基于PLC的水廠濾池控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于PLC的水廠濾池控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教學(xué)計(jì)劃的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是落實(shí)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)的重要組成部分。其重要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立分析、解決實(shí)際問題的能力，是學(xué)生從事本專業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究工作的基本訓(xùn)練。本設(shè)計(jì)是以水廠濾池為控制對(duì)象，設(shè)計(jì)一套以PLC 為控制主體的水廠濾池控制系統(tǒng)。要求設(shè)計(jì)者以嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍的態(tài)度對(duì)待這次設(shè)計(jì)，通過這個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的實(shí)際能力，學(xué)生應(yīng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算、工程繪圖、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)使用、編制技術(shù)文件等方面的能力得到訓(xùn)練和提高。一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目、任務(wù)和要求1. 題目：基于PLC

2、的水廠濾池控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2. 任務(wù)：(1) 總體控制方案設(shè)計(jì)；(2) 繪制水廠濾池控制系統(tǒng)原理圖；(3) 系統(tǒng)硬件設(shè)備選型、PLC選型和I/O模塊選型；(4) 繪制系統(tǒng)硬件配置圖；(5) 繪制輸入輸出接線圖；(6) 編寫輸入輸出定義表；(7) 編寫程序流程圖，設(shè)計(jì)梯形圖控制程序；(8) 用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)；(9) 總結(jié)各種資料和經(jīng)驗(yàn)，編寫技術(shù)文件；(10) 寫畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（包括說明書和相應(yīng)圖紙）、準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。3. 目的、要求(1) 鞏固、聯(lián)系、充實(shí)、加深、擴(kuò)大所學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)；(2) 掌握專業(yè)設(shè)計(jì)工作的流程、方法和步驟；(3) 增強(qiáng)計(jì)算、繪圖、編制技術(shù)文件的能力；(4) 提高運(yùn)用

3、所學(xué)知識(shí)分析、解決實(shí)際問題的能力；(5) 通過畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及畢業(yè)答辯全過程的訓(xùn)練，加強(qiáng)師生之間交流，培養(yǎng)學(xué)術(shù)研討的好學(xué)風(fēng)；(6) 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、刻苦鉆研、實(shí)事求是的工作作風(fēng)；(7) 要求學(xué)生遵守作息時(shí)間，遵守學(xué)校的各項(xiàng)規(guī)章制度，確保畢業(yè)設(shè)計(jì)順利地、高質(zhì)量地完成。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)的一般步驟和基本內(nèi)容1. 收集并整理設(shè)計(jì)所需原始資料，為確定設(shè)計(jì)方案作準(zhǔn)備。2. 有針對(duì)性地復(fù)習(xí)掌握與本設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容，如“過程控制工程”、“可編程序控制器原理與應(yīng)用”、“自動(dòng)控制原理”、“交流調(diào)速系統(tǒng)”、“電子技術(shù)基礎(chǔ)”、 “計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)”等。3. 根據(jù)控制要求確定控制方案某水廠濾池部分由8個(gè)V型濾池組成，每個(gè)

4、濾池尺寸為6m×6m×6m，濾料采用單層1.4m加厚均粒石英沙濾料。設(shè)計(jì)濾速為9m/h，氣沖強(qiáng)度為15.3L/s·m2，水沖強(qiáng)度3.8 L/s·m2。每格濾池設(shè)置一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)PLC，主要功能是完成濾池的自動(dòng)反沖洗和恒水位過濾控制。在正常的過濾條件下，生產(chǎn)工藝要求將水位的波動(dòng)限制在400±2cm的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)等速恒水位過濾。當(dāng)濾池的運(yùn)行滿足了反沖洗的條件(運(yùn)行周期到、水頭信號(hào)或強(qiáng)沖信號(hào))，需要進(jìn)行反沖洗，以去除濾料層的雜質(zhì)。按要求，每次只有一格濾池反沖洗，當(dāng)多格濾池同時(shí)要求反沖洗時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)按照先進(jìn)先出的原則排隊(duì)進(jìn)行。濾池正常過濾時(shí)，為實(shí)現(xiàn)恒水位過濾，

5、設(shè)計(jì)以出水流量為控制參數(shù)的濾池液位PID控制系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)接收到手動(dòng)強(qiáng)制沖洗信號(hào)、水頭損失信號(hào)、定時(shí)沖洗信號(hào)中的任一個(gè)指令時(shí)，進(jìn)行單格濾池反沖洗。首先關(guān)閉進(jìn)水閥，濾池內(nèi)部的存留水經(jīng)出水閥繼續(xù)過濾排除，當(dāng)水位降至設(shè)定的反沖水位時(shí)(0.35m)，關(guān)閉出水閥并打開排污閥，排污閥的信號(hào)到位后打開反沖氣閥，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行氣沖6min，然后關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)，關(guān)閉反沖氣閥。打開反沖水閥，開啟反沖水泵，水洗6min，完成后關(guān)閉反沖水閥、停水泵，關(guān)閉排污閥、開啟進(jìn)水閥接受待濾水。當(dāng)水位升到接近過濾恒水位時(shí)，濾池反沖洗正式結(jié)束，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常的過濾程序。在中控室設(shè)置主控PLC，其主要的功能是負(fù)責(zé)和各現(xiàn)場(chǎng)的PLC通信，收集反沖

