plc在含油污水過濾流程控制的應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　PLC在含油污水過濾流程控制的應(yīng)用</p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué)生學(xué)號(hào)： </p><p>　　院（系）： 電氣信息工程學(xué)院 </p><p>　　年級(jí)專業(yè)：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱 副教授 </p><p>　　助理指導(dǎo)教師 </p><p><b>　　二〇一二年六月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><

3、;p>　　油田污水是石油開采過程中的一種伴生產(chǎn)物。油田污水在經(jīng)過加藥后沉降、過濾能實(shí)現(xiàn)污水的無害化，使油田污水得到妥善處理，減少了石油開采對(duì)環(huán)境的污染。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化程度要求越來越高，原有的污水處理裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動(dòng)化的需要。減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保障生產(chǎn)的可靠性、安全性，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染,提高產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)生產(chǎn)所必須面臨的重大問題。然而PLC是集成自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管

4、理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置靈活、組態(tài)方便。</p><p>　　本論文是利用Controllogix系統(tǒng)的PLC來控制沉降罐、過濾罐的過濾流程，利用傳感器來檢測(cè)罐內(nèi)壓力，并結(jié)合圖形來敘述，簡(jiǎn)單易懂，而且檢測(cè)裝置也很方便，從而保證了過濾過程的精確控制，從而提高污水處理效

5、率，也取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　關(guān)鍵詞 Controllogix PLC，沉降，過濾</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Oilfield waste water is an associated product of the oil extraction process.Oilfiel

6、d waste water in the settlement after dosing, filtering wastewater harmless, and proper handling of the oilfield wastewater, reducing pollution of oil exploitation on the environment. With the development of science and

7、technology, degree of automation is becoming more demanding, the transport device is far from being able to meet the current needs of the highly automated. Reduce labor intensity and protect the re</p><p>　　

8、This paper is PLC use Controllogix system to control the settling tank, filter tank filtration process control, using sensors to detect pressure in the tank, combined with the graphics to describe easy to understand, and

9、 the detection device is also very convenient, in order to ensure the filtration processprecise control, thereby improving the efficiency of sewage treatment, and also achieved good economic benefits.</p><p>

10、;　　Key words Controllogix PLC, sedimentation, filtration</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1

11、 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 序言1</b></p><p>　　1.2油田污水處理的發(fā)展歷程1</p><p>　　2 工藝流程及設(shè)備控制要求3</p><p>　　2.1沉降罐、過濾罐流程簡(jiǎn)介3</p><p>　　2.1.1沉降罐排污工藝流程

12、3</p><p>　　2.1.2過濾罐過濾工藝流程4</p><p>　　2.2設(shè)備控制要求4</p><p>　　2.2.1沉降罐控制4</p><p>　　2.2.2 過濾罐控制4</p><p>　　3 含油污水處理系統(tǒng)PLC的選型6</p><p>　　3.1主要執(zhí)行和檢測(cè)

13、元件的選擇6</p><p>　　3.2 PLC的選型8</p><p>　　3.3 ControlLogix PLC的特點(diǎn)8</p><p>　　3.4 PLC的基本組成9</p><p>　　3.5 ControlLogix PLC選型10</p><p>　　3.5.1 CPU選型10</p&g

14、t;<p>　　3.5.2電源模塊選型11</p><p>　　3.5.3機(jī)架的選型11</p><p>　　3.5.4 PLC輸入/輸出模塊及設(shè)備的選擇11</p><p>　　3.5.5 通訊模塊選型13</p><p>　　3.6 PLC控制輸入/輸出端子接線圖14</p><p>　　4

15、 含油污水過濾流程控制系統(tǒng)PLC的程序設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.1 Rslogix5000軟件簡(jiǎn)介17</p><p>　　4.1.1 Rslogix5000軟件的主要功能17</p><p>　　4.1.2 Rslogix5000的基本指令18</p><p>　　4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則19</p><

16、;p>　　4.3 系統(tǒng)的控制要求19</p><p>　　4.4 I/O地址分配19</p><p>　　4.4.1 分配原則19</p><p>　　4.4.2 I/O地址常見分配方法20</p><p>　　4.4.3 控制系統(tǒng)流程圖21</p><p>　　4.4.4 程序的調(diào)試24</p

17、><p><b>　　結(jié)論25</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)26</p><p>　　附錄A：污水處理控制程序27</p><p><b>　　致謝33</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p>&l

18、t;p><b>　　1.1 序言</b></p><p>　　油田污水主要包括原油脫出水(又名油田采出水)、鉆井污水及站內(nèi)其它類型的含油污水。油田污水的處理依據(jù)油田生產(chǎn)、環(huán)境等因素可以有多種方式。以注水為主要開發(fā)方式的油田，從注水井注人油層的水，其中大部分通過采油井隨原油一起回到地面，這部分水在原油外運(yùn)和外輸前必須加以脫除，脫出的污水中含有原油，因此被稱為油田采出水。隨著油田開采年代增

19、長(zhǎng)，采水液的含水率不斷上升，有的區(qū)塊已達(dá)到90％以上，這些含油污水成為油田的主要注水水源。隨著油田外圍低滲透油田和表外儲(chǔ)層的連續(xù)開發(fā)，對(duì)油田注水水質(zhì)要求更加嚴(yán)格。油田污水主要包括原油脫出水(又名油田采出水)、鉆井污水及站內(nèi)其它類型的含油污水。油田污水的處理依據(jù)油田生產(chǎn)、環(huán)境等因素可以有多種方式。</p><p>　　可編程控制器(PLC)是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存

20、儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。</p><p>　　本設(shè)計(jì)把PLC運(yùn)用于油田污水處理是為了實(shí)現(xiàn)污水處理的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)處理現(xiàn)場(chǎng)無人看守，從而減少勞動(dòng)力成本提高工作效率。油田污水在經(jīng)過加藥后沉降、過濾能實(shí)現(xiàn)污水的無害化，使油田污水得到妥善處理，減少了石油開采對(duì)環(huán)境的污染。</p><p

21、>　　Controllogix PLC即是由羅克韋爾公司自主研發(fā)的可編程控制器（Programmable logic Controller），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。羅克韋爾PLC因?yàn)橛衅鋸V泛的兼容性，在工業(yè)控制領(lǐng)域中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，由于PLC在順序控制中有著其自身的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)加快了實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)化控制的進(jìn)程。</p><p>　　1.2油田污水處理的發(fā)展歷程</p>

