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1、安徽工程大学机电学院毕业设计 I 基于基于 PLCPLC 的水厂滤池自动控制系统设计的水厂滤池自动控制系统设计 摘摘 要要 水是生命之源，供水自然关系到国计民生的重要地步，供水不仅要满足工业用水， 还要满足生活用水,农业用水等等，其中最为重要的是生活用水，各城市的大中小水厂 是生活用水的直接来源，水厂滤池的好坏不仅影响出水的质量，更关系到人民的生命 安全，所以水厂滤池在供水中起到很重要的作用，以前的水厂滤池大都使用人工控制， 不仅费力，而且劳动强度大，劳动效率低，出水的质量也很难保证，因此，对水厂滤 池提出自动化改造已经是很有必要的事情了。 在设计之初，从网络上查阅了当前水厂滤池普遍采用的过滤
2、方法，以及存在的不 足，但是每一种方法都不是十全十美的，只有通过不断的改进，才能逐步达到最优化 设计。 本设计从水厂滤池控制系统要求的最低控制要求和控制工艺出发，设计出了基于 PLC 的水厂滤池控制系统，并且在滤池正常过滤的过程中，为了实现恒水位过滤，设 计了以出水流量为控制参数的滤池液位 PID 控制系统。而在系统接收到反冲洗信号时， 本系统在设计上就主控 PLC 如何更好的与现场 PLC 协调控制滤池的反冲洗方案进行了 对比并且做了优化，增强了控制思路的清晰性，达到了预期的控制效果。根据系统的 控制要求，进行了硬件设备的选型，设计了控制系统硬件配置图、I/O 模块接线图，并 编写了实现控制
3、算法的程序。 关键词关键词：水厂滤池，PLC，自动反冲洗，控制系统 李涛：基于 PLC 的水厂滤池自动控制系统设计 II The Application of PLC in Waterworks Control System ABSTRACT Water is the source of life, water supply natural relations to the peoples livelihood important point, water supply that not only meets industrial water, and also to meet the wat
4、er for living, agricultural water and so on, of which the most important is the water for living, each city medium small waterworks is the direct source of the life in the water, water quality term of not only affects the quality of the water, the more relationship to peoples life safety, so the wat
5、er in the water in term plays very important role, most of the water before viewing using artificial control, not only arduous, and the intensity of labor, labor efficiency is low, the water quality also is very difficult to guarantee, therefore, viewing of water automation reconstruction has put fo
6、rward is very be necessary things. At the beginning of design, network from the current term of waterworks is generally used to filter method, and the deficiency, but each kind of method is not perfect, and only through continuous improvement, to gradually achieve the optimization design. This desig
7、n from viewing a water control system minimum control requirements and control technology of the design based on PLC control system of waterworks ponds, and in the process of viewing a normal filter, in order to realize constant water level filtering, designed for the flow of water out of the liquid
8、 level control parameters for viewing the PID control system. And in the system to receive to reverse wash signal, this system in the design is how to better and PLC control the PLC coordinated control term of reverse wash scheme comparison and optimization, strengthening the control of the idea of
