智能家庭節(jié)水系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文） （2012 屆） 題 目: 家庭節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 所屬 系： 自動(dòng)化技術(shù)系 班 級(jí)： 學(xué)生姓 名： 學(xué) 號(hào)： 同組成 員： 指導(dǎo)教 師： 摘要 節(jié)水，已是全人類眾所周知的一件大事，大量的生活用水在人們用水過(guò)程中 浪費(fèi)，我們通過(guò)此項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行自動(dòng)清洗，投藥，過(guò)濾，使水進(jìn)行 2 次循環(huán)使用。 本課題中采用 PLC 來(lái)完成家庭節(jié)水一部分的操作。：投放藥品、計(jì)時(shí)進(jìn)行清 洗、檢測(cè)水位等、 另外我們運(yùn)用光電傳感器以其獨(dú)特的傳感探測(cè)性能， 應(yīng)用于這 種家庭節(jié)水裝置中， 將廢水沖洗廁所， 可再利用水再次利用等， 這對(duì)現(xiàn)有緊張的 水資源形勢(shì)無(wú)疑有很大的緩沖作用。 關(guān)鍵字：PLC 節(jié)水傳感器Ill

2、 目錄 摘要 . II 目錄 . Ill 第一章緒論 . 5 1.1本課題設(shè)計(jì)的背景 . 5 1.2本課題的現(xiàn)狀 . 5 1.3本課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容 . 6 1.3.1本課題設(shè)計(jì)的目的和意義 . 6 1.3.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 6 1.3.3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) . 6 1.3.4系統(tǒng)的軟件的設(shè)計(jì) . 7 第二章系統(tǒng)控制方案的確定 . 8 2.1課題簡(jiǎn)單介紹 . 8 2.2 方案分析和設(shè)計(jì) . 8 第三張 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) . 10 3.1傳感器的介紹及選用 . 10 3.1.1傳感器的介紹 . 10 3.1.2 傳感器的分類 . 10 3.1.3傳感器的選用 . 10 3.1.3.1 光電傳感器的介紹 .

3、10 3.1.3.2 光電傳感器的原理及應(yīng)用 . 11 3.1.3.3光電傳感器的特點(diǎn) . 11 3.1.3.4光電傳感器的選用 . 12 3.1.3.5液位傳感器的原理 . 13 3.1.3.6液位傳感器的工作原理 . 13 3.1.3.7 液位傳感器的功能特點(diǎn) . 14 3.1.3.8液位傳感器的選用 . 14 3.2電磁閥的介紹及選用 . 15 3.2.1電磁閥的介紹 . 15 3.2.2電磁閥的工作原理 . 15 3.2.3電磁閥的選用 . 15 3.3材料清單 . 16 第四章控制系統(tǒng)軟件的選用 . 17 4.1可編程控制器的選型 . 17 4.1.1 PLC 概述 . 17 4.1

4、.2 PLC 的特點(diǎn) . 17 4.2組態(tài)王監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) . 19 4.2.1組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 . 19 4.2.2組態(tài)王的通信參數(shù)設(shè)置 . 19 4.2.3新建工程與組態(tài)變量 . 20 Ill 第五章系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) . 225.1 I/O 分配表 . 22 5.2 接線圖 . 22 5.3 梯形圖 . 23 5.2 組態(tài) . 23 5.3.1 第一次設(shè)計(jì)方案組態(tài)圖 . 23 5.3.2 第二次設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)單組態(tài)圖 . 24 5.3.3 數(shù)據(jù)詞典 . 24 第六章 系統(tǒng)調(diào)試 . 25 6.1 硬件調(diào)試 . 25 6.2 軟件調(diào)試 . 25 6.3 系統(tǒng)調(diào)試 . 25 結(jié)論 . 26 致謝 . 27

