1、PLC在含油污水過濾流程控制的應用 攀枝花學院本科畢業設計(論文)PLC在含油污水過濾流程控制的應用 學生姓名: 學生學號:202110503077 院(系): 電氣信息工程學院 年級專業:2021級自動化 指導教師: 職稱副教授 助理指導教師二?一二年六月摘 要 油田污水是石油開采過程中的一種伴生產物。油田污水在經過加藥后沉降、過濾能實現污水的無害化,使油田污水得到妥善處理,減少了石油開采對環境的污染。隨著科學技術的開展,自動化程度要求越來越高,原有的污水處理裝置遠遠不能滿足當前高度自動化的需要。減輕勞動強度,保障生產的可靠性、平安性,降低生產本錢,減少環境污染,提高產品的質量及經濟效益是企

2、業生產所必須面臨的重大問題。然而PLC是集成自動控制技術、計量技術、新傳感器技術、計算機管理技術于一體的機電一體化產品;充分利用計算機技術對生產過程進行集中監視、控制管理和分散控制;充分吸收了分散式控制系統和集中控制系統的優點,采用標準化、模塊化、系統化設計,配置靈活、組態方便。 本論文是利用Controllogix系統的PLC來控制沉降罐、過濾罐的過濾流程,利用傳感器來檢測罐內壓力,并結合圖形來表達,簡單易懂,而且檢測裝置也很方便,從而保證了過濾過程的精確控制,從而提高污水處理效率,也取得了很好的經濟效益。關鍵詞 Controllogix PLC,沉降,過濾ABSTRACT Oilfield

3、 waste water is an associated product of the oil extraction process.Oilfield 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 techn

4、ology, 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 reliability of production, safety, and reduce production costs, reduce environmental pollution, and improve pr

5、oduct quality and economic efficiency is the major issues facing the production must be. However, PLC is integrated automatic control technology, measurement technology, new sensor technology, computer technology in one of the mechanical and electrical integration products; take full advantage of co

6、mputer technology for centralized monitoring, control, management and distributed control of the production process; fully absorbed the distributed control system and the advantages of centralized control systems, use of standardized, modular, systematic design, flexible configuration, convenient co

7、nfiguration. 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 the detection device is also very convenient, in order to ensure t

8、he filtration processprecise control, thereby improving the efficiency of sewage treatment, and also achieved good economic benefits.Key words Controllogix PLC, sedimentation, filtration目錄摘 要IABSTRACTII1 緒論11.1 序言11.2油田污水處理的開展歷程12 工藝流程及設備控制要求32.1沉降罐、過濾罐流程簡介32.1.1沉降罐排污工藝流程32.1.2過濾罐過濾工藝流程42.2設備控制要求42.

9、2.1沉降罐控制42.2.2 過濾罐控制43 含油污水處理系統PLC的選型63.1主要執行和檢測元件的選擇63.2 PLC的選型83.3 ControlLogix PLC的特點83.4 PLC的根本組成93.5 ControlLogix PLC選型103.5.1 CPU選型103.5.2電源模塊選型113.5.3機架的選型113.5.4 PLC輸入/輸出模塊及設備的選擇113.5.5 通訊模塊選型133.6 PLC控制輸入/輸出端子接線圖144 含油污水過濾流程控制系統PLC的程序設計164.1 Rslogix5000軟件簡介174.1.1 Rslogix5000軟件的主要功能174.1.2

10、Rslogix5000的根本指令184.2 系統設計的原那么194.3 系統的控制要求194.4 I/O地址分配194.4.1 分配原那么194.4.2 I/O地址常見分配方法204.4.3 控制系統流程圖214.4.4 程序的調試24結論25參 考 文 獻26附錄A:污水處理控制程序27致謝331 緒論1.1 序言 油田污水主要包括原油脫出水又名油田采出水、鉆井污水及站內其它類型的含油污水。油田污水的處理依據油田生產、環境等因素可以有多種方式。以注水為主要開發方式的油田,從注水井注人油層的水,其中大局部通過采油井隨原油一起回到地面,這局部水在原油外運和外輸前必須加以脫除,脫出的污水中含有原油

