【《基于PLC的污水处理系统的硬件和软件设计案例》4500字】

1111基于PLC的污水处理系统的硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u13398基于PLC的污水处理系统的硬件和软件设计案例 167681硬件设计 1309441.1PLC的选取 1224071.2主电路图构建 223311.3控制电路图构建 665201.4PLC的I/O分配 741031.5PLC外围接线图 9124421.6本章小结 1242362软件设计 13942.1PLC内部使用地址 13173772.2PLC程序流程图设计 13150062.2.1手动模式 14256072.2.2自动模式 1427182.3PLC梯形图 1528982.4本章小结 22217563组态画面 23228113.1通信设定 2371913.2数据库 23197203.3建立画面 25216883.4运行 251硬件设计1.1PLC的选取我们可以通过比对自己设计所需要达到的更能需要哪些元器件的组合以及在家在设计中消耗的成本问题选择适合自己设计需求和应用高效的PLC组件和适用的I/O接口元器件。本课题针对毕设需求，通过对I/O了解软件的编写要求以及程序的功能验证，使用市面上最流行的芯片S7-226当主程序控制最核心元器件。该元器件和其他的单片机相比较就显得它的运算能力和数据传输更加强大，能够快速的进行数据传输。为满足今后的系统优化功能，对原先的S7-226加装了6EM235来保证足够的引脚进行功能的实现[20]。1.2主电路图构建主电路图如图3-1、图3-2所示。QF1是对整个线路实现通断的总开关。FU1是起到过载保护的熔断器。M1是第一道工序电机。QF2是第一道工序电机接线线路上的空气开关。FU2是第一道工序电机线路熔断器，在电机发生短路或卡滞时快速切断电路不至于烧坏电机。KM1是通过人工操控小电流线路来控制大电流线路的接通的接触器，保证操作安全。FU3是第二道工序电机线路熔断器，在电机发生短路或卡滞时快速切断电路以致不烧坏电机[21]。FR1是第一道工序电机发热感应控制器，防止电机过热烧毁。M2是第二道工序电机。QF3是第二道工序电机接线线路上的空气开关。FU3是第二道工序电机线路熔断器，在电机发生短路或卡滞时快速切断电路不至于烧坏电机。KM3是通过手动控制小电流线路来控制大电流线路的接通的接触器，保证操作安全。FR3是第二道工序实时监测电机的温度，当电机温度达到设定值时自动切断电路。图3-1主电路图（1）图3-2主电路图（2）M3是潜水泵1电机。QF4是潜水泵1接线线路上的空气开关。FU4是潜水泵1电机线路熔断器，在电机发生短路或卡滞时快速切断电路不至于烧坏电机。KM3是通过手动控制小电流线路来控制大电流线路的接通的接触器，保证操作安全[22]。FR3是潜水泵1电机实时监测电机的温度，当电机温度达到设定值时自动切断电路[23]。M4是潜水泵2电机。QF5是潜水泵2接线线路上的空气开关。FU5是潜水泵2电机线路熔断器，在电机发生短路或卡滞时快速切断电路不至于烧坏电机。KM4是通过手动控制小电流线路来控制大电流线路的接通的接触器，保证操作安全。FR4是潜水泵2电机实时监测电机的温度，当电机温度达到设定值时自动切断电路。M5是潜水泵3电机。QF6是潜水泵3接线线路上的空气开关。FU6是潜水泵3电机线路熔断器，在电机发生短路或卡滞时快速切断电路不至于烧坏电机。A1是控制潜水泵3的电枢绕组，PLC控制电机的频率大小。KA5是泵3变频器运行的中间继电器常开触点，当闭合时运行变频器[24]。FR5是潜水泵3电机实时监测电机的温度，当电机温度达到设定值时自动切断电路。M6是曝气机1电机。QF7是曝气机1接线线路上的空气开关。FU7是曝气机1电机线路熔断器，在电机发生短路或卡滞时快速切断电路不至于烧坏电机。A2是控制曝气机1电枢绕组。KA6是变频器启动继电器常开触点，控制变频器启动或者停止，PLC控制电机的频率大小。