基于PLC和MCGS的水處理控制系統(tǒng)

1、 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文畢 業(yè) 論 文題 目: 基于PLC和MCGS的水處理控制系統(tǒng)學(xué) 生 倪澤旭 專(zhuān) 業(yè) 生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù) 指導(dǎo)教師 魏翠琴 完成日期 2011年5月 湖職院自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文基于PLC和MCGS的水處理控制系統(tǒng) 學(xué) 生： 倪澤旭 指導(dǎo)教師： 魏翠琴 2011年5月21 摘 要本文采用PLC、觸摸屏設(shè)計(jì)了純凈水處理控制系統(tǒng)，闡明了純凈水處理的工藝過(guò)程（正常生產(chǎn)流程和裝置清洗流程）及PLC的控制功能（控制泵的啟停、閥門(mén)的通斷和現(xiàn)場(chǎng)模擬量數(shù)據(jù)的采集）。系統(tǒng)運(yùn)行表明，設(shè)計(jì)合理有效，產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到了純凈水水質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)。對(duì)系統(tǒng)的硬件、軟件結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了說(shuō)明，并且

2、重點(diǎn)介紹了西門(mén)子PLC的子程序調(diào)用結(jié)構(gòu)和對(duì)模擬量處理的軟件編程及在與MCGS嵌入式一體化觸摸屏通訊時(shí)的編程注意事項(xiàng)。本系統(tǒng)為無(wú)人值守系統(tǒng)，運(yùn)行表明，有效地解決了該煤礦飲用水水質(zhì)差的問(wèn)題，為純凈水給水創(chuàng)造了客觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，達(dá)到了節(jié)能、降耗的目的。關(guān)鍵詞：PLC；MCGS；石英砂過(guò)濾器；活性碳過(guò)濾器；超濾；反滲透； 目 錄. 摘 要.目 錄.第1章緒論11.1 水處理國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀11.2水處理的背景21.3 課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容2第2章系統(tǒng)控制方案的確定32.1水處理的工藝流程32.2水處理的控制要求42.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案及組成5第3章 系統(tǒng)硬件的選型73.1 PLC型號(hào)的選擇73.2 相關(guān)

3、儀器選型9第章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)114.1 PLC控制器程序設(shè)計(jì)114.2人機(jī)界面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13結(jié) 論17致 謝17參考文獻(xiàn)18附錄控制接線圖19附錄系統(tǒng)程序20第1章緒論1.1 水處理國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀 國(guó)際上，大規(guī)模的水污染治理是在第二次世界大戰(zhàn)后，隨著50年代經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展帶來(lái)的60年代日益嚴(yán)重的環(huán)境污染而展開(kāi)的。水處理設(shè)施中，城市排水管線和水處理廠的興建在水污染控制中發(fā)揮著骨干作用。至70年代末，美國(guó)投入了數(shù)千億美元興建了18000余座城市水處理廠，英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)耗費(fèi)巨資興建7000至8000座城市水處理廠。這些水處理廠的投入對(duì)國(guó)家的水體污染改善起了關(guān)鍵的作用，也為人類(lèi)治理水污染積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)

4、?，F(xiàn)在這些國(guó)家的水處理水平又有了進(jìn)一步提高。 我國(guó)的水處理發(fā)展較慢，近年來(lái)，受到各級(jí)政府的高度重視，建設(shè)的水處理廠近200座，總投資百億元。目前，我國(guó)已建成并投入運(yùn)行的水處理廠266座。但同其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大差距，且具有明顯的地區(qū)差別。我國(guó)水處理落后不僅體現(xiàn)在水處理廠的數(shù)量上，更重要的是，我國(guó)的自動(dòng)控制水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大差距，控制技術(shù)不能滿(mǎn)足許多復(fù)雜的工藝要求，導(dǎo)致水處理率嚴(yán)重低下。圖1-1有關(guān)國(guó)家水處理情況對(duì)比圖1-1有關(guān)國(guó)家水處理情況對(duì)比圖1-1有關(guān)國(guó)家水處理情況對(duì)比1.2水處理的背景 環(huán)境保護(hù)是我國(guó)的一項(xiàng)基本政策。隨著國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的推進(jìn)和三峽工程的興建，三峽庫(kù)區(qū)的

