熱軋水酸堿中和處理PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)熱軋水酸堿中和處理PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 號(hào) 姓 名 班 級(jí) 專 業(yè) 系 部 指導(dǎo)老師 指導(dǎo)老師 完成時(shí)間 2016 年 4月日至2016年4月日目 錄摘要1第一章 課題背景11.1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀3第二章 系統(tǒng)方案52.1 課題內(nèi)容52.2 設(shè)計(jì)要求5第三章 控制系統(tǒng)方案63.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)73.2 系統(tǒng)主要元件83.3 電氣原理圖13第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)164.1 PLC程序設(shè)計(jì)164.2 組態(tài)王程序設(shè)計(jì)194.3 系統(tǒng)調(diào)試21結(jié)束語(yǔ)24參考文獻(xiàn)25附錄A 電路圖26附錄B PLC接線圖27附錄C I/O表28摘要自改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)民生活水平顯著提高，人們的生活也越來(lái)越好

2、，隨之而來(lái)的各式各樣消費(fèi)應(yīng)運(yùn)而生。然而中國(guó)的物質(zhì)財(cái)富，像生物資源在世界排名遙遙領(lǐng)先，然而中國(guó)人口基數(shù)很大，到了二十一世紀(jì)，人均擁有的礦產(chǎn)資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及世界上其他大部分國(guó)家，雖然中國(guó)擁有廣闊的海洋資源，漁業(yè)生產(chǎn)積極強(qiáng)大，海洋資源也是豐富無(wú)比，然而人均淡水擁有量卻很少，工業(yè)的發(fā)展，再加上人們生活用水的浪費(fèi)，水資源也成為了人民的一大困擾，工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)，卻污染了環(huán)境。大量的污水排入湖泊河道，生活廢水工業(yè)廢水成為了當(dāng)前亟待解決的一個(gè)大問(wèn)題，隨著國(guó)內(nèi)外技術(shù)的引進(jìn)，可編程控制器的引入，繁瑣的污染問(wèn)題得到了很好的解決。本文設(shè)計(jì)的太鋼熱軋水酸堿中和處理PLC控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)單方便，科學(xué)合理無(wú)污染，達(dá)到節(jié)能減排

3、減少人體危害的目的，將人力和高新技術(shù)有機(jī)結(jié)合，極大的解決了廢水的難題。關(guān)鍵字：廢水污染，PLC，酸堿中和反應(yīng)第一章 課題背景隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)于水的合理利用也被提上日程，排入河道湖泊的污水量也在減少，大多數(shù)的工廠選擇了節(jié)能減排的設(shè)備，提高了工業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量，污水的排放也促進(jìn)了我國(guó)污水處理行業(yè)的發(fā)展，大量的污水處理設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，截止到2014年，我國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，縣市等，已經(jīng)出現(xiàn)了大大小小約3717座污水處理廠，每天可以處理1.57億立方米的污水。也維護(hù)了我們優(yōu)質(zhì)的環(huán)境。進(jìn)入2015年，有多項(xiàng)涉及到污水處理的法規(guī)政策開(kāi)始實(shí)施。早在2去年年初中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院就出臺(tái)并實(shí)行了新的環(huán)境保護(hù)法，最新出臺(tái)

4、的環(huán)保法，出臺(tái)了很多的污水排放相關(guān)規(guī)定，對(duì)企業(yè)排放也進(jìn)行了相對(duì)應(yīng)的懲罰措施，是有史以來(lái)最為野葛的一部促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的法律。政府企業(yè)以及我們個(gè)人都應(yīng)該履行環(huán)保方面的義務(wù)以及責(zé)任，如果企業(yè)或者個(gè)人逾越相關(guān)法律，必將受到行政處罰，嚴(yán)重的將會(huì)責(zé)令關(guān)閉整改，直到合格了才能進(jìn)行生產(chǎn)任務(wù)。中國(guó)產(chǎn)業(yè)調(diào)研網(wǎng)發(fā)布的中國(guó)污水處理行業(yè)現(xiàn)狀分析與發(fā)展前景研究報(bào)告（2016年版）認(rèn)為，早在去年四月中旬，國(guó)務(wù)院就出臺(tái)并發(fā)布了水污染防治行動(dòng)計(jì)劃，全國(guó)水污染防治工作從今往后有了的明確的目標(biāo)。由于受到政府政策、經(jīng)濟(jì)、資金等因素因素的制約，因此而言，污水處理這一行業(yè)也被稱作政策導(dǎo)向型行業(yè)。為了加大對(duì)全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建

5、設(shè)資金的投入，在“十二五”期間，政府就出臺(tái)了大量的措施來(lái)整治部分高污染企業(yè)，可見(jiàn)國(guó)家對(duì)污水治理的刻不容緩。企業(yè)污水減排并且凈化工作有了一定的改善。污水處理行業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)，行業(yè)集中度大幅提高，服務(wù)范圍包括工業(yè)服務(wù)業(yè)等各種產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展，服務(wù)模式有了一定轉(zhuǎn)變，污水處理產(chǎn)業(yè)也將覆蓋到農(nóng)村，河道，工業(yè)園區(qū)等等一些常見(jiàn)的區(qū)域。污水處理設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)銷售事業(yè)，包括午睡的凈化處理技術(shù)將愈發(fā)成熟，政府度環(huán)境的監(jiān)管也會(huì)有一定的政策出臺(tái)，來(lái)約束企業(yè)甚至個(gè)人，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展政策的實(shí)施。污水處理企業(yè)謀發(fā)展也將呈一定上升趨勢(shì)，現(xiàn)在隨著國(guó)民幸福度的提高，公司的待遇也越來(lái)越好，上市公司越來(lái)越多也越來(lái)越強(qiáng)，技術(shù)型公司，區(qū)域型公

