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毕业设计选题综述调研报告专业名称电气工程及其自动化学号班级姓名完成日期机电工程系电气工程及其自动化教研室制目 录摘 要IAbstractII第1章 选题依据11.1 目的、意义11.1.1 目的11.1.2 意义11.2国内外研究现状11.2.1国内研究现状11.2.2国外研究现状21.3研究思路和方法21.3.1研究思路21.3.2研究方法3第2章 论文结构框架42.1论文提纲42.2参考文献5摘 要本设计从水厂滤池控制系统要求的最低控制要求和控制工艺出发，设计出了基于PLC的水厂滤池控制系统，并且在滤池正常过滤的过程中，为了实现恒水位过滤，设计了以出水流量为控制参数的滤池液位PID控制系统。而在系统接收到反冲洗信号时，本系统在设计上就主控PLC如何更好的与现场PLC协调控制滤池的反冲洗方案进行了对比并且做了优化，增强了控制思路的清晰性，达到了预期的控制效果。根据系统的控制要求，进行了硬件设备的选型，设计了控制系统硬件配置图、I/O模块接线图，并编写了实现控制算法的程序。由于PLC自动控制的灵活性，可以在现场改变某些工艺参数与动作顺序，增加控制系统的性能，使设备运行更加平稳、可靠，提高了经济效益。改造后滤池可实现自动恒水位运行、自动反冲洗运行以及远程监控，可实现真正的无人值守，具有较好的应用前景。Abstract ThisdesignfromviewingawatercontrolsystemminimumcontrolrequirementsandcontroltechnologyofthedesignbasedonPLCcontrolsystemofwaterworksponds,andintheprocessofviewinganormalfilter,inordertorealizeconstantwaterlevelfiltering,designedfortheflowofwateroutoftheliquidlevelcontrolparametersforviewingthePIDcontrolsystem.Andinthesystemtoreceivetoreversewashsignal,thissysteminthedesignishowtobetterandPLCcontrolthePLCcoordinatedcontroltermofreversewashschemecomparisonandoptimization,strengtheningthecontroloftheideaofclarity,achievetheexpectedeffectofcontrol.Accordingtothesystemscontrolrequirements,thehardwareequipmentselection,designthehardwareofcontrolsystemconfigurationchart,I/Omodulesthewiringdiagram,andwritetorealizethecontrolalgorithmprocedures. Because of the flexibility of PLC automatic control, some process parameters and action sequence can be changed on the spot, the performance of the control system can be increased, the equipment can run more smoothly and reliably, and the economic benefit can be improved. After modification, the filter can realize automatic constant water level operation, automatic backwashing operation and remote monitoring. It can realize real unattended and has a good application prospect.5第1章 选题依据1.1 目的、意义1.1.1 目的随着人们生活水平的提高，人们越来越注重饮食的健康，水作为生命之源，自然而然的受到人们越来越多的重视，供水不仅要求要满足人们的生活需要，供水质量的好坏也受到人们的重视，水厂的滤池是供水系统的最后一道屏障，滤池功能的强弱，直接关系到供水的质量，甚至和人们的生活健康息息相关，随着科学技术的发展，滤池的自动化程度越来越高，为了跟上时代科技的步伐，以及进一步提高滤池的自动化功能，提高滤池出水的质量，必须对滤池进行现代化升级和改造。1.1.2 意义本文依据水厂滤池的现状和要求，并根据控制系统的要求，设计出了基于PLC的滤池自动控制系统，当滤池正常工作时，滤池的水位应处于恒水位，本文设计出了以出水流量为控制参数的滤池液位PID控制系统。而在系统接收到反冲洗信号时，本系统在设计上就主控PLC如何更好的与现场PLC协调控制滤池的反冲洗方案进行了对比并且做了优化，增强了控制思路的清晰性，明确性，达到了预期的控制效果和要求。 