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1、中原工学院课程设计报告目录前言 -第一章 污水净化处理系统控制方案的选择-1。1 PLC 可编程控制器简介-1。2 污水净化系统方案概述1。3 污水净化系统方案组成-第二章 I/O 分配表-第三章 PLC 硬件接线第四章 编写系统控制流程第五章 编程过程说明-第六章 调试说明- 第七章 结束语-第八章 参考文献-前言 随着我国经济的快速发展及工业生产技术水平的不断提高，工业废物的生 产量也急速增加，工业废水和生活废水给人民生活带来了极大危害，水污染严重 威胁人类健康,如何节能、高效地解决污水处理问题，已经成为社会研究的热 点。国家对环保投入不断增加，污水处理行业改革不断深入，城市污水处理厂运
2、营管理向市场化、专业化、规模化及集团化趋势发展。因此，对污水处理厂的生 产运行实施全方面自动控制与远程监控，对降低运行成本,加强生产管理，确保 污水处理工艺的正常高效运行和水质达标排放,提升企业运营管理的效率和品质 具有十分重要的意义。污水处理及水资源的再利用成为社会关注的重要问题。基于以上污水带给人的危害，此次课程设计从污水处理方向着手研究，利 用自动控制系统来解决污水危害问题.冶金行业中大量的工业用水用于冷却,为此 每天消耗大量的水资源,由于用过的冷却水含有氧化铁杂质，不宜多次循环使 用。为保护环境、节约用水,需要对含有氧化铁杂质的污水进行净化处理。本设 计主要是运用 PLC 进行编程控制
3、。2.设计目的：课程设计以培养工程应用能力为主，在独立完成设计任务的同时，还要进行 多方面能力的培养和提高，如：独立工作能力、文献信息检索能力、知识综合运 用能力、写作及表达能力、创新能力。为毕业设计以及毕业后的工作能力打下良 好的基础.通过机电传动控制课程的学习，在掌握了机电传动控制技术的基本工 作原理和方法后，为使学生更进一步加深对机电传动控制技术应用特点理解和提 高应用技术水平，结合生产工艺和机械设备的要求,通过对 PLC 可编程控制器的 具体实践操作，扎实理论知识的学习，并要求可顺利完成污水处理系统自动控制 设计。3.设计任务分析：本设计主要是运用PLC进行编程控制，利用西门子公司的S
4、7 224型PLC, 来实现含氧化铁杂质的污水净化处理系统的自动控制， 详细介绍了系统的硬件 配置以及软件设计流程图,并且介绍了编程中的关键问题。第一章 污水净化处理系统控制方案的选择1。1 PLC可编程控制器简介可编程逻辑控制器诞生于1969年,由美国数字设备公司率先研制出第一台 可编程逻辑控制器,这种设备结合了计算机和继电器控制系统的优点,发展40 多年来,其应用领域从实现单体设备的简单控制到实现过程控制、集散控制等各 种任务控制,作为工业通用设备,其功能也越来越强大。可编程控制器建立在继 电器技术和计算机技术基础之上.因采用计算机软件编程的方式对系统进行控 制，所以比继电器技术更容易操作
5、，并且控制系统，PLC的组成又与电脑系统基 本相同,所以它比计算机更易于与工业控制进行接口连接。PLC硬件系统由PLC主机、外部设备、I/O接口单元构成；I/O接口单元是 可编程控制器系统为扩展功能,实现与更多的设备相连接而设置的扩展部件。其 外部设备包括打印机、编程器、计算机等.可编程逻辑控制器的软件系统分为用户软件和系统软件两部分3。通过系统程序和所编写的用户程序可以实现存储 和执行指令,并借助模拟或数字信号的输入输出，来控制各种各样的电气或机械 生产过程.总之，可编程逻辑控制器就是一种以微处理器为基础，可以实现编写指令、 存储指令、执行指令,并且带有相关的输入输出接口，从而实现工业控制目
6、的的 一种装置.该装置综合了通信技术、计算机技术、微电子技术、自动控制技术。1.2 设计方案概述污水处理的基本原理是利用物理法、化学法和生物法三大类。而在冶金业 中污水的处理方案,就有它的独特的处理方案。对冶金业中所产生的污水中含有 大量的固体渣滓污染物,对于固体渣滓污染物的处理方法一班采用物理法,而在物 理法的处理方法中又有多种处理方法。根据三种方法优缺点的比较,本次设计选 择采用磁力分离式.1磁力分离法原理及优缺点磁力分离式利用磁场力截留和分离废水中污染物质的方法。主要应用于去除 废水中磁性及非磁性悬浮物和重金属离子，对废水中有机物和营养物的去除也有 帮助。使用较多的磁过滤器的主要部分为电
7、磁铁和铁磁性过滤介质金属球、钢毛 等.其次为磁吸离器，它由不锈钢圆盘制成，上面粘结了极性交错排列的数百块 永久磁铁，并用铝板覆盖。运转时圆盘转动,浸没部分吸引水中磁性物质，转离 水面后,将表面泥渣即被挂走。其优缺点如下：优点：操作方便，结构简单，设备简单，清洗时断掉电源，关闭进水阀和出 水阀,让压缩空气强行把水箱中的水打入磁滤器中,冲洗磁铁，去掉附着的氧化铁 杂质使冲洗后的污水流入污水池，进行二次处理，处理后的固体杂质还可以回收 再利用。对废水中有机物和营养物的去除也有帮助。缺点：对于其他无磁性的固体杂质不能及时的处理。1.3 污水净化系统方案1系统组成本系统由两台磁滤器、10 只电磁阀和连接