22、<p>　　在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過程中， 很多油田污水在排放時(shí)都要經(jīng)過無害化處理。目前國(guó)內(nèi)外油田污水處理普遍使用的技術(shù)有：物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物法。我國(guó)許多油田水處理站的自動(dòng)化程度不高，手動(dòng)操作多，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且一般比較笨重，不易操作管理，生產(chǎn)效益低。從我國(guó)各主要油田污水處理回注站所采用的凈水工藝可以看出，我國(guó)油田污水處理回注的整體技術(shù)、工藝、管理水平不是太高，這也是我國(guó)大部分油田污水處理回注站處理效率低、水質(zhì)無法達(dá)標(biāo)

23、的</p><p><b>　　主要原因之一。</b></p><p>　　隨著全球范圍水資源短缺的加劇，以及人們對(duì)環(huán)境污染認(rèn)識(shí)的加深， 油田污水處理后回用已經(jīng)越來越受到重視。近期的研究有如下趨勢(shì)：新型水處理藥劑的研制和開發(fā)、先進(jìn)設(shè)備的研制和新技術(shù)的應(yīng)用、生物處理技術(shù)、膜分離技術(shù)的研究及推廣、開發(fā)工藝更為先進(jìn)的復(fù)合反應(yīng)器，提高處理效率，減少占地面積。從人工值守，手動(dòng)運(yùn)

24、行污水處理系統(tǒng)到全程PLC自動(dòng)控制、無人看守。從粗略處理到準(zhǔn)確高效的污水處理系統(tǒng)形成。體現(xiàn)出PLC在油田污水處理中使得污水處理更加自動(dòng)化和智能化，在整個(gè)沉降和過濾過程中，更加的精確，使得污水處理效率大大提高，減小了石油開采對(duì)環(huán)境的污染，保證了生產(chǎn)安全。也大力減少了人力資源。</p><p>　　2 工藝流程及設(shè)備控制要求</p><p>　　2.1沉降罐、過濾罐流程簡(jiǎn)介</p>

25、;<p>　　本設(shè)計(jì)是利用主要是利用PLC對(duì)沉降罐和過濾罐的各個(gè)器件進(jìn)行控制。沉降和過濾過程是在含油污水進(jìn)過加藥處理過程后，在污水中形成許多絮狀物，加藥后的污水進(jìn)入沉降罐中，污水中得雜質(zhì)在沉降罐中沉淀后，上層清液由沉降罐頂部流出，經(jīng)過加壓泵后，進(jìn)入精細(xì)過濾器過濾，經(jīng)過過濾器過濾后就可以達(dá)到要求的技術(shù)指標(biāo)。在設(shè)定的循環(huán)周期中，四個(gè)排污閥依次打開，將沉降罐底部的污泥排出。精細(xì)過濾器內(nèi)部填充有多層慮聊的承壓罐，一般采用8個(gè)過濾器

26、并聯(lián)運(yùn)行。過濾器從開始進(jìn)水過濾開始，到反沖洗完成接收算做一個(gè)周期[1]。</p><p>　　具體過濾工藝流程圖(見圖2.1)</p><p>　　圖2.1 過濾工藝流程圖</p><p>　　2.1.1沉降罐排污工藝流程</p><p><b>　?、?沉降</b></p><p>　　沉降過

27、程在沉降罐中進(jìn)行，首先來水進(jìn)入沉降罐，在罐中將會(huì)有大部分雜質(zhì)沉</p><p>　　淀到罐底，上層清液由頂部的出水口流出，由管道進(jìn)入下一道處理工序。</p><p><b>　　② 排污</b></p><p>　　沉降過程運(yùn)行一定的時(shí)間后，需要將底部的4個(gè)排污閥依次打開，四個(gè)排污閥 </p><p>　　由上至下打開，

28、以保證沉降罐的污泥不會(huì)由出水管口隨著出水的排出而排出，最后將罐底的污泥排出。</p><p>　　2.1.2過濾罐過濾工藝流程</p><p><b>　　① 過濾</b></p><p>　　經(jīng)過沉降處理的污水進(jìn)入過濾罐中。此時(shí)將過濾進(jìn)水閥和出水閥門都打</p><p>　　開，污水經(jīng)過加壓泵加壓后，由過濾進(jìn)水閥進(jìn)入過

29、濾罐，再經(jīng)過濾層過濾，</p><p>　　再經(jīng)過濾出水閥流出，進(jìn)入清水罐儲(chǔ)存起來。</p><p><b>　?、?排水</b></p><p>　　當(dāng)過濾罐運(yùn)行一段時(shí)間后，需要反沖洗，首先需要將過濾罐中的水排出。</p><p>　　排水時(shí)，過濾進(jìn)、出水閥關(guān)閉，然后排水和排氣閥打開，將過濾罐中的污水排</p&g

30、t;<p><b>　　出。</b></p><p><b>　?、?反沖洗</b></p><p>　　當(dāng)過濾罐中的水排出后，將排氣和排水閥關(guān)閉，將反沖洗泵打開，并將過濾罐</p><p>　　的反沖洗進(jìn)水和出水閥 打開，開始返程沖洗過程。</p><p><b>　　2.

31、2設(shè)備控制要求</b></p><p>　　2.2.1沉降罐控制</p><p>　　沉降罐的控制分為自動(dòng)和手動(dòng)控制兩種控制方式。這兩種方式，都是由PLC按程序設(shè)定好的操作順序依次控制沉降罐閥門的開啟和關(guān)閉，不需要操作人員在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)啟閉閥門。</p><p><b>　?、?自動(dòng)控制方式</b></p><p&g

32、t;　　當(dāng)沉降罐的控制方式選擇為自動(dòng)控制方式時(shí)，則沉降罐處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，各閥門按系統(tǒng)設(shè)定的時(shí)間定時(shí)依次開啟和關(guān)閉，不需要操作人員的手動(dòng)操作。</p><p><b>　?、?手動(dòng)控制方式</b></p><p>　　當(dāng)沉降罐的控制方式選擇為手動(dòng)控制方式時(shí)，則沉降罐需要認(rèn)為的控制各個(gè)閥門的開閉，而不會(huì)按照定時(shí)器設(shè)定的時(shí)間依次動(dòng)作。操作人員可以操作控制儀表盤上的按鈕來手

33、動(dòng)執(zhí)行排污過程。</p><p>　　2.2.2 過濾罐控制</p><p>　　過濾罐的控制則分為手動(dòng)控制、自動(dòng)控制和差壓控制三種控制方式。這些控制方式都不需要人工值守控制的，而是通過PLC按PLC控制程序設(shè)定的順序依次開閉過濾罐各閥門。</p><p><b>　?、?自動(dòng)控制方式</b></p><p>　　當(dāng)過濾