6、司，投資型公司企業(yè)綜合型企業(yè)越來(lái)越多，彼此間各有所長(zhǎng)，彼此間的區(qū)別越來(lái)越模糊，融合型企業(yè)必然會(huì)成為新興的企業(yè)。污水處理正處于重大變革的前夜，面向未來(lái)的污水廠-概念廠要堅(jiān)定不移的實(shí)踐國(guó)際領(lǐng)先的地臺(tái)綠色理念，為中國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略做好鋪墊，為子孫后代造福，為世界各國(guó)水處理境界作出嚴(yán)格的表率。1.1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀1.1.1 國(guó)外污水處理系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r在歐洲的許多地區(qū)很多家庭都安裝了小型的污水處理裝置，這些裝置小巧而且質(zhì)量?jī)?yōu)等，維護(hù)方便相對(duì)于大型污水處理廠相比，小型處理設(shè)備多種多樣，極大的改善了環(huán)境和生活的質(zhì)量，但是運(yùn)轉(zhuǎn)和管理方面還有一定的問(wèn)題，多數(shù)裝置能安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，保養(yǎng)工作量很小。中國(guó)龐大的人口基數(shù)，

7、推動(dòng)了分散型污水處理方案的實(shí)施，本次集中的污水處理比例也是該方案推動(dòng)的一個(gè)重要因素。在歐洲環(huán)境保護(hù)概念早已深入人心，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，乳制品行業(yè)世界領(lǐng)先的荷蘭，金融發(fā)達(dá)的瑞士，包括重工業(yè)發(fā)達(dá)的德國(guó)英國(guó)，僅有百分之十不到的區(qū)域出現(xiàn)污水排放超標(biāo)，像一些西歐國(guó)家，瑞典，挪威，芬蘭等，污水處理比例也達(dá)到了百分之80。只有波蘭、匈牙利和土耳其污水處理情況最差，僅有了了百分之60，中國(guó)呢？你猜？前面提到的瑞典，首都斯德哥爾摩，屬于西歐乃至世界人口增長(zhǎng)速度最快的城市，斯德哥爾摩市的稅務(wù)管理公司，面臨著極大的污水處理考驗(yàn)，他們一方面要擴(kuò)充污水處理廠的數(shù)量，提高管理水平，另一方面還要對(duì)瑞典的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核，出臺(tái)更

8、加高標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境保護(hù)制度來(lái)滿足波羅的海的有關(guān)規(guī)定，符合歐洲的水導(dǎo)則。Henriksdal污水處理廠位于該市的核心地帶，利用高新的技術(shù)把世界上最大的污水處理廠建造在巖洞內(nèi)，既節(jié)約了空間，也改善了人民空氣的清新度，提高了市民的健康水平。該市采用了MBR技術(shù)，作為升級(jí)改造的新技術(shù)，來(lái)應(yīng)對(duì)該國(guó)特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，提高了現(xiàn)有占地的利用率，用環(huán)保高新技術(shù)來(lái)提高人民的GDP，提高經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展。Henriksdal污水處理廠作為該市市中心在同行業(yè)遙遙領(lǐng)先的優(yōu)秀污水處理廠，每天要處理斯德哥爾將近三分之二的污水，該廠每天能處理86.4萬(wàn)噸的污水， MBR得到了淋漓盡致的表現(xiàn)，在超大規(guī)模的污水處理廠MBR應(yīng)用發(fā)展具有深

9、遠(yuǎn)的潛力。全壽命周期評(píng)價(jià)、市場(chǎng)成熟度、占地的緊湊性以及對(duì)水質(zhì)的嚴(yán)格要求的特點(diǎn)是該市人民選擇MBR的關(guān)鍵，獲得了市民以及官方廣泛好評(píng)。1.1.2 國(guó)內(nèi)污水處理系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r 改革開(kāi)放以來(lái)近30年的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展突飛猛進(jìn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的問(wèn)題層出不窮問(wèn)題，隨著地方到中央對(duì)水環(huán)境的極大重視，污水處理也成為了中國(guó)當(dāng)前發(fā)展很快的一個(gè)產(chǎn)業(yè)。而污水處理行業(yè)中污水處理行業(yè)得益于大環(huán)境的改善，污水處理能力廣泛鋪展開(kāi)來(lái)，污水處理的頻率和效率也顯著提高，越來(lái)越多的廢水得到了凈化和減排。 從上世紀(jì)二三十年代特別是1950到1960年，污水處理廠逐漸鋪開(kāi)了，近十座大小污水處理廠建立了起來(lái)，運(yùn)用的污水處

