基于PLC的小区排水控制系统设计.docVIP

基于PLC的小区排水自动控制系统 目 录 1 引 言 1 1.1研究背景 1 1.2研究目的和意义 1 1.3设计内容及实现目标 1 2 系统总体设计 2 2.1系统控制功能要求 2 2.2系统控制工艺的确定 2 2.3确定设计方案 3 3 控制系统硬件设计 4 3.1 PLC选型及扩展 4 3.1.1 PLC的选型 4 3.1.2 模拟量输出模块的选择 5 3.2 电机及驱动控制 6 3.2.1 电机的选择 6 3.2.2 变频器的选择 6 3.3 低压电器选型 7 3.3.1 低压断路器 7 3.3.2 继电器 8 3.3.3熔断器 8 3.3.4水位开关 8 3.4 电源的设计 9 3.5 人机接口的设计 10 4 控制系统软件设计 11 4.1 控制程序流程图 11 4.2 显示操作界面设计 12 5 控制系统软件调试 14 5.1 系统启动 14 5.2 系统高水位排水 14 5.3系统变频器上电调速 15 5.4系统电机运行 16 5.5系统低水位停止排水 17 结束语 18 参考文献 19 附录 20 附录A 程序清单 20 附录B硬件原理图 22 总结 23 1 引 言1.1研究背景 近年随着城市化进程的加快，城市人口急剧增多，国内各大城市的小区均面临着巨大的压力，小区排水系统是小区给排水及防灾系统的主要设施之一。及时排放小区内部的积水对整个的排水设备、自动扶梯、公共区照明等小区设备进行全面且有效的自动化监控及管理确保设备处于高效、节能、可靠的最佳运行状态创造一个舒适的地下环境。并能在火灾等灾害或阻塞事故状态下更好地协调小区设备的运行充分发挥各种设备应有的作用保证住户的安全和设备的正常运行。 排水系统包括消防用水系统和排水系统。消防用水利用城市现有设施排入城市雨水系统，生活污水及厕所冲洗水经化粪池处理后排入城市污水系统。 1.2研究目的和意义 本课题主要采用稳定性较好，编程操作都比较简单的PLC控制系统来主导各个站点的排水控制。随着社会经济的发展，小区网络将会愈加复杂，继电器控制已经无法满足各大城市小区的排水控制需求。排水系统，需要保持非常好的稳定性，同时由于本排水系统所处工作环境恶劣。所以本课题的主要研究目的是利用PLC，开发一套运行稳定，便于监控 ，自动化程度高的系统以降低系统的维护成本，延长系统的使用寿命。 1.3设计内容及实现目标 本系统采用西门子S7-200PLC的224CPU和扩展模块以及少量的中间继电器来代替传统的继电--接触器控制系统，以PLC梯形图的“软接线控制网络”取代传统的继电器构成的硬接线控制线路，对各蓄水池按设定指令进行抽水，对各蓄水池水位进行实时监控。电机发生故障时及时报警并在一定时间后紧急停止系统。小区排水控制系统的软件和硬件，有效的实现了小区排水系统的逻辑控制、安全控制、故障诊断及其应对措施。同时也实现了泵、阀控制的自动化和智能化，大大降低了电气控制系统的复杂程度，提高了自动化程度和整个系统的可靠性。 2 系统总体设计 2.1系统控制功能要求 为保证各水池顺利排水，对系统进行以下要求： （1）根据实际情况采用过载和短路两种保护方式以保护电机不被损坏 （2）设置水位显示灯，便于监控 （3）两台主抽水泵实行两班倒轮换制(即12小时轮换一次) （4）设置手动控制方式，便于在系统的人工检测维修 小区自动排水控制系统示意图如图2.1所示。 图2.1小区自动排水控制系统示意图 2.2系统控制工艺的确定 （1）本系统设置1个蓄水池，蓄水池中设置有水位开关。 （2）当蓄水池中水位为满水时，满水指示灯亮同时打开排水阀门，关闭进水阀门。 （3）当蓄水池处于无水状态时，处于工作时间的主泵停止工作。 （4）系统安全：电机发生故障时,系统不可继续执行抽水工作。关闭所有进水阀门和排水阀门,系统发出报警,报警30分钟后自动断电。 2.3确定设计方案 早期的控制系统多采用继电器——接触器控制系统，但随着电子技术的飞速发展，控制要求的不断提高，该类控制方法已不能满足现代工业污水处理系统的控制要求，因此已逐渐被淘汰，取而代之的是DCS、现场总线控制、PLC等控制方法。 用PLC作为处理系统的控制器，实现控制系统的功能要求，也可利用计算机作为其上位机，通过网络连接PLC，对生产过程进行实时监控，其特点如下：编程方便，开发周期短，维护容易。通用性强，使用方便。控制功能强。模块化结构，扩展能力强。 系统控制方案如图2.2所示，各个池，抽水机组以及阀门的动作均由主控制器控制。抽水机组按照指令将蓄水池中的废水抽出并排至指定的排水沟中。每台驱动电机对控制器都有故障报警的连接。为便于对系统的监控，监控器对外不仅有声光输出，还能够与远程PC终端进行连接。 图2.2 系统控制方案图 3 控制系统硬件设计