污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)最終版

1、目錄前言21. 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求31.1、 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)31.2、 課程設(shè)計(jì)的基本要求42. 總體設(shè)計(jì)52.1、 PLC選型52.2、 端子分配62.3、 端子接線圖72.4、 控制面板8.3. PLC程序設(shè)計(jì)93.1、 設(shè)計(jì)思想93.2、 順序功能圖103.3、 PLC梯形圖114. 程序調(diào)試說明165. 結(jié)束語176. 參考文獻(xiàn)18PLC是一種專門為在工業(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器，用來在其部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(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)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了

2、生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運(yùn)行時按存儲程序的容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPUt指示程序步存儲地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動加1,程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END旨令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的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，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理，16位（也有32位的）為一個模擬量。大型PLC使用另外一個CPL#完成

3、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，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)RAMfr儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(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。即在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAMfr儲區(qū)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

4、圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對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)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。1 .課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求對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)一套完整的污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)有三套子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)組成如圖1.1所示。(1) .濾水時，打開進(jìn)水閥和出水閥，污水流經(jīng)磁濾器電的電磁鐵，則污水中的氧化鐵雜質(zhì)會附在磁鐵上，從水箱流出凈化水，實(shí)現(xiàn)濾水；(2) .一段時間后，斷開電磁鐵，關(guān)閉進(jìn)水閥和出水閥，打開排污閥和空氣壓縮閥，壓縮空氣將水箱的水打入磁濾器，沖洗磁鐵，污水由排污管

5、流入污水池，進(jìn)行二次處理，實(shí)現(xiàn)反洗。(3) .三套子系統(tǒng)同時工作。完成控制循環(huán)，整理出梯形圖，順序功能圖，IO端子接線圖。外部接線圖，按停止按鈕，完成當(dāng)前循環(huán)后再停。要求同時控制三套子系統(tǒng)的運(yùn)行，要求可以實(shí)現(xiàn)手動和自動控制。去冷卻塔待處理水漉污水凈化示意圖1.1(4) 課程設(shè)計(jì)的基本要求系統(tǒng)由三臺磁濾器等組成，分為三套子系統(tǒng)。每個系統(tǒng)工作均相同污水凈化系統(tǒng)的控制過程：初始放空:在系統(tǒng)通電初始時，所有的閘門均斷開，磁濾器也斷開。(2)凈化過程按下啟動按鈕，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40min.40min后斷開進(jìn)水

6、閥和出水閥。5s后，斷開磁濾器電源。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。1min斷開空壓閥，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。搐通空壓閥接通響修斷升空壓網(wǎng)斷開排污沔用酒水器來挨通出水閥樓通邁水閥濾水40miTF斷開進(jìn)水洞斷開出水周BsIlT工世人謔水工藝濾水工藝流程圖1.22總體設(shè)計(jì)2.1PLC選型、輸入輸出(I/O)點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%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，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓

7、整。二、存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。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)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器存容量的估算沒有固定的公式，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I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%慮余量。綜合，選擇PLC型號為216,并擴(kuò)展兩個八位的EM223I/O接口。岫入的

8、出自由一»一10.0也0號龜磁景手F"IQ.1QL.L號出水周H2號進(jìn)水照息劭如一T0.2單之一號排水周QL4號空壓圖停止一比EQ.3QL5一號晌輪Q20一二號電毒景貓泡給一4IL0Q2.1二號出水網(wǎng)Q2,2二號進(jìn)水閩出水網(wǎng)一»Tt.1酬S二號排水周QZ4二號主壓悶進(jìn)水府川一U.2斜廳二號晌騎口三號亙磁囊排污向一山一IL3爭，1三號出水閥。&2三號進(jìn)水閥空壓閥TIt4。&注三號排水曲Q34三號空壓閥病券又_II.5&M5三號用粉&L6空氣壓縮機(jī)一壓縮網(wǎng)一E2.0端子分配圖圖2.1選用I0.0和I0.1開關(guān)作自動，手動。選用I0.2和

9、I0.3開關(guān)作啟動和停止按鈕。選用I1.0I1.5作手動程序中的磁濾器，出水閥，進(jìn)水閥，排污閥，空壓閥，響鈴的開關(guān)選用I2.0作三套系統(tǒng)的公共空氣壓縮閥的開關(guān)。自勘節(jié)勘國動停止罐隨患出水網(wǎng)出水同律污閥'hkW喻就個工不鋪'叫id.o10.1ULftJo.2QI.1UI2laajutuUL4JLO41S明口JLISIU2.Nn.2<|2RU1.4n.:iU2.5U3511.4M3,iM：L之i.3UH.3<?：<.4li.«U；<RiwM-HLTLjI*.A一號電融里號的用號班加叫號中*相伯一號空Ik曰一號喻旃弓電槌泣二號出村打二號道戕界一年K相

