电气工程设计任务书Word文档格式.docx
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1、plc接线图8
2、主电路图9
3、变频器接线图10
五、下位机编程11
1、自动部分11
2、手动部分15
六、上位机编程20
1、组态王建立示意图20
2、运行结果24
七、设计总结27
八、参考文献28
一、设计内容
题目:
SBR法污水处理实验装置PLC控制系统设计
SBR是序列间歇式活性污泥法(SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess)的简称,是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术,又称序批式活性污泥法。
SBR法污水处理实验装置如下图所示,1、5、12均为水箱,2为水泵,3、11为电磁阀,4为水流量计(用于检测注水流量情况,产生模拟量电流信号),6为搅拌电机,7为曝气头(有三个),8为充气泵,9为气体流量计(用于检测充气流量情况,产生模拟量电流信号),10为排水斗。
主要工艺过程简介如下:
1、注水。
此时3打开,2工作,将1内的污水泵入5(内有活性污泥),4可以检测水流量,其余装置均处于不工作状态,注水过程持续一定时间(预先设定好或由人实时控制)后结束,3闭合,2停止工作。
下面进入曝气阶段。
2、曝气。
此时8工作,通过7将空气泵入5,9可以检测空气流量,其余装置均处于不工作状态,曝气过程持续一定时间(预先设定好或由人实时控制)后结束,8停止工作。
下面进入搅拌阶段。
3、搅拌。
此时6工作对5中物质进行搅拌,其余装置均处于不工作状态,搅拌过程持续一定时间(预先设定好或由人实时控制)后结束,6停止工作。
下面进入沉淀阶段。
4、沉淀。
此时所有装置均处于不工作状态,让5水中的杂质沉淀,沉淀过程持续一定时间(预先设定好或由人实时控制)后结束。
下面进入排水阶段。
5、排水。
此时11打开,5上部的清水可由10排入12,然后再排向别处,其余装置均处于不工作状态,排水过程持续一定时间(预先设定好或由人实时控制)后结束,11闭合。
下面又进入注水阶段,开始新的循环。
(一)、使用可编程控制器(选用西门子S7-300)作下位控制站/下位机,使用微计算机(PC)作上位控制站/上位机,组成控制系统,实现对SBR法污水处理实验装置运行的控制。
(二)、使用step7编程软件对下位机编程,使下位机能够根据对外界输入信息及来自上位机的指令的处理结果(本设计中主要是通过上位机的指令)来对实验装置进行控制;
使用wincc组态软件对上位机编程,编制监控画面实现对下位机及实验装置的监控。
(三)、下位机PLC输入信号及输出信号:
输入信号有水流量计的4~20mA模拟量电流信号和气体流量计的4~20mA模拟量电流信号(其余控制信号均由上位机给出,不需通过PLC输入端子输入);
输出信号有:
电磁阀3控制信号、电磁阀11控制信号(均为数字量信号,经PLC输出端子输出控制相应装置);
泵2控制信号、搅拌电动机6控制信号、泵8控制信号(既有数字量信号又有模拟量信号,均经PLC输出端子输入变频器,数字量信号控制起停,模拟量信号控制变频器输出,进而控制相应装置电机转速)。
(四)、控制要求:
要实现自动控制与手动控制两种控制方式。
1、自动控制方式下,在上位机监控界面上按下起动按钮后(预先在上位机设定好时间参数),实验装置即按上述工艺流程自动循环,无须人为干预,但在上位机监控界面上能对其进行监测(比如可随时改变每一不活动工艺阶段的时间设置),并可随时按下停止按钮停止实验装置的运行。
2、手动控制方式下,在上位机监控界面上监测实验装置工艺流程,并可人为实时的控制工艺流程各个阶段的运行与停止(即可以任意控制实验装置中泵、电动机、电磁阀的工作状态,但要有必要的联锁)。
3、手动控制方式与自动控制方式之间须存在互锁关系,即在一种控制方式处于工作状态下时,另一种控制方式被屏蔽。
4、对水流量计与气体流量计发出模拟量电流信号的处理:
由下位机采集(此时硬件须加入模拟量输入模块),在下位机内通过程序将其转换为实际的物理量值,并在上位机监控画面中显示出来。
5、变频器输出频率的控制信号(即电机的转速控制信号)在上位机上输入(预先设定好或由人实时输入),下位机据此通过模拟量模块输出模拟量信号(使用电压或电流模拟量信号均可)控制变频器输出频率。
(一)、硬件方面:
下位机使用西门子S7-300系列PLC实现控制,电源模块选PS307,CPU模块选CPU314,数字量输入/输出模块及模拟量输入/输出模块由自己确定,通讯选用MPI、IndustrialEtherent、PROFIBUS三种方式中的一种。
上位机使用普通PC机即可。
变频器可选用西门子、富士或其他品牌。
