电气工程课程设计.docx
《电气工程课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气工程课程设计.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电气工程课程设计
前言
关于污水处理：
我国的污水处理技术起步较晚，污水处理自动化的研究落后于发达国家。
对于这样一个污染严重资源受限的发展中人口大国，发展满足排放要求、处理效果好、运行费用低和国产化程度高、且自动化水平较高的污水处理控制系统，对经济的发展具有重大的现实意义，也是对国家节能减排的贡献
关于PLC
早期工业控制中采用的继电器控制系统属于固定接线的逻辑控制系统，控制系统的结构随功能不同而异。
如果控制要求有所改变，就必须相应地改变硬接线结构，对于复杂的控制系统相当麻烦。
此外，机械电气式器件本身的不足影响了控制系统的各种性能，无法适应现代工业发展的需要。
1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。
1969年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器PDP—14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。
20世纪70年代初出现了微处理器。
人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。
此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC）。
20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。
更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。
20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。
世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。
这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。
在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。
这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。
PLC具有可靠性高，编程简单易学，功能强，安装简单，维修方便，采用模块化结构，接口模块丰富，系统设计与调试周期短等优点，因此被广泛应用于工控领域。
设计任务
题目：
SBR法污水处理实验装置PLC控制系统设计
工艺简介：
SBR是序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。
SBR法污水处理实验装置如下图所示，1、5、12均为水箱，2为水泵，3、11为电磁阀，4为水流量计（用于检测注水流量情况，产生模拟量电流信号），6为搅拌电机，7为曝气头（有三个），8为充气泵，9为气体流量计（用于检测充气流量情况，产生模拟量电流信号），10为排水斗。
主要工艺过程简介如下：
1、注水。
此时3电磁阀打开，2水泵工作，将1水箱内的污水泵入5水箱（内有活性污泥），4水流量计可以检测水流量，其余装置均处于不工作状态，注水过程持续一定时间（预先设定好或由人实时控制）后结束，3电磁阀闭合，2水泵停止工作。
下面进入曝气阶段。
2、曝气。
此时8充气泵工作，通过7曝气头将空气泵入5水箱，9气体流量计可以检测空气流量，其余装置均处于不工作状态，曝气过程持续一定时间（预先设定好或由人实时控制）后结束，8充气泵停止工作。
下面进入搅拌阶段。
3、搅拌。
此时6搅拌电机工作对5水箱中物质进行搅拌，其余装置均处于不工作状态，搅拌过程持续一定时间（预先设定好或由人实时控制）后结束，6搅拌电机停止工作。
下面进入沉淀阶段。
4、沉淀。
此时所有装置均处于不工作状态，让5水箱水中的杂质沉淀，沉淀过程持续一定时间（预先设定好或由人实时控制）后结束。
下面进入排水阶段。
5、排水。
此时11电磁阀打开，5水箱上部的清水可由10排水斗排入12水箱，然后再排向别处，其余装置均处于不工作状态，排水过程持续一定时间（预先设定好或由人实时控制）后结束，11电磁阀闭合。
下面又进入注水阶段，开始新的循环。
硬件选择
针对本次设计的要求选用了西门子S7-200作为下位机，CPU选用的是CPU226，扩展模块有EM223DC24V数字量8输入8输出，EM2322路模拟输出，EM2354路模拟输入1路模拟输出。
变频器选用西门子MM420。
I/O分配
I0.0---启动，I0.1---自动，I0.2---手动，I0.3---停止，I0.4---注水开，I0.5---沉淀，I0.6---注水关，I0.7---曝气开，I1.0---曝气关，I1.1---搅拌开，I1.2---搅拌关，I1.3---排水开，I1.4---排水关
Q0.0---电磁阀3，Q0.1---水泵，Q0.2---充气泵，Q0.3---搅拌电机，Q0.4---电磁阀11
接线图
PLC接线
变频器接线
电机电路
PLC程序
主程序
当启动和自动按钮按下调用子程序1
当启动和手动按下调用子程序2
水流量输入PLC转换为数字量输入上位机
在上位机输入水泵频率经PLC转换为模拟量输入变频器