11、,因此被稱為油田采出水。隨著油田開采年代增長,采水液的含水率不斷上升,有的區塊已到達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層的連續開發,對油田注水水質要求更加嚴格。油田污水主要包括原油脫出水又名油田采出水、鉆井污水及站內其它類型的含油污水。油田污水的處理依據油田生產、環境等因素可以有多種方式。 可編程控制器PLC是一種數字運算操作的電子系統,專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器,用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令,并通過數字式和模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程。 本設計把PLC運用于油田

12、污水處理是為了實現污水處理的自動化,實現處理現場無人看守,從而減少勞動力本錢提高工作效率。油田污水在經過加藥后沉降、過濾能實現污水的無害化,使油田污水得到妥善處理,減少了石油開采對環境的污染。 Controllogix PLC即是由羅克韋爾公司自主研發的可編程控制器(Programmable logic Controller),是指以計算機技術為根底的新型工業控制裝置。羅克韋爾PLC因為有其廣泛的兼容性,在工業控制領域中已經得到了廣泛應用,由于PLC在順序控制中有著其自身的優點,同時加快了實現工業生產中自動化控制的進程。 在現實生產過程中, 很多油田污水在排放時都要經過無害化處理。目前國內外油

13、田污水處理普遍使用的技術有:物理法、化學法、物理化學法、生物法。我國許多油田水處理站的自動化程度不高,手動操作多,工人勞動強度大,而且一般比擬笨重,不易操作管理,生產效益低。從我國各主要油田污水處理回注站所采用的凈水工藝可以看出,我國油田污水處理回注的整體技術、工藝、管理水平不是太高,這也是我國大局部油田污水處理回注站處理效率低、水質無法達標的主要原因之一。 隨著全球范圍水資源短缺的加劇,以及人們對環境污染認識的加深, 油田污水處理后回用已經越來越受到重視。近期的研究有如下趨勢:新型水處理藥劑的研制和開發、先進設備的研制和新技術的應用、生物處理技術、膜別離技術的研究及推廣、開發工藝更為先進的復

14、合反響器,提高處理效率,減少占地面積。從人工值守,手動運行污水處理系統到全程PLC自動控制、無人看守。從粗略處理到準確高效的污水處理系統形成。表達出PLC在油田污水處理中使得污水處理更加自動化和智能化,在整個沉降和過濾過程中,更加的精確,使得污水處理效率大大提高,減小了石油開采對環境的污染,保證了生產平安。也大力減少了人力資源。2 工藝流程及設備控制要求2.1沉降罐、過濾罐流程簡介 本設計是利用主要是利用PLC對沉降罐和過濾罐的各個器件進行控制。沉降和過濾過程是在含油污水進過加藥處理過程后,在污水中形成許多絮狀物,加藥后的污水進入沉降罐中,污水中得雜質在沉降罐中沉淀后,上層清液由沉降罐頂部流出

15、,經過加壓泵后,進入精細過濾器過濾,經過過濾器過濾后就可以到達要求的技術指標。在設定的循環周期中,四個排污閥依次翻開,將沉降罐底部的污泥排出。精細過濾器內部填充有多層慮聊的承壓罐,一般采用8個過濾器并聯運行。過濾器從開始進水過濾開始,到反沖洗完成接收算做一個周期1。 圖2.1 過濾工藝流程圖 沉降沉降過程在沉降罐中進行,首先來水進入沉降罐,在罐中將會有大局部雜質沉淀到罐底,上層清液由頂部的出水口流出,由管道進入下一道處理工序。 排污沉降過程運行一定的時間后,需要將底部的4個排污閥依次翻開,四個排污閥 由上至下翻開,以保證沉降罐的污泥不會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。 過

