电气工程及其自动化专业毕业设计开题报告- PLC 在火电厂水处理系统中的应用

南京机电职业技术学院南京机电职业技术学院 毕业设计 （论文） 开题报告 论文题目：论文题目：PLC 在火电厂水处理系统中的应用 学生姓名学生姓名：邓相君 专业班级专业班级：电气学学 号号：G240845 指导教师指导教师：周洪 2014 年8 月19 日 第 1页 1题目的背景和意义 在一般的电厂中，尚未实现自动操作，手动操作还是比较普遍，随之带来的缺点 和失误也比较多。手动操作意味着电厂需求更多的人力资源，这需要很大的开资。而 且，像加药这种工作，手动操作显得既繁重又不精确，这不仅浪费人力，同时对于一 些贵重的药物也是浪费。我们学习的目的就是要将理论联系到实际，如果将我们学习 的 PLC 程序应用于电厂实际处理系统中，这样不仅可以提高自动化控制的水平，同时 也可以降低工人的强度，会节省许多不必要的浪费。我们设计这个课题是为了让火电 厂了解 PLC 控制应用的优势，从而使电厂能够积极采用 PLC 应用程序，在同等的条件 下创造出更多的价值。 2题目研究现状概述 可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称 PLC，是以微处理器 为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型、通用 的自动控制装置。具有功能强、通用性好、灵活、可靠性高、抗干扰能力强、可靠性 高、环境适应性好、编程简单、使用方便，以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优 点,随着 PLC 在我国火电厂中得以应用， 同时也带动了了国内 PLC 的研制生产和应用， 且应用范围不断扩大。 可编程控制器 PLC 进入国内工业控制领域己近十年了， 早期的 PLC 由于受硬件 的构成及软件环境的局限，其应用范围受到一定的限制。近几年来，随着微电子技术 及计算机技术的高速发展， PLC 产品高度融合了计算机产业最新进的技术与工业自 动控制的经典理论，在其功能及性能上指标上得以大大的丰富和完善，从而突破了传 统 PLC 的概念，在中、小型控制领域内极大的扩展了其应用范围。在特定的范围内， 高性能价格比己成为新型 PLC 的最突出的特点。长期以来，PLC 始终处于工业自动 化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。 其 主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合 于当前工业企业对自动化的需要。另一方面，PLC 还必须依靠其他新技术来面对市场 份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工业 PC 所带来的冲击。PLC 需要解决的问题依 然是新技术的采用、系统开放性和价格。 在全球工业控制领域，围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、 开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有 PLC，但这种趋势也许不会 继续发展下去。随着软 PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展， 安装有 SoftPLC 组态软件和基于工业 PC 控制系统的市场份额正在逐步得到增长，这 些事实使传统 PLC 供应商在思想上已经发生了戏剧性的变化，他们必须面对现实， 在 传统 PLC 的技术发展与提高方面作出更加开放的高姿态。对于控制软件来讲，这是 PLC 控制器的核心，PLC 供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件。此 第 2页 外， 开放式通信网络技术也得到了突破，其结果是将 PLC 融入更加开放的工业控制行 业。 3题目要完成的主要内容和预期目标 主要内容： 首先，应该先了解系统的工艺流程： 1化学水处理系统中生活水的工艺流程 1.1 化学水处理系统流程 自来水蓄水池升压泵高效纤维过滤器活性炭过滤器阳离子交换器 除二氧化碳器中间水箱中间水泵阴离子交换器混合离子交换器除盐水箱 除盐水泵。 