电气工程设计任务书.docx

1、电气工程设计任务书电气工程设计报告班级：电气0802姓名：李强 08140211姓名：宋海峰08140223目录一、设计内容 31、工艺简介： 32、设计内容： 43、设计方案要求： 6二、硬件构成 6三、I/O分配 7四、接线图 81、plc接线图 82、主电路图 93、变频器接线图 10五、下位机编程 111、自动部分 112、手动部分 15六、上位机编程 201、组态王建立示意图 202、运行结果 24七、设计总结 27八、参考文献 28一、设计内容题目：SBR法污水处理实验装置PLC控制系统设计1、工艺简介：SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor

2、 Activated Sludge Process）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打开，2工作，将1内的污水泵入5（内有活性污泥），4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闭合，2停止

3、工作。下面进入曝气阶段。2、曝气。此时8工作，通过7将空气泵入5， 9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停止工作。下面进入搅拌阶段。3、搅拌。此时6工作对5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打开， 5上部的清水可由10排入12，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

4、时间（预先设定好或由人实时控制）后结束，11闭合。下面又进入注水阶段，开始新的循环。2、设计内容：（一）、使用可编程控制器（选用西门子S7-300）作下位控制站/下位机，使用微计算机（PC）作上位控制站/上位机，组成控制系统，实现对SBR法污水处理实验装置运行的控制。（二）、使用step7编程软件对下位机编程，使下位机能够根据对外界输入信息及来自上位机的指令的处理结果（本设计中主要是通过上位机的指令）来对实验装置进行控制；使用wincc组态软件对上位机编程，编制监控画面实现对下位机及实验装置的监控。（三）、下位机PLC输入信号及输出信号：输入信号有水流量计的420mA模拟量电流信号和气体流量计

5、的420mA模拟量电流信号（其余控制信号均由上位机给出，不需通过PLC输入端子输入）；输出信号有:电磁阀3控制信号、电磁阀11控制信号（均为数字量信号，经PLC输出端子输出控制相应装置）；泵2控制信号、搅拌电动机6控制信号、泵8控制信号（既有数字量信号又有模拟量信号，均经PLC输出端子输入变频器，数字量信号控制起停，模拟量信号控制变频器输出，进而控制相应装置电机转速）。（四）、控制要求：要实现自动控制与手动控制两种控制方式。1、自动控制方式下，在上位机监控界面上按下起动按钮后（预先在上位机设定好时间参数），实验装置即按上述工艺流程自动循环，无须人为干预，但在上位机监控界面上能对其进行监测（比如

6、可随时改变每一不活动工艺阶段的时间设置），并可随时按下停止按钮停止实验装置的运行。2、手动控制方式下，在上位机监控界面上监测实验装置工艺流程，并可人为实时的控制工艺流程各个阶段的运行与停止（即可以任意控制实验装置中泵、电动机、电磁阀的工作状态,但要有必要的联锁）。3、手动控制方式与自动控制方式之间须存在互锁关系，即在一种控制方式处于工作状态下时，另一种控制方式被屏蔽。4、对水流量计与气体流量计发出模拟量电流信号的处理：由下位机采集（此时硬件须加入模拟量输入模块），在下位机内通过程序将其转换为实际的物理量值，并在上位机监控画面中显示出来。5、变频器输出频率的控制信号（即电机的转速控制信号）在上位

7、机上输入（预先设定好或由人实时输入），下位机据此通过模拟量模块输出模拟量信号（使用电压或电流模拟量信号均可）控制变频器输出频率。3、设计方案要求：（一）、硬件方面：下位机使用西门子S7-300系列PLC实现控制，电源模块选PS307，CPU模块选CPU314，数字量输入/输出模块及模拟量输入/输出模块由自己确定，通讯选用MPI、Industrial Etherent、PROFIBUS三种方式中的一种。上位机使用普通PC机即可。变频器可选用西门子、富士或其他品牌。（二）、列出I/O分配表，画出PLC外部连接电路图，并设计出三个电动机主电路（泵2、搅拌电动机6及泵8）。二、硬件构成硬件主要包括下位

8、机和上位机的硬件、共同构成一个小型控制系统。下位机的硬件主要是西门子s7系列PLC，作为控制系统的核心，可以提供强大的控制网络和组态功能，以及良好的扩展能力和通信能力，容易实现分布式的系统结构。该PLC主要包括以下几部分：CPU模块：选用的是CPU226，主要用来执行用户程序，控制I/O模块和上位机通信。扩展模块：有EM223 DC24V 数字量8输入8输出，EM232 2路模拟输出，EM235 4路模拟输入1路模拟输出。变频器选用西门子MM420。三、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

9、，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11四、接线图1、plc接线图2、主电路图3、变频器接线图五、下位机编程1、自动部分2、手动部分六、上位机编程1、组态王建立示意图根据任务要求，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；手动按钮按下时命令语言ShowPicture(手动);本站点自动

10、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=；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=；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

11、;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;2、运行结果注水曝气搅拌沉淀排水七、设计总结课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。因此作为二十一世纪的大学来说掌握计算机开发技术是十分重要的。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，设计过程中出现很多困难，但通过查资料及与同学讨论最终完成了这次设计。并且学到了很多