专业综合设计

1、长沙学院 CHANGSHA UNIVERSITY专业综合设计报告系部： 电子与通信工程系 专业年级班级： 10电气二班 学 生 姓 名： 高成保 学 号： 2010042214 成 绩 评 定： （指导教师填写） 2013 年 1月 2010届电气专业综合实训任务书系（部）：电子与通信工程系 专业：电气工程及其自动化 学生姓名高成保指导教师张志刚课题名称 基于PLC的水处理过滤器控制系统的设计内容及任务 水处理过滤控制系统应用在现代各种工业领域比较普遍。随着现代工业对生产效率和经济效益要求的提升，对其改造和升级势在必行。在保证设备的可靠性，节约维护成本，降低维护难度等技术指标和要求的情况下，其

2、关键是如何选择和应用一款合适且性价比高的控制器，为水处理过滤控制系统系统提供强而有力的保障。本设计主要采用PLC三菱可编程控制器设计出能够自动和手动处理污水的处理器。1、 设计内容及任务a、根据要求选择合适的PLC。b、对PLC的输入输出通道进行分配，列出I/O通道分配表，画出I/O接线图。 c、运用PLC控制系统的软件设计，画出梯形图。对编制的梯形图进行调试，直到满足要求为止。拟达到的要求或技术指标一、控制要求a、自动控制 通电后，搅拌机（电动机）应该立即打开，并且打开原液阀门，当纯液到达高限位时，应该关闭原液阀门，并且打开纯液阀门，到达纯液低限位时，关闭纯液阀门，同时打开冲洗阀门和排渣阀门

3、，经过设定的时间以后再重复前面的工序。从而实现自动控制过程。b、手动控制 分别独立控制原液阀门、电动机、纯液阀门、冲洗阀门和排渣阀门，以便于检修、调试。c、急停 该状态上述过滤器控制系统无论处何种工作状态一旦急停功能启动，所有的阀门立即关闭。 进度安排起止日期2013年12月23日至2013年1月5日工作内容备注第一周：（星期一）：（星期二）：（星期三）：（星期四）：（星期五）：第二周：（星期一）：（星期二）：（星期三）：（星期四）：（星期五）：选择课题；查阅资料；熟悉PLC软件；研究课题；选择设备；设计梯形图与程序；模拟仿真；向老师汇报完成情况；修改并撰写设计报告；上交完成好的报告主要参考资

4、料1 姚锡禄.变频器技术应用M.北京：电子工业出版社，20092 马国华.监控组态软件及其应用M.北京：清华大学出版社，20013 马小军.可编程控制器及其应用M.南京：东南大学出版社，20074 熊幸明.电气控制与PLCM.北京：机械工业出版社，2011教研室意见年 月 日系（部）主管领导意见年 月 日 长沙学院课程设计鉴定表姓名高成保学号2010042214专业电气工程及其自动化班级2设计题目基于PLC的水处理过滤器控制系统的设计指导教师张志刚指导教师意见：评定成绩： 教师签名： 日期： 答辩小组意见：评定成绩：答辩小组长签名：日期：教研室意见：最终评定等级：教研室主任签名：日期：说明课程

5、设计成绩分“优秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五等。摘要 随着我国经济的高速发展，环境保护已经是一个突出的需要重视的问题。污水处理在环境保护中又是一个最重要的环节。生活污水处理过程是一个复杂的非线性、多变量的控制过程，传统的污水处理厂的控制多采用常规的仪表控制,以手动控制为主,依靠操作工人的知识和经验。这种方式水处理质量不稳定。为了提高水处理质量，降低水处理成本，采用先进的自动控制设备和技术，设计全自动控制的污水处理厂。 本次设计主要用的是日本三菱公司生产的FX2N-32M型号PLC。利用GX.Developer软件设计出梯形图，并且应用可编程控制器(PLC软件)写出指令表，最后

6、用PLC仿真软件对所设计程序进行仿真，结果表明，此设计符合基本要求。将PLC应用于污水处理控制系统，对提高控制系统的自动控制性能，增加可靠性方面具有十分重要的现实意义。关键词:水处理，控制系统，PLC 目录摘要I1、课题的背景12、水处理过滤的总体设计22.1 水处理过滤的基本工作原理22.2控制方式23、水处理过滤控制系统的硬件电路设计33.1端子分配表33.2根据端子分配表得出I/O接线图如图3-2所示44、水处理过滤控制系统软件部分设计44.1总梯形图的设计44.2总程序65、水处理过滤控制系统的仿真与分析65.1手动控制65.2自动控制85.3停止106、结论10参考文献11 基于PL

