基于PLC自来水厂自动控制新版专业系统设计修改.doc

编号 本科生毕业设计基于PLC自来水厂自动控制系统设计The Subject of Graduation Project学 生 姓 名吴 开 舜专 业电气自动化技术学 号指 导 教 师吴 丽 娇分 院船 舶 系3月摘 要供水是一种关系国计民生重要产业，随着国内改进人民生活条件、建设小康社会及提高劳动生产水平等目的实现，对自来水水质规定也越来越高。水解决厂计算机自动化控制系统是保证安全、持续、优质供水办法。本文通过度析国内外已建水厂自动化控制系统现状，结合工艺设备智能化发展趋势，以及国内中小型水厂现状，设计了一套以PLC S7-200作为控制器自来水自动控制系统，该系统能实时监测水质、取水流量、pH值、管网压力，监控厂区安全，自动控制投矾、加氯，还能自动存储历史数据。此系统不但能减少能耗、节约成本、减少维修维护工作强度、提高管理水平、保证供水质量，还能推动国内给水工艺发展，对减小与先进水平差距都具备现实意义。通过运营状况表白，该系统功能齐全，性能稳定可靠，具备较强实用性和推广价值。核心词：PLC 自动化控制系统 上位机监控系统 ABSTRACTThe water service is a significant industry in national welfare and the peoples livelihood. With the quickening pace of peoples living standard and the objective of achieving building a well-off society and enhancing productivity level，the water supply is increasingly demanded for the high quality. The computer automation control system of the waterworks is an effective measure for guaranteeing the high quality of the water supply in security and continuity. This article，which combines with the development tendency of the processing equipment intelligent and the reality of small and medium-sized water treatment plant in our country，has designed a water supply automatic control system of PLC S7-200 controller by analyzing the reality of the waterworks automation control system both at home and abroad. This water supply automatic control system can in real time monitor the water quality，the water draw rate，the pH value，the pipe network pressure，the monitor site area security，etc. Besides，the system can automatically add vitriol and throw chlorine；also，the system can auto save historical data. In addition，the system，in which there is an operation significance for reducing the gap with advanced standards，not only cuts down the energy consumption，saves cost，reduces the service