34、罐處于自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，則過濾罐處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，各閥門按系統(tǒng)設(shè)定的時(shí)間定時(shí)依次開啟和關(guān)閉，不需要操作人員的手動(dòng)操作。</p><p><b>　?、?手動(dòng)控制方式</b></p><p>　　當(dāng)過濾罐的控制方式選擇為手動(dòng)控制方式時(shí)，則過濾罐需要認(rèn)為的控制各個(gè)閥門的開閉，而不會(huì)按照定時(shí)器設(shè)定的時(shí)間依次動(dòng)作。操作人員可以操作控制儀表盤上的按鈕來手動(dòng)執(zhí)行排污過程。</

35、p><p><b>　　③ 差壓控制方式</b></p><p>　　差壓控制方式是一種過壓保護(hù)控制方式，無論過濾罐處于自動(dòng)控制還是手動(dòng)控制方式。當(dāng)過濾罐壓力高于設(shè)定值時(shí)，差壓控制開關(guān)動(dòng)作，差壓報(bào)警指示燈變亮，反沖洗流程自動(dòng)啟動(dòng)。這時(shí)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制自動(dòng)停止，等反沖洗過程結(jié)束后這兩種控制方式才能起作用。差壓控制是為了防止系統(tǒng)運(yùn)行壓力過大導(dǎo)致人身傷害和危及設(shè)備安全，壓力上

36、限值一般設(shè)為0.20MPA。</p><p>　　3 含油污水處理系統(tǒng)PLC的選型</p><p>　　3.1主要執(zhí)行和檢測(cè)元件的選擇</p><p><b>　?、?接觸器</b></p><p>　　在控制系統(tǒng)中，所有設(shè)備是根據(jù)控制面板上的按鈕情況或者根據(jù)定時(shí)器的反饋值進(jìn)行動(dòng)作的，因此需要PLC根據(jù)當(dāng)前的工作情況，

37、以及按鈕的情況來控制所有設(shè)備的啟停，在此會(huì)用到了接觸器：反沖洗泵接觸器，為此該系統(tǒng)選用施耐德LC1-D0901M5C交流接觸器，其額定電壓220V,額定電流9A。其特點(diǎn)有：高標(biāo)準(zhǔn)：符合IEC60947-4-1和GB14048.4標(biāo)準(zhǔn)。長(zhǎng)壽命：機(jī)械壽命高達(dá)2000萬次；電壽命高達(dá)200萬次。強(qiáng)適應(yīng)性：“TH”防護(hù)處理，可以在濕熱的環(huán)境中使用。寬電壓：線圈控制電壓在70%-120%Uc之間波動(dòng)，不影響產(chǎn)品正常工作。強(qiáng)通用性：具有50Hz-6

38、0Hz通用線圈，可以全世界通用。模塊化：產(chǎn)品本體上可以附加輔助觸頭，通電/斷電延時(shí)觸頭，機(jī)械閉鎖等模塊。也可以很方便地組合成可逆接觸器、星-三角起動(dòng)器。</p><p><b>　　② 電磁閥</b></p><p>　　電磁閥是通過線圈驅(qū)動(dòng)來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng)。工作原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；

39、斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。控制閥門采用氣動(dòng)蝶閥，控制電磁閥采用兩位五通單控電磁閥。 ③ 加壓泵 一般的泵產(chǎn)品，就驅(qū)動(dòng)方式言，可分為交流泵和直流泵。如果要改變管道流量的話，通過改變電磁閥開度或者改變泵的轉(zhuǎn)速，都可以實(shí)現(xiàn)。泵是輸送液體或者使液體增壓的機(jī)械。它將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或者其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加。泵主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣

40、體混合物以及含懸浮固體物的液體。在過濾過程中使用普通型的增壓泵即可滿足控制要求。根據(jù)上述分析，選擇18WG-18即可滿足要求。 ④ 壓力傳感器 壓力傳感器是工業(yè)過程控制中最為常用的一種傳感器，其廣泛用于軍工、石化、油田、電力、船舶、機(jī)床、管道傳輸?shù)缺姸嘈袠I(yè)。壓力傳感器種類較多，較為常用的有、應(yīng)變片壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器等[4]。 擴(kuò)散硅壓力傳感器的基本工作原理是：</p>&l

41、t;p><b>　　⑤ 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)</b></p><p>　　由于本監(jiān)測(cè)點(diǎn)的都是數(shù)字量，所以只用到數(shù)字量輸入\輸出。輸入點(diǎn)統(tǒng)計(jì)見表3.1。</p><p><b>　　表3.1監(jiān)測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)</b></p><p>　　3.2 PLC的選型</p><p>　　由于設(shè)計(jì)的污水處理控制系統(tǒng)是應(yīng)用

42、在小規(guī)模的污水處理，PLC可以用于代替繼電器的簡(jiǎn)單控制場(chǎng)合，也可以用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。由于它有極強(qiáng)的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分的發(fā)揮其作用。PLC在下列領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用：機(jī)床電氣、食品工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、陶瓷工業(yè)、電力自動(dòng)化設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、電梯、中央空調(diào)、真空裝置、恒壓供水和化工系統(tǒng)中各種泵和電磁閥的控制等。ControlLogix PLC在污水處理控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，屬于在該系列PLC的典型應(yīng)用[12]。<

43、/p><p>　　含有污水過濾控制系統(tǒng)的核心是PLC，哪些信號(hào)需要輸入至PLC，PLC需要驅(qū)動(dòng)哪些負(fù)載,以及采用何種編程方式，都是需要認(rèn)真考慮的問題，都會(huì)影響到其內(nèi)部I/O點(diǎn)數(shù)的分配。因此，I/O點(diǎn)數(shù)的確定是設(shè)計(jì)含油污水過濾自動(dòng)控制系統(tǒng)首先需要解決的問題,決定著系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，也是系統(tǒng)軟件編寫的前提。由于工藝流程比較固定、環(huán)境條件比較好，所以選用模塊式的PLC機(jī)型，即 ControlLogix PLC。</

