1、燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計 說 明 書題目：工業(yè)污水處理的PLC控制 學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院 年級專業(yè)： 10級儀表三班 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 副教授 燕山大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書院（系）：電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位：自動化儀表 學(xué) 號學(xué)生姓名專業(yè)（班級）10級儀表三班設(shè)計題目工業(yè)污水處理的PLC控制設(shè)計技術(shù)參數(shù) 分析污水處理的過程，實現(xiàn)以下技術(shù)參數(shù): 1、流量控制，由流量計計量流量，并由進(jìn)水閥調(diào)整流量 2、中和處理，由PH值量計，測量污水的酸堿值，控制加酸閥、進(jìn)堿閥進(jìn)行中和作業(yè) 3、溫度處理，由溫度計計量，若水溫過高，加水降溫 4、水位控制，由水位控制器控制處理池水

2、位，并由排水閥門調(diào)整水位設(shè)計要求 1、設(shè)計題目內(nèi)容 2、設(shè)計過程和有關(guān)說明 3、繪制電氣原理圖：包括主電路、控制電路、PLC硬件電路、I/O接口表 4、PLC控制程序（梯形圖和指令表） 5、調(diào)試結(jié)果 6、參考資料 7、心得體會工作量 一周的課程設(shè)計，完成工業(yè)處理污水的PLC控制的基本要求，實現(xiàn)控制功能，準(zhǔn)確無誤的達(dá)到污水處理的技術(shù)指標(biāo)，完成課程設(shè)計報告的撰寫，最后進(jìn)行答辯工作計劃 第一天、第二天：熟悉課設(shè)題目要求，弄清題目要求，查閱資料，進(jìn)行理論設(shè)計第三天、第四天：完善理論設(shè)計，進(jìn)行實驗仿真調(diào)試，撰寫報告 第五天：完善過程，完成報告，進(jìn)行答辯參考資料PLC電氣控制技術(shù)，漆漢宏 主編，機械工業(yè)出

3、版社，2006年FX系列PLC編程及應(yīng)用，寥常初 主編，機械工業(yè)出版社，2004年指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字目錄 摘要1第1章 PLC相關(guān)知識與介紹 2第2章 總體設(shè)計方案4第3章 設(shè)計過程 5 3.1 流程圖的設(shè)計5 3.2 電氣原理圖設(shè)計6 3.3 元器件標(biāo)注及梯形圖7第4章 調(diào)試結(jié)果與說明 8第五章 調(diào)試結(jié)果與說明10第六章 心得體會13參考文獻(xiàn)14 摘要 中國水資源人均占有量少，空間分布不平衡。隨著中國城市化、工業(yè)化的加速，水資源的需求缺口也日益增大。在這樣的背景下，污水處理行業(yè)成為新興產(chǎn)業(yè)，目前與自來水生產(chǎn)、供水、排水、中水回用行業(yè)處于同等重要地位。 雖然由于國家和各級政府對環(huán)

4、境保護(hù)重視程度的不斷提高，中國污水處理行業(yè)正在快速增長，污水處理總量逐年增加，城鎮(zhèn)污水處理率不斷提高。但目前中國污水處理行業(yè)仍處于發(fā)展的初級階段。 一方面，中國目前的污水處理能力尚跟不上用水規(guī)模的迅速擴張，管網(wǎng)、污泥處理等配套設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后。另一方面，中國的污水處理率與發(fā)達(dá)國家相比，還存在著明顯的差距，且處理設(shè)施的負(fù)荷率低。 因此中國應(yīng)完善污水處理的政策法規(guī)，建立監(jiān)管體制，創(chuàng)建合理的污水處理收費體系，扶植國內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推進(jìn)污水處理行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化和市場化。污水處理行業(yè)是一個朝陽產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景十分廣闊。中國將在“十一五”期間投資3000億元以推進(jìn)城市污水處理和利用，中國污水處理行業(yè)由此迎來高速

5、發(fā)展期。 本次課設(shè)的任務(wù)：為保證工業(yè)污水處理過程的安全性、可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性提高污水處理廠的自動化水平本課題的任務(wù)是運用可編程控制器來控制污水處理過程中污水的流量控制、PH值的調(diào)節(jié)、溫度處理、水位控制。第1章 PLC相關(guān)知識與介紹1.1、定義：可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸人和出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工

6、業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則而設(shè)計。1.2、基本結(jié)構(gòu)：可編程邏輯控制器實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，可編程邏輯控制器及其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為： （一）、電源 可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一般交流電壓波在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。 （二）、中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶

7、程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。執(zhí)行完畢之后各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 （三）、存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 （四）、輸入輸出接口電路 現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。 （五）、功能模塊 如計

8、數(shù)、定位等功能模塊。1.3.工作原理：當(dāng)可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。1.4.功能特點： （一）、系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進(jìn)行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。 （二）、使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。

