基于PLC饮用水源初处理控制系统设计

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一、摘要

在当前饮用水水源水屑恶化且在长期内仍难以根本改善的状况下，饮用水安全成为至今我国水处理研究者亟需解决的关键问题，如何将PLC控制技术运用于水源处理中具有重要的意义。
本设计利用西门子PLC进行饮用水的控制处理，硬件系统包括水位值传感器，蜂鸣器，用电调节模块、水泵控制模块等，软件上进行自动控制系统的I/O分配和PLC选型，编写了PLC程序梯形图和接线图，实现了以下功能：
（1）用水监测模块实时监测进水量，显示，并发送上位机；
（2）用水监测模块监测进水量、蓄水量异常，自动按需切断不同数量水泵，发送上位机警告信息，提醒管理员处理；
（3）用电监测模块实时监测用电设备功耗状况，显示，并发送上位机；
（4）用电监测模块监测用电设备异常，自动切断供电电路，发送上位机警告信息，提醒管理员处理；
（5）供水和供电功能可接收上位机人工控制；
最后利用软件组态了人机界面，使用MPI通信协议实现了PLC与触摸屏的通信连接。仿真结果表明，采用PLC作为控制系统可增加系统的方便性与可靠性，检修维护方便快捷，增进了系统的先进性。

二、课题主要内容

现代本系统主要设计一个基于PLC饮用水源初处理控制系统，系统主要包括上位机、数据显示模块、数据处理模块、数据管理模块、报警模块、蓝牙模块、超滤膜。数据显示功能：自动控制系统能够对设备运行时的各类数据采集并进行实时性的、动态性的展示，显示，并发送上位机。数据处理模块能够处理PLC接收的数据、显示。数据管理储存水处理过程中所产生的原始数据。系统出现故障报警模块通过人机交互界面发出警报信息。

三、系统分析与方案选择

2.1 水处理工艺简介
对于不一样的生活污水处理对象和不一样的生活污水环境，需要根据其采用不一样的方式完成处理。在污水处理过程中，对于其污水处理的方式选择，需要严格参考当前的污水情况进行选择。
生活污水处理的方法主要有物理、化学、物理化学，以及生物等几种。这些方法根据实际情况，可以单一使用，也可以针对不同的生活污水混合使用。目前，生活污水处理的方法一般以生物处理法为主，辅以物理处理法和化学处理法。常用的生活污水处理工艺有以下几种。
（1）传统活性污泥法。这种污水处理方法是比较传统的一种污水处理方法，是最古老的一种工艺，在污水处理装置中分为沉淀池与沼气池，主要处理部分关系框图如图2-1所示。

图2-1传统活性污泥法工艺流程图

四 、硬件设计

4.1 水循环及过滤部分
考虑到水循环运行基本无人值守，循环水泵的自动过程由两台泵互为备用，8h自动切换和非正常停泵(热继电器动作等)自动投入备泵。循环水泵的手动过程，只是配合自动过程的辅助手段。水循环主程序流程图，这部分以非正常停泵自动切换部分为重点和难点，可用内部继电器做一个与循环水泵“同起/选停”的“监控器”，来判断是停泵信号还是故障信号以及8h切换信号，再经计时器延时切换和完成切换工作等。下图为各硬件连接图：

图4-1 循环水泵自动控制图

五 、系统效果

六 、目录

目 录
第1章 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2国内外研究现状简述 2
1.3本设计主要内容 3
第2章 系统分析与方案选择 4
2.1 水处理工艺简介 4
2.2 水系统的基本设计思想 6
第3章 PLC的选型及其他硬件的选择 8
3.1可编程序控制器PLC的选择 8
3.2西门子S7-200 PLC的硬件结构及扩展模块的选择 8
3.3 其它资源的配置 9
第4章 硬件设计 12
4.1 水循环及过滤部分 12
4.2 水质检测控制系统 14
4.3 PID水位控制 17
4.3.1 PID调节 17
4.3.2 PLC中的PID控制实现方法 18
第5章 软件设计 19
5.1 水循环及过滤部分 19
5.2 水质检测及加投部分 21
5.3 水位控制部分 24
5.3.1 系统的工作原理 24
5.4 系统仿真 26
第6章 结论 28
参考文献 29
致 谢 30
附 录 31