污水处理控制系统设计

1、课程设计（论文）题目：污水处理控制系统程序设计设计名称：机电传动控制班级学号:403学生姓名：孙琳指导教师：任晓红陈白宁2013年12月11日成绩评定表学生姓名孙琳班级学号1101011403专业机械设计制造课程设计题目污水处理与其自动化控制系统设计评语组长签字：成绩日期20 年 月曰课程设计任务书学院机械工程学院专业机械设计制造与其自动化学生姓名孙琳班级学号1101011403课程设计题目污水处理控制系统设计实践教学要求与任务:1.设计内容：1）完成课程设计指导书所要求的控制循环2）按停止按钮，完成当前循环后再停。3）要求同时控制二套子系统的运行。4）要求可以实现手动和自动控制。2.设计要求

2、：1 ）画出端子分配图和顺序功能图2 ）设计并调试控制梯形图3）设计说明书工作计划与进度安排:1 ）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案1天2）梯形图设计与调试4天3）说明书撰写1天4）答辩1天学院教学副院长:2013 年 月指导教师：任晓虹专业负责人：陈白宁陈白宁2013 年 12 月 11 日 2013 年 12 月 11目录1 、前言 1一、课程设计的任务和要求 2.1.1 课程设计的任务 2.1.2 课程设计的基本要求 3.二、总体设计 72.1 选型 72.2 端子图 92.3 外部接线图 1.0.2.4 主电路原理图 1.1.三、程序设计 1.2.3.1 设计思想 1.2.3.2

3、顺序功能图 1.3.3.3 梯形图 1.4.四. 程序调试说明 21五、结束语 2.2.六、参考文献 2.3.1刖言当今社会水污染严重急，目前城市污水处理行业的发展迅速，城市污水 处理能力，严重的制约了我国经济与社会的发展，鉴于我国国情于污水处 理的运行费用是庞大的、长期的，加强城市污水处理系统智能控制的研究 非常必要。本课题将对对污水处理控制系统设计，满足其需要。世界上公认的第一台是1969年美国数字设备公司（）研制的。限于 当时的元器件条件与计算机发展水平，早期的主要由分立元件和中小规模 集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制与定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引

4、入可编程控制器，使增加了运算、数据传送与处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为 了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用 和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算与处理的 计算机存储元件都以继电器命名。此时的为微机技术和继电器常规控制概 念相结合的产物。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机 技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这标志着可编程控 制器已步入成熟阶段。20 世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需 要。可以预

5、期，随着我国现代化进程的深入，在我国将有更广阔的应用天 地。一课程设计的任务和要求1.1 课程设计的任务题目：污水处理控制系统设计系统有三套子系统。每个子系统组成如图所示。1滤水时，打开进水阀和出水阀，污水流经磁滤器中通电的电磁铁，则污水中的氧化铁杂质会附在磁铁上，从水箱流出净化水，实现滤水；2一段时间后，断开电磁铁，关闭进水阀和出水阀，打开排污阀和空气压缩阀，压缩空气将水箱的水打入磁滤器内，冲洗磁铁，污水由排污管流入污水池，进行二次处理，实现反洗。3三套子系统同时工作。设计内容： 完成 课程设计指导书 所要求的控制循环。 要求按停止按钮，完成当前循环后再停，并可以同时控制三套子系统的运行，最

6、后既要实现 手动控制也要实现自动控制。设计要求：要画出端子分配图和顺序功能图，设计并调试出控制梯形图，并设计出说明书。1.2 课程设计的基本要求系统有三套子系统，每个系统工作均相同，由三台磁滤器和有关管道与电 磁阀组成。该系统的用途是把水中的氧化铁杂质过滤出去，来实现污水氧 化的作用。一定时间过后，污水由排污管流入污水池，进行二次处理，实 现反洗。污水净化系统的控制过程：（1）初始放空：在系统通电初始时，所有的闸门均断开，磁滤器也断开。（ 2 ）净化过程：按下启动按钮，净化系统按下，规律循环工作。 接通磁滤器电源 2s ，是磁滤器的磁性达到额定值。 2s 后接通出水阀，和进水阀，进行滤水工作