气流量输入PLC转换为数字量输入上位机
在上位机输入充气泵频率经PLC转换为模拟量输入变频器
在上位机输入搅拌电机频率经PLC转换为模拟量输入变频器
子程序1
当手动或停止按下返回主程序
按下自动后电磁阀3开启水泵开启，当T37计时结束后水泵关闭，由于水泵运行惯性电磁阀3延时关闭，
T37计时完毕，T38开始计时决定电磁阀3延时时间
电磁阀3关闭充气泵开启，当T39计时完毕关闭
T39计时完毕搅拌电机开启，时间由T40控制
T40计时完毕开始沉淀，时间由T41控制
T41计时完毕开始排水，时间由T42控制
按下沉淀其它环节关闭
T42计时结束M0.0置1进入下个循环
子程序2
按下自动或停止返回主程序
按下手动M0.1置1
按下注水开开始注水，按注水关水泵关闭，电磁阀3停止由T43控制
按注水关T43开始计时
按曝气开充气泵工作，按曝气关充气泵停止
按搅拌开搅拌电机工作，按搅拌关停止
按排水开电磁阀11开，按排水关电磁阀11关闭
按排水关M0.1置1
按下沉淀其它环节关闭
上位机编程
根据任务要求，建立3个画面，分别为SBR示意图，自动画面，手动画面
SBR示意图
ＳＢＲ按钮按下时命令语言
ShowPicture（"SBR示意图"）;
自动按钮按下时命令语言
ShowPicture（"自动"）;
\\本站点\自动按钮=1;
\\本站点\手动按钮＝０；
手动按钮按下时命令语言
ShowPicture（"手动"）;
\\本站点\自动按钮=0;
\\本站点\手动按钮=1;
\\本站点\电磁阀3=0;
\\本站点\水泵=0;
\\本站点\充气泵=0;
\\本站点\搅拌器=0;
\\本站点\电磁阀11=0;
\\本站点\沉淀=０；
退出按钮按下时命令语言
Exit（0）;
\\本站点\总启动按钮=0;
\\本站点\自动按钮=0;
\\本站点\手动按钮=０；
自动画面
停止按钮命令语言同退出一样
命令语言
if（\\本站点\总启动按钮&&\\本站点\自动按钮）
{\\本站点\电磁阀3=1;
\\本站点\水泵=1;
}
if（\\本站点\自动按钮==1）
{
if（\\本站点\电磁阀3&&\\本站点\水泵&&\\本站点\水箱<100）
\\本站点\水箱=\\本站点\水箱+15;
if（\\本站点\水泵==1&&\\本站点\电磁阀3==1）
{
\\本站点\总启动按钮=0;
\\本站点\注水时间=\\本站点\注水时间+1;}
if（\\本站点\注水时间==\\本站点\T37时间设定）
{\\本站点\水泵=0;
\\本站点\电磁阀3=0;
\\本站点\注水时间=0;
\\本站点\充气泵=1;}
if（\\本站点\充气泵==1）
\\本站点\曝气时间=\\本站点\曝气时间+1;
if（\\本站点\曝气时间==\\本站点\T39时间设定）
{\\本站点\充气泵=0;
\\本站点\曝气时间=0;
\\本站点\搅拌器=1;}
if（\\本站点\搅拌器==1）
\\本站点\搅拌时间=\\本站点\搅拌时间+1;
if（\\本站点\搅拌时间==\\本站点\T40时间设定）
{\\本站点\搅拌器=0;
\\本站点\搅拌时间=0;
\\本站点\沉淀=1;}
if（\\本站点\沉淀==1）
\\本站点\沉淀时间=\\本站点\沉淀时间+1;
if（\\本站点\沉淀时间==\\本站点\T41时间设定）
{\\本站点\沉淀=0;
\\本站点\沉淀时间=0;
\\本站点\电磁阀11=1;}
if（\\本站点\电磁阀11==1&&\\本站点\水箱>0）
{\\本站点\排水时间=\\本站点\排水时间+1;
\\本站点\水箱=\\本站点\水箱-15;}
if（\\本站点\排水时间==\\本站点\T42时间设定）
{\\本站点\电磁阀11=0;
\\本站点\排水时间=0;
\\本站点\电磁阀3=1;
\\本站点\水泵=1;
}
}
手动画面
注水开命令语言
\\本站点\电磁阀3=1;
\\本站点\水泵=1;
\\本站点\充气泵=0;
\\本站点\搅拌器=0;
\\本站点\沉淀=0;
\\本站点\电磁阀11=0;
if（\\本站点\电磁阀3&&\\本站点\水泵&&\\本站点\水箱<100）
\\本站点\水箱=\\本站点\水箱+15;
注水关命令语言
\\本站点\电磁阀3=0;
\\本站点\水泵=０；
曝气开命令语言
\\本站点\充气泵=1;
\\本站点\电磁阀3=0;
\\本站点\水泵=0;
\\本站点\搅拌器=0;
\\本站点\沉淀=0;
\\本站点\电磁阀11=0;
曝气关命令语言
\\本站点\充气泵=0;
搅拌开命令语言
\\本站点\搅拌器=1;
\\本站点\电磁阀3=0;
\\本站点\水泵=0;
\\本站点\充气泵=0;
\\本站点\沉淀=0;
\\本站点\电磁阀11=0;
搅拌关命令语言
\\本站点\搅拌器=0;
沉淀命令语言
\\本站点\沉淀=1;
\\本站点\电磁阀3=0;
\\本站点\水泵=0;
\\本站点\充气泵=0;
\\本站点\搅拌器=0;
\\本站点\电磁阀11=0;
排水开命令语言
\\本站点\电磁阀11=1;
\\本站点\电磁阀3=0;
\\本站点\水泵=0;
\\本站点\充气泵=0;
\\本站点\搅拌器=0;
\\本站点\沉淀=0;
if（\\本站点\水箱>0）
\\本站点\水箱=\\本站点\水箱-15;
排水关命令语言
\\本站点\电磁阀11=0;
运行结果
注水
曝气
搅拌
沉淀
排水
设计总结
通过本次设计，对PLC的知识有了更深刻的了解，熟悉了将PLC应用工业控制生产实
际的过程。
通过对上位机的编程训练过程，熟悉了组态王编程软件的使用。
由于对PLC编程及组态王的使用不太了解，设计过程中出现很
升级会员 