44、p><p>　　3.3 ControlLogix PLC的特點(diǎn)</p><p>　　ControlLogix控制系統(tǒng)看起來像一個(gè)可編程序控制器，但它不只限于此。ControlLogix結(jié)構(gòu)體系是一個(gè)技術(shù)先進(jìn)的控制平臺(tái)，它集成了多個(gè)控制功能：順序控制、運(yùn)動(dòng)控制、傳動(dòng)及過程控制等。與傳統(tǒng)可編程控制器不同的是，ControlLogix系統(tǒng)在任意尺寸上都是模塊化的?？梢愿鶕?jù)具體應(yīng)用來選擇合適的內(nèi)存量、

45、控制器個(gè)數(shù)和網(wǎng)絡(luò)類型，這種柔性結(jié)構(gòu)允許在同一機(jī)架內(nèi)使用多個(gè)控制器、網(wǎng)絡(luò)及I/O模塊。與此同時(shí)，ControlLogix系統(tǒng)具有優(yōu)良的性能品質(zhì)，主要特點(diǎn)如下：</p><p><b>　　① 無縫連接</b></p><p>　　易于和其他網(wǎng)絡(luò)上的程序控制器透明地收發(fā)信息，兼容性好。</p><p><b>　?、?快速</b&g

46、t;</p><p>　　ControlLogix結(jié)構(gòu)在背板上提供了高速數(shù)據(jù)傳輸總線，Logix5550控制器提供了高速傳輸?shù)目刂破脚_(tái)。</p><p><b>　?、?可組態(tài)</b></p><p>　　可根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的需要增減控制器和通信模板的個(gè)數(shù)，可在一個(gè)機(jī)架內(nèi)使用多個(gè)控制器。</p><p><b>　

47、?、?工業(yè)化</b></p><p>　　ControlLogix提供了高強(qiáng)度平臺(tái)，可耐受振動(dòng)、高溫及各種工業(yè)環(huán)境下的電氣干擾。</p><p><b>　?、?集成化</b></p><p>　　建立了一個(gè)集中多個(gè)技術(shù)的平臺(tái)，包括順序控制、運(yùn)動(dòng)控制、傳動(dòng)和過程應(yīng)用控制。</p><p><b>　

48、?、?結(jié)構(gòu)緊湊</b></p><p>　　適用于控制高度分散而配電盤空間有限的應(yīng)用場(chǎng)合。</p><p>　　除此之外，可無需控制器而在網(wǎng)絡(luò)間實(shí)現(xiàn)橋接；多個(gè)控制器、I/O模板及通信模扳可任意組合。此外，可帶電拔插一個(gè)模塊而無需斷開系統(tǒng)的其他模塊，并提供可拆卸接線端子排，使用方便，易于維護(hù)。ControlLogix系統(tǒng)采用RSLogix5000編程軟件，它能運(yùn)行于Windows

49、 NT32 b的操作系統(tǒng)下，其性能優(yōu)越，并提供了可靠的通信功能及診斷特性，具有通用的用戶界面和特性設(shè)置，配有靈活、易操作的編輯器，可點(diǎn)擊進(jìn)行I/O組態(tài)。該系統(tǒng)采用RSView32中文監(jiān)控軟件，中文顯示，修改方便，易于操作。</p><p>　　3.4 PLC的基本組成</p><p>　　PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC的

50、基本結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)兩類。本設(shè)計(jì)使用的是模塊式結(jié)構(gòu)PLC。</p><p>　　模塊式(又稱組合式)結(jié)構(gòu)的PLC是將中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出(I/O)單元、電源和通信端口等分別做成相應(yīng)的模塊、應(yīng)用時(shí)將這些模塊根據(jù)控制要求插在機(jī)架上，各模塊間通過機(jī)架上的總線互相聯(lián)系。其中PLC的CPU和存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)在一個(gè)模塊上，有時(shí)把電源也放在這一模塊上，該模塊在總線上的安裝位置一般是固定的，模塊式的PLC

51、安裝完成后，需進(jìn)行登記，以便PLC對(duì)安裝在總線上的各模塊進(jìn)行地址確認(rèn)。模塊式的特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性高?？梢詷?gòu)成不同控制規(guī)模和功能的PLC，但同時(shí)價(jià)格也比較高[5]?；窘Y(jié)構(gòu)如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 結(jié)構(gòu)式模塊</p><p>　　3.5 ControlLogix PLC選型</p><p>　　3.5.1 CPU選型</p>&

52、lt;p>　　根據(jù)沉降和過濾系統(tǒng)控制要求和I\O控制點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)，本系統(tǒng)選用Logix5550控制器。</p><p>　　ControlLogix系統(tǒng)的核心是Logix5550控制器，其處理速度為0.08 ms/K指令，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存配置為160kB，可選增加擴(kuò)展內(nèi)存512KB、1MB、 2MB，一個(gè)Logix5550控制器支持12800個(gè)離散的或4000個(gè)模擬的I/O點(diǎn)，符合IEC1131-1的操作系統(tǒng)提供多任務(wù)

53、環(huán)境，最多可支持32個(gè)任務(wù)，其中31個(gè)時(shí)間片可由用戶設(shè)定，支持長(zhǎng)文件、變量名。Logix5550以微處理器為核心，采用了先進(jìn)的過程控制技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，負(fù)責(zé)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行檢測(cè)和控制，是數(shù)據(jù)采集、過程控制部分。通過組態(tài)和編程，具有豐富的運(yùn)動(dòng)控制功能、順序控制功能、傳動(dòng)及過程控制功能、運(yùn)算功能，可直接采集來自現(xiàn)場(chǎng)的各類工藝過程數(shù)據(jù)，經(jīng)處理、運(yùn)算后，將檢測(cè)信號(hào)送至操作站進(jìn)行監(jiān)視，將控制信號(hào)送至現(xiàn)場(chǎng)。具有可靠性高，掃描處理速率高等特點(diǎn)

54、，并具有自診斷功能[8]。其特性見表3.2。</p><p>　　表3.2控制器1756-L1的特性</p><p>　　由于Logix5550處理器模塊的功能強(qiáng)大，I/O點(diǎn)數(shù)多，用戶還可以根據(jù)需求擴(kuò)展內(nèi)存、添加I/O及通訊接口。含油污水過濾流程控制控制雖比較復(fù)雜，但所需內(nèi)存也不算大，1756-L1處理器完全能夠很好的控制沉降罐和過濾罐的各個(gè)流程。所以本設(shè)計(jì)選擇1756-L1處理器。<