10、理技術(shù)還比較落后，處理的規(guī)模還比較小，污水處理還在起步階段。運(yùn)用的處理工藝主要是一級(jí)處理，處理規(guī)模也很小，污水處理尚處于剛剛起步階段。然而到了去年的中旬，全國(guó)各地的污水處理廠如雨后春筍，慢慢多了起來(lái)，呈增長(zhǎng)趨勢(shì)達(dá)到了3802座，每天我國(guó)可以處理1.61億立方米的生活和工業(yè)污水。全國(guó)各地建成并且投入運(yùn)營(yíng)的污水處理廠達(dá)到了2149做，污水處理的能力得到了很大提高，可以每天處理1.32億立方米。到日前污水處理廠已經(jīng)覆蓋了全國(guó)的1427座縣城，大約全國(guó)百分之九十的縣城都建有污水處理廠，或者節(jié)能減排的機(jī)構(gòu)；大約算了下污水處理廠已經(jīng)鋪展到了1653座，他們每天也可以處理污水達(dá)到0.29億立方米每天。早前污

11、水處理廠只能對(duì)污水進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，然后排入河道湖泊，60年的建設(shè)，使污水處理發(fā)生了量和質(zhì)的突變；如今污水處理廠出來(lái)的水不僅可以達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，部分污水處理企業(yè)甚至可以根據(jù)回用的要求，不僅工業(yè)可以重新使用，甚至可以作為居民飲用水的境地。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)甚至于將來(lái)，人民的生活水平不斷提高經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，污水處理及綜合利用率，必將得到進(jìn)一步提高，如今水資源日趨稀少，特別是淡水資源，污水處理行業(yè)的市場(chǎng)需求顯得越發(fā)重要，像我們的國(guó)情淡水資源稀缺，政府在水污染處理方面推出了大量的政策作為保障，已達(dá)到水資源循環(huán)利用的目的，提高水資源合理利用的目的，所以污水處理行業(yè)得到了政府政策的大力支持?，F(xiàn)在城鎮(zhèn)化越發(fā)明顯，居

12、民人口增多，消費(fèi)量增大，服務(wù)業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，污水排放量以及污水處理量呈現(xiàn)日趨增長(zhǎng)的趨勢(shì)，污水處理產(chǎn)業(yè)前景光明。第二章 系統(tǒng)方案2.1 課題內(nèi)容本設(shè)計(jì)是基于PLC的鋼廠廢酸水酸堿中和處理控制系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)以PLC為核心，與上位工控機(jī)組成控制系統(tǒng)。對(duì)廢酸水進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)處理過(guò)程的監(jiān)控，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)處理。 本系統(tǒng)采用的計(jì)算機(jī)控制方式的等級(jí)是二級(jí)計(jì)算，我們采用了采用歐姆龍公司的最新型CPM2AH系列PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)自動(dòng)化，來(lái)實(shí)現(xiàn)各種各樣的工作泵的啟動(dòng)和停止；控制好石灰乳槽液位和PH值。工業(yè)控制機(jī)作為控制級(jí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)本系統(tǒng)組態(tài)、報(bào)警、監(jiān)控、制表等任務(wù)。 我們采用了上位機(jī)和下位機(jī)監(jiān)控軟件。其中，我們上

13、位監(jiān)控軟件采用 “組態(tài)王”軟件（下文會(huì)具體介紹組態(tài)王）,“組態(tài)王”的任務(wù)就是顯示廢酸水處理系統(tǒng)監(jiān)控界面顯示、處理并且保存相關(guān)的數(shù)據(jù)、達(dá)成人機(jī)信息交流的目的。控制系統(tǒng)平面圖及工藝流程圖通過(guò)上位機(jī)中人機(jī)界面惟妙惟肖的圖形畫(huà)面方式表達(dá)出來(lái)，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)參數(shù)值顯示，會(huì)顯示出水流量的變化、PH值的浮動(dòng)，如果各泵出現(xiàn)突發(fā)事故，“組態(tài)王”會(huì)報(bào)警，電氣及時(shí)運(yùn)行狀態(tài)也會(huì)通過(guò)顯示界面顯示出來(lái)。下危機(jī)的任務(wù)就是對(duì)各種狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)，反饋信息給操作者。2.2 設(shè)計(jì)要求2.2.1 廢酸水處理工藝廢水中和處理法是廢水化學(xué)處理法很好的一種方法。廢水通過(guò)中和作用，中和作用釋放大量熱量也會(huì)殺死病菌，減少有害物質(zhì)二次污染，中和作

14、用的原理，就是廢水中游離得的氫離子和廢水中的氫氧根離子發(fā)生中和反應(yīng)，生成水分子的過(guò)程，當(dāng)然溫度升高可以起到殺菌的作用，同時(shí)廢水中的一些金屬離子如鈉離子鐵離子銅離子會(huì)生成相對(duì)應(yīng)的可溶性的鹽，此時(shí)廢水的污染也就得到了有效的緩解。酸堿中和反應(yīng)符合當(dāng)量定律，通過(guò)酸堿中和反應(yīng)的具體實(shí)踐，對(duì)污水中的酸性和堿性廢水利用起來(lái)，進(jìn)行處理并回收，調(diào)節(jié)污水的酸堿性。含氫離子廢水和含氫氧根離子的廢水是兩種重要的工業(yè)廢液。一般而言，酸含量大于35%，堿含量大于13%的高濃度廢水稱為廢酸液和廢堿液，這類廢液首先要考慮采用特殊的方法回收其中的酸和堿。酸含量小于35%或堿含量小于13%的酸性廢水與堿性廢水，回收價(jià)值不大，常采