5、參考文獻(xiàn) . 285 第一章 緒論 1.1 本課題設(shè)計(jì)的背景 中國(guó)水資源短缺、淡水資源總量約每年 26200億m3,人均占有量為 2392m3,為世界 人均占有量的四分之一， 名列第 110位， 由于各地區(qū)處于不同的水文帶及季風(fēng)氣候影響， 水 資源與徒弟、 礦產(chǎn)資源分布和工業(yè)用水結(jié)構(gòu)不相適應(yīng)。 水污染嚴(yán)重, 水質(zhì)型缺少更加劇了水 資源的短缺。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市生活水平的提高, 很多地區(qū)特別在北方和某些沿海 城市發(fā)生水資源短缺和污染問(wèn)題。 水資源的本身不足和水源的污染已成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展 的一個(gè)制約因素。 因此必須實(shí)行水資源的統(tǒng)一規(guī)劃與管理, 把用水問(wèn)題, 特別是將節(jié)水工作 納入社會(huì)經(jīng)

6、濟(jì)發(fā)展規(guī)劃, 建立與健全相應(yīng)的規(guī)章制度, 認(rèn)真貫徹開(kāi)源節(jié)流并重方針, 加強(qiáng)節(jié) 水的科學(xué)管理, 全面開(kāi)展節(jié)水工作, 通過(guò)多種途徑開(kāi)辟水源, 將強(qiáng)污廢水處理,搞好污廢水 回用,保護(hù)生態(tài)環(huán)境。 從一些國(guó)家的家庭用水調(diào)查來(lái)看,洗衣、沖洗廁所、洗澡等用水占家庭用水的 80%左 右。改進(jìn)衛(wèi)生設(shè)施, 采用節(jié)水型家用設(shè)備是誠(chéng)實(shí)節(jié)約用水的重點(diǎn)。 節(jié)水產(chǎn)品的使用是非常有 效的節(jié)水措施, 既節(jié)約了用水又減少了用水費(fèi)用的開(kāi)支。 隨著城市精神文明的提高和水資源 的精確,節(jié)約用水越來(lái)越重要。 1.2 本課題的現(xiàn)狀 目前許多家庭雖然有一定的意識(shí)去節(jié)水、 比如：一水多用、用節(jié)水水龍頭、節(jié)水水 箱、節(jié)水馬桶等。 但偶爾也造成不

7、必要的浪費(fèi)和水資源的流失。 所以我們打算用一個(gè)家庭節(jié) 水裝置來(lái)使家庭生活雜用水回收再利用。 1.3 本課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.3.1 本課題設(shè)計(jì)的目的和意義 1進(jìn)一步鞏固和加深對(duì)所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)的認(rèn)識(shí)掌握，使之系統(tǒng) 化、綜合化。 2綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)理論、 基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能進(jìn)行分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 3根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，針對(duì)本專業(yè)所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 6 4樹(shù)立符合國(guó)情和生產(chǎn)實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想和觀點(diǎn)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)、實(shí)事求是、刻 苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識(shí)、善于與他人合作的工作作風(fēng)。 5獲得從事科研工作的初步訓(xùn)練，獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用已

8、學(xué)知識(shí)解決實(shí)際 文集的能力，尤其注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取新知識(shí)的能力。 1.3.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本課題主要研究的是利用 PLC 來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)一個(gè)家庭用節(jié)水系統(tǒng)，相當(dāng)于簡(jiǎn)單的中水處 理系統(tǒng)， 能收集生活中洗衣機(jī)或浴缸排放的不太臟的水進(jìn)行二次或三次利用， 如沖廁所或洗 拖把用。因此，該系統(tǒng)的主要設(shè)備包括以下幾個(gè)部分： （ 1）傳感器 （ 2）過(guò)濾器（ 3）泵 （4）電磁閥 （5）推桿 （6）按鈕 （7）閥。軟件部分則有： （1）PLC （ 2）組態(tài) 1.3.3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 下面簡(jiǎn)單介紹下該項(xiàng)目中比較重要的幾個(gè)硬件部分： （ 1）傳感器 光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。 它首先把被測(cè)量的

