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1、学院20062007 学年第 二 学期毕业设计课题名称：PLC在过滤流程控制系统中的应用设计时间： 2006年11月2007年6月 系 部： 电子信息工程系 班 级： 0401电子信息 姓 名： 指导教师： 总 目 录 第一部分 任务书 第二部分 开题报告 第三部分 毕业设计报告 第 一 部 分任务书毕 业 设 计 任 务 书一、设计题目 PLC在过滤流程控制系统中的应用二、设计目的1 通过毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析和解决实际问题的能力。2 使学生受到PLC系统开发的综合训练，达到能够进行PLC系统设计和实施的目的。3 掌握过滤流程控制系统的工作原理和设
2、计思路。三、控制要求及技术指标1 系统设计需求分析含油污水是石油开采过程中的一种伴生产物，它对环境有很大的影响。为了避免对环境的污染，含油污水必须得到妥善的处理。PLC在过滤流程控制系统中的应用，具有巨大的经济和社会价值。2 含油污水处理的工艺流程目前国内各油田对含油污水的处理基本上都是进行加药、沉降、过滤、回注等处理工序。沉降和过滤过程是在含油污水经过加药处理过程后，在污水中形成许多絮凝物，加药后的污水进入沉降罐中，污水中的杂质在沉降罐中沉淀后，上层清液由沉降罐顶部流出，经过加压泵后，进入精细过滤器过滤，经过过滤器过滤后就可以达到要求的技术指标。沉降罐运行中底部的污泥需要定时排出。3 沉降罐
3、排污流程（1）沉降在沉降罐中进行，来水进入沉降罐，在罐中将大部分杂质沉淀到罐底，上层清液由顶部的出水口流出，进入下一道工序。（2）排污沉降过程运行一定时间后，需要将底部的4个排污阀依次打开，将罐底的污泥排出。排污过程不影响沉降过程。 4 过滤器过滤流程（1）过滤经过沉降处理的污水进入过滤器中。过滤进水阀和出水阀门打开，污水经过加压泵加压后，由过滤进水阀进入过滤器，经过滤层过滤后，再经过滤出水阀流出，进入清水罐储存起来。（2）排水当过滤器运行一段时间后，需要反冲洗，首先需要将过滤器中的水排出。排水时，过滤进、出水阀关闭，然后排水和排气阀打开，将过滤器中的污水排出。（3）反冲洗当过滤器中的水排出后
4、，将排气和排水阀关闭，将反冲洗泵打开，并将过滤器的反冲洗进水和出水阀打开，开始反冲洗过程。5 设备控制要求该控制系统中所有设备都具有自动/手动功能。当设备处于自动工作方式下时，所有设备按PLC程序中设定的时间间隔工作；在动工作方式中，操作员可以使用控制盘上的按钮控制设备的工作。控制盘上有用于控制操作的开关、按钮和定时器，以及用于显示工作状态的指示灯等控制设备。PLC输出节点通过电缆和现场的控制设备连接。控制阀门采用气动蝶阀，控制电磁阀采用两位五通单电控电磁阀。沉降罐的控制：沉降罐的控制分为自动和手动两种控制方式。这两种方式，都是由PLC按程序设定好的操作顺序依次控制沉降罐阀门的开启和关闭，不需
5、要操作人员在现场手动启动和关闭阀门。（1）自动状态当某一个沉降罐的方式选择开关置于自动的位置时，该沉降罐处于自动控制状态。该沉降罐按照沉降罐定时器所设定的时间间隔定时自动操作，不需要操作工的干预。（2）手动状态当某一个沉降罐的方式选择开关置于手动的位置时，该沉降罐处于手动控制状态。该沉降罐不会按照沉降罐定时器所设定的时间间隔定时自动操作，而需要操作工通过仪表盘上的按钮来启动沉降罐，使其自动完成排污过程。过滤罐的控制：过滤罐的控制分为自动、手动和差压3种控制方式。这3种方式，都是由PLC按程序设定好的操作顺序依次控制过滤罐阀门的开启和关闭，不需要操作人员在现场手动启动和关闭阀门。（1）自动状态当
6、某一个过滤罐的方式选择开关置于自动的位置时，该过滤罐处于自动控制状态。该过滤罐按照过滤罐定时器所设定的时间间隔定时自动操作，不需要操作工的干预。（2）手动状态当某一个过滤罐的方式选择开关置于手动的位置时，该过滤罐处于手动控制状态。该过滤罐不会按照过滤罐定时器所设定的时间间隔定时自动操作，而需要操作工通过仪表盘上的按钮来启动过滤罐，使其自动完成排污过程。（3）差压控制状态无论过滤罐的方式选择开关处于何种状态，当该过滤罐上的差压开关动作后，仪表盘上的差压报警指示灯点亮，并且自动开始该过滤罐的反冲洗过程。当有过滤罐正在反冲洗时，以上的控制都不起作用，只有等到停止反冲洗后才能起作用；在任何时候，均可以
