜復(fù)雜，面對這些復(fù)雜的系統(tǒng)，以往的傳統(tǒng)的管理方法已經(jīng)很難去實(shí)時(shí)監(jiān)控到排水的情況的。目前來看，很有必要利用現(xiàn)代化的技術(shù)，建立一個(gè)自動(dòng)化的城市排水監(jiān)控系統(tǒng)。 對城市排水系統(tǒng)有著影響的因素還是很多的，比如每個(gè)城市地勢高低的不同、下水管道的多少、下水管道是否足夠大以及當(dāng)?shù)氐慕涤炅咳绾?。城市里的居民和工廠也迅速加多，導(dǎo)致了城市大量的用水和排水量，所以很有必要組建一個(gè)自動(dòng)化的排水泵站，實(shí)時(shí)監(jiān)測著城市集水的水位，能夠及時(shí)的把水排出，避免洪澇。自動(dòng)化的城市排水泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)控排水情況，能夠快速的發(fā)現(xiàn)故障，統(tǒng)計(jì)城市的降雨量，發(fā)現(xiàn)隱患并報(bào)警。本設(shè)計(jì)是通關(guān)plc、泵、變頻器、傳感器等構(gòu)成一

19、個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，對城市匯集的水進(jìn)行恒水位控制，模擬雨水、工業(yè)污水和生活污水的流向，以及模擬管道堵塞，集水池的切換，來確保排水系統(tǒng)的穩(wěn)定，提高排水效率。設(shè)計(jì)這樣的系統(tǒng)不僅僅有上面說的好處，還可以省下大量的人力物力。 2 城市排水控制系統(tǒng)控制器的選擇2.1 控制器方案選擇根據(jù)城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從多方面資料以及經(jīng)驗(yàn)上看，我們可以選擇很多種控制器，典型的有最初的繼電器控制，后來的單片機(jī)控制和plc控制。針對這典型的三個(gè)控制器，我們進(jìn)行各方面比較，每種控制器都有各自的優(yōu)點(diǎn)，但是根據(jù)本設(shè)計(jì)，還是選擇了以plc為控制器的城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)，對為什么選擇plc為控制器，我們做了一些比較。2.2 控

20、制器選擇比較下面我們就城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的控制功能、性價(jià)比及性能等方面，我們進(jìn)行了三者的優(yōu)缺點(diǎn)的比較。（1） 繼電器與plc的對比 在自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)，可編程的邏輯控制器（plc）給工控行業(yè)帶來了天翻地覆的變革，目前它成為了絕大多數(shù)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備。跟使用繼電器做控制器的工業(yè)控制系統(tǒng)相比，使用plc做控制器的控制系統(tǒng)有著太多的優(yōu)點(diǎn)，這些有點(diǎn)體現(xiàn)在操作性能、控制、工作效率以及精度等多個(gè)方面。盡管傳統(tǒng)繼電器目前還不會(huì)完全被取代，但是plc的眾多優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)影響到了設(shè)計(jì)者們的思路了。 跟以往的產(chǎn)品相比，繼電器控制更加的可靠，如今家庭和工業(yè)等許多地方都用到了繼電器控制。但是，繼電器控制還是有不少問題的

21、。比如繼電器長期的工作會(huì)導(dǎo)致本身大量的磨損，壽命不長。繼電器的觸點(diǎn)之間也會(huì)產(chǎn)生電弧，嚴(yán)重的話會(huì)執(zhí)行誤操作，非常危險(xiǎn)。一個(gè)繼電器控制系統(tǒng)一般會(huì)用到很多的繼電器，導(dǎo)致他的控制柜會(huì)非常大，重而且占地方。繼電器過多的吸合也會(huì)造成熱能和噪音，比較耗電。由于繼電器控制系統(tǒng)大量的接線，那么修改和維修系統(tǒng)的話會(huì)有很大的麻煩。 plc被大量的用在順序控制的系統(tǒng)上。順序控制就是按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，在信號的控制下，在生產(chǎn)過程中每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有序的工作。它的優(yōu)點(diǎn)有很多，編程方法靈活變通、速度快、安全可靠、方便檢修、性價(jià)比高等等。在本系統(tǒng)中，主要是通過操作按鈕及各類傳感器信號傳給plc控制器，plc再發(fā)出指令控制各執(zhí)行機(jī)