9、變 化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化， 然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 光電傳感器一般 由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。而本項(xiàng)目里我采用光電傳感器來(lái)對(duì)水進(jìn)行檢測(cè)， 并分辨出水的混濁程度來(lái)進(jìn)行后面的選擇。 （ 2）過(guò)濾器 過(guò)濾器是輸送介質(zhì)管道上不可缺少的一種裝置，通常安裝在定水位閥、 減壓閥或其他設(shè)備的進(jìn)口端， 用來(lái)消除介質(zhì)中的雜質(zhì)， 以保護(hù)閥門(mén)及設(shè)備的正常使用。 當(dāng)流 體進(jìn)入置有一定規(guī)格濾網(wǎng)的濾筒后，其雜質(zhì)被阻擋，而情節(jié)的綠葉則由過(guò)濾器的出口排出， 當(dāng)需要清洗時(shí)， 只要將可拆卸的濾筒取出， 處理口重新裝入即可， 因此， 使用維護(hù)極為方便。 本項(xiàng)目中我將其放在分辨可再利用的水的后面泵的前

10、面。 （ 3）泵 水泵用來(lái)提升液位、 輸送液體或使液體增加壓力 即把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能編程液 體能量從而達(dá)到抽送液體目的的機(jī)器。 本項(xiàng)目我通過(guò)泵來(lái)對(duì)分辨和過(guò)濾后的水送到儲(chǔ)存水箱 中。 （ 4）電磁閥 電磁閥是工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)用的執(zhí)行器，它在接受電控信號(hào)后能 自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道中流體介質(zhì)的通斷控制，從而對(duì)系統(tǒng)中的溫度、 流量、壓 力等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)或遠(yuǎn)程控制。本項(xiàng)目中我采用幾個(gè)電磁閥來(lái)判斷水的利用度。 7 1.3.4 系統(tǒng)的軟件的設(shè)計(jì) （ 1）PLC 是整個(gè)控制系統(tǒng)中的核心，它要完成多系統(tǒng)中所有輸入號(hào)的采集、所有輸出 單元的控制以及對(duì)外的數(shù)據(jù)交換。因此我們?cè)谶x擇 PLC 時(shí)，要考

11、慮 PLC 的指令執(zhí)行速度、 指令豐富程度、 內(nèi)存空間、 通訊接口及協(xié)議、 帶擴(kuò)展模塊的能力及編程軟件的方便與否等多 方面的因素。而該家庭節(jié)水項(xiàng)目中，我們應(yīng)用 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)光電傳感器的判斷、液位傳感器 的判斷、定時(shí)水刷和定時(shí)投藥等功能。 （2）組態(tài)軟件一般有圖形界面系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、第三方程序接口組件和控制功 能組成。 圖形界面系統(tǒng)用于生成現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程圖形畫(huà)面； 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)控制 點(diǎn)的參數(shù)； 第三方程序接口組件用于組態(tài)軟件與其他應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)； 控制功能組件用于 生成監(jiān)控所需的控制策略。 本項(xiàng)目中， 我們應(yīng)用組態(tài)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)其大概功能。 能夠形象的展 現(xiàn)出其運(yùn)行過(guò)程。8 第

12、二章 系統(tǒng)控制方案的確定 2.1 課題簡(jiǎn)單介紹 本課題主要研究的是利用 PLC 來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)一個(gè)家庭用節(jié)水系統(tǒng)，相當(dāng)于簡(jiǎn) 單的中水處理系統(tǒng)，能收集生活中洗衣機(jī)或浴缸排放的不太臟的水進(jìn)行二次或三 次利用，如沖廁所或洗拖把用。 2.2 方案分析和設(shè)計(jì) 本課題首先要做的是對(duì)用過(guò)的水進(jìn)行分辨， 對(duì)水分辨后，判斷其潔凈度然后 進(jìn)行篩選，臟水就打開(kāi)排水閥排放，較于凈的水就開(kāi)啟抽水泵將水吸入儲(chǔ)水箱，以備二次 利用。吸入儲(chǔ)水箱后，儲(chǔ)水箱能定期殺菌和清洗，課題要求能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)周期性 清晰和殺菌，也可隨時(shí)手動(dòng)開(kāi)啟清洗，也可手動(dòng)開(kāi)啟投藥器殺菌。當(dāng)儲(chǔ)水箱水位 達(dá)到一定水位時(shí)，報(bào)警燈亮，并停止抽水進(jìn)儲(chǔ)水箱。 針對(duì)上面課題