7、中断过滤罐的反冲洗过程。四、毕业设计的基本过程1 分析被控对象和明确控制要求了解被控设备的工作原理、工艺流程和操作方法，了解被控对象机械、电气、液压传动之间的配合关系，确定被控对象的控制要求。2 PLC选型根据系统的控制要求，确定系统的输入设备的数量及种类，明确输入信号的特点，选择与之相匹配的输入模块。根据负载的要求选用合适的输出模块。确定输入输出点数。3 控制程序设计包括状态表、状态转换图、梯形图、指令表等4种形式。五、毕业设计的基本内容1 明确IO的点数和类型2 PLC选型和配置3 硬件设计：包括IO口设备的选择与IO点分配； 4 软件设计：梯形图的设计5 编写毕业设计说明书及主要设备材料
8、清单6 绘制PLC程序清单及注释六、应完成的技术资料1 开题报告（2000字左右）2 毕业设计论文（40页左右， 15000字以上）七、设计时间进度安排2006 年 11 月 - 2007 年 12 月 选题、调研、收集资料2006 年12月21日 - 2006 年12月31日 论证、开题2007 年01月01日 - 2007 年03月30日 设计（写作初稿）2007 年04月01日 - 2007 年05月30日 修改2007 年06月01日 - 2007 年06月20日 定稿、打印、答辩第 二 部 分开题报告院 电子信息工程 系 07 届毕业设计（论文）开题报告书（表1）学生姓名专业电子信息
9、技术班级0401电子信息学号题 目PLC在过滤控制系统中的应用指导教师职 称学 位硕 士题目类别 工程设计 基础研究 应用研究 其它【课题的内容与要求】 1 课题内容过滤工艺流程图，PLC程序及梯形图控制程序的编制，并画出流程图。2 课题要求（1）系统设计需求分析，认真研究工艺流程的工作原理；（2）明确IO的点数和类型，进行PLC选型和配置；（3）硬件设计：包括IO口设备的选择与IO点分配；（4）软件设计：梯形图的设计，PLC控制系统等；（5）绘制PLC程序清单及注释。【前言】当今这个世界，随着生产力的发展，生活水平的提高，人对新事物的追求也越来越高，大气污染，环境污染，污水污染等各种问题也越
10、来越多，根据各种统计报告指出，这些问题严重危害社会，对整个世界的破坏也乘上升趋势，面对着这紧张局势，我们对这些问题的处理要求也日趋严格，迫切需要掌握更多对这些污染问题的解决方法与解决这些问题的专业技术人员来保证污染问题处理的正常运行。例如含油污水是石油开采过程中的一种伴生产物，它对环境有很大的影响。为了避免对环境的污染，含油污水必须得到妥善的处理。目前国内各油田对含油污水的处理基本上都是进行加药、沉降、过滤、回注等处理工序。为了保证污染处理过程的安全性、可靠性和生产的连续性，需要对含油污水处理的沉降和过滤过程进行控制。【方案的比较与评价】目前在开采石油过程中，对含油污水处理必须做的妥善。这个严
11、峻的问题必须深思熟虑，这样才能解决问题。怎样才能克服含油污水，这必须依靠PLC在过滤流程控制系统中的应用。通过可编程逻辑控制器（PLC）进行程序设计，然后将相应的输出存储单元的运算结果传送到输出模块上，并通过输出模块向外部设备传送输出信号，开始控制外部设备。但是在实行的过程中，存在着很多问题。我们目前决大多数的研究都集中在一些比较简单的过滤处理问题，而对有利于社会方面的发展则涉及的不多，也不够宽广。这也是目前存在的主要问题。本文采用目前工业控制常用的PLC作为主控元件的控制系统，其特点是价格低，编程简单，一般工程技术人员以及稍懂电气维修人员都能编程，并且易于功能扩展。含油污水是石油开采过程中的
12、一种伴生产物，它对环境有很大的影响。为了避免对环境的污染，含油污水必须得到妥善的处理。PLC在过滤流程控制系统中的应用，具有巨大的经济和社会价值。【预期的效果及指标】该控制系统中所有设备都具有自动/手动功能。当设备处于自动工作方式下时，所有设备按PLC程序中设定的时间间隔工作；在手动工作方式中，操作员可以使用控制盘上的按钮控制设备的工作。控制盘上有用于控制操作的开关、按钮和定时器，以及用于显示工作状态的指示灯等控制设备。PLC输出节点通过电缆和现场的控制设备连接。控制阀门采用气动蝶阀，控制电磁阀采用两位五通单电控电磁阀。沉降罐的控制分为自动和手动两种控制方式，都是由PLC按程序设定好的操作顺序
