燕山大学plc课设.doc

燕山大学plc课设

燕山大学
课 程 设 计 说 明 书

题目:工业污水处理的PLC控制

学院(系）: 电气工程学院
年级专业： 10级仪表三班
学 号：
学生姓名：
指导教师：
教师职称： 副教授

燕山大学课程设计（论文）任务书
院(系)：电气工程学院 基层教学单位:自动化仪表
学 号

学生姓名

专业(班级)
10级仪表三班
设计题目
工业污水处理的PLC控制
设
计
技
术
参
数
分析污水处理的过程,实现以下技术参数:
1、流量控制，由流量计计量流量，并由进水阀调整流量
2、中和处理,由PH值量计，测量污水的酸碱值,控制加酸阀、进碱阀进行中和作业
3、温度处理，由温度计计量，若水温过高,加水降温
4、水位控制，由水位控制器控制处理池水位，并由排水阀门调整水位

设
计
要
求
1、设计题目内容
2、设计过程和有关说明
3、绘制电气原理图：包括主电路、控制电路、PLC硬件电路、I/O接口表
4、PLC控制程序（梯形图和指令表)
5、调试结果
6、参考资料
7、心得体会
工
作
量

一周的课程设计,完成工业处理污水的PLC控制的基本要求，实现控制功能，准确无误的达到污水处理的技术指标，完成课程设计报告的撰写,最后进行答辩

工
作
计
划
第一天、第二天:熟悉课设题目要求,弄清题目要求，查阅资料，进行理论设计
第三天、第四天：完善理论设计，进行实验仿真调试，撰写报告
第五天：完善过程，完成报告，进行答辩
参
考
资
料
《PLC电气控制技术》，漆汉宏 主编,机械工业出版社，2006年
《FX系列PLC编程及应用》，寥常初 主编,机械工业出版社，2004年
指导教师签字

基层教学单位主任签字

目录
摘要…………………………………………………………………1
第一章 PLC相关知识与介绍 ……………………………2
第二章 总体设计方案………………………………………4
第三章 设计过程 ……………………………………………5
3。1 流程图的设计……………………………………………5
3.2 电气原理图设计…………………………………………6
3.3 元器件标注及梯形图……………………………………7
第四章 调试结果与说明 …………………………………8
第五章 调试结果与说明…………………………………10
第六章 心得体会……………………………………………13
参考文献…………………………………………………………14

摘要

中国水资源人均占有量少，空间分布不平衡。随着中国城市化、工业化的加速,水资源的需求缺口也日益增大。在这样的背景下，污水处理行业成为新兴产业，目前与自来水生产、供水、排水、中水回用行业处于同等重要地位。
　　虽然由于国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高，中国污水处理行业正在快速增长,污水处理总量逐年增加，城镇污水处理率不断提高.但目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段.
　　一方面，中国目前的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。另一方面,中国的污水处理率与发达国家相比，还存在着明显的差距，且处理设施的负荷率低。
因此中国应完善污水处理的政策法规，建立监管体制,创建合理的污水处理收费体系，扶植国内环保产业发展，推进污水处理行业的产业化和市场化。污水处理行业是一个朝阳产业，发展前景十分广阔。中国将在“十一五”期间投资3000亿元以推进城市污水处理和利用，中国污水处理行业由此迎来高速发展期。
本次课设的任务：为保证工业污水处理过程的安全性、可靠性和生产的连续性提高污水处理厂的自动化水平本课题的任务是运用可编程控制器来控制污水处理过程中污水的流量控制、PH值的调节、温度处理、水位控制.

第一章 PLC相关知识与介绍
1.1、定义:可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输人和出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计.
1。2、基本结构：可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，可编程逻辑控制器及其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为:
(一）、电源
可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。一般交流电压波在+10％（+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。
（二）、中央处理单元（CPU)
中央处理单元（CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。执行完毕之后各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行.
（三）、存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器.
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
（四）、输入输出接口电路
现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。
现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号.
（五）、功能模块
如计数、定位等功能模块。
1。3.工作原理：当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段.完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
1.4.功能特点：
（一）、系统构成灵活，扩展容易,以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。
（二)、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短,现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
（三）、能适应各种恶劣的运行环境,抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。

第二章 总体设计方案
根据课设题目分析任务要求。首先，确定了污水处理的过程是动态的,进水阀门处由流量控制计控制进水速度。然后，水槽内进行酸碱中和、温度调解处理。最后，水位检测计测得水位高低,控制排水阀门的大小。这就是污水处理的简略过程。
由污水处理的过程可知，各项处理步骤应为并行运行。画出系统的流程图，分块逻辑设计，最后把梯形图做并联连接。由于各个过程之间存在多触点或多线圈对应的问题，所以并联梯形图中应添加主控电路.
梯形图设计好后，用软件仿真，验证结果，绘制电气原理图，撰写报告。

