基于plc的城市污水處理控制系統設計畢業設計-資料下載頁

　　

【正文】 要求來設置，如果設置錯誤，會導致無法正常通訊。在設置過程中需要注意串口端號的選擇，其選擇需要與連接PLC 的串口端號一致， “數據校驗方式”選擇“2偶校驗” ，否則在需要 PLC 連接實現實時監控時會出現圖 417 顯示的界面。當與PLC連接出現圖 417所示的畫面時，需要做以下檢查：PLC端口連接是否正常；PLC 端口設置是否與上述“通用串口父設備屬性編輯”中各屬性的的設置一致；PLC 是否被其它設備占用，在MCGS下載過程中需要停止PLC編程軟件“ STEP 7 MicroWIN SP6”的使用，否則，該軟件占用PLC端口，會出現圖417 顯示的界面。圖417 通信設備初始化失敗圖 畢 業 設 計33選擇“設備工具箱”添加“西門子_S7200PPI”驅動。本驅動構件用于MCGS 軟件讀寫西門子 S7200 系列(包括 S7_21X、 S7_22X 等)PLC 設備的各種寄存器的數據，采用西門子 PPI 協議，串口子設備，須掛接在“通用串口父設備”下才能工作。添加完成之后雙擊，對其屬性設置，如圖 418 所示。圖 418 添加驅動圖選擇“內部屬性”可以增加和刪除通道，如圖 419 所示。 畢 業 設 計34圖 419 通道屬性設置西門子_S7200PPI 驅動可以添加的通道類型如下：I 輸入映象寄存器、Q 輸出映象寄存器、M 中間存儲器、V 數據存儲器、SM 特殊寄存器、AI 寄存器、AQ 寄存器、T 時間寄存器、C 計數寄存器、HC 寄存器。根據實時數據庫中設置的各開關量以及 PLC 編程中使用的各 I/O 口，增加合適的通道用來與 PLC 通信。 腳本程序介紹打開“運行策略”窗口，單擊右側“新建策略”選擇“循環策略” ，雙擊新建的循環策略進入，雙擊 圖標進入“策略屬性設置” ，設定“循環時間”設為：500ms ，單擊確定。在策略組態中，右擊 圖標選擇“新增策略行” ，此時會出現一條策略，但沒有添加腳本程序。如果需要添加腳本程序而沒有策略工具箱，請單擊工具條中的 圖標，彈出“策略工具箱” ，單擊“策略工具箱”中的“腳本程序” ，把鼠標移出“策略工具箱” ，會出現一個小手，把小手放在 上，單擊鼠標左鍵，出現腳本程序策略行，可以進行腳本程序的添加，腳本程序可添加多個，添加后如圖 420 所示。 畢 業 設 計35圖 420 添加腳本圖為使界面能夠單獨運行，所以在集水池、SBR1 池、SBR2 池進/ 出水需要用到腳本程序，其中鼓風機運作時間控制需要用到定時器或者延時函數。控制本次設計模擬運行的的腳本程序參見附錄二。經過以上設計，最終設計 MCGS 手動界面如圖 221 所示。圖 421 手動界面在手動模式下，可以對進水泵、進泥泵、鼓風機、潷水器和出泥泵進行單獨控制，當集水池到達高/低水位時，進行高/低水位報警。MCGS 自動界面如圖 422 所示。 畢 業 設 計36圖 422 自動界面在自動模式下，首先在輸入框輸入運行次數，否則不能運行。設定好運行次數，按下 start 開關，系統自動運行，當到達設定次數時，系統停止。在集水池下方的方框可以顯示集水池中的水位情況，兩個 SBR 池間歇進水、反應、出水，當集水池到達低水位時，集水池重新進水，整個系統運行正常。本設計還設定了，SBR 池高低水位報警設定，集水池和兩 SBR 池水位實時曲線、歷史曲線顯示，如圖 423 所示。圖 423 報表輸出系統無論進入自動模式還是手動模式，可以根據需要設定兩 SBR 池水位上限和下限，其上下限值初始設定分別為 450 和 50，當到達此水位時，進行報警顯示。集水池和兩 SBR 池的實時水位情況可以在圖 423 左上角顯示，歷史水位情況在圖 423 右上角顯示。 畢 業 設 計375 調試經過長時間的前期準備工作，在電腦上進行模擬仿真，確定程序無誤，考慮到軟件模擬與現實中存在一定的誤差，在模擬調試完成之后需要進入實驗室進行實物試驗調試。試驗調試就是根據工業應用的特定環境對設計進行檢查，看它是否能達到預期的目標。然后根據現場各種狀況來進一步完善設計，達到設計要求。 