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1、摘 要可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心、集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置。它具有功能齐全、使用方便、维护容易、通用性强、可靠性好、性能价格比高等特点，已在工业控制的各个领域得到了极为广泛的应用，成为实现工业自动化的一种强有力工具。本课题研究的内容就是利用PLC技术实现自来水厂虹吸刮泥机的自动化控制，设计其电气控制系统，将最新的控制技术应用到工作过程中，提高虹吸刮泥系统的稳定性、可靠性和实时性。本文综述了PLC控制系统的一般结构；简述了PLC控制系统设计的原则、内容和步骤。针对该虹吸刮泥系统的特点和性能要求，采用了德国西门子公司S7-200系列中S7-214作为系
2、统控制器，重点阐述了该系统的硬件、软件的设计方法，并简要分析了用计时器实现掉电自保的方法和用实时时钟功能实现自动定时刮泥的方法。经过运行实践表明，以PLC控制的系统可靠性和实时性良好，完全满足系统设计要求，取得了良好的经济效益。关键词：可编程控制器 虹吸刮泥系统 掉电自保 实时时钟IAbstractProgrammable Logic Controller (PLC) is a kind of universal industrial control apparatus which is developed rapidly and used widely in recent years, ta
3、king microprocessor as its core, integrating microcomputer technology, automation technology and communication technology. It is applied very diffusely in varied field of industrial control with the characteristics such as all-round functions, flexible application, well reliability, high ratio of ca
4、pability and price and easy maintenance and so on, having become a robust tool to realize industrial automation.The content that this paper studied is to make use of PLC technology to realize the intelligent transformation of the scrape mud system, design the electric control system, apply the lates
5、t control technology to the lathe transform, and improve the stability of the scrape mud system, reliability and real time nature. The paper summarizes the general structure of PLC control system; puts forward the principle, content and step of PLC control system designing. Siphon blow against the s
6、ystem of soil characteristics and performance requirements Germany adopted a Siemens S7-200 series systems as a S7-214 controller focuses on the systems hardware and software design methods, focuses on the systems hardware and software design methods, Summary and Analysis of the timer used to achiev
7、e power-fail and try to keep the real-time clock function for automatic timing scratching the soil.After running, practice shows that the PLC control system reliability and good real-time, fully satisfy the design requirements, achieved good economic results. Keywords: Programmable Logic Controller
8、Siphon scratching mud system Power down protection Real time clockIII目 录摘要IAbstractII第一章 绪论11. 1课题的来源和意义11.2继电器控制系统的特点及存在问题11.2.1继电器控制系统的特点11.2.2继电器控制系统存在的问题11.3可编程序控制器（P LC）及其在电气控制中的应用特点21.3.1可编程序控制器（PLC）的定义21.3.2可编程序控制器（PLC）的特点21.3.3可编程序控制器（PLC）控制虹吸刮泥机的优点41.3.4 可编程序控制器（PLC）的应用领域41.3.5可编程控制技术（PLC）的