10、四一號史比伯F項(xiàng)玲蘭區(qū)電也曝三號出枇楣三方進(jìn)水H吐同代冏三一空樂椅三4碼憐外部接線圖圖2.2各個開關(guān)并聯(lián)，其中I0.0和I0.1開關(guān)控制整個自動程序的進(jìn)行，用I0.2來控制啟動,用I0.3控制停止，按下停止按鈕I0.3后系統(tǒng)在完成當(dāng)前循環(huán)后停止，其中I1.0I1.5控制手動程序。三套系統(tǒng)各個輸出口并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)同步工作ILO-電磁鐵IL1-出水閥口,2-進(jìn)水闕口,3-排污閥口*4-空壓閥11.5-一響鈴I九0空氣壓縮控制面板圖2.3自動程序通過啟動和停止按鈕控制手動程序通過I1.0I1.5和I2.0來實(shí)現(xiàn)三套系統(tǒng)相同步驟的同步工作3. PLC程序設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)思想本次課程設(shè)計(jì)要求可以實(shí)現(xiàn)手動，自

11、動。為了能完成這些動作，必須設(shè)計(jì)主程序和子程序，其中子程序含有手動，自動控制。啟動時必須先讀主程序，然后調(diào)用子程序，加以實(shí)現(xiàn)。手動控制時：在控制面板上有一些按鈕，I1.0控制三個系統(tǒng)的磁濾器，I1.1控制三套系統(tǒng)的出水，I1.2控制三套系統(tǒng)的進(jìn)水，I1.3控制三套系統(tǒng)的排污，I1.4控制三套系統(tǒng)的空壓閥，I1.5控制三套系統(tǒng)的響鈴，I1.6控制三套系統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)開關(guān)。自動時：用I0.2來控制啟動，用I0.3控制停止，按下停止按鈕I0.3后系統(tǒng)在完成當(dāng)前循環(huán)后停止。自動和手動旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以切換來同時控制三套子系統(tǒng)的運(yùn)行sm,1739疲M樣污褥空壓陽洞皤141順序功能圖圖3.1圖3.1處理單周期，

12、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后接通出水閥和進(jìn)水閥，進(jìn)行濾水工作40min。40min后斷開進(jìn)水閥和出水閥。5s后，斷開磁濾器電源。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。1min斷開空壓閥，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。3.3PLC梯形圖公用程序自幼按鈕網(wǎng)堡1F1絡(luò)標(biāo)超自動程序injin?M1nTIpH，IC)M1.0iMC-H01自動程序云水處理系境設(shè)計(jì)系線和始化手動1尊工.言信拄制空制自就理字EN手云港享EU網(wǎng)絡(luò)

13、3格而戰(zhàn)也器電源為2、1I拄詢1人婚出水后川決K陽并凈水，UrrinF37MOTON。眸T)021r)Q3.1C)QL2<)032L-f)網(wǎng)絡(luò)5卜停止泠水瓦T3ETON1印ms網(wǎng)絡(luò)6I良位12揖電i螭2$MO5MO4TFN(R)1M0.3Q20<R)1Q30<R)1MOAINTON網(wǎng)絡(luò)7:畫排行空壓晌瞽T40PTFOrnsQ13()Q2.3T)Q3.3()Q1.4()Q2.4手動程序4 .程序調(diào)試說明首先在V4.0STEP7MicroWINSP6里將事先設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭耄缓笤賹⒊绦驅(qū)С觯缓笤僭赟7-200的仿真軟件里進(jìn)行調(diào)試仿真。在CP10已置中選擇CPU21例號，并且擴(kuò)

14、展兩個八位I/O口。當(dāng)選擇自動開關(guān)I0.0時，按下啟動按鈕I0.2可以觀察到三個磁器電源同時接通，2s之后三套系統(tǒng)的出水和進(jìn)水閥接通，濾水進(jìn)行40min后進(jìn)水閥和出水閥斷開。5s之后磁濾器復(fù)位，又過2s后排污閥，空壓閥，響鈴，以及空氣壓縮機(jī)打開進(jìn)行反洗1min。然后斷開，5s之后進(jìn)入下一循環(huán)。中途按下停止按鈕時，三套系統(tǒng)完成當(dāng)前循環(huán)后停到初始步。手動控制時：在控制面板上有一些按鈕，I1.0控制三個系統(tǒng)的磁濾器，I1.1控制三套系統(tǒng)的出水，I1.2控制三套系統(tǒng)的進(jìn)水，I1.3控制三套系統(tǒng)的排污，I1.4控制三套系統(tǒng)的空壓閥，I1.5控制三套系統(tǒng)的響鈴，I1.6控制三套系統(tǒng)的總空氣壓縮機(jī)開關(guān)。5 .結(jié)束語通過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法有了更加深刻的理解，在對理論的運(yùn)用中提高了我們的工程素質(zhì)。明白了理論和實(shí)踐的差距,在沒有做課設(shè)之前，我們掌握的都是思想上的，對一些細(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)的各種問題無法預(yù)估，結(jié)果和預(yù)期效果不是太符合，再通過自己和同