7、C的水处理过滤器控制系统的设计1、课题的背景 水是生命的源泉。目前世界上一个严重的问题是水被污染了。也就是说各种水源都遭到不同程度的污染，受污染的水严重威胁着人类及各种生物的安全。尽管人们可以通过各种不同的方法，来确保平时饮用水的清洁，但恐怕无法保证我们天天食用的那些食物不受脏水的污染，例如许多水产品都受到了污染，它们的体内都留存着污染物，人们食用它们，就会受到二次污染。长期以来，人们都认为水是取之不尽用之不竭的。我国617个城市中，有300个城市缺水，50多个城市严重缺水。有180个城市平均日缺水1200万m3，相当于全国城市公共自来水供水能力的1/5。我国废水总量1997年为416亿t，其

8、中工业废水为227亿t，生活废水为189亿t。工业废水的处理率为78.9%，达标率为54.4%。生活废水的处理率只有20%。全国约有1/3的工业废水和4/5的生活废水未经过处理直接排入江、河、湖、海，使水环境遭到严重污染。据环保部门监测，全国城镇每天至少有1亿t污水未经处理就直接排入水体。我国仅沿海城市和工厂直接排入的污水每年达86亿t，主要有害物质146万t，海洋成了巨大的垃圾。水污染主要是由于一些不道德的工厂排出的工业废水，和人类乱丢废弃品所造成的，使得我们所生活的环境得到了很大程度的伤害，并且形成酸雨，不仅是对人类身体造成伤害，而且对植被动物都造成了严重伤害。 污水也是一种可再生能源，通

9、过科学技术对工业及日常生活中产生的污水进行回收处理和利用，能够有效的提高水的利用率，当然也是一种缓解水资源匮乏的有效途径。而在水处理过程中，过滤是其中一个重要的环节，也是对水进行深度处理的基础。过滤是将污水中的残渣进行沉淀，过滤出干净的水源，将沉淀物质排出的一项工程。在过滤过程中，会残留一些微小的颗粒和悬浮物，遗留在仪器上，并且随着时间的增加残留物也会逐渐增厚，导致对过滤器的阻力随之增大，过滤速度会有所下降，更有可能使之过滤器阀门完全堵塞。为了能够更有效的过滤污水，要不定时的对过滤器阀门进行冲洗，保证过滤器高效率的运行。目前，我国大部分过滤设备都会在使用一段时间后，过滤效率显著下降，达不到过滤

10、的目的，所以要一段时间内暂停过滤设备，手动冲洗过滤设备，从而达到高效率的工作。在小型、精密过滤设备的制造方面，目前我国研究出了许多相对成熟的技术。可根据系统集成方法，将几个小型过滤单元结合起来，组成功能更强大的过滤系统。这种集成方法相对有很多的好处，一方面能一定程度的降低制造成本和工艺制作的复杂度；另一方面能针对不同的过滤水质，满足用户对过滤容量、过滤速度等参数的不同要求。2、水处理过滤的总体设计水处理过滤器控制系统主要包括过滤器装置、控制器。为使过滤器系统实现控制简单、系统稳定、维护方便和低成本，如何选择合适的水处理过滤器控制方式以及控制系统方案至关重要。2.1 水处理过滤的基本工作原理水处

11、理过滤控制设备图如图1所示 图1 水处理过滤控制设备 其工作原理是：污水从原液入口进入到过滤罐内，电动机启动，带动搅拌机转动，利用离心力，污水中的杂质会粘在过滤网上，而过滤后的水质会通过过滤网进入纯液出口，当纯液达到高限位时，会经纯液出口流出。由于过滤出的杂质和微小颗粒粘在过滤网上，随着时间的推移会越积越候，影响到过滤的效果，因此在过滤网内侧安装了冲洗水管，干净水源经冲洗入口进入高速冲洗过滤网，将粘在过滤网上的沉淀物冲洗掉，并由排渣出口排出。 水处理过滤器的主要是由压力传感器、电动机、电磁阀、控制器、过滤网和过滤罐组成。2.2控制方式 控制方式分为：手动控制、自动控制、和急停控制。 自动控制：

