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1、江 西 理 工 大 学本科毕业设计（论文）开题报告（综述）机电 学院 测控技术与仪器 专业 2011 级（15届）2 班05号 学生：孟祥彬题 目：基于PLC的小型水厂智能控制系统的研究一本课题来源及研究现状：1课题来源 由于我国人民的生活水平逐步提高，生活饮用水的质量越来越多的被人们关注，自来水厂水质的处理工艺要求也不断提高，水源水质却每况愈下，如何保证水厂出厂水质达标，水厂滤池处理环节显得十分重要。它是自来水厂处理工序中最为关键的环节，它运行质量的高低决定一个水厂水质的好与坏，并对全水厂的生产成本、生产效能有重大影响。滤池最大的特点是控制运行参数多，阀门位置分散。因此为了做到安全可靠的生产
2、，应采用PLC自动控制系统。 采用可编程控制器进行水厂滤池的自动化控制，可以缩短设计周期，并便于安装调试，对于水厂这样的不便于停产的生产单位来讲，这一点是尤其重要的。由于PLC自动控制的灵活性，可在现场改变某些流程参数和动作顺序，增加系统的功能，并取代传统的继电器控制，使设备运行更加平稳、可靠，提高了经济效益。2 研究现状 以前的自来水厂控制大都是独立单元结构的，只能解决该环节局部的控制调节问题，环节之间的协调时很难实现的，需要人工加以干预。这属于独立式控制。慢慢随着计算机及PLC控制技术的发展，出现了集中式自动控制形式，由主控制室的计算机对各个环节进行检测、反馈处理、调节控制，直接控制被控对
3、象。一台计算机往往同时控制多个回路，即多个水处理工艺环节。有时甚至需要人工操作。当前国内外水厂采用的自动控制系统，从自动控制的角度可以划分为单片机系统控制、PLC系统控制、计算机工业控制构成的系统。在国内水厂自动化控制技术的到广泛的应用。该系统有优点如下：一、实现分级分布控制。二、实现“集中管理、分散控制”的功能，将危险分散，大大提高了可靠性。三、简便，周期短。四、配置易调整，以工业现场相连，实现机电一体化。二课题研究的主要内容、目的和意义： 1研究内容： 自来水厂自动化系统的总体要求是可靠地实现对各水处理设备和生产过程的自动监控，达到“现场无人值守、控制中心少人值班”的自动化程度。针对以上要
4、求，本系统设计遵循的原则如下：先进性：系统的总体设计结构、软硬件选型、通信手段、开发方式，均应采用已被广泛长期应用和考验、实践证明属先进性的产品和方法，保证系统在建设投运以后在较长时间内具有“技术先进”的生命力。开放性：选用符合国际标准的硬件设备和软件平台，便于二次开发和系统扩展升级。应用软件设计开发要组态方便，相关系统中留有相应的软件接口，使各类型数据得到很好的共享，便于进一步扩展。做到总体规划、统一标准，系统开放、信息共享，保证前期投资的有效性和后续投资的连续性。经济实用性：系统建设要满足工艺要求，切合生产管理的实际情况，并为用户今后的使用、维护及扩展升级考虑，具有高性价比。应根据工艺设备
5、的控制条件、控制频率和控制重要性等因素框定控制范围，避免过分追求控制范围的扩大化，提高系统的实用性和经济性。可靠性：考虑系统的抗干扰和防雷问题；采用冗余热备份技术，提高系统可靠性；考虑系统的网络安全性，使系统具有一定的抗入侵能力4。根据以上原则，本设计的控制过程主要完成加矾、加氯量的调节，通过可编程逻辑控制器PLC来实现。具体如下：收集传感器对压力、流量、浊度、余氯、PH值数据的采集，具体包括压力值、取水口流量、出水口流量、取水口浊度、沉淀池浊度、出水口浊度、沉淀池余氯、出水口余氯、PH值传送给PLC，PLC根据数字显示，通过控制加氯仪和投矾仪的开关来实现自来水的消毒与净化。PLC实时监测上述
6、9路输入的信号，并把信号传给工控机，通过组态软件实时显示、报警、控制操作和实现数据管理。用于生产管理的计算机根据PLC上传的各仪表所检测到的数据，结合相关标准，经过分析后，将结果下传给PLC，最终控制加矾、加氯。2研究目的与意义：我国人民的生活水平逐步提高，饮用水的质受到越来越多的关注，自来水厂水质的处理工艺要求也不断提高，水源水质却每况愈下，如何保证水厂出厂水质达标，水处理过程的每一个环节都很重要。滤池是自来水厂处理工序中最为关键的环节之一，它运行质量的好坏决定一个水厂水质的好与坏，并对全水厂的生产成本、生产效能有重大影响。滤池最大的特点是控制运行参数多，阀门位置分散，环境恶劣。因此为了做到
7、安全可靠的生产，应采用自动控制系统。采用可编程控制器进行水厂滤池的自动化控制，可以缩短设计周期，并便于安装调试，对于水厂这样的不便于停产的生产单位来讲，这一点是尤其重要的。由于PLC自动控制的灵活性，可在现场改变某些工艺参数和动作顺序，增加系统的功能，并取代传统的继电器控制，使设备运行更加平稳、可靠，提高了经济效益。三PLC控制系统组成：整个水厂自动化系统分为水源站、加药站、滤池站(包括4个远程IO)、送水泵站，共4个工作站，设有一个中心控制室。整个水厂由中心控制室统一调度。 由于自来水生产工艺主要具有以下特点：(1)各生产工艺段相对独立，单体设备多。(2)采集的数据量大，整个系统共有数字量输