5、環(huán)境保護(hù)，尤其是庫(kù)區(qū)沿江河水污染的防治已陸續(xù)啟動(dòng)。目前，在全國(guó)684個(gè)城市中我國(guó)僅有200余座在建和建成的城市水處理廠，并且集中在七八十個(gè)城市中，全國(guó)大約還有600個(gè)城市沒(méi)有水處理廠。又因?yàn)槲覈?guó)的自動(dòng)化水平比較低，全國(guó)城市水處理率僅達(dá)到20%,其他發(fā)達(dá)國(guó)家已達(dá)到85%以上。 我國(guó)在水處理自動(dòng)化控制方面控制水平低、品質(zhì)也比較差，這也是造成我國(guó)和發(fā)達(dá)國(guó)家水處理指標(biāo)差距的一個(gè)重要因素。前幾年國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局曾對(duì)我國(guó)55個(gè)城市的5000多套工業(yè)廢水處理設(shè)施進(jìn)行了大規(guī)模的調(diào)查。結(jié)果表明，進(jìn)行效果良好的只占24%，而簡(jiǎn)稱(chēng)后沒(méi)能運(yùn)作或處理能力達(dá)不到設(shè)計(jì)能力一半的設(shè)施竟占63.8%。為了改變我國(guó)水處理技術(shù)的這

6、種現(xiàn)狀，中央政府、有關(guān)部門(mén)和研究機(jī)構(gòu)都傾注了較大的注意力，十分重視這方面的研究。2001年國(guó)家自然科學(xué)基金列出專(zhuān)項(xiàng)，支持開(kāi)展水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究，力求使我國(guó)水處理行業(yè)的監(jiān)控水平達(dá)到人機(jī)和諧，便于管理監(jiān)測(cè)的高水平。1.3 課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容利用可編程控制器（PLC）和MCGS監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)水處理的控制（1）運(yùn)行方式：自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)操作無(wú)擾動(dòng)切換（2）用戶(hù)界面：現(xiàn)場(chǎng)工藝流程圖顯示（3）生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控：動(dòng)態(tài)顯示水箱液位、閥、泵的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)（4）報(bào)警功能：實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警的功能，記錄故障時(shí)間、原因（5）實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)顯示功能第2章系統(tǒng)控制方案的確定2.1水處理的工藝流程 根據(jù)原水水質(zhì)條件

7、、純水系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)的要求，純凈水處理工藝流程為：另外包括過(guò)濾器反洗系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、各種電磁閥、壓力保護(hù)開(kāi)關(guān)等。 （1）原水箱用于貯存進(jìn)入本系統(tǒng)的原水，其目的是為了緩沖和調(diào)節(jié)過(guò)濾器正常工作和反沖洗時(shí)的流量調(diào)節(jié)，防止水壓波動(dòng)影響到系統(tǒng)運(yùn)行，保證系統(tǒng)的進(jìn)水量及進(jìn)水水質(zhì)的穩(wěn)定。原水泵是給石英砂過(guò)濾器、活性炭濾器等提供正常的工作壓力(穩(wěn)壓供水)。 （2）石英砂過(guò)濾器是一種壓力式過(guò)濾器，它利用過(guò)濾器內(nèi)所填充的精制石英砂濾料，當(dāng)原水自上而下流經(jīng)濾料層時(shí)，水中的懸浮物、雜質(zhì)和顆粒物及農(nóng)藥、錳、細(xì)菌、病毒等污染物被除去，從而使水的渾濁度降低。 （3）活性炭過(guò)濾器是一種壓力式過(guò)濾器，經(jīng)石英砂過(guò)濾器初步凈化的水，自上