9、发展趋势41.4课题的主要研究内容61.5 本章小结6第二章 虹吸刮泥机设备介绍82.1刮泥机简介82.1.1 刮泥机系统组成82.1.2刮泥机的工作状况92.2虹吸刮泥机的工作原理102.2.1虹吸原理102.2.2虹吸刮泥机工作原理102.3刮泥机控制方式112.4刮泥机常规操作112.4.1现场自动开刮泥机操作规范112.4.2手动方式开刮泥机操作112.5本章小结11第三章 PLC基本原理和系统设计方法介绍123.1 PLC基本工作原理123.2 PLC的一般结构133.3 PLC模块化结构分析143.4 PLC控制系统设计的基本原则153.5 PLC控制系统设计与调试的步骤153.6
10、提高PLC控制系统可靠性的措施183.7本章小结20第四章 虹吸刮泥机系统控制要求及其总体控制方案设计214.1 水厂的工艺流程214.1.1 平流沉淀池224.1.2 平流沉淀池的排泥224.2 虹吸刮泥机的控制要求234.3虹吸刮泥机系统总体方案确定234.4本章小结23第五章 虹吸刮泥机PLC控制系统的硬件设计245.1 PLC控制系统I/O点数的确定245.2 PLC的选择245.2.1 机型选择245.2.2 系统容量255.2.3 I/0模块255.2.4 电源模块255.3西门子S7-200系列PLC简介265.3.1西门子S7-200系列PLC的特点265.3.2 S7-200
11、系列PLC扩展模块和TD20011265.3.3 SIMATIC S7-200的主要功能265.3.4 SIMATIC S7-200 CPU214简介275.3.5 S7-200系列PLC编程工具STEP 7-Micro/WIN275.4 基于S7-200 CPU 214的虹吸刮泥机电气原理分析3275.4.1 控制方式的选择295.4.2刮泥机行程的选择295.5 本章小结30第六章 虹吸刮泥机PLC控制系统软件设计316.1 PLC控制系统的软件设计316.1.1 PLC软件设计概述316.1.2 PLC程序设计的常用方法336.1.3 PLC程序设计步骤356.2 虹吸刮泥机PLC控制系
12、统软件设计366.2.1 PLC自动控制系统控制工艺流程图366.2.2虹吸刮泥机PLC实现的控制功能376.2.3 虹吸刮泥机PLC控制系统的梯形图396.2.4 虹吸刮泥机PLC控制程序清单12416.3本章小结42结束语43致 谢44参考文献45第一章 绪论第一章 绪论1. 1课题的来源和意义在提倡健康绿色生活的社会环境下，生活用水的质量，关系到每家每户的健康，而人们对它的水质提出更高要求。随着自动化技术、控制设备和机电仪表的发展，使水行业的自动化发展成为现实，更好保障水质量。在自来水厂中，沉淀设备是整个水处理工艺系统最重要的过程之一，是水处理工艺中泥水分离的重要环节，是保障水厂优质供水
13、的关键所在，其运行状况直接影响出水水质，关系到千家万户的用水卫生和身体健康。虹吸刮泥机是水厂工艺上沉淀的一种电气设备，其能否正常运行直接影响水厂自动化的正常控制。早期刮泥机因采用常规继电器进行控制，控制线路过于烦琐复杂，不便于维护，故障率又高，因此，建立基于PLC为核心的水厂虹吸刮泥自动控制系统的目的是对虹吸刮泥机刮泥过程的设备工况、工艺参数等现场状况进行监视和自动调控，从而保障刮泥处理过程的稳定性和运行的连续性、可靠性。同时，如何充分发挥PLC丰富的逻辑、控制功能，如何采用国内外著名品牌的PLC软硬件产品构成的水处理自控系统，是实现一个不但可以满足工程周期的要求，更可以确保稳定性、可靠性和先
14、进性的虹吸刮泥机系统的关键。本课题欲达到的目的或预期研究的结果是采用先进的国内外计算机软、硬件技术和设备设计出一套通用的，质量可靠、成本适宜的水处理刮泥自动控制方案。1.2继电器控制系统的特点及存在问题1.2.1继电器控制系统的特点a) 所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。b) 系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。c) 大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格便宜。d) 多年来我国一直生产和运用这类电器，技术成熟，已形成系列化产品, 技术资料图纸齐全，熟悉掌握的人员较多。1.2.2继电器控制系统存在的问题a
15、) 系统触点繁多接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。b) 普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易43增加，技术水平难以提高。c) 电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。d) 系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。e) 由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高;而且检查故障困难，费时费工。因此，继电器控制系统故障率高，大大降低了系统的可靠性和安全性，造成机械部件损坏，造成不必要的损失，甚至可能出现人身事故。1.3可编程序控制器（P LC）及其在电气控制中的应用特点1.3.1可编程序控制器（PLC）的定义可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controll