13、依次控制沉降罐阀门的开启和关闭，不需要操作人员在现场手动启动和关闭阀门。过滤罐的控制分为自动、手动和差压3种控制方式，由PLC按程序设定好的操作顺序依次控制过滤罐阀门的开启和关闭，不需要操作人员在现场手动启动和关闭阀门。【进度安排】2006年11月 - 2007年02月 选题、调研、收集资料2007年03月01日 - 2007年03月15日 论证、开题2007年03月16日 - 2007年04月15日 设计（写作初稿）2007年04月16日 - 2007年05月25日 修改、定稿、打印【参考文献】（1）廖常初 PLC编程及应用(附光盘) 机械工业出版社 2005年5月 （2）廖常初 PLC应用
14、技术问答 机械工业出版社 2006年4月 （3）程子华 PLC原理与编程实例分析 国防工业出版社 2007年1月 （4）胡学林 可编程控制器应用技术M 高等教育出版社 2003年（5）汪晓平 PLC可编程控制器系统开发实例导航 人民邮电出版社 2004年7月 （6）刘柏生 PLC编程实用指南(附光盘) 机械工业出版社 2007年1月 （7）杨公源 可编程控制器原理及应用 西安电子科技大学出版社 2004年2月 （8）高钦和 可编程控制器应用技术与设计实例 人民邮电出版社 2004年7月 【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等） 同意提交开题论证 修改后提交 不同意提交（请
15、说明理由）指导教师签章： 年 月 日 【系部意见】 同意指导教师意见 不同意指导教师意见（请说明理由） 其它（请说明） 队系（部）主任签章： 年 月 日第 三 部 分毕业设计报告目 录第一章 绪论131.1 PLC的产生与发展131.2 PLC的特点151.3 PLC的分类161.4 PLC控制系统的发展趋势17第二章 过滤流程控制系统的工艺流程及设备控制要求182.1沉降、过滤过程的工艺流程182.2 过滤流程的设备控制要求20第三章 过滤流程控制系统的PLC选型和资源配置223.1控制系统构成图223.2 PLC框架配置图223.3 I/O地址分配223.4模块功能概述23第四章 过滤流程
16、控制系统程序设计和调试244.1 编程软件介绍244.2 程序的流程图、构成及相关设置244.2.1 流程图244.2.2程序的构成274.2.3程序的下载、安装和调试27第五章 过滤流程控制系统PLC源程序285.1程序构成介绍285.2系统资源分配285.3 主源程序365.3.1子源程序1495.3.2 子源程序249第六章 设计小结52第七章 致谢53参考文献54PLC在过滤控制系统中的应用沈莉0401电子信息 摘 要： PLC在过滤流程控制系统中的应用是一个典型的PLC控制系统。本系统采用CQMI系列的PLC，对含油污水处理的沉降和过滤过程进行控制。该系统可靠性高，抗干扰能力强；配套
17、齐全，功能完善，适用性强；易学易用，深受工程技术人员欢迎；系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造；体积小，重量轻，能耗低。论文对系统资源进行分配，设计了PLC程序并调试等等。实际应用表明，该系统操作简单，实用，功能齐全，对国内石油田处理含油污水有着非常重要的作用。关键词：过滤控制系统 PLC 程序The application of PLC in filters control system Li Shen0401 Electrical InformationAbstract:The application of PLC in filters in the flow control sy
18、stem is a typical PLC control system. The system adopts CQMI series PLC to carry on the control of oil-contained sewage treatment subsidence and the filters process. This system has thigh reliability, strong anti-jamming ability, complete necessary, perfect function, strong serviceability. It is eas