8、而下流經(jīng)活性炭料層時(shí)，水中的余氯、有機(jī)物、膠體硅、異味及部分重金屬被活性炭吸附，從而達(dá)到原水的凈化的作用。 （4）保安過(guò)濾器防止預(yù)處理裝置在工作或反沖洗時(shí)的微小顆粒泄漏，進(jìn)入超濾及反滲透裝置中，影響裝置的使用壽命。 （5）超濾裝置的作用是去除水中含有的大部分膠體硅，大量的有機(jī)物等，使水得到凈化。 （6）中間水箱的作用是使超濾裝置產(chǎn)水側(cè)承受較低的壓力，避免超濾膜受到背壓而導(dǎo)致不可恢復(fù)的損壞，同時(shí)緩沖由于后級(jí)反滲透裝置增壓泵和高壓泵啟停時(shí)造成的壓力波動(dòng)，并可通過(guò)中間水箱的液位控制超濾裝置的啟、停運(yùn)行。增壓泵和高壓泵的作用是為反滲透裝置提供正常工作壓力，保證反滲透系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 （7）反滲透裝置是

9、一種新興的膜分離高新技術(shù)產(chǎn)品，是本系統(tǒng)裝置中最關(guān)鍵設(shè)備，它不僅能連續(xù)除去水中大部分碳酸根、硫酸根等無(wú)機(jī)離子，還能除去水中絕大部分的有機(jī)物、細(xì)菌、熱源病毒和微粒等。為進(jìn)一步減少源水小顆粒對(duì)RO系統(tǒng)的影響，特設(shè)置5保安濾器作為RO系統(tǒng)的前置過(guò)濾器。 （8）純水箱在系統(tǒng)中起儲(chǔ)存和緩沖作用，平衡產(chǎn)水和出水。圖2-1給出了水處理工藝流程圖。圖2-1工藝流程圖2.2水處理的控制要求 本系統(tǒng)為1.5M3/H水處理系統(tǒng)，系統(tǒng)主體設(shè)備主要包括石英砂過(guò)濾器1臺(tái)，活性炭過(guò)濾器1臺(tái)，超濾裝置1臺(tái)，反滲透裝置1臺(tái)，保安過(guò)濾器3臺(tái)，風(fēng)機(jī)水泵4臺(tái)。所有設(shè)備由不同的管道相連構(gòu)成純水處理系統(tǒng)。從原水泵來(lái)的原水首先進(jìn)入石英砂過(guò)濾

10、器除去大顆粒懸浮物等雜質(zhì)，再進(jìn)入活性炭過(guò)濾器處理，使水的濁度和導(dǎo)電度達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)后經(jīng)保安過(guò)濾器、超濾裝置進(jìn)入反滲透裝置除去大量的含鹽離子，此時(shí)的水變?yōu)榈?，系統(tǒng)出力為1.5M3/H（20），出水水質(zhì)指標(biāo)符合國(guó)標(biāo)GB17323-1998。此外，砂濾、碳濾、超濾及反滲透裝置每次運(yùn)行結(jié)束后都需要清洗，這些工作都需要PLC程序控制來(lái)完成。純凈水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求是： （1）砂濾、碳濾的正、反洗時(shí)間、超濾的反洗時(shí)間及砂濾、碳濾超濾和反滲透的連續(xù)工作時(shí)間可以從觸摸屏上設(shè)置。 （2）砂濾、碳濾先反洗后正洗再運(yùn)行，砂濾、碳濾正反洗時(shí)，超濾進(jìn)水閥關(guān)閉；超濾反洗時(shí)，砂濾、碳濾出水閥關(guān)閉；且正反洗及運(yùn)行切換時(shí)

11、，相關(guān)氣動(dòng)閥遵循先開(kāi)后關(guān)的原則，防止入口壓力波動(dòng)太大，發(fā)生 “憋壓”現(xiàn)象。 （3）四路模擬量信號(hào)：進(jìn)水壓力、濃水壓力、進(jìn)水電導(dǎo)、產(chǎn)水電導(dǎo)經(jīng)過(guò)一進(jìn)二出隔離模塊，一路送PLC以便觸摸屏顯示。 （4）系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，進(jìn)水壓力量程為2.5MPa,濃水壓力量程為1.0MPa、進(jìn)水電導(dǎo)量程為2000s/cm、產(chǎn)水電導(dǎo)量程為20s/cm。 （5）原水進(jìn)行水處理控制系統(tǒng)后，產(chǎn)水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到要求的范圍。無(wú)人值守的控制系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)的功能如下： （1）手動(dòng)試車(chē)：出廠調(diào)試或系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)，可進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。 （2）顯示功能：實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)（氣動(dòng)閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、水箱水位狀態(tài)、泵工作狀態(tài)等）、過(guò)濾器工作時(shí)間、

