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1、毕业设计说明书课题名称:基于触摸屏、PLC的超纯水监控系统系 别 电气电子工程学院 专 业 生产过程自动化 班 级 工自 0811 姓 名 陈巧灵 学 号 0802171115 指导教师 朱玉堂 起讫时间： 2011年 2 月 21日 2011年 4月 15 日（共 8 周） 摘要随着社会经济高速发展，人们对于工作效率和生产要求不断的提升，这无疑对工业自动化水平要求也越来越高，而自动化水平的高低直接影响着一个国家的经济发展，所以自动画化软件如PLC、触摸屏也越来越被运用到人们所常见的工控领域中，根据传化公司提供的这一超纯水的控制原理图及说明书，本人深入的解读了关于该系统设计说和实验设备，解读了
2、PLC各个模块的功能和特点，如何让触摸屏与PLC联合在一起实现实现人机控制，在编程和设备连接技术中都做了大量准备，并结合在课堂上老师所传授的知识及参考文献，从系统要求控水精度及设备运行稳定性入手，设计出了符合要求的一套基于触摸屏、PLC的超纯水监控系统。在设计该超纯水的控制中，本课题充分利用了PLC与触摸屏相结合的人机界面，充分发挥了PLC控制灵活，稳定，编程方便的特点，和上位机紧密联合交换一起，并实现了运用触摸屏控制PLC的人机自动界面，该监控系统具有自动化水平高，控制方便及时，能实时的反应出水质量，减少外界干扰，纯水处理快而高效的特点。这是一种比较科学的设计方法和思路，这种控制方式也被很多
3、工厂及研究场合所用。关键词：可编程控制器；触摸屏；纯水 目录第一章 超纯水制备的概述41.1 纯水的应用范围41.2 国内外的研究状况及发展趋势51.3、工业纯水的制备技术及工艺6第二章 纯水系统的研究现状与意义7第三章 系统控制要求93.1自动控制说明93.2混床103.3、输送103.4 混床操 作 说 明113.5 过滤器操作说明133.6 供水工艺流程图143.7 过滤器及混床图14第四章 控制系统硬件设计选型及要求194.2可编程控制器(PLC)选型194.3 控制系统硬件组成204.4 FXCPU-FX2NC可编程控制器204.5 PLC接线图示意图214.6 超纯水控制输入输出I
4、/O分配表22第五章 控制系统软件设计245.1控制系统软件组成245.2、用GPP编写梯形图245.3、传输、调试245.4 PLC程序255.5 触摸屏265.6 触摸屏流程图说明30第六章 质量的控制（以单个交换柱工作时为例）316.1 新树脂的处理316.2 操作注意事项316.3 成品水质量控制32第七章 设备安全操作、维护及保养337.1设备操作和安全常识337.2停机337.3安全常识34总结35致 谢36参考文献37附件237第一章 超纯水制备的概述1.1纯水的应用范围超纯水一向被称为工业系统的“血液”。随着高新技术的发展，工业部门对水、气、化学试剂及环境这些基础条件提出了越来
5、越高的要求。这也促进了相应产业和技术的进步，水作为一用量最大、面最广的基本材料，其发展的速度尤为迅速。当今，纯水和超纯水已成为现代工业部门必不可少的基础材料之一，它们在电子、医药、能源、化工、汽车、机械、电镀、电池、冶金等几乎全部的工业及实验室领域中已得到了广泛的应用。（1）纯水在电子工业中的用（2）纯水在医药工业中的应用（3）纯水在能源工业中的应用（4）纯水在化工工业中的应用（5）纯水在其他工业中的应用1.2 国内外的研究状况及发展趋势 长期以来，PLC始终处于工业控制自主动化领域的战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时PLC也承受
6、着来自其他产品的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。目前全世界PLC生产厂家约200家，生产300多种产品。日本三菱公司是世界上较早研制和生产PLC的主要厂商之一。其主流产品包括三菱FX2N、FX2C、FX1系列PLC。FX2N系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块。这是日本PLC进入中国市场以来又一个重要的里程碑。 21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步
7、向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。二、主要研究(设计)内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程 1.设计内容： 水处理主
8、要是顺序逻辑控制，这正是PLC控制的优势所在。在众多的PLC生产厂家中，三菱公司的FX2NPLC系列产品以其较高的性价比成为众多用户的首选。FX2N是模块化的中小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用，模块化、无排风扇结构，各种单独的模块之间可进行广泛的组合以用于扩展。要求完成以下内容： 1. 熟悉PLC的特点及应用。2. 熟悉过滤器设备的原理和性能。 3. 确定该控制系统的功能并进行方案设计，选择传感器、执行器，选择PLCI/O模块、控制模块、通讯模块等。 4. 说明混床控制的工作过程，给出控制原理的详细分析与说明。5.用三菱PLC编写混床控制 梯形图。1.3、工业纯水的制备技术及工艺一、反