19、y to know and use, and it is deeply welcomed by engineers and technicians. The work load of system design and construction is small. It is convenient to maintain and easy to transform. The system has characteristics of small volume, light weight and low energy consumption. The system resource distri
20、bution is carried, the program is designed and debugged. The practical application shows that the system operation is quite simple and practical and all the functions are completed. It plays an important role in treating the oil-contained sewage to the domestic oilfield. Key words: Filters control s
21、ystem PLC procedure 第一章 绪论1.1 PLC的产生与发展可编控制器（PLC）是在计算机技术,通信技术和继电器控制技术的发展基础上发展起来的，最初叫做可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），即PLC，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，利用编写的程序不仅可以进行逻辑控制，还可以定时、记数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。美国电气制造商协会经过4年调查，于1980年将其正式命名为可编程控制器（Programmable Controller），简写为PC。后来由于PC这个名称常常被用
22、来称呼个人电脑（Personal Computer），为了区别，现在也把可编程控制器称为PLC。20世纪60年代以前，汽车流水线的自动控制系统基本上都采用传统的继电器控制。在60年代初，美国汽车制造业竞争越发激烈，而汽车的每一次更新的周期越来越短，这样对汽车流水线的自动控制系统更新就来越频繁，原来的继电器控制就需要经常地重新设计和安装，从而延缓了汽车的更新时间。所以人们就想能有一种通用性和灵活性较强的控制系统来代替原有的继电器控制系统。1968年，美国通用汽车公司首先提出可编程控制器的概念。在1969年，美国数字设备公司（DEC）终于研制出世界上第一台PLC。这是由一种新的控制系统代替继电器的
23、控制系统，它要求尽可能地缩短汽车流水线控制系统的时间，其核心采用编程方式代替继电器方式来实现生产线的控制。这种控制系统首先在美国通用汽车的生产线上使用，并获得了令人满意的效果。PLC在食品、制造和冶金等其他工业部门相继得到了应用。1971年，日本引进了这项技术，并开始生产自己的PLC。1973年，欧洲一些国家也研制了自己的PLC。1974年，我国也开始仿照美国的PLC技术研究自己的PLC，终于在1977年研制出第一台具有实用价值的PLC。大规模集成电路和超大规模电路的出现使得PLC在问世后的发展极为迅速。现在，PLC不仅能实现继电器的逻辑控制功能，同时还具有数字量和模拟量的采集和控制、PID调
24、节、通信联网、故障自诊断及DCS生产监控等功能。PLC作为工控机的一员，在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。据统计，当今世界PLC生产厂家约150家，生产300多个品种。2000年销售额约为86亿美元，占工控机市场份额的50%，PLC将在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。PLC在60年代末引入我国时，只用作离散量的控制，其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。新一代的PLC具有PID调节功能，它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛地应用于航天、冶金、轻工、建材等行