16、濾 經過沉降處理的污水進入過濾罐中。此時將過濾進水閥和出水閥門都打開,污水經過加壓泵加壓后,由過濾進水閥進入過濾罐,再經過濾層過濾,再經過濾出水閥流出,進入清水罐儲存起來。 排水當過濾罐運行一段時間后,需要反沖洗,首先需要將過濾罐中的水排出。排水時,過濾進、出水閥關閉,然后排水和排氣閥翻開,將過濾罐中的污水排出。 反沖洗當過濾罐中的水排出后,將排氣和排水閥關閉,將反沖洗泵翻開,并將過濾罐的反沖洗進水和出水閥 翻開,開始返程沖洗過程。 沉降罐的控制分為自動和手動控制兩種控制方式。這兩種方式,都是由PLC按程序設定好的操作順序依次控制沉降罐閥門的開啟和關閉,不需要操作人員在現場手動啟閉閥門。 自動

17、控制方式 當沉降罐的控制方式選擇為自動控制方式時,那么沉降罐處于自動運行狀態,各閥門按系統設定的時間定時依次開啟和關閉,不需要操作人員的手動操作。 手動控制方式 當沉降罐的控制方式選擇為手動控制方式時,那么沉降罐需要認為的控制各個閥門的開閉,而不會按照定時器設定的時間依次動作。操作人員可以操作控制儀表盤上的按鈕來手動執行排污過程。2.2.2 過濾罐控制 過濾罐的控制那么分為手動控制、自動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控制程序設定的順序依次開閉過濾罐各閥門。 自動控制方式 當過濾罐處于自動控制狀態時,那么過濾罐處于自動運行狀態,各閥門按系統

18、設定的時間定時依次開啟和關閉,不需要操作人員的手動操作。 手動控制方式 當過濾罐的控制方式選擇為手動控制方式時,那么過濾罐需要認為的控制各個閥門的開閉,而不會按照定時器設定的時間依次動作。操作人員可以操作控制儀表盤上的按鈕來手動執行排污過程。 差壓控制方式 差壓控制方式是一種過壓保護控制方式,無論過濾罐處于自動控制還是手動控制方式。當過濾罐壓力高于設定值時,差壓控制開關動作,差壓報警指示燈變亮,反沖洗流程自動啟動。這時自動控制和手動控制自動停止,等反沖洗過程結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運行壓力過大導致人身傷害和危及設備平安,壓力上限值一般設為0.20MPA。 3 含油

19、污水處理系統PLC的選型 接觸器 在控制系統中,所有設備是根據控制面板上的按鈕情況或者根據定時器的反響值進行動作的,因此需要PLC根據當前的工作情況,以及按鈕的情況來控制所有設備的啟停,在此會用到了接觸器:反沖洗泵接觸器,為此該系統選用施耐德LC1-D0901M5C交流接觸器,其額定電壓220V,額定電流9A。其特點有:高標準:符合IEC60947-4-1和GB14048.4標準。長壽命:機械壽命高達2000萬次;電壽命高達200萬次。強適應性:“TH防護處理,可以在濕熱的環境中使用。寬電壓:線圈控制電壓在70%-120%Uc之間波動,不影響產品正常工作。強通用性:具有50Hz-60Hz通用線

20、圈,可以全世界通用。模塊化:產品本體上可以附加輔助觸頭,通電/斷電延時觸頭,機械閉鎖等模塊。也可以很方便地組合成可逆接觸器、星-三角起動器。 電磁閥 電磁閥是通過線圈驅動來控制流體的自動化根底元件,屬于執行器;并不限于液壓,氣動。工作原理:通電時,電磁線圈產生電磁力把關閉件從閥座上提起,閥門翻開;斷電時,電磁力消失,彈簧把關閉件壓在閥座上,閥門關閉。控制閥門采用氣動蝶閥,控制電磁閥采用兩位五通單控電磁閥。 加壓泵 一般的泵產品,就驅動方式言,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速,都可以實現。泵是輸送液體或者使液體增壓的機械。它將原動機的機械能或者其他

21、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、懸乳液和液態金屬等,也可輸送液體、氣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。根據上述分析,選擇18WG-18即可滿足要求。 壓力傳感器 壓力傳感器是工業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、機床、管道傳輸等眾多行業。壓力傳感器種類較多,較為常用的有、應變片壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴散硅壓力傳感器等4。 擴散硅壓力傳感器的根本工作原理是:被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片,使膜片產生與介質壓力成正比的微位移,傳感器的電阻值因此發生變化,

