二氧化氯发生器控制系统的触摸屏开发毕业论文

本 科 毕 业 设 计 题目 二氧化氯发生器控制系统的触摸屏开发作 者： 彭光耀 专 业： 自动化 指导教师： 钟永彦 姜平 周根荣 完成日期： 2007 年 06 月 原 创 性 声 明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签 名： 日 期： 本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）学生签名： 指导教师签名： 日期： 南通大学电气工程学院2007 年 06 月姓 名： 彭光耀 指导教师：钟永彦 姜平 周根荣 专 业： 自动化 南 通 大 学毕 业 设 计（论文）题目：二氧化氯发生器控制系统的触摸屏开发南通大学毕业设计（论文）I摘 要目前二氧化氯已经逐步取代氯气成为水处理行业的主要消毒剂，但是二氧化氯是一种不稳定的氧化剂，使用时一般都是现场制取。综合考虑了质量、成本和效益，本文介绍一种采用三菱 FX2N系列 PLC 和三菱 F940GOT 触摸屏组成的二氧化氯发生器控制系统，实现了对二氧化氯产生和自动投加的全自动控制，其中重点介绍了二氧化氯发生器控制系统中的触摸屏界面设计。实践证明基于三菱 F940GOT 触摸屏的二氧化氯发生器控制系统具有自动化程度高，控制精度高，操作方便，可靠性强、体积小的优势，在现实中有广泛的应用前景。关键词：触摸屏，二氧化氯发生器，F940GOT南通大学毕业设计（论文）IIABSTRACTAt present, chlorine dioxide has been gradually replacing chlorine to be the main disinfectant in water treatment industry,however, chlorine dioxide is usually made at the scene because its an unstable oxidizer. Considering the quality,cost and efficiency ,this paper presents chlorine dioxide fat Health Control System, which consisted of a series of Mitsubishi FX2N PLC and Mitsubishi F940GOT Touch screen, it implements the chlorine dioxide generation and the automatic addition of automatic control, focusing on the Touch screen interface design of the chlorine dioxide generator control system .Practice proves the chlorine dioxide generator control system ,which based on the Mitsubishi F940GOT Touch screen has a high degree of automation, high accuracy control, easy operation, high reliability, small size advantage, and it has a broad application prospects in reality.Key words: Touch screen, chlorine dioxide producer, F940GOT 南通大学毕业设计（论文）III目 录摘 要 .IABSTRACT.II第一章 绪论 .11.1 应用背景 .11.2 课题研究的意义 .11.3 课题的主要内容 .21.3.1 触摸屏 .21.3.2 PLC.3第二章 二氧化氯发生器控制器的原理及组成 .52.1 二氧化氯发生器的原理 .52.2 控制方法 .62.3 二氧化氯发生器的硬件选型 .62.4 触摸屏 .72.4.1 触摸屏介绍 .72.4.2 触摸屏在控制系统中的应用 .82.5 FX2N-48MT 介绍 .82.6 FX2N-2LC 介绍 .82.7 FX2N-2AD 介绍 .9第三章 F940GOT .103.1 概述 .103.2 GOT 的启动流程 .113.3 F940GOT 动作环境设定 .133.4 F940GOT 与外围单元的连接 .133.5 触摸屏的操作 .14第四章 触摸屏界面设计 .164.1 概述 .164.2 组态软件 .164.2.1 GT Designer2 的介绍 .164.2.2 GT Designer2 的基本设置 .174.2.3 GT Designer2 的基本运用 .184.3 触摸屏的界面设计 .194.3.1 主界面 .204.3.2 系统流程界面 .214.3.3 监视界面 .22南通大学毕业设计（论文）IV4.3.4 参数设置界面 .254.3.5 温度趋势图界面 .264.3.6 余氯趋势图界面 .284.3.7 帮助信息界面 .30第五章 系统调试 .315.1 通讯测试 .315.2 模拟调试 .315.3 温度部分实物调试 .325.4 余氯部分实物调试 .325.5 实物总体调试 .335.6 调试过程遇到的问题及解决办法 .33第六章 结论 .34致 谢 .36附录 1 .37附录 2 .38附录 3 .39南通大学毕业设计（论文）1第一章 绪论1.1 应用背景水是人们生活的一部分，随着社会的发展，水污也染越来越严重，水资源越来越少。