地下水处理控制系统的设计plc控制子系统(附件)
水是人们赖以生存最必不可少的东西，地球上可供人类引用的淡水资源正因为人类的污染破坏而越来越少，如何提升地下水处理技术，使人们可以更加方便快捷的饮用到干净的水是一个亟待解决的问题，本文旨在基于西门子工控组态软件WinCC及S7-300 PLC对地下水处理控制系统进行设计。大体框架是将待处理的各个环节将传感器检测到的模拟量传输进PLC，转换为数字量后，将其与预先设定值进行比较，用结果来控制现场设备的相应状态。而对于上位机则用WinCC编辑出监视画面，再将画面上的元件与PLC进行变量连接，实现其动态化，希望通过运用所学知识，设计出能高效处理地下水资源的自动控制器件。关键词 地下水处理, 自动控制，PLC
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 课题研究的基本思路 2
1. 3 本课题主要完成的工作 2
1. 4 本课题期望达成的目标 2
2 污水处理控制系统的设计 3
2.1总体工艺 3
2.2地下水处理主要工艺 4
2.3现场控制仪表的选择 4
3 可编程逻辑控制器（PLC）在控制系统中的应用 5
3.1 S7300 与STEP 7编程软件的介绍 6
3.2创建项目和组态硬件 7
3.3控制系统I/O地址的分配 8
3.4 控制系统LAD程序的简要说明 10
4 WinCC在污水处理中的应用 19
4. 1 工业监控软件WinCC的介绍 19
4. 2 项目的创建与属性设置 20
4.3用户管理界面的设计 21
4.4地下水处理监视画面的编辑 22
5仿真与调试 23
5.1 控制系统程序的仿真 23
图57FC4仿真示意图 27
5.2组态通信 27
5.3仿真运行与调试 29
结 论 31
致谢 33
参考文献 34
附录1 PLC梯形图 35
1 引言
地球上的淡水总量约为3.8亿亿吨 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
，是地球总水量的2.8%。然而地下水占地球淡水总量的22.6%”，我国的淡水资源总量位居世界第四，但考虑到14多亿的庞大人口基数，那么全球水资源总量的百分之六就显得微不足道了，我国的人均水资源量只有世界平均水平的四分之一，可以很客观的说我国就是全球人均水资源最短缺贫乏的国家其中之一。在21世纪的开端，地球上有10多亿人根本喝不上干净的水。大约24亿人得不到足够的可饮用水，每年大约还有340万人死于与水有关的疾病。难怪有识之士惊呼：人类面临的下一个生态危机将是淡水资源短缺。稀缺的地下淡水资源和人们对于干净水资源的需求之间的矛盾将越来越突出，作为新时期的有志青年，利用所学知识为地下水系统进行净化控制是我们义不容辞的责任
1.1 课题研究的背景和意义
地下水污染主要是指因为人类活动导致地下水化学成分、物理性质和生物特性发生改变二使地下水质量下降的现象。地表以下地层复杂，地下水流动极其缓慢，因此，地下水一旦产生污染具有流动过程十分缓慢、污染情况不易被发现和难以治理的特点。地下水一旦受到污染，即使彻底消除其污染源，也得十几年，甚至几十年才能使水质复原。至于要进行人工的地下含水层的更新，问题就更复杂了。过度开采地下水，因其地下水位下降，沿海地区海水倒灌；农业生产中大量使用化肥、农药以及污水灌溉等，污染物渗入地下水中；受污染的地面水体或废水渠、废水池、废水渗井等连续渗漏。地下水一经污染后，总矿化度、总硬度升高，硝酸盐、氯化物含量升高，有毒物质增加，溶解氧下降，有时还会出现病原体。因此，对地下水的治理迫在眉睫。首当其冲的就是大家节水爱水观念的形成，可以通过各种宣传渠道向大家传播。其次是国家需要加大对产生水污染企业的监管和治理，地方政府也需要对农业中使用到的污染水质物质进行检测和把控，我国对地下水污染方面的治理缺乏相应的重视，在污水处理过程中，使用的工艺比较落后，使用的仪器也比较老旧，造成了污水处理效果不尽如人意，这与人们对于提高生活质量的希望相违背，所以建立一个相对完备的地下水处理控制系统，可以更好地对地下水进行处理净化，不仅节约资源，对我国经济发展的可持续化，老百姓的安居乐业都具有重大的意义。