12、反滲透進(jìn)出水壓力值和電導(dǎo)值等。 （3）參數(shù)設(shè)置：操作人員可對(duì)過(guò)濾器的正、反洗時(shí)間和工作時(shí)間進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。 （4）報(bào)警功能:當(dāng)某一模擬量（如壓力）測(cè)量值超過(guò)給定值范圍或某一開(kāi)關(guān)量（如泵的啟停）發(fā)生變化時(shí)，可根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級(jí)的報(bào)警。2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案及組成 系統(tǒng)方案的確定對(duì)一個(gè)控制系統(tǒng)的配置來(lái)說(shuō)相當(dāng)重要，整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度與其有著密切的關(guān)系，它直接影響著整個(gè)系統(tǒng)操作功能的順利實(shí)現(xiàn)，所以在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行方案確定之前，必須搞清楚系統(tǒng)的所有受控對(duì)象以及參與控制的所有設(shè)備。由于水處理系統(tǒng)涉及的受控對(duì)象有16個(gè)電磁閥、原水泵、增壓泵、高壓泵、清洗泵、加藥泵等，還有4路模擬量的監(jiān)控，所以必須考慮所

13、有的控制點(diǎn)數(shù)，然后給每個(gè)輸入或輸出點(diǎn)指定一個(gè)I/O位，這樣就可以計(jì)算出所有的I/O點(diǎn)數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)的大小和控制對(duì)象的復(fù)雜程度及成本考慮，按照I/O點(diǎn)數(shù)最后要留出足夠余量（15左右）作為備用，便于將來(lái)系統(tǒng)增容擴(kuò)建或改造。我們主PLC選擇了西門(mén)子S7200系列PLCCPU226 CN， AC/ DC/RLY，24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出；EM223CN數(shù)字量輸入/輸出混合模塊，該模塊為8點(diǎn)輸入/8點(diǎn)輸出；EM231CN模擬量輸入模塊，該模塊為4輸入點(diǎn)，接受壓力變送器和電導(dǎo)儀出來(lái)的420mA電流信號(hào)，即反滲透進(jìn)水壓力、產(chǎn)水壓力、進(jìn)水電導(dǎo)、濃水電導(dǎo)。在無(wú)人值守的環(huán)境下，配有觸摸屏，通過(guò)人機(jī)交互畫(huà)面，工作人員可

14、以形象直觀的了解現(xiàn)場(chǎng)工藝參數(shù)及設(shè)備的運(yùn)行狀況。圖2-2給出了控制系統(tǒng)方框圖。隔離模塊系統(tǒng)啟動(dòng)、停止及故障復(fù)位按鈕各種過(guò)載、保護(hù)開(kāi)關(guān)5種泵運(yùn)行壓力、電導(dǎo)420mA模擬量輸入（4路）兩種過(guò)濾器各5個(gè)閥門(mén)超濾進(jìn)水閥超濾、反滲透閥門(mén)4個(gè)水箱液位開(kāi)關(guān)（高、中、低各三個(gè)）TPC7062KEM231S7200 CPU226CNEM223S7200 CPU226CNCPU 226CNS7200 CPU226CNS7200 PLCS7200 CPU226CN手動(dòng)/自動(dòng)及備用運(yùn)行、報(bào)警指示燈S7200 CPU226CN圖2-2 控制系統(tǒng)方框圖第3章 系統(tǒng)硬件的選型3.1 PLC型號(hào)的選擇 該控制系統(tǒng)選用西門(mén)子公司

