基于西門子plc與wincc的城市排水監控系統設計本科生畢業論文(存儲版)

　　

【正文】 當按下模擬堵塞按鈕，系統會立即報警，管道堵塞報警燈亮起。圖67 緊急排水7城市排水泵站監控系統仿真運行 啟動STEP7軟件后,進入模擬程序運行畫面，通訊模式選擇MPI，如下圖71所示。如下圖62所示。如圖61所示。圖54 AB池排水泵控制電路 在總水池設計中，設立了3個水泵，總水池水泵設置與AB集水池的水泵設置不一樣，這三個水泵的啟動方式是由PLC直接控制的，同樣也是通過中間繼電器控制交流接觸的。本系統所需要西門子PLC數字量輸入I/O點數為10個，數字量輸出I/O點數為16個。如下圖45所示是施耐德24V中間繼電器。圖41 PLC結構解析圖 綜合各個方面的因素。它通過可編程的存儲器在它的內部存儲執行順序控制、邏輯運算、定時計數和算數運算等操作指令，并且利用數字量和模擬量的輸入與輸出來控制多種生產過程。圖36 B池進水控制流程圖當PLC檢測到總集水池的水位沒有高于上限值時，總池進水閥就一直打開，反之，總池進水閥關閉。根據以上控制要求，設計出一套完整的城市排水泵站監控系統示意圖，如下圖32示意圖所示。 （2）在2個集水池的進水灌設立2個緊急進水閥，此閥門的作用是當集水池A或B的水位過高，即將滿出，緊急關閉，而另一個集水池B或A閥門打開進水，緩解下水道的水位。本設計是基于西門子PLC的城市排水計算機監控系統，其中PLC、WINCC以及實際設備是主要組成部分。接線簡單 與傳統繼電器系統相比，PLC的接線很簡單方便，把開關或者按鈕之類的輸入元件跟PLC所對應的I口相連，把接收輸出信號的元器件跟PLC所對應的O口相連，再把PLC接進電源。我們一般都用梯形圖的方法來為PLC編程，初學者也比較容易上手。換句話說，如果不往PLC里面下載程序，那么PLC毫無價值可言。它的優點有很多，編程方法靈活變通、速度快、安全可靠、方便檢修、性價比高等等。但是，繼電器控制還是有不少問題的。設計這樣的系統不僅僅有上面說的好處，還可以省下大量的人力物力。然而青島的老城區還是用的原來的排水系統，這套系統是德國人在100多年前設計并建好的，該系統一直完美的用到現在，從來沒發生過洪澇，發達國家的許多城市排水的能力也是比我國強上很多，看來我國的城市排水技術還是遠遠不夠的，也是很有必要借鑒下別的國家的經驗和技術。在城市的市政建設與環境保護方面，排水系統占有很大的比重，為了能夠設計出比較優秀的城市排水系統，我國還發布了《城市排水許可管理辦法》。WINCC。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔1）設計（論文）2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂摘 要 排水泵站是城市中不可或缺的公共設施，它的主要是完成城市排水的任務。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經發表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。本人授權　　 　 　大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。泵站中所有設備的工作情況，都是由該系統根據水位等情況來控制的。simulation目 錄1 緒論 1 前言 1 國內排水系統的狀況 1 城市排水系統設計目的 22 城市排水控制系統控制器的選擇 3 控制器方案選擇 3 控制器選擇比較 33 城市排水泵站監控系統控制要求 6 城市排水監控系統構成 6 城市排水泵站監控系統控制要求 7 城市排水泵站監控系統流程圖 84城市排水泵站監控系統的硬件配置 13 PLC簡介及選型 13 排水泵 14 交流接觸器與中間繼電器 15 液位計選擇 16 變頻器選型設定 165城市排水監控系統的電氣設計 18 18 控制系統PLC的I/0地址分配表 18 PLC原理接線圖 20 控制系統電氣接線圖 216城市排水泵站監控系統編程設計 25 Step7編程軟件 25 PLC程序編譯 267城市排水泵站監控系統仿真運行 30 30 WINCC監控畫面仿真運行 31結論 34參考文獻 35致謝 36附錄A 功能程序 37附錄B WINCC仿真運行 45I1 緒論 前言 城市排水設施是一個不可缺少的公共設施，它主要負責了城市里污水的處理及其排放。