1.2 课题研究的基本思路
通过前期对课题以及工艺流程的查阅和了解，对于本文课题有了大致的了解，具体的设计思路大概按照以下几个步骤进行：
对导师下发的毕业设计任务书仔细阅读，了解主要的工作方向。
通过与老师沟通，了解本次课题的设计方案上位机用wincc做出监控画面，而我的主要工作是用plc做下位机从而做出程序来完成控制，从图书馆以及互联网的查阅中对本次课题的积极意义以及本次课题的工艺流程有了初步的了解，并能提出一些自己的想法。
通过网上视频的学习巩固回忆plc的功能及用法，对与PLC硬件和现场设备进行选型，并用STEP7软件初步做出地下水处理的控制系统并进行仿真调试，以满足课题对于地下水处理控制设计的要求。
查阅相关资料对WinCC工业监控软件有一定的了解，与做相同课题主要负责上位机的同学进行沟通调试建立起PLC与WinCC之间的通信，实现监视与控制。
对于集散控制系统进行资料的查阅，并试着将此系统与本次设计联系起来。
1. 3 本课题主要完成的工作
(1)探讨本课题研究背景以及地下水处理控制系统的国内外发展现状，明确本课题主要工作；调查研究地下水处理的工艺过程，进行水处理各控制系统类型的分析。根据该水厂实际情况，确定该水厂自动化控制系统的整体设计方案以及通信方案。
（2）下位机控制系统的设计。首先介绍了西门子小型plc的系统组成和plc工作原理以及控制系统的设计步骤，并根据水处理各过程的控制
（3）上位监控系统的设计，实现上位机于下位机plc控制单元的通信。完成监控画面的设计，包括监控主界面，各过程设备操作界面，参数设置界面等。实现该厂水处理工艺过程的远程监控。报警显示，数据归档等。
（4）对自控系统进行调试，包括硬件调试，软件调试和现场调试，确保系统能够安全可靠的运行。
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 课题研究的基本思路 2
1. 3 本课题主要完成的工作 2
1. 4 本课题期望达成的目标 2
2 污水处理控制系统的设计 3
2.1总体工艺 3
2.2地下水处理主要工艺 4
2.3现场控制仪表的选择 4
3 可编程逻辑控制器（PLC）在控制系统中的应用 5
3.1 S7300 与STEP 7编程软件的介绍 6
3.2创建项目和组态硬件 7
3.3控制系统I/O地址的分配 8
3.4 控制系统LAD程序的简要说明 10
4 WinCC在污水处理中的应用 19
4. 1 工业监控软件WinCC的介绍 19
4. 2 项目的创建与属性设置 20
4.3用户管理界面的设计 21
4.4地下水处理监视画面的编辑 22
5仿真与调试 23
5.1 控制系统程序的仿真 23
图57FC4仿真示意图 27
5.2组态通信 27
5.3仿真运行与调试 29
结 论 31
致谢 33
参考文献 34
附录1 PLC梯形图 35
1 引言
地球上的淡水总量约为3.8亿亿吨 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