滤池是水厂常规处理净水构筑物的最后一道工序，滤池运行得好坏直接影响到水厂的出水水质。但是很多快滤池在运行一段时间后，就会出现过滤层含泥量增大，在反冲洗强度设计值范围内不能达到预期的反冲洗效果，并且冲洗历时延长，产水量下降，严重阻碍了快滤池的正常运行。滤池反冲洗对滤池工作效果影响甚大，若采用较好的反冲洗技术，使滤料层经常处于最优条件下反冲洗，不仅可以节水节能，还能提高出水水质，增大滤料层截污能力，提高滤速，延长过滤周期。1.2国内外研究现状1.2.1国内研究现状目前，国内外滤池反冲洗主要有三种:第一种是仅仅用水反冲洗，第二种是用水反冲洗然后再表面冲洗，第三种是气水反冲洗。本次毕业设计主要是基于PLC的水厂滤池控制系统以及反冲洗过程，着眼于实际应用中存在的问题和缺点，进一步优化设计，主要内容就是根据实际的需要，分析系统的功能要求和技术参数，计算出控制参数和PID参数，明确设计的出发点和落脚点，选用合适的硬件，编程合用的程序，制作满足与实际需要的监视画面。近年来，随着计算机技术、PLC技术、新器件、新方法的促进水厂滤池控制系统技术相关领域也出现了许多新的发展。以IPC+PLC组成的控制系统其性能已达到DCS的要求，价格比DCS系统低，且开发方便。且由于DCS系统是用于工业现场的测量控制，局限于有线通讯信组网场合，虽然近年来各大DCS供应商在其原有设备基础上选配一些第三方设备增强了其通信组网能力，也得到一些应用，但由于其无法从系统设计阶段就考虑到网络协议的合理性、可行性，因此对于复杂的网络结构，多媒体的通信要求，恶劣的工作环境就显得力不从心。1.2.2国外研究现状目前国外滤池有多种型式，以石英砂作为滤料的普通滤池使用历史悠久。在此基础上，人们从不同的工艺角度发展了其它型式的滤池。V型滤池是快滤池的一种形式，因为其进水槽形状呈V字形而得名，也叫均粒滤料滤池(其滤料采用均质滤料，即均粒径滤料)、六阀滤池(各种管路上有六个主要阀门)。V型滤池采用了较粗、较厚的均匀颗粒的石英砂滤层;采用了不使滤层膨胀的气、水同时反冲洗兼有待滤水的表面扫洗;采用了气垫分布空气和专用的长柄滤头进行气、水分配等工艺。它具有出水水质好、滤速高、运行周期长、反冲洗效果好、节能和便于自动化管理等特点。近几年，外国新建的大、中型净水厂差不多都采用了V型滤池这种滤水工艺。 水厂生产的基本工艺可分为加药、反应、沉淀、过滤、消毒、储存、送水等几个相关过程。其中过滤过程又可分为正常过滤和滤池反冲洗两个子过程，这两个子过程交替运行，相互之间间隔一定时间。1.3研究思路和方法1.3.1研究思路本文采用西门子S7-200PLC为基础的IPC+PLC控制系统。在IPC+PLC控制系统是目前滤池采用较多的控制系统，具有分散控制、可靠性高的特点，又具有集中控制、便于管理的优点。为实现系统的控制要求，进行了硬件设备的选型，设计了控制系统硬件配置图、IO模块接线图，并编写了实现控制算法的程序本文所设计的各PLC子站均位于水厂的内部，各PLC子控制站的分布相对比较集中，因此组网也相对比较简单。本文依据所设计水厂滤池控制系统的实际状况，采用PPI协议来进行上位机与下位机之间通讯，实现上位机与下位机之间信号、数据的传输。中善上位机实时接收PLC上传的各种数据。水厂滤池控制系统采用组态王软件6.52对监中控系统完成组态，为了实现可编程逻辑器件PLC与组态工软件进行通讯，对硬件的1O设备的相关参数进行了设定，实现了PLC与组态王软件之间的通信。1.3.2研究方法1.文献检索法：通过搜索校内图书馆馆藏与网络文献查询详细的水厂滤池自动控制的基本原理资料。2.信息处理法：对于相关信息搜索摘要并进行处理，对信息的最大化处理与应用。3.数据对比法：对国内外现有的各种水厂滤池自动控制的资料和数据进行整理对比分析。第2章 论文结构框架2.1论文提纲第1章绪论1.1课题研究内容1.2课题研究意义1.3研究现状1.4发展趋势第2章控制系统总体方案的设计系统的分析2.1V型滤池工艺过程2.2工作过程2.3滤池控制系统的控制任务及其设计第3章系统总体方案的设计3.1滤池自控方案及总体结构的实现3.2PID控制算法的基本原理3.3现场控制器与反冲洗控制器的链接第4章滤池自动控制所需的主要硬件设备4.1设备清单4.2PLC的概述4.3I/O模块的基本参数配置4.4 传感器和执行器的选择4.5系统的硬件配置及I/O连接图第5章系统的软件设计5.1软件总体方案的设计5.2控制参数整定 5.3控制方案程序第6章组态监控的设计6.1组态王软件6.52简介6.2组态王软件6.52的系统构成2.2参考文献2 邹金慧.可编程控制器及其系统M.重庆:重庆大学出版社，2002.2 陈宇.可编程控制器基础及编程技巧M.广州:华南理工大学出版社，1999.3 周鸣争.微机原理与接口技术M.成都:电子科技大学出版社，2005.4 黄家中.米铺水厂的控制系统J.中国给水排水,2006.5 张峥.PLC系统在水厂中的应用J.中国仪器仪表，2001.6 张生，左思，曹晖.工业组态技术在源水厂监控系统J.2007.7 颜全生.智能供水系统的设计与实现J.电力系统及其自动化学报，2002.8 方承原.工程电气控制技术M.北京:机械工业出版社,2000.9 邓则名.电器与可编程控制器应用技术M.北京:机械工业出版社,1