15、用中和處理方法，使其pH值達(dá)到排放廢水的標(biāo)準(zhǔn)。我們通過(guò)降幅含酸性的廢水和廢料和生石灰進(jìn)行中和反應(yīng)來(lái)達(dá)到酸堿中和反應(yīng)，處理有害物質(zhì)，具體的工藝圖如下：圖2.1 工藝流程2.2.2 廢酸水處理指標(biāo)酸堿中和過(guò)程通常呈現(xiàn)嚴(yán)重非線性和滯后性PH 中和過(guò)程的滴定曲線如下圖所示：圖2.2 滴定曲線控制目標(biāo)：中性的狀態(tài)對(duì)我們?nèi)梭w的傷害是最小的，廢水排放以此為基礎(chǔ)，我們的目標(biāo)值是PH值達(dá)到7到8，每升COD的數(shù)值控制在150毫克，達(dá)到國(guó)家污水綜合排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)行污水排放。因此我們中和反應(yīng)第一階段，PH值控制在5到6，第二階段控制在7到8。第三章 控制系統(tǒng)方案根據(jù)工藝要求，依據(jù)上文的計(jì)劃我們采用兩級(jí)級(jí)計(jì)算機(jī)控

16、制方式，通過(guò)歐姆龍公司CPM2AH 系列PLC可編程控制器實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)自動(dòng)化，傳遞各種各樣的工作泵的啟動(dòng)停止和連鎖控制信號(hào)；通過(guò)對(duì)石灰乳槽的液位的控制，進(jìn)一步對(duì)PH值進(jìn)行觀察。工業(yè)控制機(jī)采用臺(tái)灣研華的產(chǎn)品“組態(tài)王”作為監(jiān)控級(jí)，完成對(duì)系統(tǒng)的組態(tài)、監(jiān)控、報(bào)警、制表等功能。下文我們將會(huì)對(duì)“組態(tài)王”作進(jìn)一步的介紹。（1）系統(tǒng)檢測(cè)點(diǎn)配置如下：420mA 輸入4 點(diǎn)，繼電器輸入信號(hào)：36 點(diǎn)，繼電器輸出信號(hào)：24 點(diǎn)。（2）監(jiān)控級(jí)配置如下：監(jiān)控級(jí)配置一臺(tái)工控機(jī)，組態(tài)王進(jìn)行工作，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)狀態(tài)變化。圖2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖監(jiān)控系統(tǒng)可以進(jìn)行“手動(dòng)”和“自動(dòng)”操作，充分滿足了工藝提出的功能要求，我們采取了“現(xiàn)場(chǎng)操作

17、”以及“就地柜操作”來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作模式，可以進(jìn)行任何時(shí)間任何地域有效監(jiān)測(cè)，如果工藝參數(shù)，工控機(jī)會(huì)進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，本系統(tǒng)會(huì)按照原先設(shè)定的指令自動(dòng)開(kāi)停提升泵，由于泵可以順序鎖定，工作人員操作也可以減少失誤，按照中和反應(yīng)原理針對(duì)石灰水的量進(jìn)行有效監(jiān)控和投放,廢水的PH值也可以維持穩(wěn)定。組態(tài)王作為上位監(jiān)控軟件，顯示廢酸水處理系統(tǒng)監(jiān)控界面、處理石灰水和廢水酸堿性變化的數(shù)據(jù)、并且保存、工作人員也可以及時(shí)了解信息?？删幊炭刂破鞑杉谋玫膯⑼顟B(tài)也可以被組態(tài)王洞悉,把開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)傳遞到可編程控制器。3.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1.1 PLC簡(jiǎn)介PLC，可編程邏輯控制器，集執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制于

18、一身的一類可編程的存儲(chǔ)器，PLC還可以可以定時(shí)計(jì)數(shù)以及算術(shù)操作。PLC控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程是通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出。PLC的選型方法:PLC品牌有很多，功能配置也不盡相同，在選型的時(shí)候，我們也要考慮下該種PLC的性價(jià)比。下面幾種選型方法比較典型，由點(diǎn)到面，大家可以進(jìn)行些許了解，對(duì)PLC有進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。 1、根據(jù)被控對(duì)象以及相關(guān)的控制要求選擇PLC 對(duì)可編程控制器控制的對(duì)象要進(jìn)行認(rèn)真分析，分析控制對(duì)象的電氣，流體控制對(duì)PLC有沒(méi)有相關(guān)要求2、確定PLC的I/O   對(duì)于后面程序的設(shè)計(jì)擴(kuò)充，I/O點(diǎn)數(shù)在進(jìn)行計(jì)劃時(shí)應(yīng)該留有余量，在原先統(tǒng)計(jì)好計(jì)算好的I/O點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上保證10%20