22、利用電子線路檢測這一變化,并將這一變化轉化為一個標準的輸出信號。 污水處理系統中,系統的壓力會隨著過濾流量和運行時間變化而變化。為了保證系統正常運行,運行壓力必須在規定范圍內。系統運行壓力上限為0.2MPa,控制精度+1%。越多:當系統工作壓力大于0.2MPa時 ,控制器將及時進行反沖洗過程,同時給出報警信號。 結合上述控制要求本設計選用進口高性能隔離式擴散硅傳感器(DX-800擴散硅變送器),采用20世紀90年代先進制造工藝,具有同類進口變送器的鞏固性和可靠性,適用于各種工業領域中腐蝕性介質的標壓、絕壓和負壓的檢測。 監測點的統計 由于本監測點的都是數字量,所以只用到數字量輸入輸出。輸入點統

23、計見表3.1。數字輸入數字輸出1反沖洗差壓開關1沖洗過濾14反沖洗罐出水閥沉2小于等于選擇2啟動反沖洗泵15反沖洗罐反洗進水閥3大于等于選擇3沉降罐定時器16反沖洗罐反洗出水閥4啟動過濾罐4沉降罐排1號污閥17反沖洗罐排水閥5啟動沉降罐5沉降罐排2號污閥18反沖洗罐排氣閥6停止過濾罐6沉降罐排3號污閥19反沖洗罐定時器7啟動沉降罐7沉降罐排4號污閥20離線排水8過濾罐手動/自動選擇開關8工作指示燈9沉降罐手動、自動選擇開關9排污指示燈10沖洗次數選擇開關10反沖洗罐顯示11沖洗次數選擇開關11差壓報警顯示12過濾罐定時器1輸出12沉降罐顯示13過濾罐定時器2輸出13反沖洗罐進水閥 3.2 PL

24、C的選型 由于設計的污水處理控制系統是應用在小規模的污水處理,PLC可以用于代替繼電器的簡單控制場合,也可以用于復雜的自動化控制系統。由于它有極強的通信功能,在大型網絡控制系統中也能充分的發揮其作用。PLC在以下領域已經得到了廣泛的應用:機床電氣、食品工業、化學工業、陶瓷工業、電力自動化設備、實驗室設備、電梯、中央空調、真空裝置、恒壓供水和化工系統中各種泵和電磁閥的控制等。ControlLogix PLC在污水處理控制系統中的應用,屬于在該系列PLC的典型應用12。 含有污水過濾控制系統的核心是PLC,哪些信號需要輸入至PLC,PLC需要驅動哪些負載,以及采用何種編程方式,都是需要認真考慮的問

25、題,都會影響到其內部I/O點數的分配。因此,I/O點數確實定是設計含油污水過濾自動控制系統首先需要解決的問題,決定著系統硬件局部的設計,也是系統軟件編寫的前提。由于工藝流程比擬固定、環境條件比擬好,所以選用模塊式的PLC機型,即 ControlLogix PLC。 3.3 ControlLogix PLC的特點 ControlLogix控制系統看起來像一個可編程序控制器,但它不只限于此。ControlLogix結構體系是一個技術先進的控制平臺,它集成了多個控制功能:順序控制、運動控制、傳動及過程控制等。與傳統可編程控制器不同的是,ControlLogix系統在任意尺寸上都是模塊化的。可以根據具

26、體應用來選擇適宜的內存量、控制器個數和網絡類型,這種柔性結構允許在同一機架內使用多個控制器、網絡及I/O模塊。與此同時,ControlLogix系統具有優良的性能品質,主要特點如下: 無縫連接 易于和其他網絡上的程序控制器透明地收發信息,兼容性好。 快速 ControlLogix結構在背板上提供了高速數據傳輸總線,Logix5550控制器提供了高速傳輸的控制平臺。 可組態 可根據工業生產的需要增減控制器和通信模板的個數,可在一個機架內使用多個控制器。 工業化 ControlLogix提供了高強度平臺,可耐受振動、高溫及各種工業環境下的電氣干擾。 集成化 建立了一個集中多個技術的平臺,包括順序控

