开题报告-污泥处理船操作控制系统设计研究

学生毕业设计（论文）开题报告学生姓名学号学部（系）机械与电气工程学部专业年级机械设计制造及其自动化09级设计（论文）题目污泥处理船操作控制系统设计研究指导教师一、设计（论文）选题的依据1污泥处理船简介当今世界，河床升高，湖底变高等导致的“天河”、“天湖”等现象频见报道。导致河床和湖底升高的元凶就是污泥的沉积。当污泥在水下堆积时，水面上升就是必然的结果。想要解决这一问题就必须要对污泥进行处理。现阶段，将污泥从水底抽到专门的曝晒地方并且经过分离留下泥土，流回清水的方法是最为可行的。在污泥的处理中，如何在水和污泥混合物中行走又是非常麻烦的事情。因此，专为污泥处理设备设计一个运动装置是十分有必要的。污泥处理现在正是国内外热门的研究领域，因为它关系着人与自然的和谐相处。污泥分为以下几类（1）原污泥未经污泥处理的初沉淀污泥，二沉剩余污泥或两者的混合污泥。（2）初沉污泥从初沉淀池排出的沉淀物。（3）二沉污泥从二次沉淀池（或沉淀区）排出的沉淀物。（4）活性污泥曝气池中繁殖的含有各种好氧微生物群体的絮状体。（5）消化污泥经过好氧消化或厌氧消化的污泥，所含有机物质浓度有一定程度的降低，并趋于稳定。（6）回流污泥由二次沉淀（或沉淀区）分离出来，回流到曝气池的活性污泥。（7）剩余污泥活性污泥系统中从二次沉淀池（或沉淀区）排出系统外的活性污泥。污泥处理就是对污泥进行浓缩、调治、脱水、稳定、干化或焚烧的加工过程。它有以下几种处理类型（1）污泥消化在氧或无氧的条件下，利用微生物的作用，使污泥中的有机物转化为较稳定物质的过程。（2）好氧消化污泥经过较长时间的曝气，其中一部分有机物由好氧微生物进行降解和稳定的过程。（3）厌氧消化在无氧条件下，污泥中的有机物由厌氧微生物进行降解和稳定的过程。（4）中温消化污泥在温度为3353时进行的厌氧消化工艺。（5）高温消化污泥在温度为53330进行的厌氧消化工艺。（6）污泥浓缩采用重力或气浮法降低污泥含水量，使污泥稠化的过程。（7）污泥淘洗改善污泥脱水性能的一种污泥预处理方法。用清水或废水淘洗污泥，降低消化污泥碱度，节省污泥处理投药量，提高污泥过滤脱水效率。（8）污泥脱水对浓缩污泥进一步去除一部分含水量的过程，一般指机械脱水。（9）污泥真空过滤利用真空使过滤介质一侧减压，造成介质两侧压差，将污泥水强制滤过介质的污泥脱水方法。（10）污泥压滤采用正压过滤，使污泥水强制滤过介质的污泥脱水方法。（11）污泥干化通过渗滤或蒸发等作用，从污泥中去除大部分含水量的过程，一般指采用污泥干化场（床）等自蒸发设施或采用蒸汽、烟气、热油等热源的干化设施。（12）污泥焚烧污泥处置的一种工艺，它利用焚烧炉将脱水污泥加温干燥，再用高温氧化污泥中的有机物，使污泥成为少量灰烬。本次所设计的污泥处理船是借鉴机器人的爬行机构来设计出的运动机构。依据需求，设计了其机械系统和液压系统。利用现代控制技术对液压系统进行控制从而得到所需求的动作。2PLC简介PLC（PROGRAMMABLELOGICCONTROLLER），可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（PERSONALCOMPUTER）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。PLC自1969年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国、日本、德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。PLC的有关特点（A）功能完善，组合灵活，扩展方便，实用性强。（B）使用方便，编程简单。（C）安装简单，容易维修。（D）抗干扰能力和可靠性能力都强，远高于其他各种机型。（E）环境要求低。（F）易学易用。二、主要参考文献综述液压传动与气压传动介绍了一门以流体为介质来实现能量的转换、传递及控制的学科。该书从液压流体力学开始，逐渐深入地讲解了各类液压元件的结构、工作原理、工作性能以及由这些元件组成的各种基本控制回路的性能特点，并在此基础上根据主机负载的需要进行液压与传动及控制系统的设计。该书详细介绍了液压元件（泵、马达、缸、开关控制阀、比例阀、逻辑阀、数字阀和辅助元件）的结构原理，液压基本回路。为深入理解液压原理图打下了坚实基础。以液体为工作介质的液压传动具有无级调速和传动平稳、布置方便，易实现自动化，在各类需要自动化程度高的场合使用广泛。1250吨组合框架式数控液压机控制系统的设计与开发文章首先分析了框架式数控多点压边液压机国内外研究现状与发展趋势，指出了其不足之处，并提出了解决的关键技术与方法。其次，通过分析液压机工艺流程与设计指标，采用模块化设计方法，构建了基于PLC与工业触摸屏的液压机控制系统整体结构。针对柔性化数控多点压边控制问题，文章提出了变压边力闭环控制方案，设计了基于位置匹配的离散压边力选择算法与液压机自适应压力精度补偿算法。针对液压机远程监控与维护问题，文章设计开发了基于GSM的远程通信模块，提出了基于多层模糊匹配的液压机状态评价方法。