9、渗透 基本原理当纯水和浑水被理想半透膜隔开，理想半透膜只允许水通过而阻止杂质通过，此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入混水一侧，这种现象称为渗透，若在膜的混水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压力，当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时，水的流向就会逆转，此时，浑水中的水将流入纯水侧，上述现象就是水的反渗透（RO）处理的基本原理。 RO反渗透膜RO（Reverse Osmosis）反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术，源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究，后逐渐转化为民用，目前已广泛运用于科研、医药、食
10、品、饮料、海水淡化等领域。 RO反渗透膜孔径小至纳米级（1纳米=10-9米），在一定的压力下，H2O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。 一般性的自来水经过RO膜过滤后的纯水电导率5s/cm（RO膜过滤后出水电导=进水电导除盐率，一般进口反渗透膜脱盐率都能达到99%以上，5年内运行能保证97%以上。对出水电导要求比较高的，可以采用2级反渗透，再经过简单的处理，水电导能小于1s/cm）, 符合国家实验室三级用水标准。再经过原子级离子交换柱循环过滤，出水电阻率可以达到18.2M .cm，
11、超过国家实验室一级用水标准（GB 668292）。 目前的主要困难是研制价格便宜、稳定、长期受压无损的反渗透膜 。中国从21世纪初开始掌握自主反渗透膜生产技术，在国家的大力支持下，将该计划列入国家计委高新技术产业化重点发展专项计划，由国家海洋局下的杭州水处理研究开发中心的子公司杭州北斗星膜制品有限公司承担并研发成功。目前反渗透膜市场95为进口膜，国产膜只占据了5%左右的市场，中国的反渗透技术还有很长的路要走。应用范围太空水、纯净水、蒸馏水等制备； 酒类制造及降度用水； 医药、电子等行业用水的前期制备； 化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备； 锅炉补给水除盐软水； 海水、苦咸水淡化； 造纸、电镀
12、、印染等行业用水及废水处理。以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型，、高效流体分离单元操作技术，30年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于国民经济的各个领域。第二章 纯水系统的研究现状与意义随着现在社会的不断发展，无疑对于自动化行业的要求水平就越来越高，可以说，一个社会的经济发展与该国自动化行业的发展有着密切的联系。现如今，随着科技发展，PLC、触摸屏以其优异的性能而被广泛的应用于各个自动化与非自动化行业，在这竞争激烈的社会，掌握PLC、触摸屏设计和应用是从事工业控制研发技术人员必须掌握的一门专业技术。PLC即可编程控制器，是针对工业自动化控制领域开发设计的、适用于工业现场工作的、以
13、现代微处理器技术为核心的控制器，PLC的控制功能可以根据使用者所编译的软件不同而不同，但可实现多种功能，PLC的学习比较一般编程学习困难的地方就在于要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的编程技术，更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合理的PLC型号，然后进行资源配置，并以此为基础，设计控制系统。对于比较复杂的自动化要求较高的研究系统，要求作者不仅要有充分的实战经历，更要求有更为缜密的逻辑思维。触摸屏是一种无需通过专业学习，只需根据人性化的思维方式就能操作使用的电脑输入设备，它是目前最简单、方便自然的一种人机交换方式，应用非常广阔。对于我们这样的初学者来说，通过这项毕业设计无疑是对编程级相
14、关这方面都是一种锻炼，学习和提高，因为这项毕业设计是我自这学习以来所遇到最符合实际性的，最真实的，也是最艰难的一个编程设计的课题，具有非常挑战性的任务，我相信通过这一课课题的设计编程，会让我在以前对于PLC、触摸屏所学的很多存在的漏洞得以修复和改正的。二、基本内容 超纯水自动监控系统采用“PLC控制系统 + 现场人机界面(HMI) + 触摸屏上位机数据采集系统”的设计方式，通过混过滤器的反复过滤，再进行树脂再生，到处理完毕。全部设备可随时实现完美的手、自动运行，最大限度保证控制系统的人性化、操作的灵活性、系统的安全性及系统的可控性。控制系统对同类N用1备用设备均采用“均衡磨损运行控制机制”及“设备故障替换自动投入控制机制”，实现设备使用寿命的最大化，实现生产的连续性。 进水增压泵不锈钢过滤器活性炭滤器保安过滤器RO高压泵中间水箱混床纯水箱输送泵终端膜过滤器使用本课题基于PLC、触摸屏的超纯水监控系统，对于设计者的要求有:1、熟悉超纯水系统的组成、结构以及其功能；2、掌握PLC的使用与编程包括选型、编程及调试能力；3、掌握触摸屏与PLC的通信及其应用；4、熟悉触摸屏软件的使用；5、熟悉相应仪表的选型与参数调整能力；三、重点难点本课题可以在自动控制综合实