maintenance working strength，enhances the management level，guarantees the water supply quality，but also improves the advancement of the water supply technology. The running conditions of the system reveal that its system function is complete；its performance is stable and reliable；there are strong practicability and promotion value.Key word：PLC automatic control system position machine of monitor and control system 目 录第一章 引言11.1 本课题研究背景和意义11.2 国内外水厂自动控制现状11.3 本课题重要研究内容21.4 系统及仪器仪表阐明3第二章 PLC概况及构造图62.1 PLC简介62.2 PLC工作原理62.2.1自诊断测试扫描过程62.2.2与网络进行通信扫描过程62.2.3顾客程序扫描过程62.2.4读输入、写输出扫描过程62.3 PLC构造图及其各某些功能62.3.1中央解决单元（简称CPU）72.3.2存储器72.3.3输入单元72.3.4输出单元72.3.5电源7第三章 PLC控制系统设计83.1 PLC程序设计环节83.1.1程序设计前准备工作83.1.2程序框图设计83.1.3编写程序83.1.4程序调试93.2 S7-200 PLC选型93.3 控制过程设计93.3.1 PLC控制自动加矾93.3.2 PLC控制自动加氯103.3.3 工控机单元103.4 PLC编程103.4.1 PLC控制系统工作流程103.4.2西门子S7-200型PLC控制I/O分派表及中间变量分派表113.4.3 西门子S7-200型PLC控制梯形图113.5 程序调试16第四章 总结与展望20致 谢21参 考 文 献22第一章 引言1.1 本课题研究背景和意义随着经济社会发展，水对人民生活与生产影响日益突出，人们对供水质量与安全可靠性规定不断提高，同步也更加注重减少供水系统能耗。加强供水系统工况监测是一项重要而有效节水降耗办法，因而加强水解决厂各个工艺环节自动监测与控制具备重要意义。国内城乡供水在改革开放二十几年中得到了大发展与大提高。卫生部发布第三次国家卫生服务调查重要成果显示，国内都市自来水普及率达到96，农村自来水普及率为34。由于国内总体上是一种水资源匮乏国家，因此在发展供水事业同步也要考虑节约用水，提高水资源运用率，特别是当前国内城乡供水在水质解决、工艺设施和管网建设上，与发达国家相比尚有一定差距，因而有必要提高城乡水厂自动化限度。水厂自动化重要目不但是节约劳动力，更重要是实现可靠、优质、高效供水保证。生产过程自动检测、调节、控制和事故报警可保证设备在规定状态下运营，防范事故于未然，实现不间断可靠供水；投药、过滤、消毒等工艺过程实行闭环控制，可以随着水量、水质变化及时调节工艺参数，保证出水水质达标；出厂水压自动调节，能保证稳定服务水压，减少爆管和漏失水量；生产过程优化运营可以大大减少水、气、电和各种药剂挥霍，达到低耗高效。县镇水厂不同于大中型水厂，其供水规模较小、占地面积较小、日变化系数和时变化系数均较大，水厂技术力量较薄弱、管理水平较低、财力较为紧张等，这就决定了设计思路有别于大中型水厂，但又因其覆盖面广、数量众多，因此中、小型自来水厂自动化控制系统研究有着广泛前景。依托当代化技术手段对生产过程进行控制和管理，提高设备运营效率和可靠性，节约宝贵水、电资源，是技术发展必然趋势1。1.2 国内外水厂自动控制现状随着电子信息技术、计算机技术以及光电技术等有关学科飞速发展，近来工业自动化在各个方面都发生了许多变化，涉及自动化感应部件、各种检测传感器、变送器、各种间接测量设备、各种执行机构等等底层设备，以及自动回路调节器、自动控制单元、各种大中小型装置控制系统乃至综合优化调度与协调系统和公司综合管理信息系统等。