智能家庭节水系统毕业设计论文

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1、 毕业设计报告（论文）(2012届)题 目： 家庭节水系统设计 所 属 系： 自 动 化 技 术 系 班 级： 学 生 姓 名： 学 号： 同 组 成 员： 指 导 教 师： 摘 要节水，已是全人类众所周知的一件大事，大量的生活用水在人们用水过程中浪费，我们通过此项目来进行自动清洗，投药，过滤，使水进行2次循环使用。本课题中采用PLC来完成家庭节水一部分的操作。：投放药品、计时进行清洗、检测水位等、另外我们运用光电传感器以其独特的传感探测性能，应用于这种家庭节水装置中，将废水冲洗厕所，可再利用水再次利用等，这对现有紧张的水资源形势无疑有很大的缓冲作用。关键字:PLC 节水 传感器目录摘 要II

2、目录III第一章 绪论51.1本课题设计的背景51.2本课题的现状51.3本课题的设计内容61.3.1 本课题设计的目的和意义61.3.2 系统的设计61.3.3 系统的硬件设计61.3.4 系统的软件的设计7第二章 系统控制方案的确定82.1 课题简单介绍82.2 方案分析和设计8第三张 系统硬件设计103.1传感器的介绍及选用103.1.1传感器的介绍103.1.2 传感器的分类103.1.3 传感器的选用103.1.3.1 光电传感器的介绍103.1.3.2 光电传感器的原理及应用113.1.3.3光电传感器的特点113.1.3.4 光电传感器的选用123.1.3.5 液位传感器的原理1

3、33.1.3.6 液位传感器的工作原理133.1.3.7 液位传感器的功能特点143.1.3.8 液位传感器的选用143.2 电磁阀的介绍及选用153.2.1 电磁阀的介绍153.2.2 电磁阀的工作原理153.2.3 电磁阀的选用153.3 材料清单16第四章 控制系统软件的选用174.1 可编程控制器的选型174.1.1 PLC概述174.1.2PLC的特点184.2 组态王监控软件设计194.2.1 组态软件简介194.2.2 组态王的通信参数设置194.2.3 新建工程与组态变量20第五章 系统软件的设计225.1 I/O分配表225.2 接线图225.3梯形图235.2组态235.3

4、.1第一次设计方案组态图235.3.2 第二次设计方案简单组态图245.3.3 数据词典24第六章 系统调试256.1 硬件调试256.2 软件调试256.3 系统调试25结论26致谢27参考文献2828第一章 绪论1.1本课题设计的背景中国水资源短缺、淡水资源总量约每年26200亿m，人均占有量为2392m，为世界人均占有量的四分之一，名列第110位，由于各地区处于不同的水文带及季风气候影响，水资源与徒弟、矿产资源分布和工业用水结构不相适应。水污染严重，水质型缺少更加剧了水资源的短缺。随着国民经济的发展和城市生活水平的提高，很多地区特别在北方和某些沿海城市发生水资源短缺和污染问题。水资源的本

5、身不足和水源的污染已成为我国国民经济发展的一个制约因素。因此必须实行水资源的统一规划与管理，把用水问题，特别是将节水工作纳入社会经济发展规划，建立与健全相应的规章制度，认真贯彻开源节流并重方针，加强节水的科学管理，全面开展节水工作，通过多种途径开辟水源，将强污废水处理，搞好污废水回用，保护生态环境。从一些国家的家庭用水调查来看，洗衣、冲洗厕所、洗澡等用水占家庭用水的80%左右。改进卫生设施，采用节水型家用设备是诚实节约用水的重点。节水产品的使用是非常有效的节水措施，既节约了用水又减少了用水费用的开支。随着城市精神文明的提高和水资源的精确，节约用水越来越重要。1.2本课题的现状 目前许多家庭虽然

6、有一定的意识去节水、比如：一水多用、用节水水龙头、节水水箱、节水马桶等。但偶尔也造成不必要的浪费和水资源的流失。所以我们打算用一个家庭节水装置来使家庭生活杂用水回收再利用。1.3本课题的设计内容1.3.1 本课题设计的目的和意义1进一步巩固和加深对所学的基础理论、基本技能和专业知识的认识掌握，使之系统化、综合化。2综合运用所学过的基础理论、基础知识和基本技能进行分析和解决实际问题的能力。3根据任务要求进行独立设计的能力，针对本专业所学知识，进行控制系统的设计。4树立符合国情和生产实际的正确设计思想和观点，培养严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识、善于与他人合作的工作作风。5获

7、得从事科研工作的初步训练，独立工作、独立思考和综合运用已学知识解决实际文集的能力，尤其注重培养学生独立获取新知识的能力。1.3.2 系统的设计本课题主要研究的是利用PLC来设计一个一个家庭用节水系统，相当于简单的中水处理系统，能收集生活中洗衣机或浴缸排放的不太脏的水进行二次或三次利用，如冲厕所或洗拖把用。因此，该系统的主要设备包括以下几个部分： （1）传感器 （2）过滤器（3）泵（4）电磁阀 （5）推杆 （6）按钮 （7）阀。软件部分则有：（1）PLC （2）组态1.3.3 系统的硬件设计下面简单介绍下该项目中比较重要的几个硬件部分：（1）传感器 光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。