19、%的可擴(kuò)展量。當(dāng)選擇PLC時(shí)，要參考廠商給出的數(shù)據(jù)，了解可編程控制器的性能，對(duì)I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。 3、PLC的簡(jiǎn)介選擇可編程控制器時(shí)，要了解其存儲(chǔ)容量，它的運(yùn)算控制功能，通信變成診斷功能，最后還要看看該款的處理速度，總結(jié)下該款的性價(jià)比。3.2 系統(tǒng)主要元件3.2.1 PLC選型歐姆龍（OMRON）是來(lái)自日本的一款知名可編程控制器，它的規(guī)格齊全分為大中小微等多類。自從CPM1A系列上市以來(lái)，歐姆龍可編程控制器廣受好評(píng)，其具有極高的性價(jià)比，如今P型機(jī)在市場(chǎng)上基本已被其代替，CPM2A/2C、CQM1系列內(nèi)置RS-232C接口和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，并具有軟PID功能，CQM1H是CQM1的升級(jí)產(chǎn)品。該系列有

20、多種多樣的中型機(jī)，例如C200HC、200HX、C200HG以及C200HX等多個(gè)系列，其中C200H口碑最好性價(jià)比比較高，廣受消費(fèi)者青睞，因此銷量頗高，C200HS在前代基礎(chǔ)上升級(jí)，豐富了工作人員的指令系統(tǒng)的需要，其網(wǎng)絡(luò)功能也要比C200H要強(qiáng)。C200HX/HG/HE等在C200HS的基礎(chǔ)再進(jìn)一步上進(jìn)行功能的升級(jí)數(shù)據(jù)調(diào)整，獲得了1148個(gè)輸入輸出點(diǎn)，前代的C200HS容量?jī)H有其一半，速度也獲得了極大的提升，市場(chǎng)上的評(píng)價(jià)也將更高，豐富了可編程控制器領(lǐng)域的產(chǎn)品線，它的通信模塊品種多樣，滿足不同人群需要。圖3.1 歐姆龍PLCSYSMAC CP1E可編程序控制器是由OMRON研制的一款一體化PL

21、C產(chǎn)品，旨在方便相關(guān)場(chǎng)合的應(yīng)用。CP1E包括E (S) 型CPU 單元（基本型）和N/NA (S ) 型CPU 單元（應(yīng)用型），前者運(yùn)用基本、傳送、算術(shù)和比較等指令實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)控制操作，而后者支持與可編程終端、變頻器和伺服驅(qū)動(dòng)器的連接。本系統(tǒng)選用PLC型號(hào)為CPM2A-60CDR-D主要特點(diǎn)如下：1.主要在小型設(shè)備應(yīng)用比較廣泛、體積很小經(jīng)濟(jì)實(shí)惠；2.是世界上微型可編程控制器的代表；3.小型機(jī)種有4種不同型號(hào)分別是CPU為AC電源、DC電源、繼電器輸出、晶體管輸出。由于使用的條件不同環(huán)境不同，電源、輸出I/O點(diǎn)數(shù)等要根據(jù)實(shí)際情況出發(fā)；4.成本經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用簡(jiǎn)單適合眾多系統(tǒng)；5.內(nèi)置RS-232C接口串行

22、可選RS-485端口；6.兩個(gè)100KHz脈沖輸，以實(shí)現(xiàn)高精度高要求位置控制；7. 一臺(tái)PLC控制6高速計(jì)數(shù)器通過(guò)（兩個(gè)100KHz和四個(gè)10KHz單向）。圖3.2 CPM2A-60CDR-D接線圖3.2.2 變頻器變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）的基本原理就是通過(guò)電動(dòng)機(jī)改變他的頻率，以此來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)，其將微電子技術(shù)和變頻技術(shù)進(jìn)行了綜合的應(yīng)用與協(xié)調(diào)。變頻器的主要構(gòu)成因素是，將交流電變成直流電的整流器，將直流電變成交流電的逆變器，濾波器以及各種單元例如驅(qū)動(dòng)單元，制動(dòng)單元等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，隨著工業(yè)化的飛速發(fā)展的進(jìn)程，變頻器的運(yùn)用越來(lái)越廣泛。變頻

23、器不僅提供可變頻率電源給異步電動(dòng)機(jī),而且可以無(wú)極調(diào)速電動(dòng)機(jī)。變頻器對(duì)電機(jī)和本身的起到過(guò)熱、過(guò)載、過(guò)流、過(guò)壓等保護(hù),防止電機(jī)在非正常情況下工作,減少不必要的損耗。而且隨著變頻器的大批量使用，價(jià)格也不斷降低：系統(tǒng)選用三菱變頻器FR-E700經(jīng)濟(jì)型高性能變頻器控制電機(jī)，接線圖如下圖所示：圖3.3 FR-E700系列變頻器功能圖三菱變頻器E700產(chǎn)品具有高驅(qū)動(dòng)性能，是一款經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。具有多種磁通適量控制方式，如果要把扭矩提高兩倍那么需要選擇磁通量控制模式，同時(shí)選擇頻率要調(diào)到0.5HZ以下。當(dāng)短時(shí)超載增加到200%時(shí)，其允許待續(xù)時(shí)間為3S,此時(shí)會(huì)有效減少錯(cuò)誤警報(bào)。三菱變頻器E700系列變頻器，主要特點(diǎn)有

