基于西門子plc與wincc的城市排水監(jiān)控系統(tǒng)設計本科生畢業(yè)論文-免費閱讀

　　

【正文】 在總集水池的水位低于一定水位時，三個排水泵都不運行，當水位高于低水位界線時，一號總池排水泵自動啟動，并且運行一定時間內(nèi)，自動停止降溫冷卻，切換到二號總池排水泵自動啟動，并且也運行一定時間內(nèi)，自動停止降溫冷卻，又切換到一號總池排水泵自動啟動，只要總集水池的水位不低于低水位接線，一號總池集水泵和二號總池集水泵循環(huán)切換運行。停止工作人員管道內(nèi)有堵塞物，請及時處理，如下圖77所示。圖71程序模擬運行 啟動WINCC組態(tài)后,初始畫面如下圖72所示。圖62 啟動程序 （2）模擬下水道進水流動當開始運行系統(tǒng)后，可以按鈕下雨模擬、工業(yè)廢水模擬和生活廢水模擬，只要管道正常運行無堵塞，那么會正常模擬管道內(nèi)水流流動。 根據(jù)城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的設計思想，采用S7300 PLC cpu314，cpu314可以擴展到四個機架，每個框架也可以增加信號或功能模塊，可達到8個。水泵的起停是由交流接觸器的常開觸點控制的。根據(jù)系統(tǒng)要求畫出PLC的I/O端子接線圖，見下圖51。 變頻器還需要設置相關的參數(shù)，本系統(tǒng)設置的參數(shù)有：圖45 施耐德中間繼電器 液位計選擇 超聲波液位計通過發(fā)射一個脈沖信號，它的接收設備可以接收脈沖信號碰到障礙物后所反饋的信號，再經(jīng)過內(nèi)部裝置對信號的處理，轉換成跟液位相關聯(lián)的數(shù)字顯示出來。本設計采用了西門子s7300 PLC，CPU 314，一個十六入十六出的數(shù)字量模塊，一個四入四出的模擬量模塊，已經(jīng)完全可以滿足城市排水監(jiān)控系統(tǒng)設計的需求了，如圖42所示。 PLC有很多的品牌和型號，它們的功能、編程手段以及價格等許多方面都有著多多少少的不同。當總池開始進水后，水池水位液位計檢測到水池水位到達一定值時，一號總池排水泵啟動，并且只要水位高于一定值期間，PLC就會定時T1一定時間，當定時時間一到，PLC立即發(fā)送停止信號給一號總池排水泵，讓其冷卻，并且啟動二號總池排水泵，同樣PLC定時相同時間T2,當定時時間一到，PLC立即發(fā)送停止信號給二號總池排水泵，讓其冷卻，并且啟動一號總池排水泵進行排水，兩者一直循環(huán)運行，知道水位低于下限值時，總池排水泵停止。 圖32城市排水系統(tǒng)示意圖 城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)流程圖在城市排水泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，根據(jù)設計思路，設計出排水泵站運行的流程。 （3）每個集水池都配備2個排水泵，一個運行，一個備用，以防水泵出現(xiàn)故障，卻不能及時排水，并且在監(jiān)控畫面內(nèi)監(jiān)控到水泵的運行頻率，排水泵的運行頻率是根據(jù)集水池的水位來控制的。圖31為系統(tǒng)結構圖。除此之外，根據(jù)實際的需求，改變PLC的 I/O接線也很方便，不像傳統(tǒng)繼電線路那么繁瑣。PLC的優(yōu)勢也很明顯，比如體積小，能實時監(jiān)控程序的運作，壽命長，不易損壞，而且方便維護。當然PLC的編程還需要編程軟件，比如西門子公司的step7軟件。在本系統(tǒng)中，主要是通過操作按鈕及各類傳感器信號傳給PLC控制器，PLC再發(fā)出指令控制各執(zhí)行機構的動作，來實現(xiàn)自動化控制。比如繼電器長期的工作會導致本身大量的磨損，壽命不長。 2 城市排水控制系統(tǒng)控制器的選擇 控制器方案選擇根據(jù)城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的設計，從多方面資料以及經(jīng)驗上看，我們可以選擇很多種控制器，典型的有最初的繼電器控制，后來的單片機控制和PLC控制。現(xiàn)在的城市都是往大了發(fā)展，專家指出，這樣的發(fā)展模式其實是很不科學的，我國的人口本來就比較多，城市太大帶來的不僅僅是排水上面的問題，就連交通也像排水一樣，經(jīng)常堵塞，其實完全可以換個思路去發(fā)展，發(fā)展成多個小中型的城市，從而緩解壓力。 國內(nèi)排水系統(tǒng)的狀況 這些年來，我國許多城市都發(fā)生過內(nèi)澇，我國大部分城市發(fā)展過程中都要面臨內(nèi)澇這個嚴峻的問題。Automation。城市排水泵站的自動化監(jiān)控系統(tǒng)有著很大的作用，能夠有效的提高工作效率，減少泵站管理人員的配置。