007以及10年，廣州市均發生了強烈降雨，市內大面積被水淹沒，嚴重影響了交通。目前來看，很有必要利用現代化的技術，建立一個自動化的城市排水監控系統。 控制器選擇比較下面我們就城市排水泵站監控系統的控制功能、性價比及性能等方面，我們進行了三者的優缺點的比較。一個繼電器控制系統一般會用到很多的繼電器，導致他的控制柜會非常大，重而且占地方。 依據以上的比較，因為繼電器控制系統有很多的弊端，繼電器系統一般用在對反應速度和精度要求都不是很高的系統中，而本設計對控制的準確度要求非常高，對現場的閥門水泵的實時性比較高，PLC能夠快速給出判斷，及時處理突發事件，而繼電器難以處理，所以繼電器控制系統正在漸漸被取代。不過，城市排水的監控系統的很大的，而且系統運行的環境比較復雜，如果選用單片機作為控制器的話，會顯得不夠穩定，那么顯然選用PLC作為控制器是一個非常好的選擇。PLC作為控制器的系統已經逐步取代傳統的繼電器作為控制器系統了，PLC的特點主要有：硬件的可靠性 PLC可以在非常差的工作環境下工作，一個合格的PLC能夠有效的抗擊噪音、電磁、震動、潮濕、高低溫等干擾。安裝簡易，維護方便 傳統的繼電器系統需要很大的空間，而PLC的體積很小，PLC控制系統所需的空間也非常小，連接也很方便，只要輸入/輸出設備和PLC自身I/O口相連就可以了。WINCC監控系統主要是起到將PLC輸送過來的信號數據顯示在監控畫面內，以便工作人員得到現場的第一時間內所有數據信號，比如指示燈的亮滅、閥門的開關，液位的數值顯示以及水泵的運行狀態等等，WINCC在監控現場設備的正常運作的同時，他還能向現場發送一些數據信號，比如控制按鈕開關和閥門的打開或閉合等等。在排水泵出現故障時，監控畫面內的報警指示燈會亮起，提示工作人員排水泵出現故障。圖33 系統復位在城市排水泵站監控系統數據復位后，可以模擬選擇按下雨水、工業廢水和生活廢水的模擬按鈕，當按下雨水按鈕后，PLC會進入判斷，先檢測管道是否堵塞，如果沒有出現堵塞，那么打開進水閥，向集水池進水，同樣，模擬工業廢水按鈕和模擬生活廢水按鈕按下，也先判斷是否堵塞，如果沒有堵塞，就打開進水閥，向集水池進水。以上為總池排水環節，根據以上總池排水控制要求，畫出總池排水控制流程圖如下圖37所示。本設計的城市排水泵站計算機監控系統是建立在PLC的基礎上的，首先我們要把整個系統所需要的輸入/輸出量確定下來，以便完成對PLC的I/O口的分配。所以在設計中通常在同一路排水系統中，為了保證水池里的水能接上排水，不會出現不排水的情況，在AB集水池中各設置了2個立新排水泵，在總集水池后設置了3臺離心排水泵，功率大小不一樣。如圖46所示。表51 器件清單標號器件名數量1可編程控制器S730012WINCC監控軟件13操作電腦14超聲波液位計35電磁閥門76中間繼電器147交流接觸器128傳感器109變頻器MM420410離心泵711按鈕若干12導線若干13指示燈若干 控制系統PLC的I/0地址分配表 根據這個城市排水泵站計算機監控系統的設計，一共需要10個數字量輸入，16個數字量輸出和3個模擬量輸入。圖52 模擬量模塊接線圖 控制系統電氣接線圖 根據城市排水泵站計算機監控系統的控制要求，控制系統主電路設計圖主要由排水泵電機構成。圖55總水池水泵主電路圖其中，中間繼電器是由PLC控制，所以在控制電路回路中，PLC控制著中間繼電器KA的線圈通斷進而控制控制回路中繼電器KM的接通，此外這里的所有水泵都可以在電氣接線上進行手動運行如下圖56所示。 我們選用了ps 307 10A這個電源模塊，把它安裝在一號槽上，選用了CPU314，把它安裝在靠著電源模塊的二號槽上。圖63 水流模擬（3）水位判斷當系統運行過程中，且模擬水流運行中，當檢測A池水位低于一定值時，A池進水閥打開，當水位高于一定值，A池進水閥關閉，同時打開B池進水閥，然后檢測B池水位是