基于PLC的污泥离心脱水系统设计与实现

论文摘要

城市水污染问题日益严重,污水治理工作刻不容缓。与传统污泥脱水设备相比,离心机具有工作效率高,分离效果好及投资成本少等优点。本文结合PLC控制技术、触摸屏组态技术及电机传动控制技术设计并实现了污泥离心脱水控制系统。在深入了解污泥离心脱水系统研究现状的基础上,分析了卧螺沉降式离心脱水机的运行原理、三相异步电动机的工作原理和变频器的变频调速原理,实现了污泥离心脱水系统的模块化设计;根据污泥离心脱水系统功能模块及控制目标的不同,设计了污泥离心脱水系统硬件控制电路;通过研究变频器的连接方式和PLC的控制目标,设计采用基于Modbus协议的PLC与变频器通讯控制方案;以污泥离心脱水系统模块化设计为基础,应用西门子STEP7-Micro/WIN编程软件,结合Modbus主站协议库、模拟量比例换算库及PID指令向导,通过设计PLC程序实现对污泥离心脱水系统的控制;并在西门子SIMATIC WinCC flexible平台上,应用组态工具设计了污泥离心脱水系统的人机控制界面。基于PLC的污泥离心脱水系统的设计与实现可大幅度地提高系统设备自动化程度及生产效率,同时减少故障及误操作的发生率,人机对话式触摸屏控制终端的应用实现了操作界面的无按钮化,使复杂设备的操作变得简单与方便,并能轻易了解设备的动态工作状况,及时处理各种突发情况。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外脱水设备性能比较
• 1.2 离心机的种类及应用
• 1.3 螺旋沉降式离心脱水机研究现状
• 1.4 论文主要工作
• 1.5 本章小结
• 第二章 污泥离心脱水系统设计
• 2.1 系统运行原理
• 2.1.1 卧螺沉降式离心脱水机运行原理
• 2.1.2 三相异步电动机工作原理
• 2.1.3 变频器变频调速原理
• 2.2 系统功能模块设计
• 2.2.1 絮凝剂添加模块
• 2.2.2 污泥切割模块
• 2.2.3 污泥泵模块
• 2.2.4 离心机模块
• 2.2.5 污泥渣输送模块
• 2.2.6 清洗模块
• 2.3 系统硬件电路设计
• 2.3.1 供电设计
• 2.3.2 变频器控制电路设计
• 2.3.3 电机控制电路设计
• 2.3.4 其他控制电路设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 PLC 控制系统设计及实现
• 3.1 PLC 简介
• 3.1.1 PLC 的发展史及特点
• 3.1.2 PLC 的组成及工作方式
• 3.1.3 PLC 控制系统设计原则
• 3.2 PLC 控制系统设计
• 3.2.1 PLC 系统控制目标设计
• 3.2.2 PLC 与变频器连接方案设计
• 3.2.3 Modbus 协议应用
• 3.2.4 PLC 选型及通讯方式设计
• 3.3 PLC 编程软件简介及初始化
• 3.3.1 STEP7-Micro/WIN 编程软件简介
• 3.3.2 项目初始化
• 3.3.3 Modbus 主站协议库初始化
• 3.3.4 模拟量比例换算库初始化
• 3.3.5 PID 指令向导初始化
• 3.4 PLC 控制程序设计及实现
• 3.4.1 絮凝剂添加模块控制程序
• 3.4.2 污泥切割模块控制程序
• 3.4.3 污泥泵模块控制程序
• 3.4.4 离心机模块控制程序
• 3.4.5 污泥渣输送模块控制程序
• 3.4.6 清洗模块控制程序
• 3.4.7 系统模块控制程序
• 3.5 本章小结
• 第四章 人机界面设计及实现
• 4.1 触摸屏简介
• 4.1.1 触摸屏的工作原理
• 4.1.2 触摸屏的设计原则
• 4.2 触摸屏组态软件简介及初始化
• 4.2.1 WinCC flexible 组态软件简介
• 4.2.2 项目初始化
• 4.3 组态设计及实现
• 4.3.1 组态工具设计
• 4.3.2 组态界面实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 污泥离心机脱水系统调试
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