15、的S7200 CPU226 AC/DC/RLY。其中AC為模擬量輸入，DC為數(shù)字量輸入，RLY為繼電器輸出。圖3-1為OLC端子圖。圖3-1 PLC端子圖圖3-2 CPU226的特性 PLC的I/O模塊的主要類(lèi)型有：數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、數(shù)字量輸入/輸出混合模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和模擬量輸入/輸出混合模塊。正確地連接輸入和輸出電路，是保證PLC安全可靠工作的前提。本系統(tǒng)根據(jù)控制要求的需求選用了EM223CN數(shù)字量輸入/輸出混合模塊，該模塊為8點(diǎn)輸入/8點(diǎn)輸出；EM231CN模擬量輸入模塊，該模塊為4輸入點(diǎn)。表1為本系統(tǒng)的I/O分配表?？刂平泳€圖詳見(jiàn)附錄。表1 I/O分配

16、表 地址輸入地址輸出I0.0啟動(dòng)按鈕Q0.0原水泵啟動(dòng)I0.1停止按鈕Q0.1增壓泵啟動(dòng)I0.2故障復(fù)位按鈕Q0.2高壓泵啟動(dòng)I0.3原水箱高液位Q0.3清洗泵啟動(dòng)I0.4原水箱中液位Q0.4加藥泵啟動(dòng)I0.5原水箱低液位Q0.5石英沙過(guò)濾器進(jìn)水閥I0.6中間水箱高液位Q0.6石英沙過(guò)濾器出水閥I0.7中間水箱中液位Q0.7石英沙過(guò)濾器反洗閥I1.0中間水箱低液位Q1.0石英沙過(guò)濾器上排閥I1.1清洗水箱高液位Q1.1石英沙過(guò)濾器下排閥I1.2清洗水箱中液位Q1.2活性炭過(guò)濾器進(jìn)水閥I1.3清洗水箱低液位Q1.3活性炭過(guò)濾器出水閥I1.4純水箱高液位Q1.4活性炭過(guò)濾器反洗閥I1.5純水箱中液

17、位Q1.5活性炭過(guò)濾器上排閥I1.6純水箱低液位Q1.6活性炭過(guò)濾器下排閥I1.7原水泵過(guò)載Q1.7超濾進(jìn)水閥I2.0增壓泵過(guò)載Q2.0超濾出水閥I2.1高壓泵過(guò)載Q2.1超濾反洗閥I2.2清洗水泵過(guò)載Q2.2超濾排放閥I2.3原水泵出口高壓開(kāi)關(guān)Q2.3反滲透排放閥I2.4超濾進(jìn)水壓力保護(hù)Q2.4清洗水箱進(jìn)水閥I2.5超濾反洗壓力保護(hù)Q2.5運(yùn)行指示I2.6高壓泵低壓保護(hù)Q2.6報(bào)警指示I2.7反滲透高壓保護(hù)Q2.7自動(dòng)指示I3.0手動(dòng)/自動(dòng) 3.2 相關(guān)儀器選型 壓力變送器選用SP1M1F2A0D5。SP系列壓力變送器是引進(jìn)國(guó)外關(guān)鍵部件和技術(shù)制作的產(chǎn)品，可以用來(lái)連續(xù)測(cè)量過(guò)程流體（液體、氣體、

18、蒸氣）的壓力變化將被測(cè)量壓力轉(zhuǎn)換成420mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，并與其它測(cè)控單元進(jìn)行組合，構(gòu)成自控系統(tǒng)，廣泛用于石油、化工、冶金電力、醫(yī)藥、啤酒、水處理等行業(yè)的工藝流程測(cè)控。 觸摸屏選用TPC7062K。這款觸摸屏是昆侖通態(tài)多年研究的眾多人機(jī)界面中最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的一款，具有如下優(yōu)勢(shì)：高清：800X480分辨率真彩：65535色TFT，豐富的圖形庫(kù)可靠：按照工業(yè)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，采用LED背光性能：400M主頻、WinCE系統(tǒng)、MCGS組態(tài)軟件、64M存儲(chǔ)空間方便：支持U盤(pán)備份、恢復(fù)環(huán)保：低功耗 ，整機(jī)功耗僅6W時(shí)尚：寬屏、超輕、超薄服務(wù)：立足中國(guó)，全方位本土化服務(wù)根據(jù)以上選擇繪制了表2 硬件配置一覽表