24、：1先進(jìn)磁通矢量控制模式中在0.5Hz情況下，使轉(zhuǎn)矩提高到3.7KW 2自懂學(xué)習(xí)能力在同類型產(chǎn)品中名列前茅。3短時(shí)超載增加到200%時(shí)允許持續(xù)時(shí)間為3S，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于前代產(chǎn)品，減少錯(cuò)誤警報(bào)。4提供標(biāo)準(zhǔn)USB接口。變頻器可以獨(dú)立和計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接。變頻器設(shè)置軟件與變頻器的數(shù)據(jù)互相傳遞，變頻器的調(diào)試和維護(hù)得到了優(yōu)化。計(jì)算機(jī)高速取樣顯示取決于USB的高速圖表功能，滿足用戶讀圖的需要。5該變頻器查扣可以保證數(shù)字量的輸入以及模擬量輸出和擴(kuò)展，支持各種通訊協(xié)議。（選件卡與前蓋板搭配靈活）6可以選用范圍廣，端子排，模擬量、脈沖列等。變頻器更換方便要?dú)w功于可拆卸式控制端子排。7支持EIA-485 (RS-485)、

25、ModbusRTU (內(nèi)置), CC-Link, PROFIBUS-DP、DeviceNetÒ、LONWORKS等多種協(xié)議8 0.4K至15K的外置制動(dòng)電阻對(duì)應(yīng)變頻器容量.極大有效的提高了制動(dòng)力。9安裝尺寸和前代產(chǎn)品完全相同。10環(huán)境溫度為40攝氏度以下，允許并排安裝，節(jié)省安裝空間。11新型的長(zhǎng)壽命風(fēng)扇使用壽命的延長(zhǎng)來(lái)自于冷卻風(fēng)扇ON/OFF控制。12為了節(jié)約企業(yè)的成本，最新電容器開(kāi)發(fā)壽命達(dá)10年也應(yīng)用在E700。新一代FREQROL-E700系列簡(jiǎn)易型變頻器，繼承了前代的優(yōu)良特性，簡(jiǎn)化了操作流程，滿了用戶更多的需求。3.2.3 組態(tài)王“組態(tài)王”是民族品牌，由臺(tái)灣企業(yè)亞控科技生產(chǎn)，從

26、它誕生之日算算起來(lái)到現(xiàn)在已經(jīng)有20年歷史了，一直在市場(chǎng)上獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，在國(guó)內(nèi)自動(dòng)化軟件市場(chǎng)獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。亞控科技的理念是“以客為尊”，其服務(wù)團(tuán)隊(duì)在業(yè)內(nèi)廣受好評(píng)，他們的服務(wù)專業(yè)高效而且熱情。自第一版發(fā)布至今，亞控科技追求國(guó)際化高效化的步伐日趨加快，“組態(tài)王”產(chǎn)品已經(jīng)推向了世界，國(guó)際上的用戶也逐漸認(rèn)可咱們的民族品牌。圖3.4 組態(tài)王軟件 亞控科技想要實(shí)現(xiàn)企業(yè)利潤(rùn)最大化，提高效率并且降低成本是必由之路。組態(tài)王7.0繼承了組態(tài)王系列產(chǎn)品一如既往的強(qiáng)大功能和穩(wěn)定的運(yùn)行性，讓用戶驚喜的是組態(tài)王7.0產(chǎn)品提出了“工程二次組態(tài)”概念強(qiáng)化了“組態(tài)王”工程組態(tài)效率進(jìn)一步強(qiáng)化，提高了用戶的工程組態(tài)效率，降低工程實(shí)施成本。組

27、態(tài)王7.0主要的新特性：1.具有模板功能，模塊化組態(tài)單元，提高了工程組態(tài)效率；2.開(kāi)放的組態(tài)環(huán)境，XML技術(shù)應(yīng)用；3.組態(tài)工程兼容多語(yǔ)言環(huán)境，國(guó)際化；4.保持產(chǎn)品兼容型。組態(tài)王產(chǎn)品關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)：1.設(shè)備擁有設(shè)備種類繁多達(dá)4000余種和協(xié)議驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)支持組態(tài)軟件最為廣泛的；2.歷史久，運(yùn)行授權(quán)驗(yàn)證多達(dá)到150,000個(gè)，穩(wěn)定性強(qiáng)，性價(jià)比高；3.功能豐富，易用性良好，為用戶提高生產(chǎn)力；4.使用習(xí)慣、產(chǎn)品風(fēng)格、工程兼容等方面延續(xù)性良好，學(xué)習(xí)成本和工程維護(hù)成本低；5.開(kāi)放性良好，數(shù)據(jù)訪問(wèn)途徑多，應(yīng)用廣；6.產(chǎn)品安全性較好，對(duì)內(nèi)外數(shù)據(jù)交換均有預(yù)防措施；7.應(yīng)用廣泛，行業(yè)應(yīng)用案例多，產(chǎn)品內(nèi)在價(jià)值提升；8.服務(wù)