13、要求首先要解決的是對(duì)水的分辨， 所以我通過(guò)資料查詢覺(jué)得運(yùn)用傳感器可 以實(shí)現(xiàn)該要求，后面的閥、泵、定期投藥、刷洗等通過(guò) PLC來(lái)控制。初步設(shè)計(jì)時(shí)，能夠?qū)?生活污水利用到最大化。除了光電傳感器判斷出水過(guò)于渾濁排掉的水以外， 都能通過(guò)后面蒸 餾器的處理使水循環(huán)使用。但是當(dāng)計(jì)算成本時(shí)發(fā)現(xiàn)其成本價(jià)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)本來(lái)想達(dá)到的目電宜岀班 0000 I 9 標(biāo)。雖然效果比較好，但相比較節(jié)水來(lái)說(shuō)過(guò)于浪費(fèi)。因此我們將蒸餾器省去。換成簡(jiǎn)單的儲(chǔ) 水箱，然后進(jìn)行簡(jiǎn)單的水處理，使其達(dá)到除了能飲用以外的功能。因此有了下面的設(shè)計(jì)圖。 這張圖取上圖中的中間環(huán)節(jié)，將蒸餾器換成簡(jiǎn)單的儲(chǔ)水罐，然后對(duì)其進(jìn)行鉆孔，設(shè)計(jì)， 使其能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)

14、投藥， 定時(shí)清洗。這樣盡能夠?qū)崿F(xiàn)題目所要求的再次利用， 也在家庭能夠 接受的范圍內(nèi)，能夠初步實(shí)現(xiàn)課題要求。10 第三張 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1傳感器的介紹及選用 3.1.1 傳感器的介紹 能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置， 通常由敏感元 件和轉(zhuǎn)換元件組成。 傳感器是一種檢測(cè)裝置， 能感受到被測(cè)量的信息， 并能將檢測(cè)感受到的 信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、 存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。 3.1.2 傳感器的分類 1、按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份

15、等傳感器。 2、按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱 電偶等傳感器。 3、按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類，可分為：輸出為開(kāi)關(guān)量（ “1”和” 0”或“開(kāi)”和 “關(guān)”）的開(kāi)關(guān)型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。 3.1.3 傳感器的選用 根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象及測(cè)量環(huán)節(jié)。我覺(jué)得本課題應(yīng)用光電傳感器比較適合。 另外在儲(chǔ)水箱中的傳感器則用液位傳感器較好， 下面分別對(duì)光電傳感器和液位傳感器進(jìn)行簡(jiǎn) 單介紹。 3.1.3.1 光電傳感器的介紹 11 光電傳感器（光電開(kāi)關(guān)）是光電接近開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)稱，一般由光源、光通路、光 電元件三部分組成的。 光電

16、傳感器是一種利用光電子應(yīng)用技術(shù)， 將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成 電信號(hào)而進(jìn)行非電量參數(shù)檢測(cè)的傳感器， 具有這種功能的材料成為光敏材料， 做 成的器件則稱為光敏元件。而光明元件和光電傳感器是光電元件中的核心元件， 是光電系統(tǒng)的重要組成部分， 主要包括光敏材料制作的探測(cè)器件， 光電二極管和 光電倍增管、利用內(nèi)光電效應(yīng)的光導(dǎo)管、以及應(yīng)用光生電勢(shì)效應(yīng)的光敏二極管、 光敏三極管、光電池等。 3.1.3.2 光電傳感器的原理及應(yīng)用 光電傳感器作為一種檢測(cè)裝置， 由于它具有精度高、 反應(yīng)快、 非接觸等 優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，體積小，已經(jīng)獲得 了廣泛的應(yīng)用。 光電傳感器是一種小型電子設(shè)備，它