9、clarity, achieve the expected effect of control.According to the systems control requirements, the hardware equipment selection, design the hardware of control system configuration chart, I/O modules the wiring diagram, and write to realize the control algorithm procedures. Keywords：Viewing waterwor
10、ks, PLC, automatic reverse wash, the control system 安徽工程大学机电学院毕业设计 III 目录目录 引引 言言- 1 - 第第 1 1 章章 绪论绪论- 2 - 1.1 课题研究内容- 2 - 1.2 课题研究意义- 2 - 1.3 研究现状.- 2 - 1.4 发展趋势.- 4 - 第第 2 2 章章 控制系统总体方案的设计系统的分析控制系统总体方案的设计系统的分析- 6 - 2.1 V 型滤池工艺过程- 6 - 2.2 工作过程.- 6 - 2.3 滤池控制系统的控制任务及其设计.- 8 - 第第 3 3 章章 系统总体方案的设计系统总体
11、方案的设计- 10 - 3.1 滤池自控方案及总体结构的实现.- 10 - 3.2 PID 控制算法的基本原理- 10 - 3.4 现场控制器与反冲洗控制器的链接.- 15 - 第第 4 4 章章 滤池自动控制所需的主要硬件设备滤池自动控制所需的主要硬件设备- 18 - 4.1 设备清单- 18 - 4.2 PLC 的概述.- 18 - 4.3 I/O 模块的基本参数配置- 21 - 4.4 传感器和执行器的选择- 22 - 4.5 系统的硬件配置及 I/O 连接图- 26 - 第第 5 5 章章 系统的软件设计系统的软件设计- 29 - 5.1 软件总体方案的设计- 29 - 5.2 控制参
12、数整定- 31 - 5.3 控制方案程序- 33 - 第第 6 6 章章 组态监控的设计组态监控的设计- 36 - 6.1 MCGS 组态软件的简介.- 36 - 6.2 MCGS 组态软件的系统构成- 36 - 6.3 监控界面的设计.- 37 - 总结与展望总结与展望- 46 - 致致 谢谢- 47 - 参考文献参考文献- 48 - 附录 A：外文文献- 49 - 附录 B：参考文献摘要.- 52 - 李涛：基于 PLC 的水厂滤池自动控制系统设计 IV 插图清单插图清单 图 2-1 滤池工艺过程简化图.6 图 2-2 滤池工艺结构的简图.8 图 3-1 滤池自控网络拓扑图. .10 图
13、3-2 模拟 PID 控制器原理框图. .11 图 3-3 滤池液位控制框图. .13 图 3-4 出水阀的液位控制流程图. .14 图 3-5 调整前的反冲洗过程. .15 图 3-6 调整后的反冲洗过程. .16 图 4-1 可编程序控制器的硬件结构框图. .19 图 4-2 系统硬件配置图. .27 图 4-3 输入输出模块接线图. 28 图 5-1 滤池自控流程图. .29 图 5-2 自动反冲洗子程序. .30 图 5-3 广义过程方框图. 31 图 5-4 PID 仿真运行后的波形图. 33 图 5-5 滤池恒水位过滤程序梯形图. .34 图 5-6 自动反冲洗子程序梯形图 35
14、安徽工程大学机电学院毕业设计 V 表格清单表格清单 表 4-1 设备清单列表. .18 表 4-2 模拟量模块输入输出参数表. .21 表 4-3 I/O 地址分配表. .27 表 5-1 自平衡过程阶跃响应曲线及其传递函数. .31 表 5-2 自平衡过程整定计算公式. .32 李涛：基于 PLC 的水厂滤池自动控制系统设计 VI 安徽工程大学机电学院毕业设计 - 1 - 引引 言言 水是生命之源，供水自然关系到国计民生的重要地步，其中最为重要的是生活用 水，各城市的大中小水厂是生活用水的直接来源，水厂滤池的好坏不仅影响出水的质 量，更关系到人民的生命安全，所以水厂滤池在供水中起到很重要的作
15、用，以前的水 厂滤池大都使用人工控制，不仅费力，而且劳动强度大，劳动效率低，出水的质量也 很难保证，因此，对水厂滤池提出自动化改造已经是很有必要的事情了。 滤池是水厂常规处理净水构筑物的最后一道工序，滤池运行得好坏直接影响到水 厂的出水水质。但是很多快滤池在运行一段时间后，就会出现过滤层含泥量增大，在 反冲洗强度设计值范围内不能达到预期的反冲洗效果，并且冲洗历时延长，产水量下 降，严重阻碍了快滤池的正常运行。滤池反冲洗对滤池工作效果影响甚大，若采用较 好的反冲洗技术，使滤料层经常处于最优条件下反冲洗，不仅可以节水节能，还能提 高出水水质，增大滤料层截污能力，提高滤速，延长过滤周期。 如果对控制
16、系统不做一些适量的调整，滤池控制系统也就失去了他本身存在的意 义，再加上我国的经济发展不是很平衡，在我国的一些偏远地区，水厂滤池基本上是 靠人工操作，根本实现不了自动化，因此，设计一套适合我国国情的滤池控制系统已 经十分必要，从引进外国的全套设备，到自己逐步积累掌握部分的技术，我们已经可 以设计出一套及经济适用，又操作方便的滤池控制系统，并且能够建立规模适宜、自 动化水平相对较高、运营成本较低的符合自身发展水平的自动监控系统。 李涛：基于 PLC 的水厂滤池自动控制系统设计 - 2 - 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 课题研究内容课题研究内容 随着人们生活水平的提高，人们越来越注重饮食的健康，水作为生命之源，自然 而然的受到人们越来越多的重视，供水不仅要求要满足人们的生活需要，供水质量的 好坏也受到人们的重视，水厂的滤池是供水系统的最后一道屏障，滤池功能的强弱， 直接关系到供水的质量，甚至和人们的生活健康息息相关，随着科学技术的发展，滤 池的自动化程度越来越高，为了跟上时代科技的步伐，以及进一步提高滤池的自动化 功能，提高滤池出水的质量，必须对滤池进行现代化升级和改造。