25、业。但PLC也面临着其它行业工控产品的挑战，各厂家正采取措施不断改进产品，主要表现为以下几个方面：（1）微型、小型PLC功能明显增强 很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC。三菱的fxos14点(8个24vdc输入，6个继电器输出)，其尺寸仅为58mm89mm，仅大于信用卡几个毫米，而功能却有所增强，使PLC的应用领域扩大到远离工业控制的其它行业，如快餐厅、医院手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐场所和商业部门。（2）集成化发展趋势增强由于控制内容的复杂化和高难度化，使PLC向集成化方向发展，PLC与PC集成、PLC与DCS集成、PLC与PID集成等，并强
26、化了通讯能力和网络化，尤其是以PC为基的控制产品增长率最快。PLC与PC集成，即将计算机、PLC及操作人员的人机接口结合在一起，使PLC能利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和PLC的模块交互存取数据。以PC机为基的控制容易编程和维护用户的利益，开放的体系结构提供灵活性，最终降低成本和提高生产率。（3）向开放性转变 PLC曾存在严重的缺点，主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的，绝大多数的PLC是专用总线、专用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公司的组态、寻址、语文结构不一致，使各种PLC互不兼容。国际电工协会(iec)在1992年颁布了iec1131-3可编程序控制器的编程软件
27、标准，为各PLC厂家编程的标准化铺平了道路。现在开发以pc为基、在windows平台下，符合iec1131-3国际标准的新一代开放体系结构的PLC正在规划中。1.2 PLC的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就
28、大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。（2）配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控
29、制系统变得非常容易。（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种
30、、小批量的生产场合。（5）体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小，容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。1.3 PLC的分类PLC的分类没一个严格的统一标准，而是一种通过结构形式、控制规模实现的功能进行大致的分类。（1）按结构分类PLC按照其硬件的结构形式可分为整体式和组合式。（2）按控制规模分类小型PLCIO点数一般在128点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量IO以外，还可以连接模拟量IO以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、
31、通讯联网以及各种应用指令。中型PLC采用模块化结构，其IO点数一般在2561024点之间。IO的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。 大型PLC 一般IO点数在1024点以上的称为大型PLC。大型PLC的软、硬件功能极强。具有极强的自诊断功能。通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器的可靠性更高。1.4 PLC控制系统的发展趋势PLC具
32、有可靠性高、使用方便、编程简单、体积小、重量轻等特点。目前，全世界PLC生产厂家约为200家，生产300多个品种。作为控制装置，它在许多工业领域都得到广泛的应用。随着微处理器技术和现代通信技术的发展，PLC也得到了迅速发展，其技术和产品日趋完善。PLC的主要发展趋势主要表现在以下几个方面：（1）高速度、高I/O容量、功能强大随着CPU处理速度的提高，PLC程序执行的速度也越来越快；大规模和超大规模集成电路的发展，相应地使I/O的容量也得到增加；智能规模的增加，使PLC能够实现的功能越来越多。（2）强大的PLC联网能力随着人们对工业自动化的要求越来越高，人们已经不再满足对几个设备、几条生产线的P