FR6是曝气机电机1电机实时监测电机的温度，当电机温度达到设定值时自动切断电路。M7是曝气机2电机。QF8是曝气机2接线线路上的空气开关。FU8是曝气机2电机线路熔断器，在电机发生短路或卡滞时快速切断电路不至于烧坏电机。A3是控制曝气机2电枢绕组。KA7是变频器启动继电器常开触点，控制变频器启动或者停止。FR7是曝气机电机2电机实时监测电机的温度，当电机温度达到设定值时自动切断电路。M8是曝气机3电机。QF9是曝气机3接线线路上的空气开关。FU9是曝气机3电机线路熔断器，在电机发生短路或卡滞时快速切断电路不至于烧坏电机。A4是曝气机3电枢绕组。KA8是变频器启动继电器常开触点，控制变频器启动或者停止，PLC控制电机的频率大小。FR8是曝气机电机3电机实时监测电机的温度，当电机温度达到设定值时自动切断电路。M9是曝气机4电机。QF10是曝气机4接线线路上的空气开关。FU10是曝气机4电机线路熔断器，在电机发生短路或卡滞时快速切断电路不至于烧坏电机。A5是控制曝气机4电枢绕组。KA9是变频器启动继电器常开触点，是操控变频器的运行或者运行结束，PLC决定了电机的频率波动。FR9是曝气机电机4电机实时监测电机的温度，当电机温度达到设定值时自动切断电路。M10是污泥泵电机，驱动污泥泵工作。QF11是污泥泵电机接线线路上的空气开关。FU11是污泥泵电机电机线路熔断器，在电机发生短路或卡滞时快速切断电路不至于烧坏电机。KM5是污泥泵电机启停接触器，控制污泥泵电机启动停止。FR10是污泥泵电机实时监测电机的温度，当电机温度达到设定值时自动切断电路。B1是紫外线消毒设备，使用紫外线消毒。QF12是紫外线消毒设备电机接线线路上的空气开关。FU12是紫外线消毒设备电机线路熔断器，在电机发生短路或卡滞时快速切断电路不至于烧坏电机。KM6是紫外线消毒设备启停接触器，控制紫外线消毒设备启动停止。1.3控制电路图构建控制电路图如图3-3所示。火线电压通过空气开关QF1接入电路再经过FU1，在FU13未被熔断的前提下并且空气开关QF13未触发的情况下，将火线电压接到控制线路中供其使用。火线电压通过空气开关QF1接入电路再经过FU1，在FU13未被熔断的前提下并且空气开关QF13未触发的情况下,通过绕组将交流电转换成直流电并将的图3-3控制电路图电压降为24V供PLC输入和输出使用。火线电压通过空气开关QF1接入电路再经过FU1，在FU13未被熔断的前提下并且空气开关QF13未触发的情况下，PLC控制KM1未闭合的触电闭合对线路进行通电使得线路通电正常，电力带动粗格栅电机动作，粗格栅开始投入使用。类似的，火线电压通过空气开关QF1接入电路再经过FU1，在FU13未被熔断的前提下并且空气开关QF13未触发的情况下，PLC控制KM2未闭合的触电闭合对线路进行通电使得线路通电正常，电力带动细格栅电机动作，细格栅开始投入使用[25]。如此，其他的KM打头的接触器就不详细介绍了。1.4PLC的I/O分配PLC的I/O分配如图3-4,3-5,3-6,3-7所示。图3-4PLC输入分配图3-5模拟量输出图3-6模拟量输入图3-7PLC输出分配1.5PLC外围接线图PLC芯片的外电路接线方式如图3-8所示，PLC需要加装的线路图接线方式如图3-9所示。通过对按钮的按下和弹出来使得控制模式发生改变，通过人工控制打开粗细格栅，将现场的每一个需要进行控制的设备元器件开关（包括水泵、风扇、污泥泵）和其报错情况将这些开关的接线接在PLC不同的引脚出，通过按键的开启和关闭使得引脚出处的电平发生改变来实现信号的输入。投入粗格栅使用，投入细格栅使用，启动水泵1，启动水泵2，启动水泵3，风机1运行工作，风机2运行工作，风机3运行工作，风机4运行工作，打开污泥泵，打开紫外线消毒等中间继电器，将这些开关的接线接在PLC不同的引脚出，通过按键的开启和关闭使得引脚出处的电平发生改变来实现信号的输出[26]。