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1、大学课程设计专用纸 No课程设计（论文） 题目： 污水处理控制系统设计设计名称：机电传动控制班级学号：学生姓名： 指导教师： 成 绩 评 定 表学生姓名专 业机械设计制造及其自动化课程设计题目污水处理控制系统设计评语组长签字：成绩日期 201 年 月 日课程设计任务书学 院机械工程学院专 业机械设计制造机器自动化学生姓名 班级学号课程设计题目污水处理控制系统设计实践教学要求与任务:1.设计内容：1）完成课程设计指导书所要求的控制循环。2）按停止按钮，完成当前循环后再停。3）要求同时控制三套子系统的运行。4）要求可以实现手动和自动控制。 2.设计要求：1）画出端子分配图和顺序功能图2）设计并调试
2、PLC控制梯形图3）设计说明书工作计划与进度安排:1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案 1天2）PLC梯形图设计与调试 4天3）说明书撰写 1天4）答辩 1天指导教师：专业负责人学院教学副院长：目录0前言11课程设计的任务和要求21.1课程设计的任务21.2课程设计的基本要求32总体设计72.1 PLC 选型72.2 PLC 端子接线93 PLC程序设计113.1设计思想113.2顺序功能图123.3 PLC梯形图144程序调试说明215结束语216 参考文献22沈阳理工大学0前言和世界大工业的发展来比较，PLC的发展史还是很短暂的，可是发展速度之快令人叹服，自二十世纪六十年代美国推出可编
3、程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或
4、定制PLC取代嵌入式控制器。在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。1课程设计的任务和要求1.1课程设计的任务对P
5、LC有深刻的理解，能够灵活的运用，掌握其主要的使用方法，设计一套完整的污水处理系统的设计方案，系统有三套子系统。每个子系统组成如图所示。1滤水时，打开进水阀和出水阀，污水流经磁滤器中通电的电磁铁，则污水中的氧化铁杂质会附在磁铁上，从水箱流出净化水，实现滤水；2一段时间后，断开电磁铁，关闭进水阀和出水阀，打开排污阀和空气压缩阀，压缩空气将水箱的水打入磁滤器内，冲洗磁铁，污水由排污管流入污水池，进行二次处理，实现反洗。3三套子系统同时工作。完成控制循环，整理出梯形图、顺序功能图、IO端子接线图。外部接线图，按停止按钮，完成当前循环后再停要求同时控制三套子系统的运行。要求可以实现手动和自动控制。1.
6、2课程设计的基本要求系统由三台磁滤器和有关管道及电磁阀组成，分为三套子系统。滤水时，打开进水阀和出水阀，污水流经三台通电的电磁铁，则污水中的氧化铁杂质会附在磁铁上，从水箱流出净化水，实现滤水，一段时间后断开电磁铁，关闭进水阀和出水阀，打开污水阀和空气压缩阀，压缩空气将水箱的水打入磁滤器内，冲洗磁铁，污水由排污管流入污水池，进行二次处理，实现反洗。（1）初始放空：在系统通电初始时，所有的闸门均断开，磁滤器也断开。（2）净化过程：按下启动按钮，净化系统按下，规律循环工作。接通磁滤器电源2s，是磁滤器的磁性达到额定值。2s后接通出水阀，和进水阀，进行滤水工作40min.40min后断开进水阀和出水阀
7、。5s后，断开磁滤器电源。2s后，进行反洗工艺，接通排污阀，空压阀，将氧化铁冲洗倒排污池。1min断开空压阀，排污阀和响铃，反洗结束。5s后在进行滤洗工作，如此循环。按下停止按钮，执行完本次循环结束。污水净化中元件选择:（1）PLC主机及扩展模块：选择西门子S7-200 CPU226，ACDCRALAY型PLC，EM223 8继电器输出型扩展模块；（2）启动按钮SB1：用于净化系统的初始上电工作；停止按钮SB2：用于净化系统的整个工作的全面结束；（3）磁滤器YV1、YV6、YV11：用于控制磁滤器的接通与否；（2）出水阀YV2、YV7、YV12：用于控制出水阀的接通与否；（3）进水阀YV3、Y
8、V8、YV13：用于控制进水阀的接通与否；（4）排污阀YV4、YV9、YV14：用于控制排污阀的接通与否；（5）空压阀YV5、YV10、YV15：用于控制空压阀的接通与否；（6）响铃HA1、HA2、HA3：用于控制反洗工作响铃的接通与否；图1 滤水工艺流程图污水净化示意图如图2所示图2 污水净化示意图2总体设计2.1 PLC 选型（1）PLC概述PLC（Programmable logic Controller）即可编程控制器，是当今基于计算机技术的常见工业控制装置，主要应用于工业控制领域。PLC内部配有编制程序的存储器，用于存储其内部指令、程序代码及程序运行所需的各种数据，并以数字或模拟的方