33、LC控制，而是要求实现对全工厂的自动化，所以提高PLC控制系统的网络功能成为PLC的发展趋势。以后人们不仅能通过通信模块进行PLC与PLC、PLC与上位机之间的连接，还能通过拨号或者无线的方式使PLC联网。（3）编程软件多样化PLC的梯形图语言、助记符语言和功能模块语言虽然使用方便，而且也能很好地实现控制要求，但是在处理一些高级功能（复杂运算、报表生成和打印等功能）时存在明显的不足，所以就要求高级语言（BASIC、C、FORTRAN等）、图形语言，汇编语言兼容。这样不仅可以通过梯形图语言、助记符语言和功能模块来编写程序，也可以通过高级语言来编程。第二章 过滤流程控制系统的工艺流程及设备控制要求
34、2.1沉降、过滤过程的工艺流程沉降和过滤过程是在含油污水经过加药处理过程后，在污水中形成许多絮凝物，加药后的污水进入沉降罐中，污水中的杂质在沉降罐中沉淀后，上层清液由沉降罐顶部流出，经过加压泵后，进入精细过滤器过滤，经过过滤器过滤后就可以达到要求的技术指标。沉降罐运行中底部的污泥需要定时排出。在沉降罐底部圆周上均匀分布着4个排污阀，在设定的循环周期中，4个排污阀依次打开，将沉降罐底部的污泥排出。精细过滤器是内部填充有多层滤料的承压罐，一般采用610个过滤器并联运行。过滤器分时间进行反冲洗操作。这样可以保证整个流程连续不断地运行。过滤器从开始进水过滤开始，到反冲洗完成结束算做一个周期。工艺流程如
35、图1所示。（1）罐排污流程 沉降在沉降罐中进行，来水进入沉降罐，在罐中将大部分杂质沉淀到罐底，上层清夜由顶部的出水口流出，进入下一道处理工序。排污沉降过程运行一定的时间后，需要将底部的4个排污阀依次打开，将罐底的污泥排出。排污过程不影响沉降过程。（2）过滤器过滤流程过滤经过沉降处理的污水进入过滤器中。过滤进水阀和出水阀门打开，污水经过加压泵加压后，由过滤进水阀进入过滤器，经过滤层过滤后，再经过滤出水阀流出，进入清水罐储存起来。排水当过滤器运行一段时间后，需要反冲洗，首先需要将过滤器中的水排出。排水是，过滤进、出水阀关闭，然后排水和排气阀打开，将过滤器中的污水排出。 沉降罐过滤罐v-7v-10v
36、-8v-9v-11加药后进水过滤入水反冲洗出水排气阀反冲洗出水阀反冲洗进水阀排气阀过滤进水阀过滤出水阀过滤出水反冲洗入水过滤出水反冲洗入水图1 过滤工艺流程2.2 过滤流程的设备控制要求本工程所有设备都具有自动/手动功能。当设备处于自动工作方式下时，所有设备按PLC程序中设定的时间间隔工作。在手动工作方式中，操作员可以使用控制盘上的按钮控制设备的工作。（1）系统组成在中央控制室设有一面控制盘。控制盘上有用于控制操作的开关、按钮和定时器，以及用于显示工作状态的指示灯等控制设备。控制盘内安装有一台OMRON的CQMI系列PLC。PLC输出节点通过电缆和现场的控制设备连接。控制阀门采用气动蝶阀，控制
37、电磁阀采用两位五通单电控电磁阀。（2）设备控制原理沉降罐的控制沉降罐的控制分为自动和手动两种控制方式。这两种方式，都是由PLC按程序设定好的操作顺序依次控制沉降罐阀门的开启和关闭，不需要操作人员在现场手动启闭阀门。自动状态当某一个沉降罐的方式选择开关置于自动的位置时，该沉降罐处于自动控制状态该沉降罐按照沉降罐定时器所设定好的时间间隔定时自动操作，不需要操作工的干预。手动状态当某一个沉降罐的方式选择开关置于手动的位置时，该沉降罐处于手动控制状态。该沉降罐不会按照沉降罐定时器所设定好的时间间隔定时自动操作。而需要操作工通过仪表盘上的按钮来启动该沉降罐，使其自动完成排污过程。在任何时候，均可中断沉降
38、罐的排污过程。在下一次启动时将从上一次被中断的阀开始。过滤罐的控制过滤罐的控制分为自动、手动和差压种控制方式。这种方式，都是由PLC按程序设定好的操作顺序依次控制过滤罐阀门的开启和关闭， 不需要操作人员在现场手动启闭阀门。自动状态 当某一个过滤罐的方式选择开关置于自动的位置时，该过滤罐处于自动控制状态。该过滤罐按照过滤罐定时器所设定好的时间间隔定时自动操作，不需要操作工的干预。手动状态 当某一个过滤罐的方式选择开关置于手动的位置时，该过滤罐处于手动控制状态。该过滤罐需要操作工通过仪表盘上的按钮来启动该过滤罐，使其自动完成排污过程。差压控制状态 无论过滤罐的方式选择开关处于何种状态，当该过滤罐上