模擬調試限于實驗室條件的限制，需要先利用軟件對已經設計好的 PLC 程序進行模擬調試，本次設計采用 S7_200 漢化版的軟件對 PLC 程序進行模擬仿真。其主界面如圖 51。限于該軟件條件的限制，需修改 PLC 程序中部分 I/O 端口再進 畢 業 設 計38圖 51 S7_200 主界面行模擬仿真。可以在“配置”菜單下選擇需要的 PLC 型號。使用該軟件模擬之前需要將已經編寫好的 PLC 程序在 “ STEP 7 MicroWIN SP6”軟件環境中“編譯”并“導出” 。將導出的文件裝載進 S7_200 漢化版軟件，選擇“程序”下的“裝載程序”如圖 51。裝載完成之后即可啟動程序，對已經編寫好的 PLC 程序進行模擬仿真。啟動系統，按下 進水泵 啟動，5 秒鐘以后粗/細格柵除污機、 及集水池進水泵 同時啟動，如變化如圖 52 所示。圖 52 粗/細格柵啟動狀態當集水池達到高水位即 =1 時，集水池高水位指示燈（）亮 10 秒，同時所有泵停止工作，如圖 53 所示 畢 業 設 計39圖 53 集水池高水位狀態定時到達， 滅，同時 SBR1 池進水閥() 打開，進水泵 ()啟動，如圖 54 所示：圖 54 SBR1 池進水當 SBR1 池到達高水位，傳感器（ ）相應，高水位指示燈 ()亮，同時 SBR2 池進水閥（ ）打開，SBR2 池開始進水，鼓風機（Q10 ） 、進泥泵（Q14）SBR1 池進泥閥（ Q15）打開如圖 55 所示。圖 55 SBR2 池進水 SBR1 池設備動作SBR2 池到達高水位，高水位指示燈() 亮，鼓風機(Q11)啟動，進泥閥（）打開，如圖 56 所示。 畢 業 設 計40圖 56 SBR2 池滿設備動作一分鐘后，SBR1 池進泥閥（）與鼓風機()停止，SBR1 池靜置，如圖 57 所示圖 57 SBR1 池靜置一段時間后，SBR2 池鼓風機() 、進泥電磁閥()和進泥泵() 全部停止，SBR2 池也進入靜置階段，如圖 58 所示 畢 業 設 計41圖 58 SBRSBR2 池均靜置靜置一段時間后，潷水器()啟動，SBR1 池高水位指示燈（ ）滅，排水閥() 打開，如圖 59 所示。圖 59 SBR1 池排水SBR2 池靜置時間到，SBR2 池指示燈（）滅，排水閥（ ）打開，如圖 510 所示。圖 510 SBR2 池排水SBR1 池到達低水位，SBR1 池低水位指示燈（）亮，排水閥（ ）關閉，如圖 511 所示。 畢 業 設 計42圖 511 SBR1 池排水結束SBR2 池到達低水位，低水位指示燈（）亮，潷水器（ ） 、SBR2池排水閥（）關閉，2S 后，SBR1 池再次進水，進入下一次循環。 硬件功能性調試硬件功能性調試主要是測試硬件的功能是否正常，這部分的調試內容包括： 1 供電線路的設置和檢驗，主要用萬用表檢測電路的連通是否實現，以及保證接線的正確性；2 各水泵、潷水器均用指示燈代替； 3 PLC 單獨檢測，檢查 PLC 單元能否正常工作，指示燈是否正常，該部分工作實際上在計算機模擬調試前就己經完成： 4 PLC 運行與組態軟件狀態變化是否相一致。經過測試，結果表明上述功能一切正常，可以進行總體調試。 系統總體調試功能測試完成后并檢查完線路后就可以開始系統總體調試了，內容包括：1 手動方式下，能否正常啟動和停止系統；2 自動方式下，按下開始按鈕，系統能夠自動運行；3 在誤操作狀態下，按下緊急停車，保護系統。在實驗室，首先檢查設備的完好性，以保證實驗模擬的順利進行。經檢查PLC 設備運行正常，則根據系統功能圖和 I/O 口分配，對其進行接線連接。PLC 公共端連線： COMV+L+三端連接在一起，M1M2M3M1L2L3L 連接在一起，其它各輸入輸出對應接好，經檢查，連線無誤，則工 畢 業 設 計43程下載，并運行 PLC，啟動 PLC 程序，按照上述檢查過程對實際運行進行檢測，觀察各輸入輸出關系是否符合模擬運行時的結果。經過不停的調試和修改，上述試驗結果完全正確，說明程序基本能夠實現預期的設計目標。PLC 調試無誤之后，需要將 MCGS 組態界面與 PLC 現場連接調試，做到實時監控的效果。