基于plc的污水處理控制系統設計畢業設計論文-資料下載頁

　　

【正文】 和構造自己的應用系統。運行環境則按照組態環境中構造的組態工程，以用戶指定的方式運行，并進行各種處理，完成用戶組態設計的目標和功能。MCGS組態軟件（以下簡稱MCGS）由“MCGS組態環境”和“MCGS運行環境”兩個系統組成。兩部分互相獨立，又緊密相關。MCGS組態環境是生成用戶應用系統的工作環境，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。用戶在MCGS組態環境中完成動畫設計、設備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態工作后，又稱為組態結果數據庫，其與MCGS 運行環境一起，構成了用戶應用系統，統稱為“工程” 。MCGS運行環境是用戶應用系統的運行環境，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運行環境中完成對工程的控制工作。MCGS組態軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五部分構成，每一部分分別進行組態操作，完成不同的工作，具有不同的特性。l 主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設備窗口和多個用戶窗口，負責調度和管理這些窗口的打開或關閉。主要的組態操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設定動畫刷新周期，指定數據庫存盤文件名稱及存盤時間等。l 設備窗口：是連接和驅動外部設備的工作環境。在本窗口內配置數據采集與控制輸出設備，注冊設備驅動程序，定義連接與驅動設備用的數據變量。l 用戶窗口：本窗口主要用于設置工程中的人機交互界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數據與曲線圖表等。l 實時數據庫：是工程各個部分的數據交換與處理中心，它將MCGS工程的各個部分連接成有機的整體。在本窗口內定義不同類型和名稱的變量，作為數據采集、處理、輸出控制、動畫連接及設備驅動的對象。l 運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序，選用各種功能構件，如：數據提取、定時器、配方操作、多媒體輸出等。 系統組態界面設計 1）單擊“工具”菜單，選中“對象元件庫管理”或單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動畫工具箱，工具箱中的“插入元件”，則會彈出“對象元件庫管理”。從中可以插入各種所需元件，繪制出污水處理系統。流動的水是由MCGS動畫工具箱中的“流動塊”構件制作成的。選中工具箱內的“流動塊”動畫構件。移動鼠標至窗口的預定位置，（鼠標的光標變為十字形狀），點擊一下鼠標左鍵，移動鼠標，在鼠標光標后形成一道虛線，拖動一定距離后，點擊鼠標左鍵，生成一段流動塊。再拖動鼠標（可沿原來方向，也可垂直原來方向），生成下一段流動塊。當用戶想結束繪制時，雙擊鼠標左鍵即可。當用戶想修改流動塊時，先選中流動塊（流動塊周圍出現選中標志：白色小方塊），鼠標指針指向小方塊，按住左鍵不放，拖動鼠標，就可調整流動塊的形狀。污水處理系統運行界面如下圖41所示。圖41 污水處理系統組態運行界面如上圖所示，污水由進水系統中的進水管道和潛水泵通過粗格柵和清污機進行初步排除大塊雜質物體。在除砂系統中細格柵和清污機進一步凈化污水中的細小顆粒物體，將污水中的細小沙粒濾除，并由分離機對沉砂池中的沙粒進行排除后進入氧化溝反應池。在該氧化溝系統中進行生化處理，分解污水中的有害物質，此環節用到一些化學藥劑來加強處理效果，如復合堿、氯氣、油絮凝劑等。對污水進行除油、消毒、調整PH值。同時在該系統中設置有溶解氧儀超聲波檢測器，通過它對污水中的含氧量進行檢測，根據其反饋到PLC的值來控制曝氣機變頻器的運行，改變污水中溶解氧的含量。