9、式与外部进行输入和输出，进而控制各种类型的执行装置。PLC及其有关的外围设备是工业控制系统中的重要组成部分，尤其在底层控制中，PLC一般都会是控制系统的核心。（2）PLC的特点2.1可靠性高，抗干扰能力强 工业生产一般是在恶劣环境中进行的高强度作业，这就要求其设备具有较高的可靠性和抗干扰能力。2.2丰富的IO接口 在工业生产现场，存在各种不同的设备或变化的生产环境，为了在计算机中进行计算及采取控制措施，PLC配备丰富的IO模块，以便能够将现场的各种信号转换成PLC中可识别的信号。2.3编程简单，易学易用PLC作为通用工业控制计算机，接口简单易于配置，编程语言也易于工程技术人员所接受。2.4.系
10、统搭建容易，维护方便 PLC用存储逻辑代替接线逻辑即使用软逻辑代替硬逻辑，这一方面增加了逻辑运算的灵活性，另一方面大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统结构更加简易实用、系统搭建周期大为缩短。（3）PLC选型PLC主机：选择西门子S7-200系列PLC作为污水处理控制系统的工作主机。根据I/O点数来确定PLC型号，为满足控制要求该系统需要有10输入点，19个输出点。由于该系统要求10个输入点S7-200 CPU226能满足点数要求，CPU总I/O点数为72点，系统要求的I/O总点为29点。CPU总I/O点数=（1.11.3）系统要求的I/O总点数，所以满足设计要求。输出点在没有扩展模块时是不
11、满足系统要求的，所以需要扩展模块EM223 8继电器输出型扩展模块，这样就会满足要求。2.2 PLC 端子接线PLC IO端子图如下图3所示图3 IO端子图外部接线图如下图4所示图 4 外部接线图3 PLC程序设计3.1设计思想本次课程设计要求可以实现手动、自动。为了能完成这些动作，必须设计主程序，其中含有手动，自动控制，手动需要一个子程序。启动PLC时必须先读主程序，然后调用子程序，加以实现。手动控制时：在控制面板上有一些按钮。它们都分别控制着各个步骤的启动，每个步骤的停止可以由下一步的启动来断开电路。自动时：用I0.0来控制启动，按下启动后系统处于自动状态，用I0.1来控制停止，按下停止后
12、系统在完成当前循环后停止。3.2顺序功能图 图 5 顺序功能图图 6 电动机正反转的控制电路使用三相异步交流普通电动机，具体型号根据工厂实际情况而定3.3 PLC梯形图图 7 PLC梯形图4程序调试说明首先在V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6里将我事先设计好的程序写入，然后再将程序导出，然后再在S7_200的仿真软件里进行调试仿真。在此次课程设计的调试阶段，出现了一些问题，主要是在编写程序时所用的线圈出现了重复线圈的问题，在把自动控制系统程序调试过后，进行了手动的程序编写和调试，其中的子程序和主程序连接出现问题，在加入响铃的时候模块不够用了，其他的没有什么问题。5结束语通过这次设
13、计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序用到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。通过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。通过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人负责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发
14、言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。通过比较选出最好的方案。在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。最后诚挚的感谢我们的指导老师，您的悉心的教导使我们得以一窥喷泉控制系统领域的深奥，不时的讨论并指点我正确的方向，使我在课程设计这段时间中获益匪浅。老师对学问的严谨更是我们学习的典范。本次设计的完成另外也得感谢同学的大力协助。因为有你们的体谅及帮助，使得本次课设能够更完整而严谨。从开始进入课题到课设的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意。6 参考文献1