图3-8PLC本体外部接线图图3-9PLC扩展模块外部接线图两种不同模式开光的知识灯、自动运行指示灯等将这些指示灯的接线接在PLC不同的引脚出，通过指示灯开启和关闭使得引脚出处的电平发生改变来实现信号的输出。所有参与污水处理的设备运行电流，模拟输入5（进水COD），模拟输入8（出水COD），模拟输入6（出水NH3N），出水DO，模拟输入7（流速Q），风压，自控风机房温度，格栅前液位，运行频率0（泵3频率），运行频率1（风机1频率），运行频率2（风机2频率），运行频率3（风机3频率），运行频率4（风机4频率）等接将这些开关的接线接在PLC不同的引脚出，通过电流的有无使得引脚出处的电平发生改变来实现信号的输入[27]。水泵3频率控制，风机1频率控制，风机2频率控制，风机3频率控制，风机4频率控制等将这些开关的接线接在PLC不同的引脚出，通过频率的检测使得引脚出处的电平发生改变来实现信号的输出。1.6本章小结本章主要内容是选择合适的PLC，使用S7-200这个软件，构建绘制系统的主、控电路图和PLC的外围接线图，制作PLC的I/O分配表，实现有关于系统硬件的设计。

2软件设计2.1PLC内部使用地址本设计涉及到的开关和输入输出量多，为了在程序编辑的时候不会将这些元器件的代名词和芯片内部的地址符写错，在进行程序编辑之前通过将内部地址和相应的变量通过表格的方式列出，使得在程序的编写过程中出错减少如下图4-1所示。图4-1主站内部使用变量2.2PLC程序流程图设计对于设备的要求，除了需要满足PLC自动控制设备的工作情况，还能够在现场通过人为操作对设备进行控制，手动控制可以切换控制台的功能转换开关进行现场操作，分别对单个设备继续运行功能的实现，通过人工对现场的设备进行维护和保养如图4-2所示。图4-2模式选择流程图2.2.1手动模式人员可以对现场的每个单独的设备进行开启和停止。如图4-3所示。在这个功能下能够通过现场模式用按钮对现场的每个单独的设备进行操控，并且可以通过改变调节按钮对水泵和风扇进行速度调节。2.2.2自动模式通过对PLC上的按键的按下和弹开来实现对应设备的远程控制启动和停止，对PLC通电后，可以根据选择对设备实现自动处理的功能，该功能需要满足以下几个方面。（1）PLC通电后，系统上电后，选择开始自动处理污水按钮，粗格栅开始投入使用。（2）细格栅系统开始投入使用。（3）潜水泵开始投入使用。（4）曝气机开始投入使用。（5）污泥泵开始投入使用。（6）消毒系统开始投入使用。（7）脱水系统开始投入使用。以上设备的工作投入不适按照上面的编号依次开启的，而是需要经过PLC检测系统对污水进行检测后，根据我们的设定标准对污水处理的需要相应的开启设备[28]。图4-3手动操作模式流程图2.3PLC梯形图程序如图4-4所示：图4-4模拟量输出处理的内部程序：对水泵3进行频率的控制，如图4-5所示。图4-5模拟量输入处理的内部程序：当系统中无电流流过时，就可以说电流是0，如图4-5所示。通过系统的对AIW0内部的数值0到32767将电流换算成0到50A的范围。图4-6循环中污水的流量计算：每隔0.1S对污水水流进行以此数据采集，将采集到的水流速度和渠道的截面相乘通过单位换算得到污水的相应时刻的流量并进行流量的相加，如图4-6所示。图4-72.4本章小结本章的主要内容是完成系统的软件设计，定义了PLC内部的使用地址，确定实现控制的条件，编写出程序，设计出其梯形图。

3组态画面3.1通信设定首先通过对软件的参数继进行准确的选择如图数据，将系统和设备通过接口连接在一起。组态王里面双击COM2，进行通信设定，设定如图5-1所示。图5-1组态王COM口通信设定（1）通过新建功能将设备和系统相连，找到PLC，西门子，S7-200系列，PPI。（2）设备名称，预设。（3）选择COM口选COM2。（4）设定PLC地址，使用地址2。（5）自动恢复参数预设[29]。3.2数据库建立如下图数据库，如图5-2所示。图5-2数据库3.3建立画面完成界面上的可视按钮建设，组态漩流沉沙池，粗格