17、可以檢測(cè)出其接收到的光強(qiáng)的變 化。早期的用來(lái)檢測(cè)物體有無(wú)的光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設(shè)備， 發(fā)射器 帶一個(gè)校準(zhǔn)鏡頭， 將光聚焦射向接收器， 接收器出電纜將這套裝置接到一個(gè)真空 管放大器上。本項(xiàng)目應(yīng)用其光強(qiáng)的變化來(lái)檢測(cè)水的清潔度。 3.1.3.3 光電傳感器的特點(diǎn) 檢測(cè)距離長(zhǎng) 如果在對(duì)射型中保留 10m 以上的檢測(cè)距離等，便能實(shí)現(xiàn)其他檢測(cè)手段（磁 性、超聲波等） 無(wú)法離檢測(cè)。 對(duì)檢測(cè)物體的限制少 由于以檢測(cè)物體引起的遮光和反射為檢測(cè)原理， 所以不象接近傳感器等將檢 測(cè)物體限定 在金屬，它可對(duì)玻璃 .塑料 .木材 .液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測(cè)。 響應(yīng)時(shí)間短 光本身為高速， 并且傳感器的電路都由

18、電子零件構(gòu)成， 所以不包含機(jī)械性工 作時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間非常短。 分辨率高 能通過(guò)高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)， 或通過(guò)構(gòu)成特殊的受光光學(xué) 系12 統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率。也可進(jìn)行微小物體的檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)。 可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè) 可以無(wú)須機(jī)械性地接觸檢測(cè)物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，因此不會(huì)對(duì)檢測(cè)物體和傳感器造 成損傷。因此，傳感器能長(zhǎng)期使用。 可實(shí)現(xiàn)顏色判別 通過(guò)檢測(cè)物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長(zhǎng)和檢測(cè)物 體的顏色組合 而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對(duì)檢測(cè)物體的顏色進(jìn)行檢測(cè)。 便于調(diào)整 在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見(jiàn)的，便于對(duì)檢測(cè)物體的位置進(jìn)行調(diào)整。 3.1.3.4 光電傳感器

19、的選用 我們選用了圖1所示的OES-V速度傳感器，它本用于為了消除工業(yè)煙塵污染，首先要 知道煙塵排放量，因此必須對(duì)煙塵源進(jìn)行監(jiān)測(cè)、 自動(dòng)顯示和超標(biāo)報(bào)警。煙道里的煙塵濁度是 用通過(guò)光在煙道里傳輸過(guò)程中的變化大小來(lái)檢測(cè)的。 如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙 塵顆粒的吸收和折射增加， 到達(dá)光檢測(cè)器的光減少， 因而光檢測(cè)器輸出信號(hào)的強(qiáng)弱便可反映 13 煙道濁度的變化。 同樣的理論，它能感應(yīng)到空氣中的清潔度，水也一樣可以。水中的雜質(zhì)多了，可見(jiàn)度就 會(huì)下降， OES-V 速度傳感器所接收到得折回光線就會(huì)較少，以接收光線的多少來(lái)判斷水的 清潔度。 光電池在光電檢測(cè)和自動(dòng)控制方面的應(yīng)用 OES-V 速度傳感

20、器，它的發(fā)光源是一個(gè)光電池。光電池作為光電探測(cè)使用時(shí)，其 基本原理與光敏二極管相同， 但它們的基本結(jié)構(gòu)和制造工藝不完全相同。 由于光電池工作時(shí) 不需要外加電壓；光電轉(zhuǎn)換效率高，光譜范圍寬，頻率特性好，噪聲低等，它已廣泛地用于 光電讀出、光電耦合、光柵測(cè)距、激光準(zhǔn)直、電影還音、紫外光監(jiān)視器和燃?xì)廨啓C(jī)的熄火保 護(hù)裝置等。 3.1.3.5 液位傳感器的原理 液位傳感器是一種液位的壓力傳感器， 靜壓投入式液位變松器 （液位計(jì)） 是基于所測(cè)液 位靜壓與該液體的高度成比例的原理， 采用國(guó)外先進(jìn)的隔離型擴(kuò)散硅敏感元件或陶瓷電容壓 力敏感傳感器， 將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)