27、制、運動控制、傳動和過程應用控制。 結構緊湊 適用于控制高度分散而配電盤空間有限的應用場合。 除此之外,可無需控制器而在網絡間實現橋接;多個控制器、I/O模板及通信模扳可任意組合。此外,可帶電拔插一個模塊而無需斷開系統的其他模塊,并提供可拆卸接線端子排,使用方便,易于維護。ControlLogix系統采用RSLogix5000編程軟件,它能運行于Windows NT32 b的操作系統下,其性能優越,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置,配有靈活、易操作的編輯器,可點擊進行I/O組態。該系統采用RSView32中文監控軟件,中文顯示,修改方便,易于操作。 3.4 PLC

28、的根本組成 PLC實質是一種專用于工業控制的計算機,其硬件結構根本上與微型計算機相同。根據結構形式的不同,PLC的根本結構分為整體式和模塊式結構兩類。本設計使用的是模塊式結構PLC。 模塊式又稱組合式結構的PLC是將中央處理器CPU、存儲器、輸入/輸出I/O單元、電源和通信端口等分別做成相應的模塊、應用時將這些模塊根據控制要求插在機架上,各模塊間通過機架上的總線互相聯系。其中PLC的CPU和存儲器設計在一個模塊上,有時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安裝完成后,需進行登記,以便PLC對安裝在總線上的各模塊進行地址確認。模塊式的特點是系統構成的靈活性高

29、。可以構成不同控制規模和功能的PLC,但同時價格也比擬高5。根本結構如圖3.1所示。圖3.1 結構式模塊3.5 ControlLogix PLC選型3.5.1 CPU選型 根據沉降和過濾系統控制要求和IO控制點的點數,本系統選用Logix5550控制器。 ControlLogix系統的核心是Logix5550控制器,其處理速度為0.08 ms/K指令,標準內存配置為160kB,可選增加擴展內存512KB、1MB、 2MB,一個Logix5550控制器支持12800個離散的或4000個模擬的I/O點,符合IEC1131-1的操作系統提供多任務環境,最多可支持32個任務,其中31個時間片可由用戶設

30、定,支持長文件、變量名。Logix5550以微處理器為核心,采用了先進的過程控制技術、通訊技術、計算機技術,負責對生產過程進行檢測和控制,是數據采集、過程控制局部。通過組態和編程,具有豐富的運動控制功能、順序控制功能、傳動及過程控制功能、運算功能,可直接采集來自現場的各類工藝過程數據,經處理、運算后,將檢測信號送至操作站進行監視,將控制信號送至現場。具有可靠性高,掃描處理速率高等特點,并具有自診斷功能8。其特性見表3.2。用戶存儲器160K字節工作溫度0°60存儲溫度-40°85相對濕度5%95% 由于Logix5550處理器模塊的功能強大,I/O點數多,用戶還可以根據需求

31、擴展內存、添加I/O及通訊接口。含油污水過濾流程控制控制雖比擬復雜,但所需內存也不算大,1756-L1處理器完全能夠很好的控制沉降罐和過濾罐的各個流程。所以本設計選擇1756-L1處理器。 ControlLogix 電源可直接為機架背板提供提供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。由于我們日常生活中交流電的使用比擬方便,所以本設計選擇1756-PA72電源 PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時,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

32、為120AC或220AC。其特性見表3.3。表3.3 電源1756-PA72的特性正常輸入電壓120ac或220ac輸入電壓范圍85-132ac或170-265ac最大輸入功率95W最大視在功率240VA最大輸出功率A系列電源 70W40 55W60B系列電源75W60最大背板輸出電流1.5A1.2Vdc4A3.3Vdc 10A5Vdc 2.8A24Vdc ControlLogix 系統是一種模塊化系統,它要求使用1756 I/O框架來安裝不同的模塊。框架有以下幾種規格:4槽、7槽、10槽、13槽、17槽。結合含油污水過濾流程控制控制要求來考慮,本設計選擇1756-A7 7槽的ControlL