关于控制系统研究与应用也始终是当代工业生产中重点工作之一，并且在控制理论和自动控制系统水平方面都发生了极大变化。当代水解决厂采用计算机控制技术日益普遍。欧美国家某些地方水解决厂已经用计算机进行数据记录和运营过程控制，甚至实现全自动化无人值守控制模式。如美国爱荷华水厂，在七十年代初开始研究微机自动控制水厂投加药剂，1975年应用直接数字式计算机控制自动加矾，运转一年就减少矾耗20%，并且提高了管理水平和稳定了水质。此外，俄罗斯莫斯科水厂、日本东京朝霞水厂等也先后采用计算机自动控制系统进行控制。在厂区范畴内设有若干台现场计算机，对整个水解决过程实现多环路控制，其中涉及沉淀、过滤和反冲洗、化学药剂投放等。设在中心控制室内计算机主机从各个现场计算机中收集数据，并入提供图表显示、曲线、各个设备动作记录2。国内水解决行业采用自动控制系统起步较晚，七十年代才开始采用集中巡检，在检测设备与监视设备方面与国外有较大差距。随着计算机技术，信息技术和自动控制技术飞速发展，近年来国内从国外引进了某些先进设备和先进解决工艺，国内水解决自动控制水平有了较快发展。由于历史现实因素，国内水厂自动化总体发展水平还不高，发展也不平衡。大中都市水厂特别是发达地区大型水厂，自动化限度较高，而小都市和城乡水厂特别是落后地区小型水厂，自动化限度较低，甚至还是空白。并且，在某些已实现自动化水厂中，虽然其自动化系统和设备与其他行业如化工、电力等相比不差甚至更先进，但是，其功能并未充分发挥出来。有自控系统从未运营过，始终处在闲置状态；有运营一段时间后变为了手动，甚至处在瘫痪状态，导致了自动化系统和设备极大挥霍3。1.3 本课题重要研究内容自来水厂自动化系统总体规定是可靠地实现对各水解决设备和生产过程自动监控，达到“现场无人值守、控制中心少人值班”自动化限度。针对以上规定，本系统设计遵循原则如下：先进性：系统总体设计构造、软硬件选型、通信手段、开发方式，均应采用已被广泛长期应用和考验、实践证明属先进性产品和办法，保证系统在建设投运后来在较长时间内具备“技术先进”生命力。开放性：选用符合国际原则硬件设备和软件平台，便于二次开发和系统扩展升级。应用软件设计开发要组态以便，有关系统中留有相应软件接口，使各类型数据得到较好共享，便于进一步扩展。做到总体规划、统一原则，系统开放、信息共享，保证前期投资有效性和后续投资持续性。经济实用性：系统建设要满足工艺规定，切合生产管理实际状况，并为顾客此后使用、维护及扩展升级考虑，具备高性价比。应依照工艺设备控制条件、控制频率和控制重要性等因素框定控制范畴，避免过度追求控制范畴扩大化，提高系统实用性和经济性。可靠性：考虑系统抗干扰和防雷问题；采用冗余热备份技术，提高系统可靠性；考虑系统网络安全性，使系统具备一定抗入侵能力4。依照以上原则，本设计控制过程重要完毕加矾、加氯量调节，通过可编程逻辑控制器PLC来实现。详细如下：收集传感器对压力、流量、浊度、余氯、PH值数据采集，详细涉及压力值、取水口流量、出水口流量、取水口浊度、沉淀池浊度、出水口浊度、沉淀池余氯、出水口余氯、PH值传送给PLC，PLC依照数字显示，通过控制加氯仪和投矾仪开关来实现自来水消毒与净化。PLC实时监测上述9路输入信号，并把信号传给工控机，通过组态软件实时显示、报警、控制操作和实现数据管理。用于生产管理计算机依照PLC上传各仪表所检测到数据，结合有关原则，通过度析后，将成果下传给PLC，最后控制加矾、加氯。1.4 系统及仪器仪表阐明本系统涉及中控室、取水井、加矾加氯间、反映池、过滤池、清水池、送水泵房、管网等各环节构成，各子系统由PLC站控制，中控室有2台分别用于生产管理与监控算机，中控计算机可实时显示各PLC单元控制仪表、机电、加矾、加氯设备和滤池在内工作状况，可对系统所有设备进行远程操作和控制。PLC接受流量、浊度、压力无线远传信号，控制加氯、加矾量；管理计算机用于显示、存储视频信号，以便于管理。图1.1是水厂自动化控制系统总体构造图。本设计将以此为蓝本，结合农村中大型自来水厂详细状况及客户规定，设计出最适当方案：整个系统分为三某些：水质监测系统、视频监控系统、管网压力无线远传系统。水质监测系统重要由信息采集、信息分析、信息管理与反馈三某些构成。