(二)、列出I/O分配表,画出PLC外部连接电路图,并设计出三个电动机主电路(泵2、搅拌电动机6及泵8)。
二、硬件构成
硬件主要包括下位机和上位机的硬件、共同构成一个小型控制系统。
下位机的硬件主要是西门子s7系列PLC,作为控制系统的核心,可以提供强大的控制网络和组态功能,以及良好的扩展能力和通信能力,容易实现分布式的系统结构。
该PLC主要包括以下几部分:
CPU模块:
选用的是CPU226,主要用来执行用户程序,控制I/O模块和上位机通信。
扩展模块:
有EM223DC24V数字量8输入8输出,EM2322路模拟输出,EM2354路模拟输入1路模拟输出。
变频器选用西门子MM420。
三、I/O分配
I0.0---启动,I0.1---自动,I0.2---手动,I0.3---停止,I0.4---注水开,I0.5---沉淀,I0.6---注水关,I0.7---曝气开,I1.0---曝气关,I1.1---搅拌开,I1.2---搅拌关,I1.3---排水开,I1.4---排水关
Q0.0---电磁阀3,Q0.1---水泵,Q0.2---充气泵,Q0.3---搅拌电机,Q0.4---电磁阀11
四、接线图
1、plc接线图
2、主电路图
3、变频器接线图
五、下位机编程
1、自动部分
2、手动部分
六、上位机编程
1、组态王建立示意图
根据任务要求,建立3个画面,分别为SBR示意图,自动画面,手动画面
SBR示意图
SBR按钮按下时命令语言
ShowPicture("
SBR示意图"
);
自动按钮按下时命令语言
自动"
\\本站点\自动按钮=1;
\\本站点\手动按钮=0;
手动按钮按下时命令语言
手动"
\\本站点\自动按钮=0;
\\本站点\手动按钮=1;
\\本站点\电磁阀3=0;
\\本站点\水泵=0;
\\本站点\充气泵=0;
\\本站点\搅拌器=0;
\\本站点\电磁阀11=0;
\\本站点\沉淀=0;
退出按钮按下时命令语言
Exit(0);
\\本站点\总启动按钮=0;
\\本站点\手动按钮=0;
自动画面
停止按钮命令语言同退出一样
命令语言
if(\\本站点\总启动按钮&
&
\\本站点\自动按钮)
{\\本站点\电磁阀3=1;
\\本站点\水泵=1;
}
if(\\本站点\自动按钮==1)
{
if(\\本站点\电磁阀3&
\\本站点\水泵&
\\本站点\水箱<
100)
\\本站点\水箱=\\本站点\水箱+15;
if(\\本站点\水泵==1&
\\本站点\电磁阀3==1)
\\本站点\注水时间=\\本站点\注水时间+1;
if(\\本站点\注水时间==\\本站点\T37时间设定)
{\\本站点\水泵=0;
\\本站点\注水时间=0;
\\本站点\充气泵=1;
if(\\本站点\充气泵==1)
\\本站点\曝气时间=\\本站点\曝气时间+1;
if(\\本站点\曝气时间==\\本站点\T39时间设定)
{\\本站点\充气泵=0;
\\本站点\曝气时间=0;
\\本站点\搅拌器=1;
if(\\本站点\搅拌器==1)
\\本站点\搅拌时间=\\本站点\搅拌时间+1;
if(\\本站点\搅拌时间==\\本站点\T40时间设定)
{\\本站点\搅拌器=0;
\\本站点\搅拌时间=0;
\\本站点\沉淀=1;
if(\\本站点\沉淀==1)
\\本站点\沉淀时间=\\本站点\沉淀时间+1;
if(\\本站点\沉淀时间==\\本站点\T41时间设定)
{\\本站点\沉淀=0;
\\本站点\沉淀时间=0;
\\本站点\电磁阀11=1;
if(\\本站点\电磁阀11==1&
\\本站点\水箱>
0)
{\\本站点\排水时间=\\本站点\排水时间+1;
\\本站点\水箱=\\本站点\水箱-15;
if(\\本站点\排水时间==\\本站点\T42时间设定)
{\\本站点\电磁阀11=0;
\\本站点\排水时间=0;
\\本站点\电磁阀3=1;
手动画面
注水开命令语言
\\本站点\沉淀=0;
注水关命令语言
\\本站点\水泵=0;
曝气开命令语言
曝气关命令语言
搅拌开命令语言
搅拌关命令语言
沉淀命令语言
排水开命令语言
if(\\本站点\水箱>
排水关命令语言
2、运行结果
注水
曝气
搅拌
沉淀
排水
七、设计总结
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
因此作为二十一世纪的大学来说掌握计算机开发技术是十分重要的。
通过本次设计,对PLC的知识有了更深刻的了解,熟悉了将PLC应用工业控制生产实际的过程。
通过对上位机的编程训练过程,熟悉了组态王编程软件的使用。
由于对PLC编程及组态王的使用不太了解,设计过程中出现很多困难,但通过查资料及与同学讨论最终完成了这次设计。
并且学到了很多
- 配套讲稿:
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