55、;/p><p>　　3.5.2電源模塊選型</p><p>　　ControlLogix 電源可直接為機(jī)架背板提供提供1.2V、2.4V、3.3V、5V和24V的直流電源。用戶需將電源模塊安裝在框架左端，它可直接插在背板上。由于我們?nèi)粘Ｉ钪薪涣麟姷氖褂帽容^方便，所以本設(shè)計(jì)選擇1756-PA72電源</p><p>　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源

56、。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24VDC的工作電源。該電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），，其額定輸入電壓為120AC或220AC。其特性見表3.3。</p><p>　　表3.3 電源1756-PA72的特性</p><p>　　3.5.3機(jī)架的選型</p><p>　　ControlLogix 系統(tǒng)是一種模塊化系統(tǒng)，它要求使用1756 I/O

57、框架來安裝不同的模塊。框架有以下幾種規(guī)格：4槽、7槽、10槽、13槽、17槽。結(jié)合含油污水過濾流程控制控制要求來考慮，本設(shè)計(jì)選擇1756-A7 7槽的ControlLogix機(jī)架。</p><p>　　3.5.4 PLC輸入/輸出模塊及設(shè)備的選擇</p><p>　　選擇合適的PLC要根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求等來進(jìn)行PLC的選擇。選擇包括機(jī)型、存儲(chǔ)器容量、輸入/輸出模塊、電源模塊和智能模塊

58、等</p><p>　?、?輸入/輸出模塊原理介紹</p><p>　　由于ControlLogix不僅是順序控制、邏輯控制領(lǐng)域中的佼佼者，而且在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制領(lǐng)域也占有重要的地位，因此Control Logix既可以非常出色的完成常規(guī)的繼電邏輯控制，又可以實(shí)現(xiàn)多種特殊的控制功能，入模擬量控制、溫度控制、位置控制和速度控制等。</p><p>　　輸入/輸出模塊

59、分為數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊兩大類。</p><p>　　數(shù)字量輸入/輸出模塊用來接受和采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸入信號(hào)，包括按鈕、選擇開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、數(shù)字撥碼開關(guān)等數(shù)字量輸入信號(hào)，以及用來對(duì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的輸出信號(hào)，包括向接觸器、電磁閥、指示燈和開關(guān)等輸出地?cái)?shù)字量輸出信號(hào)。模擬量輸入/輸出模塊能直接接收和輸出模擬量（110V或220V）信號(hào)、直流電壓（24V、12V或5V TTL電平）信號(hào)。<

60、;/p><p>　　輸入/輸出模塊通常采用濾波器、光耦合器或隔離脈沖變壓器將來自現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)或驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸出信號(hào)與CPU隔離，以防止外來干擾引起的誤動(dòng)作或故障。</p><p>　?、?ControlLogix PLC輸入/輸出模塊的選擇</p><p>　　ControlLogix系統(tǒng)中，I/O的更新與邏輯執(zhí)行不同步。這樣用戶的應(yīng)用系統(tǒng)就可以隨時(shí)接收到更新的數(shù)據(jù)

61、。如果用戶的應(yīng)用系統(tǒng)需要同步的I/O更新，可以在每次掃描開始時(shí)，使用同步拷貝(CPS)指令來緩沖I/O數(shù)據(jù)。</p><p>　　ControlLogix系統(tǒng)中的每個(gè)I/O模塊必須歸屬于某個(gè)ControlLogix控制器。宿主控制器儲(chǔ)存著它所擁有的每個(gè)I/O模塊的組態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)I/O模塊的安裝位置，模塊既可是本地的，也可以是遠(yuǎn)程的。宿主控制器發(fā)送I/O組態(tài)數(shù)據(jù)以規(guī)定I/O模塊的工作行為，并在控制系統(tǒng)內(nèi)啟動(dòng)I/O模

62、塊的動(dòng)作。每個(gè)ControlLogix I/O模塊必須與它的宿主控制器保持連續(xù)通信以便正常工作。典型情況下，每個(gè)I/O模塊只有一個(gè)宿主，因?yàn)楫?dāng)與宿主控制器的通訊停止時(shí)，只聽(listen-only)控制器就會(huì)失去與模塊的連接，用戶可以為一個(gè)輸入模塊定義多個(gè)宿主。如果多個(gè)控制器擁有同一個(gè)輸入模塊，則每個(gè)控制器都必須保持該輸入模塊的相同組態(tài)。而輸出模塊只允許有一個(gè)宿主[2]。本設(shè)計(jì)結(jié)合實(shí)際選用的模塊有：數(shù)字輸入模塊（1756-IB32）,數(shù)

63、字輸出模塊（1756-OB16D）。</p><p>　　所選輸入/輸出模塊型號(hào)總匯如下：</p><p>　　數(shù)字輸入接口模塊： 1756-IB32；</p><p>　　數(shù)字輸出接口模塊： 1756-OB16D；</p><p>　?、?數(shù)字輸入接口模塊1756-

64、IB32/A的具體參數(shù)如下：</p><p>　　輸入點(diǎn)數(shù)：32（每組16點(diǎn)，兩組）；</p><p>　　電壓類型：24V源流負(fù)載；</p><p>　　工作電壓“10～31.2V直流；</p><p>　　背板負(fù)載電流：150mA@5V 2mA@24V 0.81W。</p><p>　?、?數(shù)字輸出接口模

65、塊：1756-OB16D的具體參數(shù)如下：</p><p>　　輸出點(diǎn)數(shù)：16（每組8點(diǎn)，兩組）；</p><p>　　電壓類型：24V源流負(fù)載；</p><p>　　工作電壓“19.2～30V直流；</p><p>　　背板負(fù)載電流：250mA@5V 140mA@24V 4.64W。</p><p>　　為了

66、清晰了解PLC的硬件配置，將該課題的PLC各部分的硬件配置統(tǒng)計(jì)如表3.4</p><p>　　表3.4 該課題的PLC硬件配置</p><p>　　3.5.5 通訊模塊選型</p><p>　　Controllogix系統(tǒng)的信息是通過背板從一個(gè)通訊接口模塊直接傳送到另一個(gè)通訊接口模塊，所以在Controllogix網(wǎng)關(guān)框架中不必包含處理器，這樣有利于減少潛在的通訊

67、故障。由于用戶在一個(gè)Controllogix背板上安裝多個(gè)通訊模塊后可以組態(tài)一個(gè)網(wǎng)關(guān)以便在網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)橋接。本設(shè)計(jì)選擇了1756-CNB型號(hào)的通訊模塊。它連接ControlNet鏈路與Controllogix背板。為 ControlNet鏈路與 Ethernet鏈路和DeviceNet鏈路之間提供信息傳送。 </p><p>　　Controllogix P