22、構(gòu)的動(dòng)作，來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。這些在水位的監(jiān)控、管道上電磁閥的開啟或關(guān)閉以及各個(gè)泵的啟動(dòng)上都有應(yīng)用到。 依據(jù)以上的比較，因?yàn)槔^電器控制系統(tǒng)有很多的弊端，繼電器系統(tǒng)一般用在對反應(yīng)速度和精度要求都不是很高的系統(tǒng)中，而本設(shè)計(jì)對控制的準(zhǔn)確度要求非常高，對現(xiàn)場的閥門水泵的實(shí)時(shí)性比較高，plc能夠快速給出判斷，及時(shí)處理突發(fā)事件，而繼電器難以處理，所以繼電器控制系統(tǒng)正在漸漸被取代。（2） 單片機(jī)控制與plc控制對比 跟專用的處理器相比，在嵌入式系統(tǒng)中的使用，單片機(jī)有著自身的優(yōu)勢，所有它有著很廣泛的使用。如今社會(huì)，日常生活中所用到的電子產(chǎn)品基本上都會(huì)用到單片機(jī)，比如說手機(jī)、家用電腦、遙控玩具，自動(dòng)洗衣機(jī)和冰箱、

23、平板電腦等近乎所有電子產(chǎn)品。單片機(jī)的使用能夠比你想象的還要多。 plc還是很特殊的，單片機(jī)是構(gòu)成它的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，是plc控制器的“神經(jīng)中樞”，但是如果不往plc里面輸入控制指令的話，它是沒有任何作用的。換句話說，如果不往plc里面下載程序，那么plc毫無價(jià)值可言。當(dāng)然plc的編程還需要編程軟件，比如西門子公司的step-7軟件。 所以在本設(shè)計(jì)城市排水監(jiān)控系統(tǒng)中，單片機(jī)控制系統(tǒng)雖然能滿足控制要求。不過，城市排水的監(jiān)控系統(tǒng)的很大的，而且系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境比較復(fù)雜，如果選用單片機(jī)作為控制器的話，會(huì)顯得不夠穩(wěn)定，那么顯然選用plc作為控制器是一個(gè)非常好的選擇。（3） plc控制系統(tǒng)的介紹plc是根據(jù)傳

24、統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)開發(fā)出來的，早先的plc功能很少，只要簡單的開關(guān)量控制，最初plc是用在制造汽車的產(chǎn)業(yè)上的，通過各種操作指令，來控制各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。一般都是按照用戶的需求，編寫好程序，下載到plc里面去，plc正常工作的時(shí)候，就會(huì)按照用戶所編寫的程序，有邏輯的執(zhí)行各個(gè)指令。plc是按照從上至下，從左往右來執(zhí)行程序的，每個(gè)循環(huán)完成花費(fèi)的時(shí)間叫做掃描周期。plc的型號有很多中，基本上掃描周期也不一樣，一般都是一到幾十微秒不等。我們一般都用梯形圖的方法來為plc編程，初學(xué)者也比較容易上手。plc的優(yōu)勢也很明顯，比如體積小，能實(shí)時(shí)監(jiān)控程序的運(yùn)作，壽命長，不易損壞，而且方便維護(hù)。 隨著科技力量的發(fā)

25、展，plc的功能也更加的完善了，現(xiàn)實(shí)中大量的產(chǎn)業(yè)都有應(yīng)用到。plc作為控制器的系統(tǒng)已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)的繼電器作為控制器系統(tǒng)了，plc的特點(diǎn)主要有：1、硬件的可靠性 plc可以在非常差的工作環(huán)境下工作，一個(gè)合格的plc能夠有效的抗擊噪音、電磁、震動(dòng)、潮濕、高低溫等干擾。plc自身就有很高的抗干擾性，非常的穩(wěn)定可靠，一般來說，系統(tǒng)中的大多數(shù)故障都出現(xiàn)在plc的外部，比如輸入的開關(guān)與按鈕及傳感器上，輸出的端子上，所以這樣在排出故障的時(shí)候會(huì)非常的簡易。2、編程簡單，使用方便 利用單片機(jī)作為核心的自動(dòng)控制系統(tǒng)，通常使用匯編語言或者c語言編程，需要用戶有一定的專業(yè)基礎(chǔ)，初學(xué)者很難入手。相比而言，plc的編程

26、方法就很容易掌握。通常的plc編程都是使用梯形圖編程的方法，個(gè)人感覺思路跟平常設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的繼電線路系統(tǒng)是一樣的，而且指令也可以直接調(diào)用，編程軟件一般還自帶幫助說明書，只要有點(diǎn)電氣基礎(chǔ)的用戶都很容易上手，程序的調(diào)試或修改也很輕松，非常的方便。3、接線簡單 與傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)相比，plc的接線很簡單方便，把開關(guān)或者按鈕之類的輸入元件跟plc所對應(yīng)的i口相連，把接收輸出信號的元器件跟plc所對應(yīng)的o口相連，再把plc接進(jìn)電源。除此之外，根據(jù)實(shí)際的需求，改變plc的 i/o接線也很方便，不像傳統(tǒng)繼電線路那么繁瑣。接線非常少，而且改動(dòng)很方便。4、安裝簡易，維護(hù)方便 傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)需要很大的空間，而plc的