7、40. 40 后断开进水阀和出水阀。 5s 后，断开磁滤器电源。 2s 后，进行反洗工艺，接通排污阀，空压阀，将氧化铁冲洗倒排污池。 1 断开空压阀，排污阀和响铃，反洗结束。 5s 后在进行滤洗工作，如此循环。 按下停止按钮，执行完本次循环结束。污水净化中元件选择 :223 4*（1）主机与扩展模块：选择西门子 S7-200 226 ， 继电器型， 继电器输出型扩展模块 ;（2）启动按钮 1 ：用于净化系统的初始上电工作；（3）停止按钮 2 ：用于净化系统的整个工作的全面结束 ;（ 4） 磁滤器 1， 2， 3：用于控制磁滤器接通与否 ；（5）出水阀 1、2、3 ：用于控制出水阀的接通与否；（

8、6）进水阀 1、2、3 ：用于控制进水阀的接通与否；（7）排污阀 1、2、3 ：用于控制排污阀的接通与否；（8）空压阀 1、2、3 ：用于控制空压阀的接通与否；（9）响铃 1、2、 3：用于控制响铃的接通与否；滤水工艺示意图如图1所示污水净化示意图如图2所示去衿却塔待处理水源二总体设计2.1 选型（1）概述（ ）即可编程控制器，是当今基于计算机技术的常见工业控制装 置，主要应用于工业控制领域。内部配有编制程序的存储器，用于存储其 内部指令、程序代码与程序运行所需的各种数据，并以数字或模拟的方式 与外部进行输入和输出，进而控制各种类型的执行装置。与其有关的外围 设备是工业控制系统中的重要组成部分

9、，尤其在底层控制中，一般都会是 控制系统的核心。（2）的特点a. 可靠性高，抗干扰能力强工业生产一般是在恶劣环境中进行的高强度作业，这就要求其设备 具有较高的可靠性和抗干扰能力。b. .丰富的接口在工业生产现场，存在各种不同的设备或变化的生产环境，为了在计 算机中进行计算与采取控制措施，配备丰富的模块，以便能够将现场的各 种信号转换成中可识别的信号。c. .编程简单，易学易用作为通用工业控制计算机，接口简单易于配置，编程语言也易于工程 技术人员所接受。d. .系统搭建容易，维护方便用存储逻辑代替接线逻辑即使用软逻辑代替硬逻辑， 这一方面增加了逻 辑运算的灵活性，另一方面大大减少了控制设备外部的

10、接线，使控制系统 结构更加简易实用、系统搭建周期大为缩短。（3）选型主机：选择西门子 S7-200 系列作为污水处理控制系统的工作主机。 根据点数来确定型号，为满足控制要求该系统需要有 10 输入点， 19 个输 出点。因此采用 S7-200 226 继电器，由于该系统要求 10 个输入点 S7-200 226 能满足点数要求。输出点在没有扩展模块时是不满足系统要 求的，所以需要扩展模块 223 4* 继电器输出型扩展模块， 这样就会满足要 求。选用 226 的特点，其基本参数如下： 本机数字输入： 24 路数字量输入 本机数字输出： 16 路数字量输出 内部存储器位： 256 位 定时器总数

11、： 256 定时器 计数器总数： 256 计数器 电源电压允许范围： 85264V 输入电流仅最大负载： 35/100 240V电压范围： 20.428.8V电流限制：约 1.5A223 24V 4 入/4 出 基本参数如下：输入数 :4输出数 :4输入电压： 24V ，最大 30V输出类型 :24输出电流： 0.75A2.2 端子图CPU226启动7?”10.0Q0.0Q0.1停止一”JJ10.1Q0.2手动JL*1I0.2Q0.3Q0.4电磁铁得电jI0.3Q0.5出水阀开关I0.4Q0.6进水阀开关1jI0.5Q0.7Q1.0排污阀开关11I0.6Q1.1Q1.2空压阀开关I0.7Q1.