33、ogix機架。3.5.4 PLC輸入/輸出模塊及設備的選擇 選擇適宜的PLC要根據I/O點數、控制要求等來進行PLC的選擇。選擇包括機型、存儲器容量、輸入/輸出模塊、電源模塊和智能模塊等 輸入/輸出模塊原理介紹 由于ControlLogix不僅是順序控制、邏輯控制領域中的佼佼者,而且在運動控制、過程控制領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的繼電邏輯控制,又可以實現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。 輸入/輸出模塊分為數字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊兩大類。 數字量輸入/輸出模塊用來接受和采集現場設備的輸入信號,包

34、括按鈕、選擇開關、繼電器觸點、數字撥碼開關等數字量輸入信號,以及用來對各執行機構進行控制的輸出信號,包括向接觸器、電磁閥、指示燈和開關等輸出地數字量輸出信號。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、直流電壓(24V、12V或5V TTL電平)信號。 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場的輸入信號或驅動現場設備的輸出信號與CPU隔離,以防止外來干擾引起的誤動作或故障。 ControlLogix PLC輸入/輸出模塊的選擇 ControlLogix系統中,I/O的更新與邏輯執行不同步。這樣用戶的應用系統就可以隨時接收到更新的數據。如果用戶的

35、應用系統需要同步的I/O更新,可以在每次掃描開始時,使用同步拷貝CPS指令來緩沖I/O數據。 ControlLogix系統中的每個I/O模塊必須歸屬于某個ControlLogix控制器。宿主控制器儲存著它所擁有的每個I/O模塊的組態數據,根據I/O模塊的安裝位置,模塊既可是本地的,也可以是遠程的。宿主控制器發送I/O組態數據以規定I/O模塊的工作行為,并在控制系統內啟動I/O模塊的動作。每個ControlLogix I/O模塊必須與它的宿主控制器保持連續通信以便正常工作。典型情況下,每個I/O模塊只有一個宿主,因為當與宿主控制器的通訊停止時,只聽listen-only控制器就會失去與模塊的連接

36、,用戶可以為一個輸入模塊定義多個宿主。如果多個控制器擁有同一個輸入模塊,那么每個控制器都必須保持該輸入模塊的相同組態。而輸出模塊只允許有一個宿主2。本設計結合實際選用的模塊有:數字輸入模塊(1756-IB32),數字輸出模塊(1756-OB16D)。所選輸入/輸出模塊型號總匯如下: 數字輸入接口模塊: 1756-IB32; 數字輸出接口模塊: 1756-OB16D; 數字輸入接口模塊1756-IB32/A的具體參數如下:輸入點數:32(每組16點,兩組);電壓類型:24V源流負載;工作電壓“1031.2V直流;背板負載電流:150mA5V2mA24V 0.81W。 數字輸出接口模塊:1756-

37、OB16D的具體參數如下:輸出點數:16(每組8點,兩組);電壓類型:24V源流負載;工作電壓“19.230V直流;背板負載電流:250mA5V140mA24V 4.64W。表3.4 該課題的PLC硬件配置電源CPUI/O分配1756-PA721756-L11槽2槽和3槽數字輸入數字輸出1756-IB32/A1756-OB16D3.5.5 通訊模塊選型 Controllogix系統的信息是通過背板從一個通訊接口模塊直接傳送到另一個通訊接口模塊,所以在Controllogix網關框架中不必包含處理器,這樣有利于減少潛在的通訊故障。由于用戶在一個Controllogix背板上安裝多個通訊模塊后可以

38、組態一個網關以便在網絡之間實現橋接。本設計選擇了1756-CNB型號的通訊模塊。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。 Controllogix PLC的系統各個模塊都已已選擇好了,將各個模塊有機連接起來就構成了Controllogix PLC的配置圖(圖3.2)。圖3.2 CONTROLLOGIX PLC的配置圖 由于稱重傳感器將重量這個模擬信號轉換成了數字信號,所以本設計就沒必要選用模擬I/O模塊。前面已經統計了輸入、輸出點數分別為13點和20點。 具體型號如下: 控制器型