其中信息采集某些由流量检测仪、浊度检测仪、余氯分析仪、pH检测仪、压力变送器构成；信息分析某些由PLC可编程控制器构成；信息管理与反馈某些由组态软件MCGS、工控机构成。视频监控系统由前端摄像、信号传播、图像解决、显示和记录四某些构成。前端摄像：负责摄取现场画面并将图像信号转变为可传播电信号，涉及摄像机、镜头、防护罩、支架等；信号传播：用于传送现场视频信号，涉及解码器、视频电缆、图像采集卡等；图像解决：集中接受和解决现场发送回来各种信号，并进行相应控制和管理工作；显示和记录：将前端设备传回视频信号转化为图像信号并显示和记录，重要涉及显示屏和大容量硬盘两某些。管网压力无线远传系统重要由数据采集设备、数据传播设备、数据接受设备三大某些构成。数据采集设备是压力变送器；数据传播设备是无线网络转换器；数据接受设备是对接受到数据进行存储和管理，将实时数据和历史数据传送给电脑软件系统。仪器仪表分布重要设立在三个地段：取水口处检测水源各项指标，保证最快地决策投矾量，避免由于延迟带来投矾量误差；滤池后检测各项指标起到反馈调节作用，自动微调投矾加氯量，使整个系统成为一种闭环调节系统，保证明现最佳控制；在自来水出厂之前再对所有指标做一次检测，一方面这个数据上报管理机构存档，可以直接打印报表，另一方面是为防止特殊环境下清水池污染等突发事件发生时可以及时报警。图1-1第二章 PLC概况及构造图2.1 PLC简介可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，最初只能进行计数、定期及开关量逻辑控制。随着计算机技术发展，可编程逻辑控制器功能不断扩展和完善，其功能远远超过了逻辑控制范畴，具备了PID、AD、DA、算术运算、数字量智能控制、监控、通信联网等多方面功能，它已变成了实际意义上一种工业控制计算机。PLC与通用计算机没有什么区别，只是一台增强了I/O功能可与控制对象以便连接计算机。其完毕控制实质是按一定算法进行I/O变换，并将这个变换实现，应用于工业现场。PLC编程语言有梯形图语言、语句表语言、逻辑图语言、功能表语言和高档语言6。本设计使用梯形图语言编程。2.2 PLC工作原理PLC开始运营后，在系统程序监控下周而复始地按照一定顺序对系统内部各种任务进行查询，判断和执行，这个过程实质上是按照巡回扫描方式进行。执行一次巡回扫描所需要时间称作扫描周期。PLC可被看作是在系统软件支持下一种扫描设备。它始终周而复始地循环扫描并执行由系统软件规定好任务。顾客程序只是扫描周期一种构成某些，顾客程序不运营时，PLC也在扫描，只但是在一种周期中去除了顾客程序和读输入、写输出这几某些内容。典型PLC在一种周期中可完毕如下几种扫描过程：2.2.1自诊断测试扫描过程为保证设备可靠性，虽然反映所浮现故障，PLC都具备自监视功能。2.2.2与网络进行通信扫描过程普通小型系统没有这一扫描过程，配有网络PLC系统才有通信扫描过程，这一过程用于PLC之间及PLC与上位计算机或终端设备之间通信。2.2.3顾客程序扫描过程机器处在正常运营状态下，每一种扫描周期内都包括该扫描过程。2.2.4读输入、写输出扫描过程在读输入阶段，CPU对各个输入端子进行扫描，通过输入电路将各输入点状态锁入输入映像寄存器。在写输出阶段，将输出映像寄存器状态集中锁定到输出锁存器，再经输出电路传递到输出端子。2.3 PLC构造图及其各某些功能PLC由中央解决单元，存储器，输入单元，输出单元，电源五某些构成。如图2.1所示。图2-1 PLC构造图2.3.1中央解决单元（简称CPU）1.构成：由控制器，运算器，寄存器构成。2.作用：解决和运营顾客程序，进行逻辑和数学运算，控制整个系统，使之协调工作。 2.3.2存储器1.作用：存储系统程序，顾客程序，逻辑变量和其他某些信息。2.构造：由存储体，地址译码电路，读写控制电路，数据寄存器构成。3.存储器类型：ROM、RAM、EPROM、EEPROM。2.3.3输入单元1.作用：接受主令元件、检测元件传来信号。2.输入方式：数字量、模仿量。3.输入类型：直流、交流、交直流。2.3.4输出单元1.作用：将中央解决器输出弱电信号，转换成为现场需要电平信号输出，驱动。2.被控设备执行元件。3.输出类型：继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。