9、（三）、能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，可靠性強，遠(yuǎn)高于其他各種機型。 第二章 總體設(shè)計方案 根據(jù)課設(shè)題目分析任務(wù)要求。首先，確定了污水處理的過程是動態(tài)的，進(jìn)水閥門處由流量控制計控制進(jìn)水速度。然后，水槽內(nèi)進(jìn)行酸堿中和、溫度調(diào)解處理。最后，水位檢測計測得水位高低，控制排水閥門的大小。這就是污水處理的簡略過程。 由污水處理的過程可知，各項處理步驟應(yīng)為并行運行。畫出系統(tǒng)的流程圖，分塊邏輯設(shè)計，最后把梯形圖做并聯(lián)連接。由于各個過程之間存在多觸點或多線圈對應(yīng)的問題，所以并聯(lián)梯形圖中應(yīng)添加主控電路。 梯形圖設(shè)計好后，用軟件仿真，驗證結(jié)果，繪制電氣原理圖，撰寫報告。第3章 設(shè)計過程3.1 流程圖的設(shè)

10、計根據(jù)控制要求繪制污水處理的流程圖： (1)流量控制，由流量計計量流量，并由進(jìn)水閥調(diào)整流量。 1) 當(dāng)流量計測到水的流速過慢時，其過慢觸點(X2)接通，進(jìn)水閥門開大(Y0有輸出)，使水的流速加快。 2) 當(dāng)流量計檢測到水的流速過快時，其過速觸點(X0)接通，進(jìn)水閥門關(guān)小(Y1有輸出)，使水的流速減慢。 3) 當(dāng)流量計檢測到水的流速適中時，其適中觸點(X1)接通，進(jìn)水閥門不動作(Y0、Y1無輸出)。 (2)中和處理，由PH值量計，測量污水的酸堿值，控制加酸閥、進(jìn)堿閥進(jìn)行中和作業(yè)。 1）若為強酸時，PH值量計強酸觸點(X12)接通，報警器發(fā)出警報(Y4有輸出)，加堿閥門打開(Y2有輸出) 2) 若

11、為強堿時，PH值量計強堿觸點(X7)接通， 報警器發(fā)出警報(Y4有輸出)，加酸閥門打開(Y3有輸出)。 3) 若酸堿適中時，PH值觸點(X14)接通，加堿閥的加酸閥門關(guān)閉， 報警器不報警。 (3)溫度處理，由溫度計計量，若水溫過高，加水降溫。 1）若水溫過高，溫度計觸點(X10)接通，加水閥門打開(Y5有輸出)。 2）若水溫適中，溫度計觸點(X6)接通，加水閥門關(guān)閉(Y5無輸出)。 (4)水位控制，由水位控制器控制處理池水位，并由排水閥門調(diào)整水位。 1）若處理池水位過高時，水位控制器觸點(X3)接通，排水閥門開大(Y7有輸出)。 2）若處理池水位過低，水位控制器觸點(X5)斷開，排水閥門關(guān)小(

12、Y10有輸出)。 3）若處理池水位適中，水位控制器觸點(X4)接通，排水落石出閥門不動作(Y7、Y10無輸出)。 (5)按下起動按鈕(X11)，該不處理系統(tǒng)投入運行，在整個運行過程中攪拌器一直攪拌(Y6有輸出)。按下停止按鈕(X13)，該水處理系統(tǒng)停止工作。流程圖：3.2 電氣原理圖設(shè)計 電氣原理圖是根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的工作原理，采用電器元件展開的形式繪制的，電氣原理圖并不按電器元件實際布置繪制，而是根據(jù)電器元件在電路中所起的作用畫在不同的部位上，用于分析研究系統(tǒng)的組成和工作原理，并為尋找電氣故障提供幫助，同時也是編制電氣接線圖的依據(jù)。 此電氣原理圖由主電路（三相電、熔斷器、熱繼電器、電機）和主

13、控電路（輸入開關(guān)接口、輸出借口、COM口）組成。 3.3 元器件標(biāo)注及梯形圖 輸入元器件 輸出元器件第5章 調(diào)試結(jié)果與說明將設(shè)計好的梯形圖，編譯在三菱PLC仿真軟件上，進(jìn)行邏輯測試，得到正確的時序圖，說明梯形圖設(shè)計無誤。打開啟動按鈕X011，攪拌電機輸出，主控電路得電。按下停止按鈕X013，攪拌電機停止，主控電路斷電過速觸點X0接通，進(jìn)水閥門關(guān)?。╕1有輸出）過慢觸點X2接通，進(jìn)水閥門開大（Y0有輸出）適中觸點X1接通，進(jìn)水閥門不動作（Y0，Y1無輸出）強酸觸點X12接通，加堿閥門打開（Y2有輸出），報警器報警（Y4輸出） 強堿觸點X7接通，加酸閥門打開（Y3有輸出），報警器報警（Y4有輸出）酸堿適中觸點X14接通，加酸加堿閥門關(guān)閉，報警器不報警溫度過高，X10接通，加水閥打開 溫度適中，X6接通，加水閥關(guān)閉水位過高，X3接通，排水閥開大 水位過低，X5接通，排水閥關(guān)小水位適中，X接通，排水閥不動作。第六章 心得體會通過一周的課程設(shè)計，對電氣控制及PLC的知識有了更深一步的了解。在對課設(shè)題目的分析中，明確了PLC控制的工業(yè)實現(xiàn)與易操作性。學(xué)會了三菱PLC編譯器與VISIO畫圖軟件的初步應(yīng)用。經(jīng)過團隊的相互協(xié)作，最終設(shè)計出符合控制要求的PLC流程圖、電氣原理圖、梯形圖等程序，實現(xiàn)了污水處理的要求。課設(shè)過程中，遇到的軟件問題經(jīng)同學(xué)的幫助得以解決。組內(nèi)分析題目時也遇到了一些難