39、號:1756-L1 ControlLogix 5550 controller 機架型號: 1756-A7 7槽的ControlLogix機架 電源模塊: 1756-PA72電源 輸入模塊: 1756-IB32型號的數字輸入模塊(1個) 輸出模塊: 1756-OB16I型號的數字輸出模塊(2個) 圖3.3 PLC控制輸入輸出端子接線圖洗差壓開關 KA1input.l output.1 KM1 KM2 沖洗過濾小于等于KA2input.2 output.2 KM2 KM 1 啟動反大于等于 KA3 input.3220 VFU2 沖洗泵 啟動沉降罐 SB1 input.4 output.3 HL1

40、停止過濾罐 SB2 input.5 沉降罐定時器啟動沉降罐 SB3 input.6 output.4 HL2 沉降手動/KA5 input.8 output.7 HL5 自動選擇 output.8HL6 沖洗次數 SQ1input.9 6HL 工作指示燈 選擇開關 output.9 HL7 沖洗次數 SQ2 input.10 7HL 排污指示燈 選擇開關 output.10 1HL 反沖洗罐示過濾罐定時KR1 input.1output.112Hl 差壓報警示器1輸出 KR2 output.12 3HL 沉降罐顯示過濾罐定時 input.l2 output.13 4 HL 反沖洗罐器2輸出 S

41、B45H L 進水閥啟動過濾罐 input.l3 output.14 反沖洗罐出 水閥 output.15 6HL反沖洗罐反 洗進水閥 Logix5550 output.167HL反沖洗罐反洗出水閥 1756-L2M2 output.17 8H 反沖洗罐排 水閥 output.189HL反沖洗罐排 氣閥 output.1910HL 反沖洗罐定時器 output.2021HL 離線排水 COM COM1 12V FU3 4 含油污水過濾流程控制系統PLC的程序設計 在含有污水過濾流程控制系統設計中,只有PLC硬件設計還不夠,必須得有與之相應的軟件設計。這就要根據PLC系統硬件設計和生產工藝要求以

42、及軟件規格說明書,使用相應的編程語言指令,編制要實現Controllogix系統PLC實際應用程序形成程序說明書的過程,而這個過程就是程序設計。 設計步驟 一般PLC控制系統的設計步驟如圖4.1,具體操作如下。圖4.1 設計步驟示意圖 控制要求分析 在設計PLC控制系統之前,必須對工藝過程進行細致的分析,詳細了解控制對象和控制要求,這樣才能真正明白自己所要完成的任務,并更好地完成任務,設計出令人滿意的控制系統。 確定輸入/輸出設備 根據控制要求選擇適宜的輸入設備控制按鈕、開關、傳感器等和輸出設備接觸器、繼電器。并根據所選用的輸入/輸出設備的類型和數量,確定PLC的I/O點數。 選擇適宜PLC

43、確定PLC的I/O點數后,就根據I/O點數、控制要求等來進行PLC的選擇。選擇包括機型、存儲器容量、輸入/輸出模塊、電源模塊和智能模塊等。 I/O點數分配 點數分配就是規定PLC的I/O端子和輸入/輸出設備的對應關系,畫出I/O接線原理圖。 4.1 Rslogix5000軟件簡介 為了到達生產工藝的要求,方便和快捷地實現系統的功能,本次設計選用了與Controllogix系統PLC相應的Rslogix5000編程軟件。Rslogix5000是功能十分強大的編程軟件,不僅僅用來對控制器進行常規的編程,更多的用于組態和監控,所有對外交換的信息,不管是I/O刷新信息,還是對外設備的通信信息,統統要經

44、過編程軟件的組態或編程,更重要的是它面對系統的監視功能和診斷功能,所有它屬下模塊的工作狀態全在它的監視之下,其診斷結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,并提高生產率,其運行環境是Microsoft Windows 98和Windows NT。4.1.1 Rslogix5000軟件的主要功能 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;提供在線參考書,包括電子版的相關參考手冊和用戶手冊; 指令大集合,包括梯形圖、功能塊、語句結構以及用戶自定義指令集,通過幫助文件,對指令參數的輸入有詳細講解; 拖放編輯和導航功能,使用戶能