27、體積很小，plc控制系統(tǒng)所需的空間也非常小，連接也很方便，只要輸入/輸出設(shè)備和plc自身i/o口相連就可以了。 所以，以現(xiàn)在的plc技術(shù)，已經(jīng)完全可以適應(yīng)城市排水系統(tǒng)的環(huán)境了。采用plc作為城市排水監(jiān)控系統(tǒng)的控制器，實(shí)時(shí)監(jiān)控，覆蓋面大，效率高，這些都能滿足本設(shè)計(jì)的控制邀請，而且比其它幾種控制器優(yōu)秀。3 城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)控制要求3.1 城市排水監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成當(dāng)今，各個(gè)城市的發(fā)展情況不同，所用的城市排水系統(tǒng)也截然不同，傳統(tǒng)的繼電器控制和先進(jìn)的plc控制都有運(yùn)用到。而根據(jù)本設(shè)計(jì)的城市排水泵站監(jiān)控的工藝特點(diǎn)和要求，主要采用了采用基于現(xiàn)場總線技術(shù)的plc網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)是基于西門子plc的城市排水

28、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其中plc、wincc以及實(shí)際設(shè)備是主要組成部分。圖3-1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在本設(shè)計(jì)中，plc是核心器件，它起著主導(dǎo)作用，plc主要控制現(xiàn)場設(shè)備的正常運(yùn)作，并且及時(shí)的把信息發(fā)送到工作站操作操作設(shè)備上和wincc監(jiān)控站監(jiān)控畫面中去，在設(shè)計(jì)中，比如水位的檢測、指示燈的顯示、開關(guān)按鈕起停信號、水泵起?？刂?，繼電器的閉合與斷開、電磁閥的通斷和變頻器運(yùn)行頻率等等。wincc監(jiān)控系統(tǒng)主要是起到將plc輸送過來的信號數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)控畫面內(nèi)，以便工作人員得到現(xiàn)場的第一時(shí)間內(nèi)所有數(shù)據(jù)信號，比如指示燈的亮滅、閥門的開關(guān)，液位的數(shù)值顯示以及水泵的運(yùn)行狀態(tài)等等，wincc在監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備

29、的正常運(yùn)作的同時(shí)，他還能向現(xiàn)場發(fā)送一些數(shù)據(jù)信號，比如控制按鈕開關(guān)和閥門的打開或閉合等等。在wincc監(jiān)控軟件內(nèi)，我們可以清楚的看到現(xiàn)場設(shè)備的工作情況，而且也可以發(fā)送數(shù)據(jù)到plc緊急停止控制設(shè)備，起到保護(hù)作用。3.2 城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)控制要求 本次設(shè)計(jì)基于西門子plc和wincc仿真，用模擬傳感器和模擬開關(guān)等外部設(shè)備將城市排水監(jiān)控過程中的信號處理后送到處理器將其處理，由plc對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，然后控制現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行來完成城市排水泵站監(jiān)控控制系統(tǒng)的自動(dòng)化高效運(yùn)作、準(zhǔn)確的操作。本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)是全自動(dòng)控制的，啟動(dòng)wincc仿真運(yùn)行后，只要啟動(dòng)開始按鈕，plc將通過step-7軟件所編寫的相應(yīng)程

30、序?qū)Τ鞘邢滤琅潘^程進(jìn)行控制，通過輸出繼電器的動(dòng)作來控制水泵的起停和管道閥門關(guān)和開的監(jiān)控，指示燈的亮滅來實(shí)現(xiàn)完成對系統(tǒng)狀態(tài)的顯示，并且通過模擬量模塊的模擬采集模擬信號，對所有水灌水位的監(jiān)控和下水管道暢通情況。本設(shè)計(jì)基于西門子s7-300和wincc，大概控制要求如下： （1）當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，運(yùn)行指示等亮起，在wincc仿真監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)設(shè)立了雨水集水、工業(yè)排放廢水集水和生活廢水集水，并且在三種水排入集水池前設(shè)立了三個(gè)對應(yīng)的管道堵塞控制閥門，一旦模擬管道堵塞，控制閥門立即關(guān)閉，并且報(bào)警提示工作人員，對應(yīng)管道內(nèi)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，提示處理。 （2）在2個(gè)集水池的進(jìn)水灌設(shè)立2個(gè)緊急進(jìn)水閥，此閥門的作用是當(dāng)