潛水攪拌機的作用是推進水流，使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使生化反應更加充分，以最大程度地分解污水中的有害成分。污泥回流泵根據污泥回流泵房內由液位傳感器檢測到液位，進行運行或停止，將剩余的污泥及使用過的污泥進行處理。經處理的污水進入沉淀池中，在刮泥機的作用下進行物理沉淀，為了加強沉淀效果，同時加入混凝劑和絮凝劑利用高分子助凝劑的強烈吸附架橋作用更加容易沉降。污水經沉淀池處理最后到達脫水環節，離心式脫水機作用下進行脫水處理后排出清水。2）在整個污水處理控制系統，最主要的就是對曝氣池中溶解氧的控制。所以在這個組態中還設計一個數據顯示窗口，用來顯示溶解氧濃度，包括實時數據顯示和實時曲線顯示。這樣更能清楚地監測實時的溶解氧濃度。在MCGS組態軟件中實現實時曲線的具體操作如下：單擊“用戶窗口”標簽，在“用戶窗口”中雙擊“數據顯示”進入，在“工具箱”中單擊“實時曲線”圖標，拖放到適當位置調整大小。雙擊曲線，彈出“實時曲線構件屬性設置”窗口，根據所需的曲線要求進行屬性設置。設置好后，按“確認”即可，在運行環境中單擊“數據顯示”菜單，就可看到實時曲線。具體界面如下圖42所示。圖42 溶解氧濃度數據顯示界面 MCGS與PLC設備的連接控制1）MCGS與PLC設備的連接在MCGS系統中，由設備窗口負責建立系統與外部硬件設備的連接，使得MCGS能從外部設備讀取數據并控制外部設備的工作狀態，實現對應工業過程的實時監控。因此，MCGS與PLC設備的連接是通過設備窗口完成的，具體操作如下： 當我們打開MCGS組態環境，新建了一個MCGS工程后，在用戶編輯窗口中將會出現一個工作臺窗口。 雙擊工作臺窗口中的設備窗口，然后再單擊工具欄上的工具箱按鈕，將彈出如圖43所示的設備工具箱窗口，需要說明的是，在MCGS中PLC設備是作為子設備掛在串口父設備下的，因此在向設備組態窗口中添加PLC設備前，必須先添加一個串口父設備，當直接用串口進行本地通訊時，我們添加“串口通訊父設備”，因此雙擊其中的串口通訊父設備，在設備組態窗口中添加一個串口通訊設備。圖43 設備工具箱窗口 現在就可以向設備組態窗口中添加我們所需的PLC設備了，如果所需設備沒有出現在設備工具箱中，請按下“設備管理”按鈕，在彈出的設備管理對話框中選定所需的設備，然后雙擊就可以將它添加到設備工具箱中，如下圖44所示。圖44 設備管理對話框2）對PLC的數據進行讀寫 前面我們已經建立了與PLC系統的的連接，因此要對PLC中的數據進行讀寫操作，只需要在PLC設備的設備屬性設置對話框中對其通道屬性進行設置，并建立起通道與MCGS實時數據庫中的數據的連接就可以了，具體操作如下： 雙擊設備組態窗口中父設備下的PLC子設備，彈出設備屬性設置對話框，再單擊“設置設備內部屬性”右邊的 ，則會出現“西門子S7200PLC通道屬性設置”對話框。然后建立一個對PLC輸出寄存器只讀操作的通道，單擊“增加通道”按鈕，彈出如下圖45所示的增加通道對話框。圖45增加通道對話框 按上圖所示進行“增加通道”的設置，按“確認”后就設置好了一個PLC通道，如下圖46所示。圖46 一個通道已設置圖，依此類推可建立其它的通道，單擊“確認”按鈕回到設備屬性設置對話框，在設備屬性設置對話框單擊“通道連接”選項卡，此時設備屬性對話框變成如下圖47所示。 選中通道1，雙擊“對應數據對象”欄，在其中輸入在實時數據庫中建立的與之對應的數據名，單擊“確認”按鈕就完成了MCGS中的數據對象與PLC內部寄存器間的連接，具體的數據讀寫將由主控窗口根據具體的操作情況自動完成。結束語本設計在充分了解國內外污水處理自動控制系統現狀及發展趨勢的基礎上，深入查閱污水處理工藝的方法和特點，根據參觀的武漢湯遜湖污水廠的設備和過程，采用了氧化溝的污水處理工藝，結合系統功能的要求進行總體方案設計。 污水處理控制系統是一個比較復雜的綜合系統，它包括與之相關的生產工藝流程，相關生產設備，現場計量自控檢測儀表的選用，控制流程的模型建立，對 PLC系統軟硬件應用研究等。本文詳細闡述了污水處理工藝流程、控制系統總體方案以及具體的軟硬件實現。 