2.3.5电源1.作用：将交流电转换成PLC内部所需直流电源，供PLC正常工作7。第三章 PLC控制系统设计3.1 PLC程序设计环节PLC程序设计普通分为如下几种环节：程序设计前准备工作，程序框图设计，程序调试。3.1.1程序设计前准备工作程序设计前准备工作大体可分为三个方面：（1）理解系统概况，形成整体概念。这一步工作重要是通过系统设计方案和软件规格阐明书来理解控制系统所有功能，控制规模，控制方式，输入和输出信号种类和数量，与否有特殊功能接口，与其他设备关系、通信内容与方式等。没有对整个控制系统全面理解，就不能对各种控制设备之间关联有真正理解，编出程序拿到现场去运营，必定是问题百出，不能使用。（2）熟悉被控制对象，编出高质量程序。这一步工作是通过熟悉生产工艺阐明书和软件规格阐明书来进行。可把控制对象和控制功能分类，按响应规定、信号用途或按控制区域进行划分。拟定检测设备和控制设备物理位置，进一步细致地理解每一种检测信号和控制信号形式、功能、规模、互相间关系并预见后来也许浮现问题，使程序设计有放矢。在熟悉被控对象同步，还要认真借鉴此前程序设计中经验和教训，总结各种问题解决办法。（3）充分运用硬件和软件工具。如果是得用计算机编程，可以大大提高编程效率和质量。3.1.2程序框图设计这一步重要工作是依照软件设计规格书总体规定和控制系统详细状况，拟定应用程序基本构造，按程序设计原则绘制出程序构造框图；然后再依照工艺规定，绘制出各功能单元详细功能框图。有系统应用软件已经模块化，那就要对相应程序进行定义，规定其功能，拟定各块之间连接关系，然后再绘出各模块内部详细框图。框图是编程重要根据，要尽量地详细。这步完毕后，就会对所有控制程序功能实既有一种整体概念。3.1.3编写程序依照设计出框图逐条地编写控制程序，这是整个程序设计工作核心某些。梯形图语言是最普遍使用编程语言。在编写程序过程中，可以借鉴已有原则程序，但必要弄懂这些程序段，否则将会给后续工作带来困难和损失。此外，在编写程序过程中要及时对程序进行注释，以免忘掉互相之间关系，要随编随注。注释要涉及程序功能、逻辑关系阐明、设计思想、信号来源和去向，以便阅读和调试。3.1.4程序调试程序调试是整个应用程序设计过程中一项很重要内容，它可以初步检查程序实际效果。程序调试和程序编写是分不开，程序许多功能是在调试中修改和完善。调试时应先从各功能单元入手，设定输入信号，观测输出信号变化状况，必要时可以借用某些仪器仪表。各功能单元测试完毕后，再贯通所有程序，调试各某些接口状况，直到满意为止。程序调试可以在实验室进行，也可以在现场进行。如果是在现场进行程序调试，就要将PLC系统与现场信号隔离，可以使用暂停输入输出服务指令，也可以切断输入输出模块外部电源，以免引起不可预料、也许导致事故机械设备动作11。 3.2 S7-200 PLC选型西门子S7-200系列PLC可以应用于各种自动化系统，其构造紧凑并有功能强大指令集。在V4.0 STEP 7 Micro/WIN SP3编程环境下用比较简朴梯形图进行编写程序更加灵活、以便解决自动化任务。依照控制系统参数对PLC模仿量、数字量I/O点数、性质规定，以及系统设计原则，综合考虑各I/O点电压、电流性质，PLC选取S7-200系列，其CPU单元为CPU226，需要四个扩展模块，依照信号大小，分布状况，对各I/O点进行分组分派。PLC S7-200系列实物图如图4.1所示。图3-1 PLC S7-200系列实物图3.3 控制过程设计控制过程重要完毕加矾、加氯量调节，通过PLC来实现。3.3.1 PLC控制自动加矾 自来水水质解决过程中，加矾是通过工控机分析接受到相应传感器信号来控制阀门开关开合实现。由于不同步段天然水源浊度不同、顾客用水量不同，需要加入明矾用量也不同，因此在水输入前端要先检测这两个指标，以此控制加入矾基本量。解决过后，还要对水质进行二次检查，即在沉淀池出水口再用浊度仪检测，与预设原则量比较后，由PLC产生相应反馈值对阀门进行闭环调节，这样就可以保证解决过后水浊度基本达标。3.3.2 PLC控制自动加氯相比于浊度控制，加氯量控制了沉淀池前端检测环节，控制相对比较简朴，直接在自来水出厂前检测，将其检测值传播给工控机，通过工控机分析，与原则量进行比较，用此差值来控制阀门开合状态。