31、集水池a或b的水位過高，即將滿出，緊急關(guān)閉，而另一個(gè)集水池b或a閥門打開進(jìn)水，緩解下水道的水位。 （3）每個(gè)集水池都配備2個(gè)排水泵，一個(gè)運(yùn)行，一個(gè)備用，以防水泵出現(xiàn)故障，卻不能及時(shí)排水，并且在監(jiān)控畫面內(nèi)監(jiān)控到水泵的運(yùn)行頻率，排水泵的運(yùn)行頻率是根據(jù)集水池的水位來控制的。集水池中，到了一定水位，集水池排水泵才運(yùn)行，并且定時(shí)停機(jī)。在排水泵出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)控畫面內(nèi)的報(bào)警指示燈會(huì)亮起，提示工作人員排水泵出現(xiàn)故障。 （4）在總水池排水過程中，設(shè)置了3個(gè)排水泵，而3個(gè)排水泵對應(yīng)的排水泵。其中一號總池排水泵和二號總池排水泵是相互切換運(yùn)行的，而總池緊急排水泵是根據(jù)總池水位來啟動(dòng)和停止的。 （5）在總集水池的水位低

32、于一定水位時(shí)，三個(gè)排水泵都不運(yùn)行，當(dāng)水位高于低水位界線時(shí)，一號總池排水泵自動(dòng)啟動(dòng)，并且運(yùn)行一定時(shí)間內(nèi)，自動(dòng)停止降溫冷卻，切換到二號總池排水泵自動(dòng)啟動(dòng)，并且也運(yùn)行一定時(shí)間內(nèi)，自動(dòng)停止降溫冷卻，又切換到一號總池排水泵自動(dòng)啟動(dòng)，只要總集水池的水位不低于低水位接線，一號總池集水泵和二號總池集水泵循環(huán)切換運(yùn)行。 （6）當(dāng)總集水池水位高于高水位界線時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警燈報(bào)警提示工作人員，總集水池水位過高，并且系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送信號啟動(dòng)總池緊急排水泵，直到水位降到安全水位線時(shí)，緊急排水泵自動(dòng)停止，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。根據(jù)以上控制要求，設(shè)計(jì)出一套完整的城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)示意圖，如下圖3-2示意圖所示。 圖3-2城市排水系統(tǒng)

33、示意圖3.3 城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)流程圖在城市排水泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，根據(jù)設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)出排水泵站運(yùn)行的流程。在城市排水系統(tǒng)中，首先啟動(dòng)wincc仿真和step7程序仿真時(shí)，仿真plc會(huì)先復(fù)位各個(gè)水池水位、閥門的關(guān)閉、水泵的停止以及指示燈的復(fù)位等等，下圖3-3為城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)位初始化流程圖。圖3-3 系統(tǒng)復(fù)位在城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)復(fù)位后，可以模擬選擇按下雨水、工業(yè)廢水和生活廢水的模擬按鈕，當(dāng)按下雨水按鈕后，plc會(huì)進(jìn)入判斷，先檢測管道是否堵塞，如果沒有出現(xiàn)堵塞，那么打開進(jìn)水閥，向集水池進(jìn)水，同樣，模擬工業(yè)廢水按鈕和模擬生活廢水按鈕按下，也先判斷是否堵塞，如果沒有堵塞，就打開進(jìn)水

34、閥，向集水池進(jìn)水。在wincc監(jiān)控畫面內(nèi)設(shè)置了三個(gè)管道堵塞按鈕，一旦按下其中一個(gè)模擬堵塞按鈕，那么，plc發(fā)送信號，啟動(dòng)報(bào)警，然后對應(yīng)的管道的控制閥關(guān)閉，防止堵塞物進(jìn)入集水池，直到復(fù)位模擬堵塞按鈕，對應(yīng)的管道才進(jìn)入正常流水工作，對應(yīng)的管道控制閥打開，以上控制要求的流程圖如下圖3-4所示。 圖3-4 模擬進(jìn)水流程圖當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行工作時(shí)，先打開a池進(jìn)水閥和啟動(dòng)a池排水泵，然后檢測a區(qū)集水池水位是否過高，當(dāng)a區(qū)集水池水位沒有達(dá)到臨界時(shí)，a池進(jìn)水閥和a池排水泵正常運(yùn)行，直到檢測到水位低于下限值時(shí)，a池進(jìn)水閥還是打開，a池排水泵關(guān)閉，如果檢測到a池水位過高，高于臨界值時(shí)，那么plc立即發(fā)送信號關(guān)閉a

35、池進(jìn)水閥，并且一直運(yùn)行a池排水泵，直到a池水位低于下限值，才關(guān)閉a池排水泵。以上控制要求的流程步驟如下圖3-5所示。圖3-5a集水池進(jìn)水程圖當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控到a池水位高于上限值時(shí)，a池進(jìn)水閥被強(qiáng)制關(guān)閉，b池進(jìn)水閥打開進(jìn)水，b池排水泵也隨之啟動(dòng)，只要b集水池水位沒有高于上限值，那么b池進(jìn)水閥就一直開著，b池排水泵也一直運(yùn)行著，當(dāng)檢測到水位低于下限值時(shí)，b池排水泵停止，當(dāng)檢測到b集水池水位高于上限值時(shí)，plc發(fā)出信號立即關(guān)閉b池進(jìn)水閥，并且打開a池進(jìn)水閥，然后b池排水泵繼續(xù)運(yùn)行，一直到b池水位低于b池水位下限值為止，ab池的工作流程是循環(huán)運(yùn)行的，從而保證下水道水位在控制范圍內(nèi)，防止城市出現(xiàn)洪澇，以上