，是地球总水量的2.8%。然而地下水占地球淡水总量的22.6%”，我国的淡水资源总量位居世界第四，但考虑到14多亿的庞大人口基数，那么全球水资源总量的百分之六就显得微不足道了，我国的人均水资源量只有世界平均水平的四分之一，可以很客观的说我国就是全球人均水资源最短缺贫乏的国家其中之一。在21世纪的开端，地球上有10多亿人根本喝不上干净的水。大约24亿人得不到足够的可饮用水，每年大约还有340万人死于与水有关的疾病。难怪有识之士惊呼：人类面临的下一个生态危机将是淡水资源短缺。稀缺的地下淡水资源和人们对于干净水资源的需求之间的矛盾将越来越突出，作为新时期的有志青年，利用所学知识为地下水系统进行净化控制是我们义不容辞的责任
1.1 课题研究的背景和意义
地下水污染主要是指因为人类活动导致地下水化学成分、物理性质和生物特性发生改变二使地下水质量下降的现象。地表以下地层复杂，地下水流动极其缓慢，因此，地下水一旦产生污染具有流动过程十分缓慢、污染情况不易被发现和难以治理的特点。地下水一旦受到污染，即使彻底消除其污染源，也得十几年，甚至几十年才能使水质复原。至于要进行人工的地下含水层的更新，问题就更复杂了。过度开采地下水，因其地下水位下降，沿海地区海水倒灌；农业生产中大量使用化肥、农药以及污水灌溉等，污染物渗入地下水中；受污染的地面水体或废水渠、废水池、废水渗井等连续渗漏。地下水一经污染后，总矿化度、总硬度升高，硝酸盐、氯化物含量升高，有毒物质增加，溶解氧下降，有时还会出现病原体。因此，对地下水的治理迫在眉睫。首当其冲的就是大家节水爱水观念的形成，可以通过各种宣传渠道向大家传播。其次是国家需要加大对产生水污染企业的监管和治理，地方政府也需要对农业中使用到的污染水质物质进行检测和把控，我国对地下水污染方面的治理缺乏相应的重视，在污水处理过程中，使用的工艺比较落后，使用的仪器也比较老旧，造成了污水处理效果不尽如人意，这与人们对于提高生活质量的希望相违背，所以建立一个相对完备的地下水处理控制系统，可以更好地对地下水进行处理净化，不仅节约资源，对我国经济发展的可持续化，老百姓的安居乐业都具有重大的意义。
1.2 课题研究的基本思路
通过前期对课题以及工艺流程的查阅和了解，对于本文课题有了大致的了解，具体的设计思路大概按照以下几个步骤进行：
对导师下发的毕业设计任务书仔细阅读，了解主要的工作方向。
通过与老师沟通，了解本次课题的设计方案上位机用wincc做出监控画面，而我的主要工作是用plc做下位机从而做出程序来完成控制，从图书馆以及互联网的查阅中对本次课题的积极意义以及本次课题的工艺流程有了初步的了解，并能提出一些自己的想法。
通过网上视频的学习巩固回忆plc的功能及用法，对与PLC硬件和现场设备进行选型，并用STEP7软件初步做出地下水处理的控制系统并进行仿真调试，以满足课题对于地下水处理控制设计的要求。
查阅相关资料对WinCC工业监控软件有一定的了解，与做相同课题主要负责上位机的同学进行沟通调试建立起PLC与WinCC之间的通信，实现监视与控制。
对于集散控制系统进行资料的查阅，并试着将此系统与本次设计联系起来。
1. 3 本课题主要完成的工作
(1)探讨本课题研究背景以及地下水处理控制系统的国内外发展现状，明确本课题主要工作；调查研究地下水处理的工艺过程，进行水处理各控制系统类型的分析。根据该水厂实际情况，确定该水厂自动化控制系统的整体设计方案以及通信方案。
（2）下位机控制系统的设计。首先介绍了西门子小型plc的系统组成和plc工作原理以及控制系统的设计步骤，并根据水处理各过程的控制
（3）上位监控系统的设计，实现上位机于下位机plc控制单元的通信。完成监控画面的设计，包括监控主界面，各过程设备操作界面，参数设置界面等。实现该厂水处理工艺过程的远程监控。报警显示，数据归档等。
（4）对自控系统进行调试，包括硬件调试，软件调试和现场调试，确保系统能够安全可靠的运行。
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