6、洗水泵、鼓風(fēng)機(jī)等反沖洗設(shè)備信號(hào)，協(xié)調(diào)各格濾池的反沖洗。三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求，確定總體控制方案后，先進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。主要包括以下內(nèi)容： 1. 合理選擇硬件設(shè)備；根據(jù)控制要求，合理選擇傳感器型號(hào)、精度、量程；合理選擇執(zhí)行器型號(hào)和規(guī)格。確定其它電氣元件型號(hào)和數(shù)目。2. PLC選型；3. 估算所需I/O點(diǎn)數(shù)，進(jìn)行I/O模塊選型；4. 繪制系統(tǒng)硬件配置圖；5. 繪制輸入輸出接線圖。四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1. 根據(jù)硬件連接情況，編寫輸入輸出定義表；2. 根據(jù)控制要求，編寫梯形圖程序；3. 對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改。五、控制算法及參數(shù)整定 根據(jù)所設(shè)計(jì)的控制方案和被控對(duì)象模型，合理選擇控制算法并進(jìn)行參數(shù)整定，

7、使系統(tǒng)性能滿足控制要求。六、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 利用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的監(jiān)控畫面，包括流程圖畫面、實(shí)時(shí)參數(shù)顯示畫面、PID參數(shù)整定畫面、趨勢(shì)圖畫面等。七、編制技術(shù)文件 畢業(yè)設(shè)計(jì)的技術(shù)文件主要包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書）和相關(guān)圖紙兩個(gè)部分。1. 總結(jié)整理設(shè)計(jì)過程中的各種資料和經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)；2. 編制畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書：(1) 篇幅在1.52萬字；(2) 設(shè)計(jì)書（論文）完整，系統(tǒng)性強(qiáng)（有目錄、前言、中英文摘要、正文、結(jié)束語、主要參考文獻(xiàn)等部分）；(3) 中、英文摘要約300字，關(guān)鍵詞35個(gè)；(4) 內(nèi)容正確、文筆流暢、層次分明，格式規(guī)范；(5) 文字錄入：手寫時(shí)要求字跡規(guī)范、不得潦草，圖紙清晰、整潔，不

8、得有涂改；計(jì)算機(jī)打印的必須進(jìn)行細(xì)心的排版，每頁須有頁碼。所有插圖必須一一繪制，不得用拷貝過來的圖。(6) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書裝訂要整齊、美觀，封面和內(nèi)頁的設(shè)計(jì)任務(wù)書必須用碳素黑色墨水、宋體或楷體認(rèn)真書寫，不得潦草涂改。3. 繪制相關(guān)圖紙，要求：(1) 圖紙規(guī)格符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)題欄規(guī)格統(tǒng)一；(2) 圖面布局合理，線條均勻、字跡規(guī)范，整潔清晰；(3) 如用計(jì)算機(jī)繪制，必須保證圖紙中的器件清晰可見；(4) 圖中各元件必須標(biāo)注字母名稱和相應(yīng)的參數(shù)大小。4. 查閱文獻(xiàn)資料在8篇以上，其中外文資料不少于2篇，其中一篇譯成中文（不少于3000漢字），外文翻譯用畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙書寫，譯文與外文原文一起裝訂成冊(cè)。七、準(zhǔn)

9、備答辯完成整個(gè)設(shè)計(jì)工作后，要對(duì)所做設(shè)計(jì)進(jìn)行全面總結(jié)，對(duì)設(shè)計(jì)中的每一個(gè)部分進(jìn)行充分仔細(xì)的準(zhǔn)備。其中包括你所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn)，存在的問題，解決的辦法，未來的發(fā)展等等，寫成15分鐘左右的發(fā)言稿，準(zhǔn)備答辯中用。八、時(shí)間安排本學(xué)期畢業(yè)設(shè)計(jì)共十六周，具體安排如下：1-2周：復(fù)習(xí)“過程控制工程”、“可編程控制器原理與應(yīng)用”、“自動(dòng)控制原理”、“交流調(diào)速系統(tǒng)”、“電子技術(shù)基礎(chǔ)”、 “計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)”等相關(guān)內(nèi)容；3-4周：查閱相關(guān)資料，確定總體設(shè)計(jì)方案；5-6周：熟悉PLC及其相關(guān)模塊、網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)； 7-9周：熟悉PLC相關(guān)軟件，進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；10-11周：程序調(diào)試；12-13周：監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)；

10、14-15周：編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)文件：說明書和圖紙；16周：準(zhǔn)備答辯，對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，弄懂各部分的原理及系統(tǒng)的工作過程，寫出畢業(yè)答辯的發(fā)言稿，做到心中有數(shù)，應(yīng)對(duì)畢業(yè)答辯。其中包括2周畢業(yè)實(shí)習(xí)。九、設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 設(shè)計(jì)題目：基于PLC的水廠濾池控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2. 原始參數(shù)：每個(gè)濾池尺寸為6m×6m×6m，濾料采用單層1.4m加厚均粒石英沙濾料，設(shè)計(jì)濾速為9m/h，氣沖強(qiáng)度為15.3L/s·m2，水沖強(qiáng)度3.8 L/s·m2，濾池水位控制在400±2cm，過濾和濾池反沖洗兩個(gè)子過程間隔時(shí)間為24h。3. 任務(wù)要求：設(shè)計(jì)一套系統(tǒng)，包括系統(tǒng)硬件、軟件和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。4. 性能指標(biāo)：濾池水位控制在400±2cm，超調(diào)量10，調(diào)節(jié)時(shí)間60s，濾后水濁度<0.7NTU(濾池進(jìn)水濁度<10NTU)。5. 畢業(yè)設(shè)計(jì)成果：設(shè)計(jì)說明書一本，圖紙一套。6. 任務(wù)下達(dá)時(shí)間：2.20，完成時(shí)間：6.16。十、主要參考書（資料）1.過程控制系統(tǒng) 邵