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。天津職業(yè)技術師范大學2014屆本科生畢業(yè)論文 本科生畢業(yè)論文基于西門子PLC與WINCC的城市排水監(jiān)控系統(tǒng)設計The urban drainage monitoring system based on Siemens PLC and WINCC design畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。這個系統(tǒng)主要是對排放的雨水、工業(yè)污水和生活污水進行自動化的監(jiān)控。PLC。04年7月10日，北京市持續(xù)下了四個小時的大雨，導致市內(nèi)40多條道路漫出積水。 城市排水系統(tǒng)設計目的 隨著城市發(fā)展越來越快，越來越大，城市地下的排水設施錯綜復雜，面對這些復雜的系統(tǒng)，以往的傳統(tǒng)的管理方法已經(jīng)很難去實時監(jiān)控到排水的情況的。針對這典型的三個控制器，我們進行各方面比較，每種控制器都有各自的優(yōu)點，但是根據(jù)本設計，還是選擇了以PLC為控制器的城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)，對為什么選擇PLC為控制器，我們做了一些比較。繼電器的觸點之間也會產(chǎn)生電弧，嚴重的話會執(zhí)行誤操作，非常危險。這些在水位的監(jiān)控、管道上電磁閥的開啟或關閉以及各個泵的啟動上都有應用到。 所以在本設計城市排水監(jiān)控系統(tǒng)中，單片機控制系統(tǒng)雖然能滿足控制要求。 隨著科技力量的發(fā)展，PLC的功能也更加的完善了，現(xiàn)實中大量的產(chǎn)業(yè)都有應用到。接線非常少，而且改動很方便。 圖31 系統(tǒng)結構圖在本設計中，PLC是核心器件，它起著主導作用，PLC主要控制現(xiàn)場設備的正常運作，并且及時的把信息發(fā)送到工作站操作操作設備上和WINCC監(jiān)控站監(jiān)控畫面中去，在設計中，比如水位的檢測、指示燈的顯示、開關按鈕起停信號、水泵起停控制，繼電器的閉合與斷開、電磁閥的通斷和變頻器運行頻率等等。集水池中，到了一定水位，集水池排水泵才運行，并且定時停機。在城市排水系統(tǒng)中，首先啟動WINCC仿真和step7程序仿真時，仿真PLC會先復位各個水池水位、閥門的關閉、水泵的停止以及指示燈的復位等等，下圖33為城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的復位初始化流程圖。在總池排水期間，總池水位快要到達臨界值時，PLC立即啟動報警，并且強行啟動總池緊急排水泵，進行緊急排水，一直到水位低于一定值時，緊急事件才被停止。所以如何選PLC也是我們需要考慮的問題。圖42 s7300 PLC　　 排水泵在本設計中，設置了2個集水池，循環(huán)輪流集水，和一個總集水池。在超聲波液位計里用戶可以選擇4～20mA、 0～5v、 0～10mA等標準信號輸出方式。P0304 電機額定電壓P0305 電機額定電流P0307 電機額度功率P0311 額定轉速P0700=2 端子控制P0705=16 固定頻率啟動P0706=16 固定頻率啟動P0707=16 固定頻率啟動P1000=3 固定頻率P1001=20 運行頻率HZP1002=40 運行頻率HZP1003=60 運行頻率HZ 5城市排水監(jiān)控系統(tǒng)的電氣設計 根據(jù)城市排水監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求，可以列出控制系統(tǒng)所需要的主要器材清單如下表51所示。 圖51 PLC原理接線圖根據(jù)控制要求模擬量輸入3個，畫出模擬量模塊接線圖，如下圖52所示。如下圖55所示。CPU在零機架的二槽，電源模塊只能放在在一槽，接口模塊放置在三槽，而四槽到十一槽能夠隨意的安裝信號和功能模塊。如下圖63所示。圖72 WINCC初始模擬畫面 WINCC監(jiān)控畫面仿真運行 當按下啟動按鈕后，運行指示等亮起，按下模擬下雨、模擬工業(yè)廢水按鈕后，管道內(nèi)水流模擬流動，A池進水閥打開，B池進水閥關閉，向A集水池進水，當檢測到A池有水位達到設定值時，A池排水泵啟動。圖77 報警堵塞畫面在系統(tǒng)設置中，可以監(jiān)控到AB池排水泵運行頻率，運行的頻率是根據(jù)AB池各個集水池的水位來判斷出排水泵的運行頻率，如下圖78所示。 在整個畢業(yè)設計的過程中，遇到了很多的難題，只有通過查閱大量的文獻或者請假指導老師來解決，整個過程受益匪淺。集水池中，設立了一定水位，集水池排水泵才運行，并且定時停機。圖76 緊急排水畫面