但是加氯量要有个预设值，这个预设值要依照安装现场调试拟定，可选余氯测量采用人工取样、化验分析模式，依照检测数据，人工选用加氯量。3.3.3 工控机单元工控机是整个系统监控中心，该控制系统采用“工控机+PLC”模式，用于生产管理计算机，依照PLC上传各仪表所检测到数据，结合有关原则，通过度析后，将成果下传给PLC，最后由PLC控制如加矾、加氯，依照管压信号控制水流量。监控计算机重要是通过显示、存储接受到视频信号来保证水厂安全，以便于管理，并可自动生成各监测点数据历史曲线，以便顾客查看13。3.4 PLC编程3.4.1 PLC控制系统工作流程1.控制基本过程PLC实时监测整个水解决过程中9路工艺信号，一方面把信号传给工控机，通过组态软件实时显示出来。另一方面重要依照各点实时输入信号，控制调节加药量大小，保持成品水质，达到自动控制水质目。2.模仿量控制（1）控制目：保证自来水厂出水口浊度在2到5之间前提下，尽量节约用矾量。对投矾仪控制重要是通过PLC控制电动调节阀开口大小，电动调节阀控制电流为420mA。其中4mA相应电动调节阀关闭状态，20mA相应电动调节阀最大启动。（2）基本控制思路：浊度控制分粗调和细调两步，先依照取水浊度初步决定调节输出范畴，再依照成品水浊度进行精细调节拟定加药量，保证成品水质。若取水口浊度不不大于50，电动调节阀启动到最大，PLC控制输出20mA电流；若取水口浊度不不大于30不大于等于50，电动调节阀门启动75%,PLC控制输出16mA电流；若取水口浊度不不大于15不大于等于30，电动调节阀门启动50%,PLC控制输出12mA电流；若取水口浊度不不大于5不大于等于15，电动调节阀门启动25%,PLC控制输出8mA电流；若取水口浊度不不大于2不大于等于5，电动调节阀门启动为10%,PLC控制输出5.6mA电流。在以上初步设定范畴内，再判断沉淀池浊度，当沉淀池浊度不不大于5时，增大电动调节阀启动度，PLC控制输出电流增大；当沉淀池浊度不大于2时，减小电动调节阀启动度，PLC控制输出电流减小。3.4.2西门子S7-200型PLC控制I/O分派表及中间变量分派表表3-1 西门子S7-200型PLC控制I/O分派表表3-2 中间变量分派表3.4.3 西门子S7-200型PLC控制梯形图1.网络将各个输入模仿量传送到相应显示存储单元，上位机通过RS485串行通信口读取显示存储单元中数据，通过MCGS界面显示。中间分派网络如图3-2所示。图3-2 中间变量分派网络2.网络实现加矾粗调。通过取水浊度初步设立加矾控制输出范畴，将各个浊度段相应控制输出电流初值放入变量寄存器。当取水口浊度值不不大于50时，PLC控制输出20mA电流，相应D/A数字量为32767；当取水口浊度值不不大于30不大于等于50时，PLC控制输出16mA电流，相应D/A数字量为26214；当取水口浊度值不不大于15不大于等于30时，PLC控制输出12mA电流，相应D/A数字量为19660；当取水口浊度值不不大于5不大于等于15时，PLC控制输出8mA电流，相应D/A数字量为13107；当取水口浊度值不不大于2不大于等于5时，PLC控制输出5.6mA电流，相应D/A数字量为9175；当取水口浊度值不大于等于2时，PLC控制输出4mA电流，相应D/A数字量为6553。加矾粗调网络如图3-3所示。图3-3 加矾粗调网络3.网络系统开关。系统在取水泵口设立有流量计，一方面可以测量取水流量，同步也作为系统启动标志。可以选用一定流量值作为标志，如本方案以10 m3为界，若取水口流量值不不大于10 m3证明取水开始工作，就需要启动数字量输出接口加氯仪和投矾开关，若取水口流量值不大于10 m3就关闭数字量输出接口加氯和投矾开关。这样能保证氯气和明矾充分运用从而避免资源挥霍。系统开关网络如图3-4所示。图3-4 系统开关网络4.网络实现加矾细调。取水口浊度不不大于50不大于等于100,电动调节阀启动到最大，PLC控制输出20 mA电流，同步参照成品水浊度，即沉淀池浊度。 详细控制办法是先依照进水口浊度输出粗调量，延时一定期间后，判断沉淀池浊度，如果沉淀池浊度不不大于5，控制电流就在原值基本上增长一种单位，增大加矾电磁阀开度，最大增长至全开，相应输出电流20mA；当沉淀池浊度值不大于等于2时，控制电流就在原值基本上减小一种单位同步减小加矾电磁阀开度，最小减小至全关，相应输出电流4 mA。