28、團(tuán)隊(duì)優(yōu)質(zhì)，滿足用戶需求，后期服務(wù)有保證。3.3 電氣原理圖電氣原理圖是可以直觀體現(xiàn)出電氣元件之間關(guān)系，說(shuō)明電氣系統(tǒng)工作原理，解機(jī)床電路的排布也可以在電器原理圖體現(xiàn)，有效降低電路故障的，工作人員可以在電器原理圖基礎(chǔ)上找到并且排除電氣系統(tǒng)所存在的故障。電氣原理圖的組成要素包括主電路、保護(hù)、控制電路以及配電電路等等。我們按固定的順序分析電路原理圖，首先看主電路的步驟，仔細(xì)審清電路圖所含的電力設(shè)備。電器元件的排布和關(guān)系做好明細(xì)。主電路控制電器保護(hù)器之間的關(guān)系審清。查看電源的位置以及電源的排布。接著了解明細(xì)單仔細(xì)查看輔助電路，查看控制電路、信號(hào)電路和照明電路三要素是否完整。分析電源的種類是否存在隱患。了

29、解控制電路中采用的輔助控制元件。研究主電路的動(dòng)作情況要輔助電路為基礎(chǔ)。研究電器元件之間的相互關(guān)系。分析局部電氣設(shè)備。參考電器原理圖，分析系統(tǒng)功能，定義可編程控制器的輸入輸出端子，如下表：表3.1 PLC I/O 點(diǎn)定義I點(diǎn)描述O點(diǎn)描述0.000108A注水按鈕100.000108A加水閥0.010108A加藥按鈕100.010108A加藥閥0.020108A攪拌按鈕100.020108A攪拌電機(jī)0.030108B加水按鈕100.030108B加水閥0.040108B加藥按鈕100.040108B加藥閥0.050108B攪拌按鈕100.050108B攪拌電機(jī)0.060109A供藥按鈕100.06

30、0109A供藥閥0.070109B供藥按鈕100.070109B供藥閥0.080112A液壓油泵按鈕101.000112A液壓油泵0.090112B液壓油泵按鈕101.010112B液壓油泵0.10011A供料按鈕101.02011A供料閥0.11011B供料按鈕101.03011B供料閥1.00012A壓濾機(jī)按鈕101.04012A壓濾機(jī)1.01012B壓濾機(jī)按鈕101.05012B壓濾機(jī)1.02集料斗按鈕101.06集料斗1.03拉板機(jī)按鈕101.07拉板機(jī)1.04振打電機(jī)按鈕102.00振打電機(jī)1.05102.011.060105A消化器按鈕102.020105A消化器1.070105B

31、消化器按鈕102.030105B消化器1.080118A斗提機(jī)按鈕102.040118A斗提機(jī)1.090118B斗提機(jī)按鈕102.050118B斗提機(jī)1.100114濾液泵102.060114濾液泵1.11102.072.00PAM制備單元報(bào)警2.01壓濾機(jī)報(bào)警2.02石灰乳制備單元報(bào)警使用AutoCAD Electrical電氣繪圖軟件，根據(jù)系統(tǒng)的功能要求以及各種元件的使用手冊(cè)繪制電氣原理圖，原理圖見(jiàn)附件A。圖3.5 系統(tǒng)電路圖第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 PLC程序設(shè)計(jì)PLC有五種標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言，五種編程語(yǔ)言十分簡(jiǎn)單，便以學(xué)生活和員工學(xué)習(xí)，下面我們會(huì)具體介紹下。（1）最常用的編程語(yǔ)言是梯形

32、圖語(yǔ)言。（2）指令表編程語(yǔ)言類似匯編語(yǔ)言，由操作碼和操作數(shù)組成。（3）功能模塊圖語(yǔ)言類似數(shù)字邏輯電路。（4）順序功能流程圖語(yǔ)言滿足順序邏輯控制。（5）描述程序是用結(jié)構(gòu)化的描述文本來(lái)的一種編程語(yǔ)言是結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言。首先應(yīng)熟讀工藝流程，應(yīng)用可編程控制器編制控制程序應(yīng)以現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)范為要求，詳細(xì)的控制憑據(jù)以及工序步驟需要的設(shè)備簡(jiǎn)述如下：PAM 制備單元：設(shè)備注水、添加藥劑后按按鈕啟動(dòng)攪拌機(jī)A，約 30 分鐘后停止，起動(dòng)一臺(tái)泵開(kāi)始供藥。設(shè)備加水、投加藥劑后按按鈕啟動(dòng)攪拌機(jī)B，約30 分鐘停止，觀察設(shè)備中藥劑是否有剩余，差不多了，人工切換到B 設(shè)備供藥。壓濾機(jī)單元：液壓油泵起動(dòng)，壓緊濾框此時(shí)A 壓濾機(jī)可以

