课程设计(论文)题目:污水处理控制系统程序设计设计名称:机电传动控制班级学号:**********学生姓名:***指导教师:***陈白宁2013年12月11日成绩评定表课程设计任务书目录1、前言 (1)一、课程设计的任务和要求 (2)1.1课程设计的任务 (2)1.2课程设计的基本要求 (3)二、总体设计 (7)2.1 PLC 选型 (7)2.2 PLC 端子图 (9)2.3 PLC外部接线图 (10)2.4主电路原理图 (11)三、PLC程序设计 (12)3.1设计思想 (12)3.2顺序功能图 (13)3.3梯形图 (14)四.程序调试说明 (21)五、结束语 (22)六、参考文献 (23)1.前言当今社会水污染严重急,目前城市污水处理行业的发展迅速,城市污水处理能力,严重的制约了我国经济与社会的发展,鉴于我国国情于污水处理的运行费用是庞大的、长期的,加强城市污水处理系统智能控制的研究非常必要。
本课题将对对污水处理PLC控制系统设计,满足其需要。
世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的。
限于当时的元器件条件及计算机发展水平,早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。
20世纪70年代初出现了微处理器。
人们很快将其引入可编程控制器,使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。
为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用,可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。
此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
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。
沈阳理工大学1一.课程设计的任务和要求1.1课程设计的任务题目:污水处理控制系统设计系统有三套子系统。
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。
设计内容:完成《课程设计指导书》所要求的控制循环。
要求按停止按钮,完成当前循环后再停,并可以同时控制三套子系统的运行,最后既要实现手动控制也要实现自动控制。
设计要求:要画出端子分配图和顺序功能图,设计并调试出PLC控制梯形图,并设计出说明书。
沈阳理工大学21.2课程设计的基本要求系统有三套子系统,每个系统工作均相同,由三台磁滤器和有关管道及电磁阀组成。
该系统的用途是把水中的氧化铁杂质过滤出去,来实现污水氧化的作用。
一定时间过后,污水由排污管流入污水池,进行二次处理,实现反洗。
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,净化系统按下,规律循环工作。
①接通磁滤器电源2s,是磁滤器的磁性达到额定值。
②2s后接通出水阀,和进水阀,进行滤水工作40min.③40min后断开进水阀和出水阀。
④5s后,断开磁滤器电源。
⑤2s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。
⑥1min断开空压阀,排污阀和响铃,反洗结束。
⑦5s后在进行滤洗工作,如此循环。
⑧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,AC\DC\继电器型PLC,EM223 4* 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;沈阳理工大学3(3)停止按钮SB2:用于净化系统的整个工作的全面结束;(4)磁滤器YV1,YV2,YV3:用于控制磁滤器接通与否;(5)出水阀YV1、YV2、YV3:用于控制出水阀的接通与否;(6)进水阀YV1、YV2、YV3:用于控制进水阀的接通与否;(7)排污阀YV1、YV2、YV3:用于控制排污阀的接通与否;(8)空压阀YV1、YV2、YV3:用于控制空压阀的接通与否;(9)响铃HA1、HA2、HA3:用于控制响铃的接通与否;沈阳理工大学4滤水工艺示意图如图1所示沈阳理工大学5污水净化示意图如图2所示沈阳理工大学6二.总体设计2.1PLC 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。
沈阳理工大学7(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。
因此采用S7-200 CPU 226 AC/DC/继电器,由于该系统要求10个输入点S7-200 CPU226能满足点数要求。
输出点在没有扩展模块时是不满足系统要求的,所以需要扩展模块EM223 4*继电器输出型扩展模块,这样就会满足要求。
选用CPU226的特点,其基本参数如下:本机数字输入:24路数字量输入本机数字输出:16路数字量输出内部存储器位:256位定时器总数:256定时器计数器总数:256计数器电源电压允许范围:AC85~264V输入电流仅CPU/最大负载:35/100 mA,AC 240V电压范围:DC20.4~28.8V电流限制:约1.5AEM 223 24V DC 4入/4出基本参数如下:DI输入数:4DO输出数:4输入电压:24V,最大30V输出类型:24VDC输出电流:0.75A沈阳理工大学8沈阳理工大学92.2 PLC 端子图1电磁铁1出水阀1进水阀1排污阀1空压阀1响 铃2电磁铁2出水阀2进水阀2排污阀2空压阀2响 铃3电磁铁3空压阀3出水阀3进水阀3排污阀启动停止手动电磁铁得电出水阀开关进水阀开关排污阀开关空压阀开关空气压缩机开关响铃开关Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q1.5Q1.6Q1.7I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1CPU2263响 铃空气压缩机Q2.0Q2.1Q2.2图三 端子分配图附表:沈阳理工大学102.3PLC外部接线图沈阳理工大学11沈阳理工大学121电磁铁1出水阀1进水阀1排污阀1空压阀1响 铃2电磁铁2出水阀2进水阀2空压阀2响 铃3电磁铁3出水阀3进水阀3排污阀启动停止手动电磁铁得电出水阀开关进水阀开关排污阀开关空压阀开关响铃开关2排污阀KM3空压阀3响 铃空气压缩机空气压缩机图四 外部接线图沈阳理工大学132.4主电路原理图M~L1L2L3QSFR正传KM1反传KM2FU1FU2图五 电动机正反转的控制电路三.PLC程序设计3.1设计思想本次课程设计要求既要实现手动控制又要实现自动控制。
如果要完成这两个目的动作,必须设计含有手动和自动控制的主程序,并且手动和自动都相应有各自的子程序。
特别注意的是启动PLC时必须先读主程序,然后调用子程序,才能加以实现各个活动步。
手动控制时:在控制面板上有一些旋转按钮。
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,按下停止按钮后系统在完成当前循环后停止。
沈阳理工大学143.2顺序功能图图六顺序功能图沈阳理工大学153.3梯形图主程序手动程序子程序沈阳理工大学16沈阳理工大学17自动子程序沈阳理工大学18沈阳理工大学19沈阳理工大学20沈阳理工大学21PLC梯形图沈阳理工大学22四.程序调试说明首先在V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6里将我事先设计好的梯形图程序写入,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。
配置CPU选择CPU226,选择扩展EM223,然后装载程序,分别进行自动和手动程序调试。
进行手动调试时,按下启动按钮I0.0和手动按钮I0.2后,进行手动调试,第一步按下开关I0.3应使电磁铁置位得电,虽然没有按下I0.4、I0.5等控制进水阀,出水阀的开关,进水、出水的输出端也得电了,导致调试有错误。
之后找出错误原因,是因为只要按下启动按钮I0.0, SM0.1在执行用户程序的第一个扫描周期就为“1”态,会启动自动程序,使进水、出水阀为1态,导致上诉现象。
虽然也存在别的问题,但在后来都已经接解决,成功调试。
沈阳理工大学23沈阳理工大学24五.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。
在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见,也请教了了同学的意见和想法。