最后使沉淀池浊度保持在2和5之间。调节过程中输出电流值和阀门返回实际开度值可通过组态软件实时显示。如果控制输出值和阀门返回开度值相差超过一定范畴还可输出故障报警。加矾细调网络如图3-5所示。图3-5 加矾细调网络5.网络（浊度不不大于30不大于等于50），网络6(浊度不不大于15不大于等于30),网络7(浊度不不大于15不大于等于30)，网络8(浊度不不大于5不大于等于2)，网络9(浊度不大于等于2)梯形图都与网络4相似，只是初值有变化，在此就不一一列举了。在控制程序中用到了软手动操作，就是通过PC机操作窗口完毕现场设备控制，也称为远程操作。现场设备中操作方式为软手动如控制加矾量，通过软手动操作面板，可以实现软手动和自动之间切换。如果过程变量超过正常范畴时特殊状态或供电系统、设备发生故障，系统就会报警。上位机监控系统提供一种和谐人机交互平台，作为工作人员以便直观地监控系统运营状况。PLCI/O地址分派是一项非常重要工作，其重要作用是拟定各I/O设备详细功能及在PLC I/O模块上详细物理位置，以便相应唯一PLC程序地址。I/O地址分派应按一定规律进行，尽量将类似功能I/O设备地址编在一起，便于管理。由于PLC程序设计不也许一步到位，同样I/O地址分派也不也许一次敲定，在后来程序设计、调试或系统进一步改造过程中，都也许增长I/O点数。因而，在I/O点数初次估算时，应尽量避免PLC使用能力接近饱和，应当留有一定裕量，普通为30%左右。这对于工程预算较为紧张系统尤为必要。在编写程序时候咱们用到了几种方案，起初是多次判断沉淀池浊度，当沉淀池浊度不不大于5，电动调节阀门就在原基本上增大10%，PLC控制输出增大1.6mA，再判断出水口浊度，若其值不不大于2.5，电动调节阀门启动就继续增大，PLC控制输出也继续增大。这样每个网络增长数值不同，编写程序时计算量也比较大，而当浊度降下来了之后，电动调节阀门启动度不能及时减小，PLC控制输出电流又不能相应下降，整个程序缺少灵活性。通过多次实验，选取了PLC控制输出电流值能增能减，使各个网络构成一种回路，既能保证所要加入明矾量至少又能让浊度达到咱们规定值，使资源得到了充分得用。3.5 程序调试当程序编写完后来，要对程序进行调试，分两种办法，即静态调试和动态调试。先进行静态调试即由人工“代替”“模仿”计算机对程序进行仔细检查，重要检查程序中语法规则和逻辑构造对的性。很大一某些错误可以通过静态检查来发现。然后进行动态调试，可以设立不同初值。在调试过程中咱们设立不同电流值，让其在各个网络中运营，看程序运营与否灵活，能否让沉淀池浊度保持在2到5之间。在实验室对系统控制程序进行多次静态调试和动态调试之后，程序才得已逐渐完善。我在程序编写和调试期间遇到了诸多问题，下面详细简介一下其中某些程序。1.最初加矾调节网络，如图3-6所示。图3-6 最初加矾调节网络上图是最初编写程序，很简朴。当计数器T37计数时间到达后，辅助继电器M0.0得电，执行整数加指令，即PLC控制输出电流值增大，同步对M0.0复位。当计数器T38计数时间到达之后，对M0.0置位。程序进入下一种循环阶段。该程序中PLC控制输出电流值只能增大，即加矾量只能增长，不能减少，不符合控制原则。2.改进加矾调节网络，如图3-7所示。图3-7 改进加矾调节网络上图是改进之后程序，当计数器T37计数时间到达后，判断沉淀池浊度，若沉淀池浊度不不大于5，PLC控制输出电流值不大于20mA，辅助继电器M0.0得电，执行整数加指令，即PLC控制输出电流值增大，同步对M0.0复位；若沉淀池浊度不大于等于2，PLC控制输出电流值不不大于4mA，辅助继电器M0.0得电，执行整数减指令，即PLC控制输出电流值减小，同步对M0.0复位。该程序能保证沉淀池浊度在2到5之间，基本能满足规定。3.手动调节网络，如图3-8所示。图3-8 手动调节网络以上是日后额外增长手动调节梯形图，详细是添加了两个辅助继电器M11.0和M12.0。当M11.0得电，执行整数加指令，即PLC控制输出电流值增长；当M12.0得电，执行整数减指令，即PLC控制输出电流值减小。