68、LC的系統(tǒng)各個(gè)模塊都已已選擇好了，將各個(gè)模塊有機(jī)連接起來就構(gòu)成了Controllogix PLC的配置圖（圖3.2）。</p><p>　　圖3.2 CONTROLLOGIX PLC的配置圖</p><p>　　由于稱重傳感器將重量這個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號(hào)，所以本設(shè)計(jì)就沒必要選用模擬I/O模塊。前面已經(jīng)統(tǒng)計(jì)了輸入、輸出點(diǎn)數(shù)分別為13點(diǎn)和20點(diǎn)。</p><p&g

69、t;<b>　　具體型號(hào)如下：</b></p><p>　　控制器型號(hào)： 1756-L1 ControlLogix 5550 controller</p><p>　　機(jī)架型號(hào)： 1756-A7 7槽的ControlLogix機(jī)架</p><p>　　電源模塊： 175

70、6-PA72電源</p><p>　　輸入模塊： 1756-IB32型號(hào)的數(shù)字輸入模塊（1個(gè)）</p><p>　　輸出模塊： 1756-OB16I型號(hào)的數(shù)字輸出模塊（2個(gè)）</p><p>　　3.6 PLC控制輸入/輸出端子接線圖 </p><p>　　PLC控制輸入\輸出端子

71、接線圖見圖3.3 </p><p>　　圖3.3 PLC控制輸入\輸出端子接線圖</p><p>　　洗差壓開關(guān) KA1 input.l output.1 KM1 KM2 沖洗過濾</p><p>　　小于等于 KA2 input.2

72、 output.2 KM2 KM 1 啟動(dòng)反</p><p>　　大于等于 KA3 input.3 220 V FU2 沖洗泵</p><p>　　啟動(dòng)沉降罐 SB1 input.4 output.3 HL1

73、 </p><p>　　停止過濾罐 SB2 input.5 沉降罐定時(shí)器</p><p>　　啟動(dòng)沉降罐 SB3 input.6 output.4 HL2 </p><p>

74、;　　過濾手動(dòng)/ KA4 input.7 output.5 HL3 1—4號(hào)沉 </p><p>　　自動(dòng)選擇 降罐排污閥

75、 </p><p>　　output.6 HL4 </p><p>　　沉降手動(dòng)/ KA5 input.8 output.7 HL5 </p><p>

76、;　　自動(dòng)選擇 output.8 HL6 </p><p>　　沖洗次數(shù) SQ1 input.9 6HL 工作指示燈</p><p>　　選擇開關(guān)

77、 output.9 HL7</p><p>　　沖洗次數(shù) SQ2 input.10 7HL 排污指示燈</p><p>　　選擇開關(guān) output.10 1HL

78、 反沖洗罐示</p><p>　　過濾罐定時(shí) KR1 input.1 output.11 2Hl 差壓報(bào)警示</p><p>　　器1輸出 KR2 output.12 3HL 沉降罐顯示</p>&

79、lt;p>　　過濾罐定時(shí) input.l2 output.13 4 HL 反沖洗罐</p><p>　　器2輸出 SB4 5H L 進(jìn)水閥</p><p>　　啟動(dòng)過濾罐

80、 input.l3 output.14 反沖洗罐出</p><p><b>　　水閥</b></p><p>　　output.15 6HL 反沖洗罐反</p><p><b>　　洗進(jìn)水閥</b>&l

81、t;/p><p>　　Logix5550 output.16 7HL 反沖洗罐反洗出水閥</p><p>　　1756-L2M2 output.17 8H 反沖洗罐排</p><p><b>　　水閥 </b></p><p>

82、;　　output.18 9HL 反沖洗罐排 </p><p><b>　　氣閥</b></p><p>　　output.19 10HL 反沖洗罐定時(shí)

83、器</p><p>　　output.20 11HL </p><p><b>　　離線排水</b></p><p>　　COM COM1 12V FU3 </p><p>　　4 含油污水過濾流程控制系統(tǒng)PLC的程序設(shè)

84、計(jì)</p><p>　　在含有污水過濾流程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，只有PLC硬件設(shè)計(jì)還不夠，必須得有與之相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。這就要根據(jù)PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝要求以及軟件規(guī)格說明書，使用相應(yīng)的編程語言指令，編制要實(shí)現(xiàn)Controllogix系統(tǒng)PLC實(shí)際應(yīng)用程序形成程序說明書的過程，而這個(gè)過程就是程序設(shè)計(jì)。</p><p><b>　?、?設(shè)計(jì)步驟</b></p>

85、<p>　　一般PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟如圖4.1，具體操作如下。</p><p>　　圖4.1 設(shè)計(jì)步驟示意圖</p><p><b>　　② 控制要求分析</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)之前，必須對(duì)工藝過程進(jìn)行細(xì)致的分析，詳細(xì)了解控制對(duì)象和控制要求，這樣才能真正明白自己所要完成的任務(wù)，并更好地完成任務(wù)，設(shè)計(jì)

86、出令人滿意的控制系統(tǒng)。</p><p>　?、?確定輸入/輸出設(shè)備</p><p>　　根據(jù)控制要求選擇合適的輸入設(shè)備(控制按鈕、開關(guān)、傳感器等)和輸出設(shè)備(接觸器、繼電器)。并根據(jù)所選用的輸入/輸出設(shè)備的類型和數(shù)量，確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。</p><p><b>　　④ 選擇合適PLC</b></p><p>　　確

87、定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)后，就根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求等來進(jìn)行PLC的選擇。選擇包括機(jī)型、存儲(chǔ)器容量、輸入/輸出模塊、電源模塊和智能模塊等。</p><p><b>　?、?I/O點(diǎn)數(shù)分配</b></p><p>　　點(diǎn)數(shù)分配就是規(guī)定PLC的I/O端子和輸入/輸出設(shè)備的對(duì)應(yīng)關(guān)系，畫出I/O接線原理圖。</p><p>　　4.1 Rslogix50

88、00軟件簡(jiǎn)介</p><p>　　為了達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求，方便和快捷地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，本次設(shè)計(jì)選用了與Controllogix系統(tǒng)PLC相應(yīng)的Rslogix5000編程軟件。Rslogix5000是功能十分強(qiáng)大的編程軟件，不僅僅用來對(duì)控制器進(jìn)行常規(guī)的編程，更多的用于組態(tài)和監(jiān)控，所有對(duì)外交換的信息，不管是I/O刷新信息，還是對(duì)外設(shè)備的通信信息，統(tǒng)統(tǒng)要經(jīng)過編程軟件的組態(tài)或編程，更重要的是它面對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)視功能和診斷功能