21、 （一 般為 420mA/15V D C ）。 分為兩類：一類為接觸式，包括單法蘭靜壓 /雙法蘭差壓變送器，浮球式液位變送器。 磁性液位變送器，投入式液位變送器，磁致伸縮液位變送器， 侍服液位變送器等。 第二類為 非接觸式，分為超聲波液位變送器，雷達(dá)液位變送器等。 3.1.3.6 液位傳感器的工作原理 用靜壓測(cè)量原理： 當(dāng)液位變送器投入到被測(cè)液體中某一深度時(shí)， 傳感器迎液面受到的壓 力公式為：P=p .g.H+Po式中： P:變送器迎液面所受壓力 P :被測(cè)液體密度 g ：當(dāng)?shù)刂亓铀俣?Po：頁(yè)面上大氣壓 H :變送器投入液體的深度 3.1.3.7 液位傳感器的功能特點(diǎn) 1. 穩(wěn)定性好，滿度

22、、零位長(zhǎng)期穩(wěn)定性可達(dá) 0.1%FS/年。在補(bǔ)償溫度090 C范圍內(nèi)， 14 溫度漂移低于0.1%FS，在整個(gè)允許工作溫度范圍內(nèi)低于 0.3%FS。 2. 具有反向保護(hù)、 限流保護(hù)電路， 在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會(huì)損壞變送器， 異常時(shí)變送 器會(huì)自動(dòng)限流在 35MA 以內(nèi)。 3. 固態(tài)結(jié)構(gòu)，無(wú)可動(dòng)不見(jiàn)，高可靠性，使用壽命長(zhǎng)。 4. 安裝方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)耐用。 3.1.3.8 液位傳感器的選用15 3.2 電磁閥的介紹及選用 3.2.1 電磁閥的介紹 電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備， 用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、 流量、 速度和 其他的參數(shù)。電磁閥是用電磁的效應(yīng)進(jìn)行控制，主要的控制方式由繼電器控

23、制。這樣， 電磁 閥可以配合不同的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制， 而控制的精度和靈活性都能夠保證。 電磁閥有很 多種， 不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、 安全閥、方向控 制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。 3.2.2 電磁閥的工作原理 電磁閥里有密閉的腔， 在不同位置開(kāi)有通孔， 每個(gè)孔都通向不同電磁閥的油管， 腔中間 是閥， 兩面是兩塊電磁鐵， 哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊， 通過(guò)控制閥體的移 動(dòng)來(lái)?yè)踝』蚵┏霾煌呐庞偷目祝?而進(jìn)油孔是常開(kāi)的， 液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管， 然后 通過(guò)油的壓力來(lái)推動(dòng)油缸的活塞， 活塞又帶動(dòng)活塞桿， 活塞桿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。 這樣通過(guò)控 制電磁鐵的

24、電流通斷就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 3.2.3 電磁閥的選用 因?yàn)槲覀冞x擇通過(guò)電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)水箱中水刷的清洗、和定時(shí)投藥、16 3.3 材料清單 序號(hào) 名稱 符號(hào) 規(guī)格（型 號(hào)） 數(shù)量 參數(shù) 備注 1 光電傳感 器 1 安裝于小 儲(chǔ)水箱中 2 液位傳感 器 1 安裝于大 儲(chǔ)水箱中 3 PC管 5 4 儲(chǔ)水箱 2 小儲(chǔ)水箱 儲(chǔ)存用過(guò) 的水、大儲(chǔ) 水箱則儲(chǔ) 存經(jīng)過(guò)處 理的水 5 閥 3 6 電磁閥 2 控制水刷 和投藥 7 抽水泵 1 將過(guò)濾后 的水抽至 大儲(chǔ)水箱 17 8 過(guò)濾器 1 過(guò)濾可再 利用水 9 18 第四章控制系統(tǒng)軟件的選用 4.1 可編程控制器的選型 4.1.1 PLC 概述 PLC是一種

25、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)算操作的電子裝置。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。 PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的 原則而設(shè)計(jì)。它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊 技術(shù)，用面向控制過(guò)程、面向用戶的簡(jiǎn)單編程語(yǔ)句，適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，是簡(jiǎn)單易懂, 操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制器，是當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之 一?？删幊炭刂破骶哂胸S富的輸入/輸出接口，并具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，但它的

