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1、 成 绩 评 定 表学生姓名班级学号专 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 年 月 日课程设计任务书学 院机械工程学院专 业机械设计制造及其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
2、试 4天3）说明书撰写 1天4）答辩 1天指导教师：2013 年 月 日专业负责人：2013年 月 日学院教学副院长： 2013 年 月 日目录前言41 课程设计的任务和要求51.1、 课程设计的任务 51.2、 课程设计的基本要求62 总体设计 102.1 PLC选型102.2 PLC端子接线 113 PLC程序设计 133.1 设计思想 133.2 顺序功能图 143.3 PLC梯形图 154 程序调试说明23结束语 24参考文献 25前言 随着计算机控制技术的不断发展，可编程控制器的应用已广泛普及，成为自动化技术的重要组成。可编程控制器最先出现在美国，1968年，美国的汽车制造公司通用汽
3、车公司(GM)提出了研制一种新型控制器的要求，并从用户角度提出新一代控制器应具备以下条件：编程简单，维护方便，价格便宜等优点条件提出后，立即引起了开发热潮。1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用于通用汽车公司的生产线上。当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。紧接着，美国MODICON公司也开发出同名的控制器。到70年代中期以后，特别是进入80年代以来，PLC已广泛地使用16位甚至32位微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采
4、用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。这时的PLC已不仅仅是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能，称之为可编程序控制器更为合适，简称为PC，但为了与个人计算机的简称PC相区别，一般仍将它简称为PLC。它具有体积小，功能强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等一系列优点，特别是它的高可靠性更得到用户的好评。因而 PLC在机械，能源，化工，交通，电力等领域得到广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱之一。1. 课程设计的任务和要求1.1课程设计的任务 对PLC有深刻地了解，能灵活地运用，掌握其主要的使用方法，设计一套完整
5、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。1.2课程设计的基本要求 系统由三台磁滤器等组成，分为三套
6、子系统。每个系统工作均相同。 污水净化系统的控制过程：(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，净化系统按以下规律循环工作。 通磁滤器电源2s，使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。 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S7-200CPU226
7、ACDCRALAY型PLC；EM2228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。（4）出水阀YV2、YV7、YV12：用于控制出水阀的接通与否。（5）进水阀YV3、YV8、YV13：用于控制进水阀的接通与否。（6）排污阀YV4、YV9、YV14：用于控制排污阀的接通与否。（7）空压阀YV5、YV10、YV15：用于控制空压阀的接通与否。（8）响铃HA1、HA2、HA3：用于控制反洗工作响铃的接通与否。 图1.1 滤水工艺流程图污水净化示意图如图1.
8、2所示图1.2 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 A.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
9、可靠性和抗干扰能力。 B.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。 C.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。 D.系统搭建容易，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。2.2 PLC端子接线图2.1 IO端子图外部接线图如下图2.4所示图2.2 外
10、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，用I0.1控制停止，按下停止后系统在完成当前循环后停止。3.2 顺序功能图图3.1 顺序功能图3.3 PLC梯形图 图3.2 PLC梯形图4.程序调试说明首先在V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6 里将事先设计好的程序写入，然后再将程序导
11、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，再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，加入响铃的时候模块不够用了，其他基本没问题。结束语 通过这次设计实践，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，提高了我的工程素质，在没有做实践设计以前，我对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我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，我对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 在设计的过程中我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则殆。做事要学思结合。 最后诚挚的感谢我的指导老师，您的悉心的教导使我们得以一窥污水处理系统的的深奥，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学习的典范。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参考文献1 陈