89、，所有它屬下模塊的工作狀態(tài)全在它的監(jiān)視之下，其診斷結(jié)果將明了告知問題所在。Rslogix5000為梯形邏輯編程提供了靈活性、可靠性，并提高生產(chǎn)率，其運(yùn)行環(huán)境是Microsoft Windows 98和Windows NT。</p><p>　　4.1.1 Rslogix5000軟件的主要功能</p><p>　?、?在線文檔信息豐富，提供在線幫助，包括概述信息、編程信息、屏幕信息和參考信息

90、；提供在線參考書，包括電子版的相關(guān)參考手冊(cè)和用戶手冊(cè)；</p><p>　?、?指令大集合，包括梯形圖、功能塊、語句結(jié)構(gòu)以及用戶自定義指令集，通過幫助文件，對(duì)指令參數(shù)的輸入有詳細(xì)講解；</p><p>　?、?拖放編輯和導(dǎo)航功能，使用戶能夠在數(shù)據(jù)文件之間快速移動(dòng)數(shù)據(jù)表元素，在子程序或工程之間快速移動(dòng)梯級(jí)，或者在一個(gè)工程內(nèi)部的梯級(jí)與梯級(jí)之間快速移動(dòng)指令；</p><p&g

91、t;　?、?查詢和替換功能，能夠快速改變特定地址或符號(hào)的值；</p><p>　?、?工程目錄為點(diǎn)擊式界面，用戶可訪問包含在工程目錄內(nèi)的所有文件夾和文件；</p><p>　　⑥ 用戶數(shù)據(jù)監(jiān)控診斷功能，可同時(shí)顯示獨(dú)立的數(shù)據(jù)文件元素以觀察它們之間的相互作用；</p><p>　?、?數(shù)據(jù)處理管理和趨勢(shì)曲線監(jiān)視功能，方便建立數(shù)組和用戶自定義結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，

92、趨勢(shì)顯示和歸檔，對(duì)瞬間數(shù)據(jù)的快速捕獲，以甄別干擾數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)的影響；</p><p>　?、?文件管理和尋址方便，對(duì)文件進(jìn)行方便的管理，導(dǎo)入導(dǎo)出、轉(zhuǎn)換、備份和打印項(xiàng)目文件都十分方便和容易與外部銜接，而且尋址方便，控制器中使用的I/O地址和各個(gè)數(shù)據(jù)庫的標(biāo)簽數(shù)據(jù)，均可瀏覽獲取，不必?fù)?dān)心鍵入錯(cuò)誤的地址；</p><p>　　⑨ 它在任何Rockwell Software編程軟件產(chǎn)品中都是通用的。&

93、lt;/p><p>　　4.1.2 Rslogix5000的基本指令</p><p>　?、?延時(shí)斷開計(jì)時(shí)器指令（TOF）</p><p>　　說明：TOF是一條非保持的計(jì)時(shí)器指令，當(dāng)該指令被使能累計(jì)時(shí)間，計(jì)時(shí)器的時(shí)間基總是1毫秒。例如，對(duì)于一個(gè)2秒的計(jì)時(shí)器，其預(yù)置值（PRE）應(yīng)該輸入2000。當(dāng)指令被使能時(shí)，TON計(jì)時(shí)器指令累計(jì)直到發(fā)生下列事件：</p>

94、<p>　　1) TOF指令被禁止；</p><p>　　2) 累加值（ACC）預(yù)置值（PRE）。當(dāng)TON指令被禁止時(shí)，清零累加值（ACC）；</p><p>　　② 等于指令(EQU)</p><p>　　說明：EQU指令測(cè)試源A的值與源B的值是否相等。</p><p>　?、?送指令（MOV）</p><p

95、>　　說明：MOV指令復(fù)制源到目的單元，源操作數(shù)不變。</p><p>　?、?大于指令（GRT）</p><p>　　說明：GRT指令檢測(cè)源A的值是否大于源B的值。</p><p>　?、?比較指令（CMP）</p><p>　　說明：CMP指令執(zhí)行表達(dá)式中指定的算術(shù)運(yùn)算比較，用戶要執(zhí)行的運(yùn)算有表達(dá)式定義，運(yùn)算符、標(biāo)簽和立即數(shù)定義表達(dá)

96、式，表達(dá)式中的復(fù)雜部分用圓括號(hào)（）定義。</p><p>　?、?小于指令（LES）</p><p>　　說明：LES指令檢測(cè)源A的值是否小于源B的值。</p><p>　?、?減法指令（SUB）</p><p>　　說明：SUB指令使源A操作數(shù)減去源B操作數(shù)，并存放結(jié)果于目的單元內(nèi)。</p><p>　　⑧ 大于或等

97、于指令（GEQ）</p><p>　　說明：GEQ指令測(cè)試源A的值是否大于或等于源B的值。</p><p>　?、?小于或等于指令（LEQ）</p><p>　　說明：LEQ指令測(cè)試源A的值是否小于或等于源B的值。</p><p>　?、?絕對(duì)值指令（ABS）</p><p>　　說明：ABS指令測(cè)試源A的值取絕對(duì)值并

98、存放在源A中。</p><p>　　4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)是為工藝流程服務(wù)的，所以它首先要能很好地實(shí)現(xiàn)工藝提出的控制要求。以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，在PLC的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)該把這個(gè)問題放到首位。PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：</p><p>　?、?根據(jù)工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)要求最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的首要前

99、提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則；</p><p>　?、?控制系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行中能否達(dá)到安全、可靠、穩(wěn)定，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則；</p><p>　?、?在滿足控制要求的前提下，盡量減少PLC系統(tǒng)硬件費(fèi)用。這個(gè)要求，不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)既方便又成本低；</p><p>　?、?考慮到以后控制要求的變化，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮

100、PLC的可擴(kuò)展性。因此在選擇PLC機(jī)型和輸入/輸出模塊時(shí)，要適應(yīng)發(fā)展的需要，要適當(dāng)留有裕量。</p><p>　　4.3 系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)之前，必須對(duì)工藝過程進(jìn)行細(xì)致的分析，詳細(xì)了解控制對(duì)象和控制要求，這樣才能真正明白自己所要完成的任務(wù)，并更好地完成任務(wù)，設(shè)計(jì)出令人滿意的控制系統(tǒng)。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制要求有：</p><p>　