8、管道组成的两台机组组成.系统 组成示意图如图 1 所示.2系统的设计要求(1 )两台机组的滤水工序，可单独进行，也可以同时进行。而反洗工序只 允许单台机组进行工作，一台机组反洗是，另一台必须等待.两台机组同时要求 反洗时,1 号机组优先.(2) 为保证滤水工序的正常进行，在每台机组的管道上均安装了压差检测仪 表，只出表现了“管压差高”信号，则应立即停止滤水工序,自动进入反洗工序.(3) 为增强系统的可靠性,将每台机组的磁滤器及各个电磁阀线圈的接通信号 反馈到 PLC 的输入端，一旦某一输出信号不正常，要立即停止系统工作，这样 可避免发生事故.(4) 执行器输出故障检测及报警。图13工艺流程介绍
9、污水净化处理可分为两道工序，以 1号机组为例，其工艺流程图如图 2 所 示。(1 )滤水工序 : 打开进水阀和出水阀，污水流经磁滤器时，如果磁滤器的线 圈一直通电，则污水中的氧化铁杂质会附在磁滤器的磁铁上,使水箱中流出的是 净化水。(2)反洗工序：滤水一段时间后，必须清洗附在磁铁上的氧化铁杂质.这时只 要切断磁滤器线圈的电源，关闭进水阀和出水阀，让压缩空气强行把水箱中的水 打入磁滤器中,冲洗磁铁，去掉附着的氧化铁杂质使冲洗后的污水流入污水池， 进行二次处理。图 2 1 号机组工艺流程图第二章 I/O 分配表2.1 硬件的选择(1)PLC 选择此设计中因1 号机组和 2 号机组的工作原理相同，故
10、选 S7200 模块化的 中小型 PLC 系统，能满足中等的性能要求的应用，模块化和无排风扇的结构， 各种单独的模块之间可进行广泛的组合用于扩展.结构模块用多机架配置时连接 主机架和扩展机架，S7200通过分布式的主机架和二个扩展机架可以操作达到 32 个模块.(2) CPU 的选择选择 CPU226 用于复杂的中小型控制系统,可扩展到 248点数字和 35 路模拟 量，有2个RS485通信。中央处理器集成有PROFIBUS-DP和MPI通信接 口，多点接口可以同时连接编程器、PC机和人机界面。(3) I/O 模块的选择信号模块选用模拟量输入输出模块EM223，模块输出点和输入点各为16点 还
11、可以扩展， PLC 对模拟量的处理，模拟量首先被传感器和变送器转换成标准量 程的电流或电压，例：DC4 20mA, 1 5V, 010V, PLC用A/D转换器将它们 转换成数字量。带正负号的电流或电压在 A/D 转换后二进制补码表示。D/A 转换器将 PLC 的数字输出量转换为模拟电压或电流,再去控制执行器. 模拟量 I/O 模块的主要任务就是实现 A/D 转换和 D/A 转换.2.2 IO分配表1 号机组的 I/O 地址分配表编程元件IO端子作用输 入 继 电 器10。0总停按钮10。11号磁滤器启动按钮10。21号磁滤器停止按钮10。32号磁滤器停止按钮10.41号磁滤器辅助触点，用于故
12、障诊断10.51号出水阀辅助触点，用于故障诊断10.61号进水阀辅助触点，用于故障诊断10。71号排污阀辅助触点，用于故障诊断11。01号净水器差压检测仪，差压过高开关信号输 出 继 电 器I1.1用于故障诊断Q0。0总停输出线圈Q0。11号滤水器线圈Q0。21号出水阀线圈Q0.31号进水阀线圈Q0。41号排污阀线圈Q0.51号空气压缩阀线圈Q0。6反洗铃Q0。7故障指示灯Q1.0故障报警器2.3程序设计（1）1号机组和2号机组工作流程相同,故只分析1号机组工作原理，来设计主程序 和子程序。首先，根据净水机组的工艺要求和控制任务设计如下的顺序功能图:T37Q0。2SM0.1Q0.11号磁滤 器
13、输出程Q0.51号空气 压缩阀（置位）Q0.51号空气 压缩（复 位）Q0。2FM0。0复位系统总停状态CO1号出水水1.0故障诊断障 阀（置位）号1号排污 阀（置位）-QO4 1号排污 阀（复位）序分析M1。01号机组总 停状态序设计分析：输10。1M1.11号磁滤器T37延迟2SMl。2T41延时T38Q0.3C0 *1号进水r计时阀（置40min位）1r复位T3主程 呈入电路使用CPU模块提供的T39 延时 lmin5sMl。3Q0。6反洗铃（置位）M1.5Q0。6反洗铃（复位）-T40 延时5sDC 24V 电源，开启动按钮 1 号机组开始工作，1号进水阀打开，污水进入 1 号 磁滤器
14、开始过滤.出 1 号水阀打开,40 分钟后滤水结束关闭 1 号进水阀,1 秒后关 闭 1 号出水阀 , 5 秒后关闭 1 号磁滤器， 2 秒后进入反洗工序，接通 1 号排污阀 , 1 秒后接通 1 号压缩空气阀.接通 1 号反洗铃，1 分钟反洗时间。反洗结束关闭 1 号压缩空气阀 1 秒后关闭 1号排污阀,再延时 5 秒后，又进行滤水工序。故障诊断程序分析：相对于 PLC 而言，外部输入器件如电磁阀、磁滤器容 易出现故障。如果电磁阀和磁滤器出现故障不能及时的处理,容易造成系统工作 不正常，甚至损坏系统。处理方法是；如果外部输出器件出现故障时，必须停止 并报警提示,提醒工作人员进行维修.故应设计故障诊断子程序。具体措施：如果某个线圈通电， 对应的常开辅助触点应该闭和; 如果没有 闭和,判断该器件损坏。如果某个线圈断电, 对应的常闭触点应该闭和; 如果没 有闭和， 判断该器件损