8、入、输出超过3000路，模拟量输入、输出超过1000路，且工艺参数种类多，包括压力、流量、温度、差压、液位电流、电压、功率等，但上下游相关联的生产参数少。(3)自来水生产具有连续性、不可替代性和不问断性。(4)各工艺段距离远，设备分散，组网相对复杂。根据以上特点，考虑到系统运行的可靠性、稳定性、高速度、呵扩展性、人机界面的友善等因素，我们选择了Rockwell公司的增强型PLC一530，PLC一530处理器，支持梯形逻辑冈、sFc(顺序流程控制)和结构化文本等编程方法；能与1771、1746、1791、1794系列的IO相兼容，并和通用远程IO链路上的具有内置远程IO适配器的产品相兼容；可以通
9、过一个并行IO链路扩展本地IO通讯，用于高速处理的应用；可以用DH+(增强型数据高速公路)网络远程编程和传输信号；带可组态的RS一232一C422一A423一A口，用于编程。DH+网络，是世界上最广泛使用的工业局域网之一，它是最早为可编程序控制器提供远程编程、组态、排除故障的控制网络通过它所支持的多种产品的成功应用，已经证明了这个网络的通用性。在DH+网络上，您可以连接99个DH+链路，在双绞线电缆上，每个链路能以576Kbits的速率传输数据，传输距离远至10，000英尺。系统中生产工艺所要求的全部参数都由PLC采集和控制，上位机只是人机界面和对生产数据进行后续处理，大大地提高了系统的可靠性
10、。本控制方案全部选用PLC一530，对主要的生产设备分散控制，同时利用网络将它们紧密联结，实现集中管理，降低r故障风险，提高了可靠性。上位机监控软件采用Rockwell公司的RSView32软件，具有在MicrosoftWindows环境下提供数据采集、监控、以及信息管理等功能，它是为有速度和可靠性要求的工业应用而设计的，这个软件使用一个开放型平台，这个平台能给您开放型数据库连接性能(ODBC)以及OLE和DDE性能。四论文提纲及进度安排：（1）论文提纲一 绪论 1.1 课题背景；1.2 课题内容；1.3 课题的目的和意义；二 总体设计分析2.1 设计分析和设计思路；2.2 设计要求；三 硬件
11、控制系统设计3.1 PLC的基本结构、工作原理和功能；3.2 I/O地址分配；3.3 滤池系统结构设计；3.4 PLC外部电气接线图；3.5 电气原件和检测元件选型；四 软件控制系统设计4.1 控制程序流程图；4.2 程序梯形图；4.3 程序指令清单；五 系统调试5. 仿真步骤和结果总结参考文献致谢 （2）进度安排： 第2第4周：上网、找书、看杂志，收集课题的有关资料 要求：整理出相关资料，对所做课题有一个初步的认识第5第6周：进行总体方案设计，写开题报告要求：对所做课题有个全面的认识进行自己设计第7第11周：进行系统结构设计以及硬件电路设计和原理图绘制要求：用STEP 7-MICRO/win
12、画出控制程序流程图，程序梯形图，并列写程 序指令清单第12第13周：进行软件设计，绘制出各程序图并写出相关程序要求：绘制出软件程序图并用汇编语言或C语言写出相关程序第14第15周：撰写论文初稿交指导老师进行批阅；要求：采用WORD进行书写并按照论文格式撰写第16周：修改初稿中的不足，答辩准备 要求：对所做设计作最后的整理 第17周：进行毕业答辩(具体时间由学院通知)五主要参考文献和书目：1 刘灿生.自动化是我国水厂的发展方向J .给水排水 2004，24（12）：12 丁亚兰.国内外给水工程设计实例M. 北京：化学工业出版社.2006：61653 吴月华.引进自动化控制设备存在的问题J.给水排
13、水 2004，23（9）：5358.4 郭凤文水工业自动化控制技术的发展趋势J中国给水排水，2002，17(3)：32355 胡晓春.水厂自动化及设计J给水排水20046 张扬，蔡春伟，孙明健S7-200PLC原理与应用系统设计M北京：机械工业出版社，2007，5（3）：133160. 7 周万珍，高鸿斌PLC分析与设计应用M电子工业出版社2004,5：108132.8 杨后川，张学民，陈勇SIMATIC S7-200可编程控制器原理与应用M北京：北京航空航天大学出版社，2008，1（2）：511.9 袁任光可编程序控制器选用手册M北京：机械业出版社，2002，381402 10 农村供水工程自动化控制系统.武汉波光源科技有限公司.2009年8月11 常斗南可编程序控制器原理、应用及通信M北京：机械工业出版社，2002：689612 廖常初PLC梯形图程序的设计方法与技巧M电工技术2006，10：5965.指导教师审核意见：教研室主任签字： 年 月 日注：本表可自主延伸