101、?、?實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備的自動(dòng)/手動(dòng)控制；</p><p>　?、?所有設(shè)備按PLC程序設(shè)定的時(shí)間間隔工作；</p><p>　?、?沉降過濾手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行的控制；</p><p>　?、?控制閥門的開關(guān)；</p><p>　　4.4 I/O地址分配</p><p>　　根據(jù)控制要求選擇合適的輸入設(shè)備(控制按鈕、開關(guān)、傳感器

102、等)和輸出設(shè)備(接觸器、繼電器)。并根據(jù)所選用的輸入/輸出設(shè)備的類型和數(shù)量，確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。由于I/O分配采用了映像寄存器機(jī)制，所以PLC控制系統(tǒng)建立起來以后，需要建立內(nèi)部映像寄存器和實(shí)際的物理I/O接點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以使主CPU模塊能夠訪問其他模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。一般情況下，PLC提供的映像寄存器數(shù)量要比其所能擴(kuò)展的實(shí)際物理I/O的點(diǎn)數(shù)多。</p><p>　　4.4.1 分配原則</p>&

103、lt;p>　　使系統(tǒng)中的每一個(gè)輸入點(diǎn)都有輸入映像區(qū)的某一位與之相對(duì)應(yīng)。使系統(tǒng)中的每一個(gè)輸出點(diǎn)都有輸出映像區(qū)的某一位與之相對(duì)應(yīng)。不要產(chǎn)生地址沖突錯(cuò)誤，保證分配后的地址存在一一對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)單，選擇靈活可靠，操作簡(jiǎn)單，映像寄存器資源利用充分。</p><p>　　4.4.2 I/O地址常見分配方法</p><p>　　各個(gè)PLC廠家對(duì)不同型號(hào)的PLC都規(guī)定了各自的地址分配方法，總結(jié)起來典型的有如

104、下幾種。</p><p><b>　?、?固定編址法</b></p><p>　　早期的整體式PLC多采用此方法，各個(gè)I/O點(diǎn)的地址是固定的。</p><p>　　特點(diǎn)：采用這種固定的編址，方法簡(jiǎn)單，操作使用可靠，使用者只需按照規(guī)定的固定地址操作就可以了，但其靈活性差，系統(tǒng)配置限制較多。</p><p><b>

105、;　?、?槽位確定地址法</b></p><p>　　各個(gè)I/O擴(kuò)展模塊的物理接點(diǎn)對(duì)應(yīng)的映像寄存器的位置是由其所連接安裝的位置決定的，當(dāng)系統(tǒng)通電時(shí)，系統(tǒng)就可以根據(jù)各模塊的類型及插入的槽位自動(dòng)分配地址。</p><p>　　特點(diǎn)：采用的是一種隱含約定的確定法，編址的靈活性由模塊位置的任意性決定。</p><p>　　③ 編程工具設(shè)定地址</p>

106、<p>　　允許用戶利用編程工具軟件分配各模塊的地址。</p><p>　　特點(diǎn)：配置靈活，它允許用戶按照自己的意愿來進(jìn)行設(shè)定，可以充分地利用I/O點(diǎn)地址資源。具體的I/O地址分配如附表4.1所示。</p><p>　　表4.1 I\O地址分配表</p><p>　　4.4.3 控制系統(tǒng)流程圖</p><p>　　圖4.2 沉

107、降罐排污流程圖</p><p>　　圖4.3 過濾罐反沖洗流程圖</p><p>　　4.4.4 程序的調(diào)試</p><p>　　控制程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵。因此，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改。直到滿足要求為止。</p><p>　　程序調(diào)試可以分為兩步：</p><p

108、><b>　　模擬調(diào)試</b></p><p>　　用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，程序編制好后，可以用按鈕和開關(guān)模擬數(shù)字量，電壓源和電流源代替模擬量，進(jìn)行模擬調(diào)試，使控制程序基本滿足控制要求。實(shí)際的輸入信號(hào)可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接PLC實(shí)際的負(fù)載（如電磁閥、接觸器等）。實(shí)際的反饋信號(hào)（如限位開關(guān)的接通等）可以根據(jù)流

109、程圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或按鈕來模擬。</p><p>　　在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況。系統(tǒng)和各種不同的工作方式，有選擇序列的流程圖中的每一條支路，各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)修改程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時(shí)間可以在調(diào)試時(shí)將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實(shí)際設(shè)定值。</p&

110、gt;<p><b>　　② 現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試</b></p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試是整個(gè)控制系統(tǒng)完成的重要環(huán)節(jié)。任何程序的設(shè)計(jì)很難說不經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試就能使用的。只有通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制回路和控制程序不能滿足系統(tǒng)要求之處；只有通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制電路和控制程序發(fā)生矛盾之處；只有進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試才能最后實(shí)地測(cè)試和最后調(diào)整控制電路好控制程序，以適應(yīng)控制系統(tǒng)的要求。</p>

111、<p>　　現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試要等到系統(tǒng)其他硬件安裝和接線工作完成后才能進(jìn)行。在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí)就可以設(shè)計(jì)、制作控制臺(tái)或控制柜，PLC這外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行，以縮短整個(gè)工程的周期。</p><p>　　完成以上工作后，將PLC安裝到控制現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試，并及時(shí)解決調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)的軟件和硬件方面的問題，然后經(jīng)過修正后使其滿足控制要求。下一步進(jìn)行文件整理，主要包括整理與技術(shù)有關(guān)的文檔

112、，包括設(shè)計(jì)說明書、I/O接線原理圖、程序清單和使用說明書。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是PLC在含油污水過濾流程控制的應(yīng)用設(shè)計(jì)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)PLC有了一定的理解，基本上了解PLC的最新發(fā)展?fàn)顩r，以及油田污水過濾流程的基本工藝，了解PLC的工作原理，PLC的選擇，熟悉了Controllogix系統(tǒng)，I/O模塊

113、的選擇和I/O表的配置，還有Rslogix5000編程軟件。</p><p>　　本設(shè)計(jì)涉及到的主要內(nèi)容有：①PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)（包括PLC的機(jī)型、機(jī)架數(shù)目、電源等）；②PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)（包括PLC的I/O點(diǎn)數(shù)、容量、I/O控制模塊等）；③PLC控制系統(tǒng)的編程（運(yùn)用了Rslogix5000編程器）；④選擇與PLC相關(guān)的輸入/輸出設(shè)備（現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件）。雖然Controllogix系統(tǒng)PLC在工業(yè)生產(chǎn)中