12、3响铃开关一工I1.0Q1.4空气压缩机开关I1.1Q1.5Q1.6Q1.7Q2.0Q2.1Q2.21电磁铁1出水阀1进水阀1排污阀1空压阀1响铃2电磁铁2出水阀2进水阀2排污阀2空压阀2响铃3电磁铁3出水阀3进水阀3排污阀3空压阀3响铃空气压缩机图三端子分配图附表:10.0启动I0.1停止I0.2手动I0.3电磁铁得电I0.4出水阀幵关I0.5进水阀幵关I0.6排污阀幵关I0.7空压阀幵关I1.0响铃幵关I1.1空气压缩机幵关Q0.01电磁铁Q0.11出水阀Q0.21进水阀Q0.31排污阀Q0.41空压阀Q0.51响铃Q0.62电磁铁Q0.72出水阀Q1.02进水阀Q1.12排污阀Q1.22

13、空压阀Q1.32响铃Q1.43电磁铁Q1.53出水阀Q1.63进水阀Q1.73排污阀Q2.03空压阀Q2.13响铃Q2.2空气压缩机2.3 外部接线图启动一停止一手动 一L电磁铁得电出水阀开关一进水阀开关排污阀开关空压阀开关it响铃开关空气压缩机AC220VKM1电磁铁1出水阀1进水阀1排污阀1空压阀1响铃2电磁铁2出水阀2进水阀2排污阀2空压阀2响铃3电磁铁3出水阀3进水阀3排污阀3空压阀3响铃空气压缩机图四外部接线图2.4主电路原理图L1反传KM2图五电动机正反转的控制电路三程序设计3.1 设计思想本次课程设计要求既要实现手动控制又要实现自动控制。如果要完成 这两个目的动作，必须设计含有手

14、动和自动控制的主程序，并且手动和自 动都相应有各自的子程序。特别注意的是启动时必须先读主程序，然后调 用子程序，才能加以实现各个活动步。手动控制时：在控制面板上有一些旋转按钮。它们都分别控制着各个 步骤的启动，每个步骤的停止可以由下一步的启动来断开电路。I0.1自动时：用 I0.0 来控制启动，按下启动后系统处于自动状态，用来控制停止，按下停止按钮后系统在完成当前循环后停止。3.2顺序功能图图六顺序功能图3.3梯形图主程序手动程序子程序0.300.4005冋踣2出水阎 E锁刿污制、痉压阴、响特、空气压缩机wltlTH耳神徘污调*字FE闹响铃%窒飞圧养叽G0.3M陶 5 空乐闵 互孵，说庶、用才

15、:獨i讲术阖II1IQ7QO.OQOilQO.201 1 ' '1KQ1.21自动子程序置阻、N宴屯哦凱通电后廉持砂 0Ml 0MH< )10 T OiQUl6C 5)IQI 4T OiT3INKNw R "丨H|工坯犀4手袖k曰INTJi/TT1Q10(S )1Q16YT301NTON24000-PTlOOimsQ1.01Q1E-(H )1IMTON50-PT1 30 msI刃同恪& 夏畑、眾惰削期寸间白'杲時出QOOc oQI 4COINIONPT10( rrc1 I I h X 土址立 J(三三rA inr 1 /02.2T岂1lbTON6

16、00-FTWO msM1Mft 8&牛結束局 筈特劭后讲入下一循杯T4-M0.5曲.aK1D.6pC ) C A )1Q1.1Y)1Q1.7T OI叫T巧1912T T1112.0Y)1T ：)Q1 3Y)1giT>)1INTOMPT100 ma梯形图四.程序调试说明首先在V4.076里将我事先设计好的梯形图程序写入，然后再将程序导出，然后再在 S7_200的仿真软件里进行调试仿真。配置选择226，选择扩展223，然后装载程序，分别进行自动和手动 程序调试。进行手动调试时，按下启动按钮I0.0和手动按钮I0.2后，进行手动调 试，第一步按下幵关I0.3应使电磁铁置位得电，虽然没有

17、按下I0.4、10.5等控制进水阀，出水阀的幵关，进水、出水的输出端也得电了，导致调试 有错误。之后找出错误原因，是因为只要按下启动按钮I0.0， 0.1在执行用户程序的第一个扫描周期就为“ 1”态，会启动自动程序，使进水、出水阀为1态，导致上诉现象。虽然也存在别的问题，但在后来都已经接解 决，成功调试。五结束语通过这次设计实践。我学会了的基本编程方法，对的工作原理和使用 方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质， 在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不 加重视，当我们把自己想出来的程序用到中的时候，问题出现了，不是不 能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。通过解决一个个在调试 中出现的问题，我们对 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见， 也请教了了同学的 意见和想法。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请 教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆，做事 要学思结合。最后诚挚的感谢我们的指导老师， 您的悉心的教导使我们得以一窥喷 泉控制系统领域的深奥，不时的讨论并指点我正确的方向，使我在毕业设