26、 產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，其靈活標(biāo)準(zhǔn)的配置能夠適應(yīng)工業(yè)上的各種控 制。在實(shí)際應(yīng)用中，其硬件可根據(jù)實(shí)際需要選用配置， 其軟件則需要根據(jù)要求進(jìn) 行設(shè)計(jì)。如圖 3.1PLC 的硬件結(jié)構(gòu)框圖。 4.1.2 PLC 的特點(diǎn) 歸納可編程控制器主要有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn): 1）編程方法簡(jiǎn)單易學(xué) 2）功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 輸入模塊 輸出模塊 控制對(duì)義 八 八 X/ 19 3）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) 4）無(wú)觸點(diǎn)免配線，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 6）維修工作量小，維修方便 7）體積小，能耗低。20 4.2 組態(tài)王監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) 4.2.1 組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 組態(tài)王軟件結(jié)

27、構(gòu)由工程管理器、工程瀏覽器及運(yùn)行系統(tǒng)三部分構(gòu)成。 工程管理器：工程管理器用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理，對(duì)已有工程進(jìn)行搜索、 添加、備份、恢復(fù)以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出等功能。 工程瀏覽器：工程瀏覽器是一個(gè)工程開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工具， 用于創(chuàng)建監(jiān)控畫(huà)面、 監(jiān)控的設(shè)備及 相關(guān)變量、動(dòng)畫(huà)鏈接、命令語(yǔ)言以及設(shè)定運(yùn)行系統(tǒng)配置等的系統(tǒng)組態(tài)工具。 運(yùn)行系統(tǒng)：工程運(yùn)行界面，從采集設(shè)備中獲得通訊數(shù)據(jù)， 并依據(jù)工程瀏覽器的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì) 顯示動(dòng)態(tài)畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)人與控制設(shè)備的交互操作。 4.2.2 組態(tài)王的通信參數(shù)設(shè)置 本設(shè)計(jì)中用三菱的組態(tài)王 6.53 版的實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與 CPU 模塊的通信。 由于使 用串行通信接口 1,故雙擊工

28、程瀏覽器的設(shè)備文件夾中的“ COM1 ”圖標(biāo)，在出 現(xiàn)的對(duì)話框中設(shè)置波特率為 19200bit/s，如圖 4.2.2-1 所示。 圖422 1串行通信接口參數(shù)設(shè)置 21 選中“ COM1 ”后，雙擊右側(cè)工作區(qū)出現(xiàn)的“新建，”圖標(biāo)，在出現(xiàn)的對(duì)話 框的“ PLC”文件夾中選擇三菱的 FX2 的編程口，設(shè)置好單擊“下一步”直至22 “完成”，這樣在右側(cè)會(huì)出現(xiàn)剛生成的“新 10 設(shè)備”圖標(biāo)，通信設(shè)置結(jié)束 設(shè)備配置向 一_ 廠家、設(shè)備窖齦通訊方式 圖422 2通信協(xié)議的設(shè)置 423 新建工程與組態(tài)變量 雙擊“組態(tài)王 6.53”啟動(dòng)工程管理器，新建一個(gè)工程，名為“定位器的定位 控制系統(tǒng)”，雙擊新建工程打開(kāi)

29、工程瀏覽器，點(diǎn)擊工程瀏覽器中的“數(shù)據(jù)詞典” 圖標(biāo)，右面工作區(qū)會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)定義好的內(nèi)存變量。 雙擊最下面的“新建,”圖標(biāo), 彈出“定義變量”對(duì)話框（見(jiàn)圖 423-1）,開(kāi)始定義輸入輸出變量。用同樣的方 法組態(tài)所有變量（見(jiàn)圖 423-2）。i殳備配置向?qū)⑤o助您完成設(shè)備的安裝 -I 菱A O . 三E-B-白 i ：田畝由C2鬭 口 皿171打 程站UCACAI盯 編-4鋼5ase列列列 竝：監(jiān)疇Jel系系命 F FFMMQQQ 您所選的設(shè)備 生產(chǎn)廠家：未迭宗 亠 設(shè)備営稱：未選定 高級(jí)査找 通信描述：未迭走 取消 23 圖4.2.3-1定義變量對(duì)話框 24 第五章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 5.1 I/O

