1、 XXXX 大大 学学 本科毕业设计（论文）开题报告本科毕业设计（论文）开题报告 题 目：基于 PLC 控制的井下污水处理有机药制药系统设计 学学 院院 名名 称称 XXXXXXX 学院 专 业 班专 业 班 级级 XXXXXXXXXXXXXXX 学 生 姓学 生 姓 名名 XXX 学学 号号 XXXXXXXXXX 指指 导导 教教 师师 XXX 填表时间： 年 月 日 设计（论文）设计（论文） 题目题目 基于 PLC 控制的井下污水处理有机药制药系统设计 设计类型（划设计类型（划 “”“”） 工程实 际 科研项目 实验室建 设 理论研究 其它 1 1. . 本课题的研究目的和意义本课题的研究
2、目的和意义 水资源危机是目前人类面临的最严峻的问题之一。而在我国，煤炭生产以 地下开采为主, 为了确保井下作业的安全, 必须将井下大量的污水排出。 据统 计我国每年矿井水排放量高达 45 亿 m 3, 约占整个采矿业的 80,而利用率仅 为 43.8%。其中部分矿井水未经处理就直接排放到江河湖泊, 造成了严重的环 境污染,加重了水资源的短缺现状。 本课题结合 XX 矿业集团 XX 煤矿的井下污 水处理厂的工程项目，将井下污水处理为生活用水，这在水资源短缺的现实情 况下有着非常重要的价值与意义。 本课题的研究目的是在污水处理的有机药配药环节中实现对药物的全自 动控制，包括对药物浓度和药箱内的液位
3、高度的自动控制，以满足污水处理的 要求，并采用触摸屏人机交互界面实现对系统的监测和人工辅助控制功能。与 非自动控制系统相比，采用该系统自动控制的方法精度相对比较高，动作响应 快且节约用药量，具有很高的现场应用价值。 2.2. 本课题的主要研究内容本课题的主要研究内容 2.1 2.1 概述概述 该课题是基于 PLC 控制的有机药自动配药系统的设计，采用西门子 S7-200PLC 控制， 在 PLC 中写入配比的算法， 并根据该算法结合进水量的多少， 通过控制伺服电机的运动来控制加药量， 以达到处理污水所需要的药物浓度要 求。此外，PLC 还可根据药箱内置的液位传感器检测到的液位高度信号来实时 控
4、制加水的速度，使药箱内的药物高度满足污水处理的需求。该系统采用 WinCCFlexible 界面实现人机交互，完成对系统数据的实时监测与记录，当系 统运行发生故障时可自动报警， 并且在需要时可以通过人机交互界面对系统进 行辅助人为控制。整个控制的过程为全自动化实现，其中加药与药箱内液位高 度的控制过程是整个系统中的关键。 2 2.2 .2 设计过程设计过程 针对该工程问题， 我们采用霍尔三维结构提供的系统工程方法来分析和解 决系统开发、运作实践中的问题，示意图如下： 2.2.12.2.1 硬件设备的选择与设计流程硬件设备的选择与设计流程 模型化 系统综 合 最优化 决策 实施计 划 摆明问 题
5、 系统设 计 逻辑维 生产 阶段 分析 阶段 系统 安装 运行 阶段 更新 阶段 规划 阶段 设计 阶段 时间维 否 开始 控制要求分析 控制方案提出 控制方案选择 硬件设备选型 分析能否达 到设计要求 结束 是 2.22.2.2 PLC.2 PLC 控制模块的设计控制模块的设计 在污水处理过程中，对有机药配药系统中有机药的浓度和药箱内的液位高 度有着一定的要求。在加药的环节中，由于药物浓度传感器价格昂贵，为节约 成本，我们采用了开环控制，通过一个写入 PLC 的算法，根据进水量来控制相 应的加药量，进而得到所需的药物浓度。在药箱中，我们设置了一个液位高度 传感器，并在 PLC 中给定了液位的
6、最高值与最低值。当液位传感器检测药箱内 的液位高度达到最高值时 PLC 控制进水阀门关断停止加水；相应地，当药箱内 液位高度低于我们设定的最低值时，PLC 控制进水阀门打开，开始加水，而负 责加药的伺服电机在 PLC 的控制下根据其对应的进水量动作， 以满足污水处理 所需药量的要求。 2 2. .2 2. .3 W3 WininCC CC 人机交互界面的设计人机交互界面的设计 WinCC 人机交互界面设计流程图： 控制要求分析 控制方案提出 PLC 型号选择 I/O 接口分配 分析能否达 到设计要求 结束 开始 PLC 程序编写 否 是 为了实现系统运行的人工参与控制和直观性，我们采用 WinCC 完成组态的 人机交互界面对系统进行人工辅助参与控制和实时监测。首先使用 SIMATIC WinCC Explorer 软件将配药设备的模拟图绘制好，然后通过数据交换机与工 业现场关联，建立上位机和现场 PLC 相关信息的地址列表，并做出相应的控制 界面和数据报表系统， 通过计算机与工业现场的数据交换来实现该控制界面对