36、控制要求流程步驟如下圖b池進(jìn)水控制流程圖3-6所示。圖3-6 b池進(jìn)水控制流程圖當(dāng)plc檢測到總集水池的水位沒有高于上限值時(shí)，總池進(jìn)水閥就一直打開，反之，總池進(jìn)水閥關(guān)閉。當(dāng)總池開始進(jìn)水后，水池水位液位計(jì)檢測到水池水位到達(dá)一定值時(shí)，一號總池排水泵啟動(dòng)，并且只要水位高于一定值期間，plc就會(huì)定時(shí)t1一定時(shí)間，當(dāng)定時(shí)時(shí)間一到，plc立即發(fā)送停止信號給一號總池排水泵，讓其冷卻，并且啟動(dòng)二號總池排水泵，同樣plc定時(shí)相同時(shí)間t2,當(dāng)定時(shí)時(shí)間一到，plc立即發(fā)送停止信號給二號總池排水泵，讓其冷卻，并且啟動(dòng)一號總池排水泵進(jìn)行排水，兩者一直循環(huán)運(yùn)行，知道水位低于下限值時(shí)，總池排水泵停止。在總池排水期間，總池水

37、位快要到達(dá)臨界值時(shí)，plc立即啟動(dòng)報(bào)警，并且強(qiáng)行啟動(dòng)總池緊急排水泵，進(jìn)行緊急排水，一直到水位低于一定值時(shí)，緊急事件才被停止。以上為總池排水環(huán)節(jié)，根據(jù)以上總池排水控制要求，畫出總池排水控制流程圖如下圖3-7所示。圖3-7 總池排水控制流程圖 在城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)中，大致設(shè)置了三個(gè)報(bào)警，有管道堵塞模擬報(bào)警，排水泵模擬故障報(bào)警，以及總水池水位過高啟動(dòng)緊急排水泵報(bào)警。只要檢測到管道出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，plc會(huì)把報(bào)警事件發(fā)送到wincc監(jiān)控上去，當(dāng)集水池排水泵啟動(dòng)運(yùn)行期間，只要檢測到故障信號，水泵故障報(bào)警指示燈就亮起，當(dāng)檢測到總水池水位過高，plc強(qiáng)行啟動(dòng)總池緊急排水泵時(shí)，緊急報(bào)警指示燈亮起，知道總池水位低

38、于一定值，總池緊急排水泵停止，報(bào)警燈才熄滅。至于報(bào)警事件流程圖如下圖3-8所示。圖3-7 回流池流程圖4城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置4.1 plc簡介及選型可編程序邏輯控制器（plc）是專門為了工業(yè)自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的，它是一種數(shù)字運(yùn)算操作的系統(tǒng)。它通過可編程的存儲(chǔ)器在它的內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行順序控制、邏輯運(yùn)算、定時(shí)計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作指令，并且利用數(shù)字量和模擬量的輸入與輸出來控制多種生產(chǎn)過程。 plc有很多的品牌和型號，它們的功能、編程手段以及價(jià)格等許多方面都有著多多少少的不同。所以如何選plc也是我們需要考慮的問題。本設(shè)計(jì)的城市排水泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是建立在plc的基礎(chǔ)上的，首先我們要把整個(gè)系統(tǒng)所需要

39、的輸入/輸出量確定下來，以便完成對plc的i/o口的分配。 因此，i/o點(diǎn)數(shù)的確定，是設(shè)計(jì)整個(gè)城市排水監(jiān)控系統(tǒng)首先需要解決的問題，它不僅決定著系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，也是編寫系統(tǒng)程序和上位機(jī)畫面組態(tài)的必要前提。因?yàn)樵趯W(xué)校學(xué)的都是西門子公司生產(chǎn)的plc，所以筆者就選擇了西門子s7-300型號的plc作為本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)需要3個(gè)模擬量輸入，10個(gè)數(shù)字量輸入以及16個(gè)數(shù)字量輸出，在配置的時(shí)候，是需要一定的余量的，如下圖4-1所示。 圖4-1 plc結(jié)構(gòu)解析圖 綜合各個(gè)方面的因素。本設(shè)計(jì)采用了西門子s7-300 plc，cpu 314，一個(gè)十六入十六出的數(shù)字量模塊，一個(gè)四入四出的模擬量模塊