30、分配表 X1 光電傳感器 X2 液位傳感器 Y1 不可再利用水（污水） Y2 抽水泵 Y3 投藥口 Y4 燈（感應(yīng)器） Y5 水刷 Y6 出水口 5.2 接線圖 25 5.3 梯形圖 mt 畑）2 2 a- XDt2 il - 2 nu 4 4 KOQO 1卜 TO 14 - 1 卜 T1 1BT卜 5.2 組態(tài) 5.3.1 第一次設(shè)計(jì)方案組態(tài)圖 _ _ u u n n TTno u -26 532 第二次設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)單組態(tài)圖 21 二 E型 23 24 :; 2: ： 2& 5.3.3 數(shù)據(jù)詞典27 6.1 硬件調(diào)試 6.2 軟件調(diào)試 6.3 系統(tǒng)調(diào)試第六章 系統(tǒng)調(diào)試 28 結(jié)論 通過(guò)

31、之前的各種調(diào)試過(guò)程， 完成了使用水再次循環(huán)利用。 我們利用了一些簡(jiǎn)單的設(shè)備連 接在一起，使其能夠收集廢水，對(duì)其進(jìn)行判斷，識(shí)別，然后進(jìn)行各種處理，使其能夠再次利 用，選用的設(shè)備成本適合，操作方便，性價(jià)比更優(yōu)異。能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)水目的。 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 不僅使我鞏固了對(duì)原有知識(shí)的掌握， 還拓寬了我的知識(shí)面。 在提高 自己的同時(shí)，我也更加清楚的認(rèn)識(shí)到自己的一些不足之處。比如：在硬件設(shè)備之間的連接， I/O 端口的分配，地址的分配這幾方面自己起初不是很了解，但經(jīng)過(guò)這半年的自學(xué)，以及向 老師、 同學(xué)們請(qǐng)教， 我對(duì)這些知識(shí)有了更深入的理解。通過(guò)這半年的實(shí)踐和學(xué)習(xí)， 我學(xué)到了 很多課本中無(wú)法涉及到的知識(shí)， 體

32、會(huì)到了工程設(shè)計(jì)的復(fù)雜與困難， 也感受到了親自做出成績(jī) 的成功與喜悅， 這些都為即將開(kāi)始的研究生生活打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 在以后的學(xué)習(xí)和生活中， 我會(huì)不斷的提高、充實(shí)自己，爭(zhēng)取獲得更大的成績(jī)。29 致謝 本論文是在指導(dǎo)老師王老師的悉心輔導(dǎo)下完成的。 在此， 首先感謝王老師對(duì)我的關(guān)心和 幫助， 王老師的知識(shí)體系、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)方法、 精益求精的工作態(tài)度，都在我腦海中印下了深 深的印象。 在這長(zhǎng)達(dá) 8 周的時(shí)間里， 王老師的精心指導(dǎo)讓我受益匪淺。 而這項(xiàng)目的完成都離 不開(kāi)老師的孜孜不倦的教導(dǎo)。 感謝我的父母， 感謝他們的生育，教育之恩， 正式他們至始至終的關(guān)心、理解鼓舞和支 持，我才能全身心的投入到學(xué)習(xí)中去。 感謝我的同組成員張楠楠， 我們一起學(xué)習(xí)， 一起探討問(wèn)題， 解決問(wèn)題。 當(dāng)我遇到問(wèn)題時(shí)， 他給了我好些建議和幫助。 最后， 再次感謝所有教育我關(guān)心我的給予我支持和前進(jìn)動(dòng)力的老師和同學(xué)、 朋友、 親人 們，感謝你們?yōu)槲宜龅囊磺小?0 參考文獻(xiàn) 1 陽(yáng)勝鳳可編程序控制器及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用M.北京：中國(guó)電力 出版社，2009. 2 秦春斌，張繼偉，趙全利 .