45、夠在數據文件之間快速移動數據表元素,在子程序或工程之間快速移動梯級,或者在一個工程內部的梯級與梯級之間快速移動指令; 查詢和替換功能,能夠快速改變特定地址或符號的值; 工程目錄為點擊式界面,用戶可訪問包含在工程目錄內的所有文件夾和文件; 用戶數據監控診斷功能,可同時顯示獨立的數據文件元素以觀察它們之間的相互作用; 數據處理管理和趨勢曲線監視功能,方便建立數組和用戶自定義結構數據,在線實時數據的采集,趨勢顯示和歸檔,對瞬間數據的快速捕獲,以甄別干擾數據對系統的影響; 文件管理和尋址方便,對文件進行方便的管理,導入導出、轉換、備份和打印工程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

46、的I/O地址和各個數據庫的標簽數據,均可瀏覽獲取,不必擔憂鍵入錯誤的地址; 它在任何Rockwell Software編程軟件產品中都是通用的。4.1.2 Rslogix5000的根本指令 延時斷開計時器指令(TOF) 說明:TOF是一條非保持的計時器指令,當該指令被使能累計時間,計時器的時間基總是1毫秒。例如,對于一個2秒的計時器,其預置值(PRE)應該輸入2000。當指令被使能時,TON計時器指令累計直到發生以下事件: 1 TOF指令被禁止; 2 累加值(ACC)預置值(PRE)。當TON指令被禁止時,清零累加值(ACC); 等于指令EQU 說明:EQU指令測試源A的值與源B的值是否相等。

47、 送指令(MOV) 說明:MOV指令復制源到目的單元,源操作數不變。 大于指令(GRT) 說明:GRT指令檢測源A的值是否大于源B的值。 比擬指令(CMP) 說明:CMP指令執行表達式中指定的算術運算比擬,用戶要執行的運算有表達式定義,運算符、標簽和立即數定義表達式,表達式中的復雜局部用圓括號()定義。 小于指令(LES) 說明:LES指令檢測源A的值是否小于源B的值。 減法指令(SUB) 說明:SUB指令使源A操作數減去源B操作數,并存放結果于目的單元內。 大于或等于指令(GEQ) 說明:GEQ指令測試源A的值是否大于或等于源B的值。 小于或等于指令(LEQ) 說明:LEQ指令測試源A的值是

48、否小于或等于源B的值。 絕對值指令(ABS) 說明:ABS指令測試源A的值取絕對值并存放在源A中。 4.2 系統設計的原那么 PLC控制系統是為工藝流程效勞的,所以它首先要能很好地實現工藝提出的控制要求。以提高生產效率和產品質量,在PLC的系統設計時也應該把這個問題放到首位。PLC系統設計應當遵循以下原那么: 根據工藝流程進行設計要求最大限度地滿足被控對象的控制要求,是設計控制系統的首要前提,這也是設計中最重要的一條原那么; 控制系統長期運行中能否到達平安、可靠、穩定,是設計控制系統的重要原那么; 在滿足控制要求的前提下,盡量減少PLC系統硬件費用。這個要求,不僅應該使控制系統簡單、經濟,而且

49、要使控制系統的使用和維護既方便又本錢低; 考慮到以后控制要求的變化,所以控制系統設計時應考慮PLC的可擴展性。因此在選擇PLC機型和輸入/輸出模塊時,要適應開展的需要,要適當留有裕量。 4.3 系統的控制要求 在設計PLC控制系統之前,必須對工藝過程進行細致的分析,詳細了解控制對象和控制要求,這樣才能真正明白自己所要完成的任務,并更好地完成任務,設計出令人滿意的控制系統。本次系統設計的控制要求有: 實現所有設備的自動/手動控制; 所有設備按PLC程序設定的時間間隔工作; 沉降過濾手動和自動運行的控制; 控制閥門的開關;4.4 I/O地址分配 根據控制要求選擇適宜的輸入設備控制按鈕、開關、傳感器等和輸出設備接觸器、繼電器。并根據所選用的輸入/輸出設備的類型和數量,確定PLC的I/O點數。由于I/O分配采用了映像存放器機制,所以PLC控制系統建立起來