该程序能满足手动控制规定，但是额外增长了梯形图，使整个程序看起来很复杂。并且自动控制和手动控制是孤立，当手动调节达到规定后，转为自动时，所得到电流值不是手动控制达到规定那个值，即加矾量发生了变化，使控制系统不能实现手动与自动双向无扰动切换。通过多次重复修改调试程序，最后将手动调节和自动调节程序写在一种网络里，仅仅只是增长了一种辅助继电器,得到最后控制梯形图。在程序编写过程中，还因每个分段网络中第二个计数器设立控制时间相对机器周期过长，调试时在程序运营中看不到中间变化值，PLC控制输出电流值一下加到最大，一下又减小到最小。因而程序里面参数要设立得合理，必须通过多次实验。在实验室调试成功之后，还要想到在现场也许遇到诸多问题，必须预先设计多套方案，以便在现场调试时候可以顺利解决实际控制中问题，例如某些检测设备测量值也许不精准，需要滤波等。第四章 总结与展望本文通过度析国内外净水厂及其计算机自动控制系统现状比较，针对水厂控制规定设计了一套自动化控制系统。经实验室调试和现场运营实验，系统能较好地完毕调节任务，无论取水浊度在哪个范畴系统都能在较短时间自动将加矾量调节到适当位置，保证成品水质浊度在25技术规定。其他通讯、显示、操作、报警及历史曲线等各项功能工作正常，达到了客户提出系统规定。水厂生产实现自动化控制，变化了老式生产运营管理方式，增进了净水解决技术水平提高。采用PLC来实现自来水加药过程自动控制，可使控制方案简洁，设计和施工周期缩短，整个系统具备较高可靠性，维护以便。同步将落后手工操作方式改成全自动控制，不但有助于操作人员身体健康，并且大大提高了生产效率和制水质量，本控制系统可广泛合用于各种不同水质和工艺流程，具备较高实用价值。在应用方面，中小型自来水厂自动化系统有着广泛前景。依托当代化技术手段对生产过程进行控制和管理，提高设备运营效率和可靠性，节约宝贵水、电资源，是技术发展必然趋势，也是适合国内国情较好做法。随着国内加工业和微电子产业发展以及对水解决工艺不断摸索，如何有效地运用计算机技术和控制理论结合水厂详细解决工艺突破老式控制方式，使水解决向原则模式化、智能化、无人化发展将是水解决自动化发展一种重要方向。在此后发展中，咱们可以扩展更高品位功能，例如在线视频控制，远程质量监测等，采用该技术后，可将全区、市各自来水厂数据实时入网，以便各监测部门实时监督，并自动生成报表，有很大发展前景和空间。在设计中预留接口，可以以便后来将电机等重要设备运营、报警数据如过流、过压、缺相等纳入本监控系统，集中显示记录，进一步提高整体运营可靠性，数据记录自动化以及完备性。在程序中还可以用到比例/积分/微分（PID）回路控制指令，通过PID调节，可以更精准控制加矾量。但是在本系统中程序里面设立延时时间较长，运用PID调节，容易形成振荡，并且在本系统中PID调节参数整定很难，需要耗费诸多时间和经历，因而本程序设计中没有采用这个控制办法。致 谢通过一段时间忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声了。作为一名专科学生，由于经验缺少，我在设计过程中难免有许多考虑不周全地方，如果没有导师督促指引，以及同窗们支持，我想要完毕这个设计任务是难以想象。 在这里一方面要感谢我导师吴丽娇教师。吴教师平日里工作繁多，但在我做毕业设计这段期间内，无论是从查阅资料到现场调试，还是设计草案修改和拟定，以及中期检查和后期详细设计等每个阶段都予以了我悉心指引。每当在设计中遇到困难时，吴教师总会耐心地协助我解决一道道难题，并且勉励我要敢于实践，这对我接下来可以顺利地完毕设计工作起到了良好铺垫作用。除了敬佩吴教师专业水平外，她严谨治学态度和对工作布满热情精神也是我永远学习榜样，并将会积极影响我此后学习和工作。 再次，要感谢在毕业设计过程中帮我提供研究资料同窗们，如果没有她们协助，本次设计完毕将变得非常困难。 最后，还要感谢我母校泉州泰山航海职业学院三年来对我大力栽培；同步还要感谢我爸爸妈妈、我同窗们，正是由于有了你们支持和勉励，我毕业设计才会顺利地完毕。 衷心感谢在百忙中评阅论文和参加答辩各位教师！参 考 文 献1 刘灿生.自动化是国内水厂发展方向J .给水排水，24（12）：12 丁亚兰.国内外给水工程设计实例M. 北京：化学工业出版社，：61653 吴月华.引进