通過觀察 PLC 模塊開關量變化時，電腦顯示器 MCGS 組態界面對應的開關量是否隨著開關量的變化而變化，輸出是否符合要求，從而實現遠程監控的效果。其實物連接圖如圖 512 所示：圖 512 實物連接圖經過 PLC 調試與 MCGS 組態界面的調試，基本達到預期效果。組態畫面按鈕動作可以對系統進行操作，通過上位機界面控制下位機，達到遠程控制的目的。在系統調試過程中出現了一些問題，開始 MCGS 與 PLC 控制下位機連接不成功，經過仔細考慮和同學幫助，最終發現是參數設定和腳本程序有問題，修改后運行成功。在串口的使用過程中，PLC 程序編輯頁面，下載 PLC 程序到系統之后，需要將所有程序窗口關閉還需將 MCGS 程序下載并與系統連接。 畢 業 設 計446 結論通過一學期的設計與研究，我終于完成了畢業設計，實現了系統的正常工作并達到了預期的效果。本次設計，我學習到了很多知識。首先加深了對 PLC 的了解，更加系統的學習了 PLC 的功能以及具體應用；掌握了 SBR 法處理污水的過程；通過對程序的編寫和調試，進一步學習了 PLC 梯形圖編程語言。雖然以前也曾經做過PLC 的課程設計，但設計的控制過程比較簡單。在這次畢業設計中我查找資料，分析控制流程，編寫梯形圖，并對其進行了軟硬件調試，使我對 MCGS 軟件仿真及 PLC 硬件的具體應用更加了解。本次設計用到了許多以前課本上學到的知識，還有很多自學的知識，在設計過程中，我一邊學習，一邊將所學運用到設計中，明白將知識運用到實踐中，并不是一件簡單的事情。通過這次設計我也學會了 PLCS7200、MCGS 等仿真軟件。在整個設計過程中，雖然遇到了很多的困難和我自己不能解決的問題，但是通過老師的指導和同學們的互相幫助，都一一的解決了。讓我體會到了一個團隊的力量的強大。本次設計的主要成果：熟練掌握電氣控制與 PLC 的編程技術，完成了城市污水處理自動控制系統；利用 MCGS 組態軟件制作合適的人機界面，完成系統組態仿真設計；在 MCGS 中編寫相應的腳本程序，實現用上位機遠程監控下位機，并實現部分功能的遠程控制。本次的設計雖然達到了預期的設計要求，實現了中小型城市污水處理的自動控制，并通過組態界面對系統進行實時監控和遠程操作控制，但是由于我的知識和見識有限致使作品還是有些不足，MCGS 組態界面與 PLC 設備實時通信存在一些問題，比如一些突發事件的發生，需要 PLC 及時處理避免意外發生，以及對控制系統實行遠程控制還需要我的深入學習和研究。 畢 業 設 計45謝辭在成老師的悉心指導下，我成功的完成了自己的畢業設計，從課題選擇到具體的寫作過程，無不凝聚著成老師的智慧和汗水，設計過程中我遇到了許多問題，成老師給了我許多幫助和建議，我從中學到的不只是解決了這個問題，而是學習解決一類問題。古人云“授人以魚，不如授人以漁” ，本著這一原則，當我遇到問題的時候，成老師首先鼓勵我自己想辦法解決。如果自己解決不了，可以和小組其它成員討論，如果還達不到滿意效果再找老師一起討論。這種方法大大提高了我學習的自主能動性，同時也發揮了團隊精神，使我學到很多，受益很深。在此向成老師表示我最誠摯的謝意。 馬上就要畢業了，借此機會感謝所有曾經指導過我的老師們，感謝他們對我的辛勤栽培。“春蠶到死絲方盡，蠟炬成灰淚始干”，通過老師們孜孜不倦的指導和幫助，我的專業基礎知識掌握的相當扎實，感謝曾經教授我 PLC 課程的柳老師，使我成功編寫出本設計梯形圖程序。同時，我還要感謝那些我參考過的論文、期刊的作者，他們的設計對我幫助很大，從中學到的一些方法幫我解決了許多問題，在此表示感謝。最后我要感謝我們小組的其他成員，在設計的過程中，我們經常在一起討論，互相解決在畢設過程中遇到的問題。經過這次的畢設，我明白了團隊合作的重要性，在此感謝那些在畢設過程中幫助過我的小組成員們。 畢 業 設 計46參考文獻[1] [D].,10:119[2] PID 控制的 SBR 污水處理系統[D].武漢科技大學 .2022,6:811[3] Tellez,Gilbert T. 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