19、表2 硬件配置一覽表序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)及規(guī)格數(shù)量1可編程控制器S7200 CPU226 CN AC/DC/RLY 24/16訂貨號(hào)：6SE7 216-2BD23-0XB81臺(tái)2模擬量輸入模塊EM231 CN 4輸入訂貨號(hào)：6SE7 231-0HC22-0XA81臺(tái)3數(shù)字量輸入/輸出模塊EM223 CN 8輸入/8輸出 24 VDC訂貨號(hào)：6SE7 223-1PH22-0XA81臺(tái)4壓力變送器SP 1M1F2A0D5量程分別為：02.5MPa 和01.0MPa2只5MCGSTPC嵌入式一體化觸摸屏TPC7062K1個(gè)6通訊電纜USB1條71進(jìn)2出隔離模塊2個(gè)石英砂過(guò)濾器 活性炭過(guò)濾器 超濾器 RO裝置

20、圖3-3現(xiàn)場(chǎng)裝置第章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的軟件包括控制器和觸摸屏兩部分。控制器PLC編程在西門(mén)子 STEP 7-Micro/WIM上實(shí)現(xiàn)，人機(jī)界面采用昆侖通態(tài)MCGSTPC1062K嵌入式一體化觸摸屏來(lái)完成。4.1 PLC控制器程序設(shè)計(jì)本工程根據(jù)工藝特點(diǎn)，在PLC編程中采用了主程序調(diào)用子程序模塊的形式，增強(qiáng)了程序的可讀性，縮短了PLC的掃描周期。子程序有初始化、控制塊、液位塊、原水泵塊、砂濾塊、碳濾塊、超濾塊、反滲透塊、清洗塊、故障塊、模擬量塊、手動(dòng)塊、顯示塊、均值塊、濾波塊，如圖4-1所示。以模擬量采集、運(yùn)算為例，本工程使用的模擬量為來(lái)自壓力變送器和電導(dǎo)儀的420mA電信號(hào)，當(dāng)來(lái)自變送器

21、和電導(dǎo)儀的信號(hào)不在420mA范圍內(nèi)（低于零點(diǎn)或超出量程）時(shí)，我們?cè)谀M量塊子程序中去除超出范圍（小于6400（4mA）和大于32000（20mA）的干擾信號(hào)，對(duì)模擬信號(hào)采集100次，把100次信號(hào)進(jìn)行均值和濾波運(yùn)算，使得送到觸摸屏進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控管理。圖4-2給出了控制系統(tǒng)程序流程圖。系統(tǒng)程序詳見(jiàn)附錄。圖4-1 PLC編程界面結(jié)束原水泵停止超濾反洗時(shí)間反滲透排放砂濾工作時(shí)間開(kāi)始砂濾進(jìn)出水閥門(mén)開(kāi)碳濾進(jìn)出水閥門(mén)開(kāi)超濾進(jìn)出水閥門(mén)開(kāi)延時(shí)3S原水泵啟動(dòng)碳濾工作時(shí)間超濾工作時(shí)間反滲透工作時(shí)間到？砂濾反洗砂濾反洗時(shí)間砂濾正洗砂濾正洗時(shí)間碳濾反洗碳濾反洗時(shí)間碳濾正洗碳濾正洗時(shí)間超濾反洗圖4-2控制系統(tǒng)程序流程圖

22、4.2人機(jī)界面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 人機(jī)界面（HMI）的開(kāi)發(fā)采用MCGS6.8嵌入式軟件。MCGS嵌入版組態(tài)軟件是昆侖通態(tài)公司開(kāi)發(fā)專(zhuān)用于MCGSTpc的組態(tài)軟件，主要完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與檢測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制。MCGS嵌入版組態(tài)軟件與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，可以快速、方便的開(kāi)發(fā)各種用于現(xiàn)場(chǎng)采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備，如各種可以靈活組態(tài)的智能儀表、數(shù)據(jù)采集模塊、無(wú)人值守的現(xiàn)場(chǎng)采集站、人機(jī)界面等專(zhuān)用設(shè)備。MCGS組態(tài)設(shè)計(jì)過(guò)程如下：工程建立(1)鼠標(biāo)單擊文件菜單中“新建工程”選項(xiàng)，自動(dòng)在安裝目錄下生成新建工程。(2)選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項(xiàng)，彈出“保存”按鈕，完成創(chuàng)建。設(shè)備連接(3)在“設(shè)備窗口