第三章 设计过程

3。1 流程图的设计
根据控制要求绘制污水处理的流程图：
(1)流量控制，由流量计计量流量，并由进水阀调整流量。
1） 当流量计测到水的流速过慢时,其过慢触点（X2）接通,进水阀门开大(Y0有输出），使水的流速加快。
2） 当流量计检测到水的流速过快时，其过速触点(X0)接通，进水阀门关小（Y1有输出)，使水的流速减慢。
3） 当流量计检测到水的流速适中时，其适中触点(X1)接通，进水阀门不动作(Y0、Y1无输出）。
（2）中和处理，由PH值量计，测量污水的酸碱值，控制加酸阀、进碱阀进行中和作业.
1)若为强酸时，PH值量计强酸触点（X12)接通，报警器发出警报(Y4有输出），加碱阀门打开（Y2有输出)
2) 若为强碱时，PH值量计强碱触点（X7）接通, 报警器发出警报(Y4有输出）,加酸阀门打开（Y3有输出）。
3） 若酸碱适中时,PH值触点(X14)接通,加碱阀的加酸阀门关闭， 报警器不报警。
(3)温度处理，由温度计计量，若水温过高，加水降温。
1）若水温过高，温度计触点（X10)接通，加水阀门打开(Y5有输出）。
2）若水温适中，温度计触点（X6)接通，加水阀门关闭（Y5无输出）。
（4）水位控制，由水位控制器控制处理池水位，并由排水阀门调整水位。
1）若处理池水位过高时，水位控制器触点（X3)接通，排水阀门开大（Y7有输出)。
2)若处理池水位过低，水位控制器触点(X5)断开,排水阀门关小（Y10有输出）.
3）若处理池水位适中，水位控制器触点(X4)接通，排水落石出阀门不动作(Y7、Y10无输出）。
（5）按下起动按钮（X11）,该不处理系统投入运行，在整个运行过程中搅拌器一直搅拌（Y6有输出）。按下停止按钮(X13），该水处理系统停止工作。
流程图：

3.2 电气原理图设计
电气原理图是根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式绘制的，电气原理图并不按电器元件实际布置绘制,而是根据电器元件在电路中所起的作用画在不同的部位上,用于分析研究系统的组成和工作原理，并为寻找电气故障提供帮助，同时也是编制电气接线图的依据。

此电气原理图由主电路（三相电、熔断器、热继电器、电机）和主控电路（输入开关接口、输出借口、COM口）组成。

3。3 元器件标注及梯形图
输入元器件 输出元器件

第五章 调试结果与说明
将设计好的梯形图，编译在三菱PLC仿真软件上，进行逻辑测试，得到正确的时序图，说明梯形图设计无误。

打开启动按钮X011，搅拌电机输出,主控电路得电。

按下停止按钮X013,搅拌电机停止，主控电路断电

过速触点X0接通，进水阀门关小（Y1有输出）

过慢触点X2接通，进水阀门开大（Y0有输出）

适中触点X1接通,进水阀门不动作(Y0，Y1无输出)

强酸触点X12接通，加碱阀门打开（Y2有输出），报警器报警（Y4输出）

强碱触点X7接通，加酸阀门打开（Y3有输出）,报警器报警(Y4有输出）

酸碱适中触点X14接通，加酸加碱阀门关闭，报警器不报警

温度过高，X10接通,加水阀打开 温度适中，X6接通，加水阀关闭

水位过高，X3接通，排水阀开大 水位过低,X5接通，排水阀关小

水位适中，X接通，排水阀不动作.

第六章 心得体会
通过一周的课程设计，对电气控制及PLC的知识有了更深一步的了解.在对课设题目的分析中，明确了PLC控制的工业实现与易操作性。学会了三菱PLC编译器与VISIO画图软件的初步应用.经过团队的相互协作，最终设计出符合控制要求的PLC流程图、电气原理图、梯形图等程序，实现了污水处理的要求。
课设过程中，遇到的软件问题经同学的帮助得以解决。组内分析题目时也遇到了一些难题和分歧，经过询问老师和互相讨论，也达成了共识，最终大家对课设的内容与相关知识都得到很好的学习。

参考文献

《PLC电气控制技术》，漆汉宏 主编，机械工业出版社，2006年
《FX系列PLC编程及应用》,寥常初 主编，机械工业出版社，2004年

燕山大学课程设计评审意见表

指导教师评语：

成绩：

指导教师:

2013年 7 月 6 日

答辩小组评语：

成绩:

评阅人：

2013年 7 月 6 日
课程设计总成绩:
答辩小组成员签字：

2013年 7 月 6日

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