中国本来就是一个水资源短缺的国家，加上污染严重，形势更是不容乐观。现在很多地方出现了由于水污染，水短欠制约经济发展的情况。同时随着人们生活水平的不断提高，过去直接饮用河水，湖水的人来越来越少，更多的是饮用自来水。这样就要求我们在水消毒处理方面要有更好的处理方法。传统氯气消毒的原理是：氯气和水反应产生的次氯酸有很强的氧化性，能杀死水中的病菌和其他的有害物质。氯气消毒效果好，费用较低。但是氯气溶于水后，它会使饮用水中有机物发生氯化，生成上百种影响人体健康的有机氯衍生物，同时使人产生味觉、嗅觉不适应。氯气消毒副产物主要来自氯对水中有机无物的氯化作用，生成二卤甲烷等多种可疑致癌物质。对氯气很多时候都是采用存储罐进行运输和存储，但氯气有强烈腐蚀性，设备及容器极易被腐蚀而泄漏，所以氯气在的运输和存储过程的存在很大的安全隐患。 二氧化氯是目前国际上公认的新一代广谱强力杀菌剂、高效氧化剂和优良漂白剂，世界卫生组织（WHO）将其定为 1A 级安全消毒剂。它具有广谱高效的消毒效果，其杀菌效率与臭氧相当，远高于氯气，其杀菌能力是现有氯系消毒剂的 35 倍 19。鉴于二氧化氯独特的消毒优势，目前国外尤其是欧美发达国家已普遍用来对自来水消毒，我国对二氧化氯的研制开发与应用起步较晚，但国内饮水处理厂在也逐步使用二氧化氯进行消毒16。1.2 课题研究的意义二氧化氯发生器使用化学法负压爆气工艺，处理废水中无氯甲烷等致癌物产生，无毒无害安全可靠并且所需要的盐酸类和氯酸盐类产品广泛，便于采购 18。二氧化氯发生器的反应罐需要把温度控制在一个准确的数字，它的加热是靠加热管加热，但是冷却是靠自然冷却，如果温度出现大的超调，让它回到设定的目标值附近就需要很长的时间，显然对系统的快速性影响很大，根据升温与降温过程表现出截然不同的动态特性，这就要求在控制策略上也具有相应的不对称性。最好的方法就是在温度相差很大的时候，让加热管以 100%的输出，当温度相差不大的时候，减小输出，也就是在南通大学毕业设计（论文）2允许的时间内，不让温度出现大的超调，日本三菱公司的温度控制模块 FX2N-2LC 提供了一套很好的解决方法。二氧化氯是通过两种药剂的现场反应来制取，要想准确投加，必须对两种药剂进行计量、准确配比才能实现。否则，会因为配比不当而引起二氧化氯产率降低，副产物比率增加。降低消毒效果。严重时，会出现单药剂投加而完全失消毒效果并污染水质。所以余氯一定使其准确地控制在一定范围内。三菱公司的 FX2N系列 PLC 具有强大的数据处理功能，快并且速，可靠地运行，并且方便地和一些特殊功能模块连接，比如模拟量输入模块，温度控制模块，使得系统的控制更理想。FX 2N系列 PLC 还能在一般高温、振动、冲击、粉尘和强电磁干扰环境等恶劣环境可靠工作。F940GOT 能满足比较复杂的功能要求，它允许用户将自己创建的图形、数字照片和扫描的画面集成到项目中，并且支持报警纪录，报警纪录打印输出等功能。它支持RS-422和RS-232C通讯，无论与FX系列PLC连接和PC机连接都显得格外的方便。基于控制要求和价格因素，选用 FX2N系列的 PLC 和 F940GOT 触摸屏的二氧化氯发生器控制器的自动化程度高，控制精度高，操作方便，可靠性强、体积小，经济效益好的优势，在现实中有广泛的应用前景。1.3 课题的主要内容1.3.1 触摸屏在自动化生产和控制中人机对话设备是人与系统进行数据和命令交换的唯一途径。触摸屏作为 PLC 的配套产品，其美观的画面，简单易学的操作方法，成为工业生产和控制系统中理想的人机对话设备。触摸屏作为人机对话的重要设备，它对 PLC 内部实时数据进行显示、记录、存储、处理从而满足各种控制要求，具体的功能如下：一、数据显示二氧化氯控制器对反应罐的温度、出水口余氯的含量实行自动控制。触摸屏能显示反应罐内的实时温度、计量泵工作频率、余氯含量、进水流量等重要的工作参数。二、参数设置通过触摸屏可以在线设定反应器控制温度、余氯含量、温度控制 PID、余氯控制PID、电磁阀延迟关闭时间、手动计量泵脉冲输出频率等工艺参数。三、系统控制 南通大学毕业设计（论文）3通过触摸屏可以控制系统的启动、停止和自动、手动状态切换。四、系统状态 触摸屏实时对系统的运行状态进行监控，如系统的启停、自动手动状态。五、故障报警 对系统的超温、缺水、欠压及缺料等非正常工作状况具有报警和记录功能。六、曲线显示 触摸屏能显示温度变化趋势、余氯变化趋势、温度 PID 响应趋势、余氯 PID 响应趋势等曲线，供技术人员参考。七、报警输出打印 为了增强系统的安全性，对系统的超温、缺水、欠压及缺料等非正常工作状况具有报警记录并能实现打印功能。八、操作帮助 为了便于操作人员安全可靠地进行操作，在触摸屏上介绍系统的操作流程、运行注意事项、故障排除方法、报警处理等相关信息。1.3.2 PLCPLC 是目前工业上最常用的核心自控器件，它以抗干扰能力强、工作性能稳定而广泛应用于工业生产和系统控制的各个领域中。随着 PLC 的大量应用，它也由原来仅仅作为逻辑控制器件发展到了能进行数据采集、数据运算的多功能应用，相对于工控机它表现出了灵活、性