8、它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。而本项目里我采用光电传感器来对水进行检测，并分辨出水的混浊程度来进行后面的选择。（2）过滤器 过滤器是输送介质管道上不可缺少的一种装置，通常安装在定水位阀、减压阀或其他设备的进口端，用来消除介质中的杂质，以保护阀门及设备的正常使用。当流体进入置有一定规格滤网的滤筒后，其杂质被阻挡，而情节的绿叶则由过滤器的出口排出，当需要清洗时，只要将可拆卸的滤筒取出，处理口重新装入即可，因此，使用维护极为方便。本项目中我将其放在分辨可再利用的水的后面泵的前面。（3）泵 水泵用

9、来提升液位、输送液体或使液体增加压力 即把原动机的机械能编程液体能量从而达到抽送液体目的的机器。本项目我通过泵来对分辨和过滤后的水送到储存水箱中。（4）电磁阀 电磁阀是工业过程自动化控制系统用的执行器，它在接受电控信号后能自动开启或关闭阀门，实现对管道中流体介质的通断控制，从而对系统中的温度、流量、压力等参数进行自动调节或远程控制。本项目中我采用几个电磁阀来判断水的利用度。 1.3.4 系统的软件的设计（1）PLC是整个控制系统中的核心，它要完成多系统中所有输入号的采集、所有输出单元的控制以及对外的数据交换。因此我们在选择PLC时，要考虑PLC的指令执行速度、指令丰富程度、内存空间、通讯接口及

10、协议、带扩展模块的能力及编程软件的方便与否等多方面的因素。而该家庭节水项目中，我们应用PLC来实现光电传感器的判断、液位传感器的判断、定时水刷和定时投药等功能。（2）组态软件一般有图形界面系统、实时数据库系统、第三方程序接口组件和控制功能组成。图形界面系统用于生成现场过程图形画面；实时数据库系统用于实时存储现场控制点的参数；第三方程序接口组件用于组态软件与其他应用程序交换数据；控制功能组件用于生成监控所需的控制策略。本项目中，我们应用组态软件来实现其大概功能。能够形象的展现出其运行过程。第二章 系统控制方案的确定2.1 课题简单介绍本课题主要研究的是利用PLC来设计一个一个家庭用节水系统，相当

11、于简单的中水处理系统，能收集生活中洗衣机或浴缸排放的不太脏的水进行二次或三次利用，如冲厕所或洗拖把用。2.2 方案分析和设计本课题首先要做的是对用过的水进行分辨，对水分辨后，判断其洁净度然后进行筛选，脏水就打开排水阀排放，较于净的水就开启抽水泵将水吸入储水箱，以备二次利用。吸入储水箱后，储水箱能定期杀菌和清洗，课题要求能够实现自动周期性清晰和杀菌，也可随时手动开启清洗，也可手动开启投药器杀菌。当储水箱水位达到一定水位时，报警灯亮，并停止抽水进储水箱。针对上面课题要求首先要解决的是对水的分辨，所以我通过资料查询觉得运用传感器可以实现该要求，后面的阀、泵、定期投药、刷洗等通过PLC来控制。初步设计

12、时，能够将生活污水利用到最大化。除了光电传感器判断出水过于浑浊排掉的水以外，都能通过后面蒸馏器的处理使水循环使用。但是当计算成本时发现其成本价已经远远超过本来想达到的目标。虽然效果比较好，但相比较节水来说过于浪费。因此我们将蒸馏器省去。换成简单的储水箱，然后进行简单的水处理，使其达到除了能饮用以外的功能。因此有了下面的设计图。这张图取上图中的中间环节，将蒸馏器换成简单的储水罐，然后对其进行钻孔，设计，使其能够实现定时投药，定时清洗。这样尽能够实现题目所要求的再次利用，也在家庭能够接受的范围内，能够初步实现课题要求。第三张 系统硬件设计3.1传感器的介绍及选用3.1.1传感器的介绍能感受规定的被

13、测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。3.1.2 传感器的分类1、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器。2、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。3、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量（“”和”或“开”和“关”）的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输

14、出为脉冲或代码的数字型传感器。3.1.3 传感器的选用根据具体的测量目的、测量对象及测量环节。我觉得本课题应用光电传感器比较适合。另外在储水箱中的传感器则用液位传感器较好，下面分别对光电传感器和液位传感器进行简单介绍。3.1.3.1 光电传感器的介绍 光电传感器（光电开关）是光电接近开关的简称，一般由光源、光通路、光电元件三部分组成的。光电传感器是一种利用光电子应用技术，将光信号转换成电信号而进行非电量参数检测的传感器，具有这种功能的材料成为光敏材料，做成的器件则称为光敏元件。而光明元件和光电传感器是光电元件中的核心元件，是光电系统的重要组成部分，主要包括光敏材料制作的探测器件，光电二极管和光电倍增管、利用内光电效应的光导管、以及应用光生电势效应的光敏二极管、光敏三极管、光电池等。3.1.3.2 光电传感器的原理及应用光电传感器作为一种检测装置，由于它具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小，已经获得了广泛的应用。光电传感器是一种小型电子设备，它可以检测出其接收到的光强的变化。早期的用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备，发射器带一个校准镜头，将光聚焦射向接收器，接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上。本项目应用其光强的变化来检测水的清洁度。3.1.3.3光电传感器的特