39、的差压开关动作后，仪表盘上的差压报警指示灯点亮，并且自动开始该过滤罐的反冲洗过程。当有过滤罐正在反冲洗时，以上的控制都不起作用，只有等到停止反冲洗后才能起作用。在任何时候，均可以中断过滤罐的发冲洗过程。第三章 过滤流程控制系统的PLC选型和资源配置3.1控制系统构成图控制系统图如图2所示： 控制盘PLC盘面设备过滤器阀门 反冲洗泵沉降罐排污阀现场设备图2 PLC过滤流程控制系统图3.2 PLC框架配置图PLC框架配置图如图3所示：电源模块 CPU模块 输入单元 输入单元 输出单元 输出单元CQM1-PA CQM1-CPU CQM1-ID CQM1-ID CQM1-OC CQM1-OC206 4
40、1-E 213 213 222 222 M1 M2 M3 M4输出单元 输出单元 输出单元 输出单元CQM1-OC CQM1-OC CQM1-OC CQM1-OC 222 222 222 222 M5 M6 M7 M8 图3 PLC框架配置图3.3 I/O地址分配I/O地址分配采用手动分配的方式，输入地址分配和输出地址分配分别如表1和表2所示。（1）输入地址分配表1 输入模块地址分配输入地址对应的输入模块0000000031输入模块M10010000131输入模块M2（2）输出地址分配表2 输出模块地址分配输出地址对应的输出模块1000010015输出模块M31010010115输出模块M41
41、020010215输出模块M51031010315输出模块M61041010415输出模块M71051010515输出模块M83.4模块功能概述（1）CQM1-PA206它是欧姆龙的电源模块，向CPU模块及其他模块供电。（2）CQM1-CPU41-ECPU模块，控制整个控制系统按照程序有序运行。（3）CQM1-ID213数字量输入模块，输入点数为32点。主要用来将输入信号转换为PLC可以识别的信号。（4）CQM1-OC222数字量输出模块，输出点数为16点。主要用来将控制信号输出到相应的外部设备。 第四章 过滤流程控制系统程序设计和调试4.1 编程软件介绍编程软件采用日本欧姆龙公司为其生产的P
42、LC而设计的编程软件CX-Programmer。CX-Programmer是OMRON公司PLC的软件编程、调试工具程序，其运行在Windows98NT2000操作系统下，具有丰富、简捷的操作环境和强大的编程、调试功能。OMRON的SYSMAC CS1系列PLC具有较丰富的指令系统，利用这些指令即可完成过滤流程控制处理等相关设备参数的数据采集和处理；顺序和逻辑联锁控制设备电机的启停和阀开关等操作。本系统具有全功能汉字处理和汉字显示的友好界面。由于VBA的内置，使系统功能更为强大，操作更为灵活。iFix采用电子签名技术后，能够创建一个更加安全的环境。不仅设置了二次确认功能，防止误操作，而且对于那
43、些由于数据输入和报警确认所产生的所有数据库过程的改变，要求操作者进行电子“签名”。“电子签名”能够唯一识别操作者所做的更改，而且可以有选择地要求其他人对于这些更改进行电子签名。操作者不再需要使用纸和笔对他们的动作进行记录和签名，而且从根本上排除了丢失或破坏这些记录的可能性。同时，系统提供了更为高级的安全管理，可根据不同的登录帐号，赋予操作者不同的操作权限；在制作本系统的时候参考了其他的一些比较好的PLC控制系统及一些关于PLC过滤流程控制系统方面的资料。吸取了这些控制系统的优点，同时也克服了他们的一些缺点，希望该系统对需要的事业单位有帮助。4.2 程序的流程图、构成及相关设置4.2.1 流程图
44、（1）沉降罐排污流程图沉降罐排污程序是在PLC程序的控制下，按照预先设定的时间依次将排污阀打开设定的时间；或者在手动控制状态，由操作工通过控制盘上的按钮来启动沉降罐的排污过程。排污阀在PLC程序的控制下按设定的时间来顺序自动打开和关闭，一个沉降罐的排污的流程如图4所示。手动/自动选择循环时间到手动按钮按下排阀门打开自动未到手动到否是关闭打开的排污阀，同时打开下一个排污阀是否时间到所有的排污阀都打开过到开始结束图4 沉降罐排污的流程图（2）过滤器反冲洗流程图过滤器反冲洗过程是在PLC程序的控制下，过滤器按预先设定的时间间隔开始反冲洗过程；或者手动控制，由操作工通过控制盘上的按钮来启动过滤器的反冲洗过程。无论是在自动控制状态下还是在手动控制状态，每个过滤器的阀门都是在PLC程序的控制下，按预定的顺序和时间间隔动作，以完成一个过滤器的反冲洗操作过程。一个过滤器的反冲洗的过程如图5所示。手动/自动选择循环时间到手动按