最后基于MCGS平台设计了人机界面，本着人性化，实用性，符合人机工程学要求的原则，采用“辐射结构”，以控制中心界面为核心，“辐射”其余功能界面，实现良好的可操作性。基于S7300PLC的液压支架自动控制系统以两柱掩护式液压支架为例,介绍了一种基于S7300PLC的液压支架自动控制系统的设计。该系统采用控制系统软件对安装在立柱上的压力、下缩量、倾角等传感器测得的数据进行智能分析,实现对电磁阀组的启停,使液压支架自主运行。实际应用表明,该系统实现了对井下液压支架的远程实时在线监测和控制。小吨位全自动液压压砖机及其控制系统论文在阐述墙地砖粉料性质、压制工艺的基础上，提出了合理的加工工艺方案，为机械系统、液压系统、控制系统的设计提供了依据。该设备以萨克米PH680型全自动液压压砖机为原型，根据小吨位机型的特点，采用增压缸结构以提高系统工作压力，并合理设计出压制油缸、顶模装置等重要结构。同时配合主机压制成形过程，确定了布料装置的合理方案口根据压砖机的压制工艺，拟定液压系统原理图，从而确定液压系统的执行元件然后分析各个执行元件的工作情况，根据流量和工作压力进行液压泵和液压控制阀的选型、液压辅助元件的选择和设计，计算系统功率并选择合适的电动机，最后验算整个液压系统的性能。本论文通过对压制成形工艺过程的分析，设计出了小吨位全自动液压压砖机PLC控制系统，包括软件和该用户界面友好，实现了整个压制工艺过程的控制自动化和可视化。硬件两大部分。硬件部分采用了OMRONC系列P型机，并配备了压力变送器LD500,A/D模块、MT506L型触摸屏等精密元件以控制整个压制工艺过程。软件部分利用梯形图编制小型墙地砖成形设备的PLC控制程序，并编制了触摸屏控制界面，该用户界面友好，实现了整个压制工艺过程的控制自动化和可视化。专用深孔镗床上下料机械手PLC控制系统设计文章以专用深孔镗床上下料机械手为研究对象,在对其结构进行分析的基础上,针对机械手的各种动作,利用PLC编程实现机械手的自动化过程,完成了系统的硬件和软件设计。文章详细阐述了机械手的工作流程步骤和活动方式,根据该机械手的工作特点,采用步进顺序控制方式,设计了I/O分配图、工作流程图以及相关程序,实现了手动和自动两种控制方案。在手动方式下既相当于点动，每按一次拆装一次零件。自动方式则根据定时器设定，每间隔一段时间自动运动一次。结果表明,该设计程序简单,便于调试,具有较强的可操作性和实用性。教学型机械手PLC控制系统的设计教学型机械手配置了实际生产过程中典型的皮带输送机、机械手和圆盘，综合了光电控制、气动控制、PLC控制、变频器控制等技术，承载了真实的生产功能。该机械手能实现抓取工件，搬运工件和旋转工件来完成工件的组装。文章主要研究了教学型机械手PLC控制系统。从研究背景、国内外的发展状况和趋势开始介绍了课题所要做的工作。详细说了可编程控制器的基本结构、工作原理、应用领域及三菱FX2N系列可编程控制器。然后从教学型机械手的系统组成、工艺流程、技术参数、系统自由度等方面介绍了机械手的整个系统以及对控制方面的要求。最后介绍了PLC的选型、系统方案以及整个的软件设计和系统流程图等。最后从PLC的系统通信、界面设计等方面做了易用性研究。机械手PLC控制系统设计文章选用四自由度液压机械手作为控制对象进行研究。由于液压机械手具有大功率、易控制和快速性等特点,在工业各领域得到广泛的运用。四自由度液压机械手涉及到了机械设计、液压系统和控制系统等综合知识，是典型的机电液一体化系统。文章分析了机械手工作环境和要完成的任务及机械手各动作，对液压部分进行了分析。该系统通过PLC控制电磁阀的电磁铁实现对机械手各动作的控制。选择适当的PLC、I/O模块、A/D模块和信号采集元件压力变送器和光栅传感器、分配PLC输入输出地址、设计控制系统电路和控制柜。最后以四自由度液压机械手为对象，采用OMRON公司生产的PLC和触摸屏进行控制，用自带编程软件编程实现机身旋转、手臂伸缩、手腕转动和手指夹取等自动、半自动和点动动作。参考文献1徐英教学型机械手PLC控制系统的设计20102三菱电机FX2N编程手册20023郭剑晖机械手PLC控制系统设计20124苗可1250吨组合框架式数控液压机控制系统的设计与开发20095邓娜专用深孔镗床上下料机械手PLC控制系统设计20106史宜巧PLC技术及应用M机械工业出版社，20091771847廖常初FX系列PLC编程及应用北京机械工业出版社，200634，150151三、设计（论文）的研究方案、主要研究内容及预期目标文中将采用PLC及其外设来控制液压元件（如换向阀，液压马达等）的通断来控制控制液压缸的伸缩，从而控制船体的运动。控制部分依据需求选取PLC，然后再分配各个输入输出口，为编程做好准备。实验过程采用LED灯来代替各个输入输出口，来进行调试。当调试完成时连接到船体进行进一步的调试和输出工作。主要研究内容通过PLC的选择，连接和调试程序以实现对船体运动状态的控制。尽量使船行走平稳，冲击小。预期目标1，船能够前进，后退，左转，右转，单步行走并且能及时停止。2，四个爪的同步性必须保持一致，不能有不协调的情况发生。3，系