1.2 水系统工艺流程 澄清水箱过滤器（二个）蓄水池生活水管网。此部分包括2台高效过滤器、2 个蓄水池、1个清水泵至生活水池电动调节门、2台变频泵和2台定速泵。变速泵功率 为37KW,定速泵功率为55KW。每台高效过滤器包括：运行入口门、运行出口门、反洗 入口门、反洗排水门、正洗排水门、压缩空气门以及进排气门等7个门的控制。高效 过滤器的控制包括运行、停止和反洗三种功能。生活水自动供水系统包括两套微机变 频柜用于控制两台变速泵和两台定速泵。维持供水压力为0.45Mpa。系统的运行方式 有两种：自动和手动；操作方式分就地和远方两种。自动方式时，系统先启动1台变 速泵， 当供水压力达不到规定值时且变速泵频率大于45HZ超过一定时间时，自动启动 备用的定速泵或变速泵。备用方式可通过操作站进行设置。当供水压力超过规定值一 定时间时，自动停止备用泵的运行。 1.3 澄清池入口调节门、生水加热器蒸汽门操作 整个澄清池系统包括两个生水加热器，用于对生水进行加热。生水加热器 的控制即可通过操作站进行软手操，又可通过PLC进行自动控制。软手操控制面 板如下图所示。调节门状态手动时无显示，自动时用“A”表示。 1.4 生活消防水系统工艺流程 澄清水箱过滤器蓄水池生活和低压消防管网。 第 3页 此部分包括3台高效过滤器、蓄水池、清水泵至生活水池电动调节门、电动消防 泵及其出口电动门、稳压泵、柴油机及出口电动门、变频泵、定速泵。画面中模拟量 实时值显示绿色表示正常，黄色报警。蓄水池液位柱状显示绿色表示正常，黄色表示 报警。变频泵、定速泵状态红色旋转表示运行，绿色表示停止。过滤器处于检修、失 效、运行、反洗和备用五种不同状态时，分别用五种不同颜色与之对应。另外其运行 和反洗时间画面中有时钟计时。 1.5 补给水系统自动控制程序概述 补给水处理系统由5台活性碳过滤器，4台高效过滤器,三套阴阳床（每套有一个 阴床，一个阳床及一个公用除碳器），六台中间水泵，三台混床，二套中和池，三套 酸碱计量系统组成。其主要工艺系统流程为：清水箱清水泵高效过滤器（四台） 活性碳过滤器（五台）阳浮床（三台）除碳器（三台）中间水泵（六台） 阴浮床（三台）混床（三台）除盐水箱（三台）除盐水泵（三台）主厂房。 辅助设备包括生水加药、酸碱部分、压缩空气系统及中和池。 其次，要了解所选择的器件： 论文是利用OMRON CS1系列可编程序控制器，编译PLC程序，实现电厂化学水程控 与生活水程控，并设计电气回路及其控制回路的设计，在实验室观察PLC的外部结构， 了解PLC的性能，完成PLC硬件配置、软件编程。 三、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施 操作可分为现场操作和实验室操作，在现场有具体的设备供我们操作，而在 实验室内有相应的仿真设备可使用， 如 PLC、 上位机监控、 紫金桥等到一些应用软件。 在设计过程中对于系统原理图的分析、PLC 硬件配置画的设计及一些图的绘画都有一 定的难度，对于出现的困难要及时解决，可与老师常沟通，经常查一些书籍资料，也 要经常上网查询。 4进度计划 第 3 周查阅文献；分析题目研究现状，学习基本理论。 第 4 周阅读文献、撰写开题报告。 第 5 周 消化相关技术资料；英文文献翻译。 第 6 周监控系统设计； 第 7-8 周Plc 程序设计; 第 4页 第 9-11 周上机仿真；联机调试 第 12-13 周整理仿真数据、图表、测试电路。 第 14 周撰写毕业论文、完成初稿。 第 15 周整理、完善论文； 第 16 周论文打印、装订、准备答辩。 5参考文献 1 陈宗明电厂化学水处理控制系统的改造广东：广东电力出版社，2005.9 2 杜金城电气变频调速设计技术北京：中国电力出版社 2001 3 王永华现代电气控制及 PLC 应用技术北京：北京航空航天大学出版社 1996 4 安柳清化学水处理程控改造山东电力高等专科学校学报，2004.7(11):25 90 5 朱有辉变频调速技术应用于恒压供水：电气时代 2004.8(10):2536 6 尤金.J.霍尔电气电子工程英语 The language of Electrical and Electronic Engineering in English 美 7 铁岭发电厂化学水处理系统