12、启动电源时，电动机启动，开始运转，原液阀门打开，原液经原液入口进入过滤器中搅拌。当过滤器中的原液达到高限位时，关闭原液阀门，并打开纯液阀门，纯液由纯液阀门流出。纯液达到低限位时，关闭纯液阀门，且同时打开冲洗阀门和排渣阀门。经过设定的时间后，重复上述工程。 手动控制：因为在工作状态中会出现一些故障，所以要能够单独的控制电动机、原液阀门、纯液阀门、冲洗阀门和排渣阀门，以便能够及时进行维修。 急停：在自动控制和手动控制中，只要按下急停按钮，不管过滤器处于任何状态，都会停止运行。3、水处理过滤控制系统的硬件电路设计 3.1端子分配表 水处理过滤控制系统PLC输入端：启动、高限位、低限位、停止、手/自动

13、转换、电动机启动、原液阀门开关、纯液阀门开关、冲洗阀门开关、排渣阀们开关，十个输入端。 水处理过滤控制系统PLC输出端：电动机、原液阀门、纯液阀门、冲洗阀门、排渣阀们，五个输出端。 根据输入输出端得出端子分配图表如表3-1所示： 表3-1 端子分配表输入设备输入端子备注输出设备输出端子备注SB0X0启动按钮LED1Y0电动机SB1X1高限位开关LED2Y1原液阀门SB2X2低限位开关LED3Y2纯液阀门SB3X3停止开关LED4Y3冲洗阀门SB4X4手动自动切换LED5Y4排渣阀门SB5X5电机启动按钮SB6X6原液阀门开关SB7X7纯液阀门开关SB10X10冲洗阀门开关SB11X11排渣阀们

14、开关3.2根据端子分配表得出I/O接线图如图3-2所示图3-2 I/O接线图4、水处理过滤控制系统软件部分设计4.1总梯形图的设计根据控制要求，得出控制系统的梯形图如图4-1所示 图4-1 总设计梯形图4.2总程序根据梯形图得出指令表如图4-2所示 图4-2 指令表5、水处理过滤控制系统的仿真与分析 5.1手动控制 此工程分为独立控制，每个按钮开关只能控制一个阀门，且互不影响，实现手动控制 启动X5，电机Y0开始运转如上图所示 按下X6，原液阀门Y1打开如上图所示 按下X7，纯液阀门Y2打开如上图所示 按下X10，冲洗阀门Y3打开如上图所示 按下X11，排渣阀门Y4打开如上图所示5.2自动控制

15、 此工程为自动控制，开始运转后，不停地重复之前的工程，当按下停止按钮时，才可以停止整个工程 按下X4转化为自动控制，启动X0，电机Y0开始运转，高限位X1处于NO状态，且原液阀门Y1自动打开，如上图所示 到达高限位时X1处于OFF位置，低限位X2处于NO状态，原液阀门Y1关闭，纯液阀门Y2打开，如上图所示 到达低限位时X2处于OFF位置，纯液阀门Y2关闭，冲洗阀门Y3和排渣阀门Y4打开，如上图所示 到达设定时间时，自动关闭冲洗阀门和排渣阀门，并且打开原液阀门，重复前面的工程，实现自动控制，如上图所示5.3停止当工程正在运行时，按下X3，所有工程都停止运转，如上图所示6、结论 在为期两周的设计中

16、，遇到了一些困惑，我把自动控制和手动控制分为两个模块去实现，可是不管怎么弄都仿真不了，出现错误。最后看了一些相关资料和同学的讲解，终于解决了这个问题，并且把这两个模块合在一起实现，不仅简单而且也能够容易理解。还有在解决工程在自动方面要重复运行时遇到了一个问题，不知道该怎么去实现这个功能，首先考虑到要在其中设定时间，想到去用跳转指令实现，最后没有成功。然后想到用互锁的方法去解决这个问题，在我的努力之下终于实现了这个功能。而且工程不管在什么情况下运行，只要按下停止按钮，这个工程就会停下来，实现了本次设计的目的，也符合本次内容的要求。 在本次设计中，我收获很大，对PLC方面的知识有了更深一层的了解。更让我懂得了，不