40、，已經(jīng)完全可以滿足城市排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求了，如圖4-2所示。圖4-2 s7-300 plc4.2 排水泵在本設(shè)計(jì)中，設(shè)置了2個(gè)集水池，循環(huán)輪流集水，和一個(gè)總集水池。所以在設(shè)計(jì)中通常在同一路排水系統(tǒng)中，為了保證水池里的水能接上排水，不會(huì)出現(xiàn)不排水的情況，在ab集水池中各設(shè)置了2個(gè)立新排水泵，在總集水池后設(shè)置了3臺(tái)離心排水泵，功率大小不一樣。在采用變頻調(diào)速時(shí)，每臺(tái)水泵配用一臺(tái)變頻器。圖4-3 離心排水泵4.3 交流接觸器與中間繼電器當(dāng)交流接觸器線圈得電時(shí)，鐵芯相當(dāng)于電磁鐵，觸頭吸合，常開和常閉觸頭相應(yīng)的動(dòng)作，線圈失電后，在彈簧的作用下，觸頭復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用了施耐德交流接觸器，如下圖4-4所示。

41、 圖4-4 施耐德交流接觸器中間繼電器只用在控制電路中，因?yàn)樗荒艹惺芎苄〉碾娏?，它的主要作用就是能夠增加觸點(diǎn)的數(shù)目，工作原理和交流接觸器的工作原理大致一樣。如下圖4-5所示是施耐德24v中間繼電器。圖4-5 施耐德中間繼電器4.4 液位計(jì)選擇 超聲波液位計(jì)通過發(fā)射一個(gè)脈沖信號，它的接收設(shè)備可以接收脈沖信號碰到障礙物后所反饋的信號，再經(jīng)過內(nèi)部裝置對信號的處理，轉(zhuǎn)換成跟液位相關(guān)聯(lián)的數(shù)字顯示出來。在超聲波液位計(jì)里用戶可以選擇420ma、 05v、 010ma等標(biāo)準(zhǔn)信號輸出方式。如圖4-6所示。圖4-6 西門子超聲波液位計(jì)4.5 變頻器選型設(shè)定本設(shè)計(jì)中排水泵在不同的情況下，需要以不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，所以

42、采用了變頻器。變頻器在調(diào)速系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)：1控制電機(jī)的啟動(dòng)電流；2降低電壓波動(dòng)；3啟動(dòng)功率低；4可以控制加速；5運(yùn)行速度可以調(diào)節(jié)；6轉(zhuǎn)矩可以調(diào)節(jié)；7停止方式可控；8節(jié)能；9可逆運(yùn)行控制；10減少機(jī)械傳動(dòng)部件。在這個(gè)城市排水監(jiān)控系統(tǒng)中，選擇了西門子公司生產(chǎn)的變頻器，型號為mm420，如下圖4-7所示。圖4-7 mm420變頻器 。  變頻器還需要設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，本系統(tǒng)設(shè)置的參數(shù)有： p0304 電機(jī)額定電壓p0305 電機(jī)額定電流p0307 電機(jī)額度功率p0311 額定轉(zhuǎn)速p0700=2 端子控制p0705=16 固定頻率啟動(dòng)p0706=16 固定頻率啟動(dòng)p0707=16 固定

43、頻率啟動(dòng)p1000=3 固定頻率p1001=20 運(yùn)行頻率hzp1002=40 運(yùn)行頻率hzp1003=60 運(yùn)行頻率hz 5城市排水監(jiān)控系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì) 5.1控制系統(tǒng)器件清單表根據(jù)城市排水監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求，可以列出控制系統(tǒng)所需要的主要器材清單如下表5-1所示。表5-1 器件清單標(biāo)號器件名數(shù)量1可編程控制器s7-30012wincc監(jiān)控軟件13操作電腦14超聲波液位計(jì)35電磁閥門76中間繼電器147交流接觸器128傳感器109變頻器mm420410離心泵711按鈕若干12導(dǎo)線若干13指示燈若干5.2 控制系統(tǒng)plc的i/0地址分配表 根據(jù)這個(gè)城市排水泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一共需要10個(gè)數(shù)

44、字量輸入，16個(gè)數(shù)字量輸出和3個(gè)模擬量輸入。 1、數(shù)字量輸入部分,如表5-2所示。表5-2 數(shù)字量i口分配表信號名稱輸入地址備 注開始i0.0按鈕停止i0.1按鈕模擬下雨i0.2傳感器模擬工業(yè)廢水i0.3傳感器模擬生活廢水i0.4傳感器模擬堵塞1i0.5傳感器模擬堵塞2i0.6傳感器模擬堵塞3i0.7傳感器模擬a池水泵故障i1.0傳感器模擬b池水泵故障i1.1傳感器1、 數(shù)字量o口部分，見下表5-3。表5-3 數(shù)字量o口分配表信號名稱輸出地址備 注 a池排水泵 q0.0中間繼電器a池備用排水泵q0.1中間繼電器b池排水泵q0.2中間繼電器b池備用排水泵q0.3中間繼電器總池排水泵1q0.4中間