33、進(jìn)料，供料約1 小時(shí)，人工切換B 壓濾機(jī)進(jìn)料。啟動(dòng)A壓縮機(jī)的液壓油泵，關(guān)閉集料斗閘門(mén)，松開(kāi)濾框，啟動(dòng)自動(dòng)拉班級(jí)，接著人工卸渣，約25分鐘后，啟動(dòng)A壓縮機(jī)的壓縮油泵壓緊濾框，接下來(lái)準(zhǔn)備第二回作業(yè)，若運(yùn)渣車到達(dá)，打開(kāi)集料斗閘門(mén)，接著振打電機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)卸料完畢，振打電機(jī)停。關(guān)閉集料斗閘門(mén)。石灰乳制備單元：石灰消化器啟動(dòng)，提升機(jī)給料，同時(shí)濾液泵向石灰消化器供水，當(dāng)液位到達(dá)要求時(shí)（上限報(bào)警），人工切換，當(dāng)液位到達(dá)要求時(shí)（上限報(bào)警）停提升機(jī)和濾液泵，此時(shí)消化器中剩余物料供，當(dāng)石灰消化器中無(wú)物料時(shí)停螺桿泵。根據(jù)系統(tǒng)要求編寫(xiě)PLC程序，如下所示：4.2 組態(tài)王程序設(shè)計(jì)軟件我們計(jì)劃為兩部分：上位機(jī)監(jiān)控軟件和下位機(jī)

34、的軟件，亞控6.5版“組態(tài)王”256點(diǎn)運(yùn)行態(tài)軟件作為尚未監(jiān)控軟件，顯示廢酸水訴案件處理情況，處理數(shù)據(jù)，信息交流。在上位計(jì)算機(jī)中以圖形畫(huà)面的方式顯示控制系統(tǒng)平面圖的人機(jī)界面及工藝流程圖，可以顯示動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)參數(shù)值，包括水的流量，PH值等。1）打開(kāi)組態(tài)王kingview6.55，點(diǎn)擊新建按鈕，建立新工程，如下圖所示：圖4.1 組態(tài)王工程管理界面2）按照提示進(jìn)行設(shè)置，完成新建程序后，雙擊新建工程，進(jìn)入工程瀏覽器界面。圖4.2 組態(tài)王畫(huà)面管理界面3）在左側(cè)菜單欄設(shè)備欄里選擇COM1口，找到所有的PLC型號(hào)，建立連接，如下圖所示：圖4.3 組態(tài)王設(shè)備管理界面4）在數(shù)據(jù)庫(kù)里將PLC的變量投影到組態(tài)王軟件里，

35、如下圖所示：圖4.4 組態(tài)王變量管理界面5）新建畫(huà)面，并將系統(tǒng)所需要的內(nèi)容加入畫(huà)面中，如下圖所示：圖4.5 組態(tài)王畫(huà)面編輯界面4.3 系統(tǒng)調(diào)試4.3.1 硬件調(diào)試電氣硬件系統(tǒng)首先按照檢測(cè)電路圖有無(wú)錯(cuò)誤，檢測(cè)接線后進(jìn)行逐步上電。其中PLC與人機(jī)界面通訊線需要進(jìn)行檢查，以免造成通訊故障：圖4.6 觸摸屏與PLC聯(lián)機(jī)線纜本系統(tǒng)變頻器選擇控制方式，具體設(shè)置步驟如下圖：圖4.7 變頻器參數(shù)設(shè)置4.3.2 軟件調(diào)試系統(tǒng)編程結(jié)束后，需要到PLC項(xiàng)目里選擇編譯進(jìn)行錯(cuò)誤檢查，如無(wú)錯(cuò)誤，可以上載程序，并選擇RUN進(jìn)行在線監(jiān)控。圖4.8 PLC程序編譯組態(tài)王軟件可以通過(guò)編寫(xiě)腳本進(jìn)行仿真運(yùn)行，運(yùn)行后點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，系統(tǒng)

36、仿真運(yùn)行：圖4.9 系統(tǒng)主界面圖4.10 PH監(jiān)控界面圖4.11 報(bào)警界面結(jié)束語(yǔ)大學(xué)三年匆匆而過(guò)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)也是檢驗(yàn)我們?nèi)陼r(shí)光最好的一種方式。三年的學(xué)習(xí)生涯讓我受益匪淺，通過(guò)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，也切切實(shí)實(shí)讓我體會(huì)到了在校學(xué)習(xí)的不足，以及自己在專業(yè)知識(shí)方面的欠缺，在此對(duì)那些在本人寫(xiě)作畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，對(duì)本人做出了巨大幫助的各位師長(zhǎng)朋友表示由衷的感謝。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)近半個(gè)月的時(shí)間，我終于完成了本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，plc這門(mén)課程也是我們機(jī)電一體化專業(yè)電工領(lǐng)域的一門(mén)必修課程，我對(duì)plc也有很大的興趣，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候也碰到了很多的困難。自己通過(guò)咨詢師長(zhǎng)，查閱資料，理論實(shí)踐相結(jié)合，終于完成了學(xué)習(xí)任務(wù)。通過(guò)本次任務(wù)自己的專業(yè)知識(shí)也得到了提高，培養(yǎng)了自己自學(xué)的習(xí)慣。所以，我特別感謝李國(guó)屏老師以及其他帶畢業(yè)設(shè)計(jì)的老師在本次設(shè)計(jì)中給予我們幫助和指導(dǎo)！也感謝對(duì)本次設(shè)計(jì)提供幫助的人。參考文獻(xiàn)1. 趙相賓，劉國(guó)林.變頻調(diào)速和軟啟動(dòng)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展J.自動(dòng)化博覽，2000（6