通過四個月的課題設計和調試，基本上完成了對PLC污水處理系統的設計，達到了預期的設計目標。在這個過程中，使我學到了很多知識，積累了許多寶貴的經驗，鍛煉了自己的獨立思考能力和實踐動手能力，進一步加深了解了PLC在實踐當中的應用。我還熟悉了PLC硬件的工作原理，完成了整個系統的模擬調試，通過對系統的不斷修改和調試，基本上達到了預期的設計要求。雖然自己完成了設計，但由于能力條件有限，在本設計中，仍有一些問題需要解決和有些方面需要注意，及工程安裝調試方面需謹慎。由于污水處理系統的機械結構種類較多，而且不同類型的污水處理方法，其控制方法也有很大差異，因此需要首先確定采用什么形式的污水處理法，然后決定控制方式。在電氣控制方面的要求比較多，需要檢測大量的數字量，而且還需采集模擬量。（1）硬件方面。污水處理系統中，主要的硬件問題包括機械結構、硬件選型和PLC的外圍電路設計和接線處。在PLC的外圍硬件連線方面，主要是增加一些保護設備。由于輸出都是何接觸器等元件連接，接觸器的突然斷開和閉合會形成突波對PLC的輸出端子造成損壞，因此需要加裝一些保護裝置，以增加觸點的壽命。（2）軟件方面。主要問題在于程序編寫完畢后，需要首先在電腦上對程序進行軟件仿真，主要檢查是否存在各種錯誤，可利用西門子公司配套的仿真軟件。然后通過模擬硬件的方式檢查程序，主要檢查程序是否存在邏輯上的錯誤。調試時，可根據功能模塊分類分別調試，最后進行總體調試。在該控制程序中，需要根據外界輸入的狀態來控制清污機、潛水泵，以及污泥回流泵的啟停，因此需要按照液位傳感器和液位差計反饋來的信息進行判斷處理，然后再進行輸出控制。致謝 天下沒有不散的宴席，雖然大四的生活多半時間還是呆在學校里，但是論文致謝語寫的那一刻也真正標志著我與這所學校就此別離了，沒有傷感，更多的是遺憾，但是總歸不如意事十有八九，過去的不能挽回，人應該大膽向前看，所以這段文字應該像它的標題一樣充滿感恩和致謝，感謝四年來在我的成長道路上扶持過我，指點過我的人。論文得以順利完成，要感謝的人實在太多了。首先要衷心地感謝我的指導老師楊老師，您嚴謹的治學態度，開闊的思維，循循善誘的指導一直給我很大的幫助。當我對論文的思路感到迷茫時，您為我理清思路，指導我往一條比較清晰的思路上進行修改。在論文的不斷修改中，我也努力做到及時積極地跟楊老師交流，因為我覺得這樣可以使得我的論文更加完善。在不斷完善和修改的過程中，也讓我更加懂得“一分耕耘才有一分收獲”的道理。再次對您表示感謝，師恩偉大，無以回報。　　然后還要感謝所有在大學期間傳授我知識的老師，每一位老師的悉心教導都是我完成這篇論文的基礎。老師們一直以來對我們鼓勵和支持，跟我們一起討論我們共同的興趣愛好，并在我陷入困境的時候給予我最中肯的指點。雖然學生沒有能力和膽量去實踐自己心中的夢想，但是你們對我的寄語會一直在我的腦海里永存，有理想就有希望，有希望就能看到理想實現的那一天。人生是那么的不確定，學生絕對不會甘于平庸和妥協?！　∽詈笠兄x的是我的父母和家人，我永遠都不會忘記你們的良苦用心和一如既往的支持與鼓勵。四年來，快樂的事情因為有你們的分享而更快樂，失意的日子因為有你們的關懷能忘卻傷痛，堅強前行。無論我成功與否，你們總以鼓勵的言語告訴我很棒，謝謝你們，我會繼續努力?！　‖F在的自己已經不再是剛進大學時的那個小男生了，四年的磨礪讓我的肩頭多了一份責任和承擔，即將踏入社會開始工作的我，面臨的抉擇和困難也非常之多，但是不管前途多么的未知和艱難，我會毫無畏懼地前行。參考文獻[1] ：(01)[2] ：(07)[3] 、：(11)[4] 張運剛,宋小春,：(06)[5] 蘇小兵,李天平,、組態軟件在水處理控制系統中的應用[J].(06)[6] 、組態軟件的運用[J]. 科技創新導報. 2011(16)[7] 李躍磊,[J].(05) [8] [J].(03) [9] 楊明華,韓梅,[J].(06) [10] 姜西羚,[J].(06) [11] [J].(03) [12] [J].(01)[13] 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