45、繼電器總池排水泵2q0.5中間繼電器總池緊急排水泵q0.6中間繼電器雨水控制閥q0.7中間繼電器工業(yè)廢水控制閥q1.0中間繼電器生活廢水控制閥q1.1中間繼電器a池進(jìn)水閥q1.2中間繼電器b池進(jìn)水閥q1.3中間繼電器總池進(jìn)水閥q1.4中間繼電器總池排水閥q1.5中間繼電器運(yùn)行燈q1.6指示燈報(bào)警q1.7指示燈2、 模擬量輸入部分，如表5-4所示。表5-4 模擬量輸入地址分配表信號名稱輸入地址（模擬）備 注a集水池水位piw0液位計(jì)b集水池水位piw1液位計(jì)總集水池水位piw2液位計(jì)5.3 plc原理接線圖根據(jù)城市排水泵站計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求，plc型號為西門子s7-300 cpu314。本

46、系統(tǒng)所需要西門子plc數(shù)字量輸入i/o點(diǎn)數(shù)為10個(gè)，數(shù)字量輸出i/o點(diǎn)數(shù)為16個(gè)。根據(jù)系統(tǒng)要求畫出plc的i/o端子接線圖，見下圖5-1。 圖5-1 plc原理接線圖根據(jù)控制要求模擬量輸入3個(gè)，畫出模擬量模塊接線圖，如下圖5-2所示。圖5-2 模擬量模塊接線圖5.4 控制系統(tǒng)電氣接線圖 根據(jù)城市排水泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求，控制系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)圖主要由排水泵電機(jī)構(gòu)成。在水泵組中分成2部分，一部分水泵是由變頻器啟動(dòng)控制，一部分水泵是由plc驅(qū)動(dòng)中間繼電器控制交流接觸器來控制電機(jī)直接啟動(dòng)，所以它們的電源直接接在三相交流電源上，部分控制系統(tǒng)電路中有熔斷、熱繼電器兩大保護(hù)裝置及互鎖、自鎖功能。 在a

47、和b集水池水泵中，排水泵的運(yùn)行是根據(jù)集水池中水位的高低來判斷當(dāng)前排水泵的運(yùn)行頻率，所以在主電路中，ab排水泵的電是由西門子變頻器提供的，具體控制系統(tǒng)主電路圖見圖5-3。圖5-3 ab池排水泵主電路圖 而在ab集水池的排水泵控制電路中，利用小電流信號控制大信號的形式，由plc輸出控制24中間繼電器的線圈吸合，再由中間繼電器的常開觸電控制交流接觸器的線圈吸合，達(dá)到控制主電路排水泵的水泵電源信號。如下圖5-4所示。圖5-4 ab池排水泵控制電路 在總水池設(shè)計(jì)中，設(shè)立了3個(gè)水泵，總水池水泵設(shè)置與ab集水池的水泵設(shè)置不一樣，這三個(gè)水泵的啟動(dòng)方式是由plc直接控制的，同樣也是通過中間繼電器控制交流接觸的。

48、水泵的起停是由交流接觸器的常開觸點(diǎn)控制的。如下圖5-5所示。圖5-5總水池水泵主電路圖其中，中間繼電器是由plc控制，所以在控制電路回路中，plc控制著中間繼電器ka的線圈通斷進(jìn)而控制控制回路中繼電器km的接通，此外這里的所有水泵都可以在電氣接線上進(jìn)行手動(dòng)運(yùn)行如下圖5-6所示。圖5-6總水池水泵控制電路圖在整個(gè)plc控制過程中，所有的閥門、電磁閥都是由中間繼電器控制的，中間繼電器常開觸電控制220v交流繼電器，此外所有的閥門都可以在電氣接線上進(jìn)行手動(dòng)運(yùn)行，如下圖5-7所示。圖5-7閥門控制電路圖當(dāng)然在整個(gè)plc控制過程中，報(bào)警系統(tǒng)的必不可少的，同樣它們也是由中間繼電器控制的，中間繼電器常開觸電

49、控制220v交流繼電器，如下圖5-8所示。圖5-7報(bào)警系統(tǒng)控制電路圖6城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)編程設(shè)計(jì)6.1 step7編程軟件 step-7是西門子公司開發(fā)的專業(yè)的編程軟件。除了編程之外，它還可以實(shí)現(xiàn)程序運(yùn)行時(shí)候的實(shí)時(shí)監(jiān)控，指令也很齊全，使用起來也非常的方便，簡單易上手。如圖6-1所示。 根據(jù)城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，采用s7-300 plc cpu314，cpu314可以擴(kuò)展到四個(gè)機(jī)架，每個(gè)框架也可以增加信號或功能模塊，可達(dá)到8個(gè)。cpu在零機(jī)架的二槽，電源模塊只能放在在一槽，接口模塊放置在三槽，而四槽到十一槽能夠隨意的安裝信號和功能模塊。 我們選用了ps 307 10a這個(gè)電源模塊，把