23、”中雙擊“設(shè)備窗口”圖標(biāo)進(jìn)入。(4)點(diǎn)擊工具條中的“工具箱”圖標(biāo)，打開(kāi)“設(shè)備工具箱”。(5)單擊“設(shè)備工具箱”中的“設(shè)備管理”按鈕，彈出如圖4-3所示窗口：圖4-3設(shè)備工具箱(6)雙擊通用串口父設(shè)備，添加成功串口父設(shè)備。(7)根據(jù)系統(tǒng)要求選擇添加合適的子設(shè)備，因下位機(jī)采用西門(mén)子PLC，故選擇“西門(mén)子_S7200PPI”,如圖4-4所示。圖4-4設(shè)備管理窗口(8)雙擊“設(shè)備0西門(mén)子S7_200PPI”，進(jìn)入設(shè)備編輯窗口，單擊“增加設(shè)備通道”進(jìn)行通道設(shè)置，“確認(rèn)”后，如下圖4-5所示。圖4-5設(shè)備通道2.建立畫(huà)面(1)在“用戶(hù)窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0”、“窗口1”等等。(2)選中

24、“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶(hù)窗口屬性設(shè)置”。(3)將窗口名稱(chēng)改為工藝流程，其他不變，單擊“確定”。(4)將工藝流程窗口設(shè)置為啟動(dòng)窗口如圖4-6所示。圖4-6用戶(hù)窗口(5) 雙擊進(jìn)入“工藝流程”窗口，是一副空的圖，在上面進(jìn)行畫(huà)面的繪制。同理建立“泵手動(dòng)操作”窗口、“砂濾碳濾手動(dòng)操作”窗口、“超濾滲透清洗手動(dòng)操作”窗口、“主菜單”窗口、“壓力曲線”窗口、“電導(dǎo)曲線”窗口、“故障信息”窗口、“參數(shù)設(shè)置”窗口、“壓力歷史曲線”窗口、“電導(dǎo)歷史曲線”窗口。3.MCGS組態(tài)軟件監(jiān)控 圖4-7給出了工藝流程畫(huà)面。在工藝流程畫(huà)面中，可以準(zhǔn)確形象的反映現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)的啟停狀態(tài)，泵的啟停狀態(tài)，并均有顏色變化

25、來(lái)顯示其運(yùn)行情況，如氣動(dòng)（或泵）開(kāi)啟時(shí)顏色為綠色，關(guān)閉時(shí)為紅色。通過(guò)百分比填充，形象地顯示了四個(gè)水箱的高、中、低液位。在整個(gè)系統(tǒng)管網(wǎng)的各個(gè)控制點(diǎn)均有相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示，如過(guò)濾器工作時(shí)間，RO（反滲透）進(jìn)水壓力、產(chǎn)水壓力、進(jìn)水電導(dǎo)和濃水電導(dǎo)等，真實(shí)地反映了各個(gè)控制點(diǎn)的當(dāng)前值。總之，畫(huà)面中，主體設(shè)備位置確切，工作狀態(tài)形象生動(dòng)，各種參數(shù)“就地顯示”，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行工況集于一屏，一目了然，為現(xiàn)場(chǎng)操作人員提供了方便。圖4-8為主菜單，我們可以在上面進(jìn)行一系列操作。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的控制可以得到一些數(shù)據(jù)，圖4-9為閥門(mén)操作界面，圖4-10為參數(shù)設(shè)置，我們可以在里面設(shè)置各個(gè)工作過(guò)程的時(shí)間。圖4-7工藝流程畫(huà)面 圖4-8操作主菜單圖4-9閥門(mén)操作界面圖4-10 參數(shù)設(shè)置圖結(jié)論 我做的這個(gè)題目是有關(guān)于PLC系統(tǒng)理論與實(shí)踐相結(jié)合的設(shè)計(jì)，這個(gè)控制系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。該系統(tǒng)有效地解決了生產(chǎn)中的很多問(wèn)題，如減少了生產(chǎn)過(guò)程中的突發(fā)故障，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和搶修時(shí)