50、它安裝在一號槽上，選用了cpu314，把它安裝在靠著電源模塊的二號槽上。然后我們還選用了di16/do16*24v/0.5a的數(shù)字量輸入和輸出，以及ai4/ao4的模擬量輸入，把它們安裝在四號到十一號槽之間。圖6-1 plc配置6.2 plc程序編譯 利用step-7軟件給城市排水監(jiān)控系統(tǒng)編寫程序。根據(jù)城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求，在程序中，編寫了系統(tǒng)啟動(dòng)、水位判斷、模擬量信號采集處理、模擬水流、及保護(hù)措施等等。 （1）系統(tǒng)啟動(dòng) 在給西門子s7-300 plc開機(jī)供電后，系統(tǒng)對程序進(jìn)行周期掃描，直到啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)后，監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，以下程序i0.0為外部啟動(dòng)按鈕，i0.1為外部停止按鈕，

51、m101.3.0為wincc監(jiān)控畫面內(nèi)啟動(dòng)按鈕，m101.2.0為wincc監(jiān)控畫面內(nèi)停止按，q1.6連接著輸出指示燈和wincc監(jiān)控畫面內(nèi)指示燈。如下圖6-2所示。圖6-2 啟動(dòng)程序 （2）模擬下水道進(jìn)水流動(dòng)當(dāng)開始運(yùn)行系統(tǒng)后，可以按鈕下雨模擬、工業(yè)廢水模擬和生活廢水模擬，只要管道正常運(yùn)行無堵塞，那么會(huì)正常模擬管道內(nèi)水流流動(dòng)。如下圖6-3所示。圖6-3 水流模擬（3）水位判斷當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，且模擬水流運(yùn)行中，當(dāng)檢測a池水位低于一定值時(shí)，a池進(jìn)水閥打開，當(dāng)水位高于一定值，a池進(jìn)水閥關(guān)閉，同時(shí)打開b池進(jìn)水閥，然后檢測b池水位是否低于一定值，當(dāng)?shù)陀谝欢ㄖ?，b池進(jìn)水閥打開，當(dāng)水位高于一定值后，且a池

52、水位低于高限水位，就再次打開a池進(jìn)水閥，依次循環(huán)下去，如下圖6-4所示。圖6-4 ab池水位判斷 （4）模擬處理模擬量信號當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)a池進(jìn)水閥打開或b池進(jìn)水閥打開時(shí)，plc檢測到有雨水或工業(yè)廢水或生活廢水時(shí)，a或b集水池開始根據(jù)實(shí)際進(jìn)水，進(jìn)水力度根據(jù)雨水模擬按鈕、工業(yè)廢水按鈕和生活廢水按鈕而定。如下圖6-5所示。圖6-5 模擬水位采集 （5）定時(shí)停機(jī)保護(hù)在總水池排水中，當(dāng)檢測到水位高于一定值時(shí)，一號總水池排水泵啟動(dòng)，并且定時(shí)，當(dāng)，定時(shí)時(shí)間到，立即停止一號總水池排水泵，啟動(dòng)二號總水池排水泵，定時(shí)相同時(shí)間，當(dāng)時(shí)間到，停止二號總水池排水泵，啟動(dòng)一號總水池排水泵，以次循環(huán)如下圖6-6所示。圖

53、6-6 定時(shí)停機(jī) （6）緊急排水在總水池排水中，當(dāng)檢測到水位高于上限值時(shí)，一號總水池排水泵和二號總池排水泵輪流運(yùn)行，并且總池緊急排水泵啟動(dòng)如下圖6-7所示。圖6-7 緊急排水7城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)仿真運(yùn)行7.1 step7程序仿真和組態(tài)軟件wincc7.0仿真 啟動(dòng)step7軟件后,進(jìn)入模擬程序運(yùn)行畫面，通訊模式選擇mpi，如下圖7-1所示。圖7-1程序模擬運(yùn)行 啟動(dòng)wincc組態(tài)后,初始畫面如下圖7-2所示。圖7-2 wincc初始模擬畫面7.2 wincc監(jiān)控畫面仿真運(yùn)行 當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，運(yùn)行指示等亮起，按下模擬下雨、模擬工業(yè)廢水按鈕后，管道內(nèi)水流模擬流動(dòng)，a池進(jìn)水閥打開，b池進(jìn)水閥關(guān)閉，向a集水池進(jìn)水，當(dāng)檢測到a池有水位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，a池排水泵啟動(dòng)。如下圖7-3所示。圖7-3 a集水池進(jìn)水畫面監(jiān)控當(dāng)a集水池水位到達(dá)上限值時(shí)，a池進(jìn)水閥關(guān)閉，