论文总字数：22043字

摘 要

水是人类社会发展不可少的和不可替代的资源, 所以水资源应成为人类可持续利用的宝贵资源。地球上水的循环, 可分为水的自然循环和水的社会循环。水的自然循环有多种, 对人类最重要的是淡水的自然循环。水从海洋蒸发, 蒸发的水气被气流输送到大陆, 然后以雨、雪等降水形式落到地面, 一部分形成地面水, 一部分渗入地下形成地下水, 一部分又重新蒸发返回大气。地面水和地下水最终流回海洋, 这就是淡水的自然循环。

本文从水厂滤池自动控制系统的控制要求和工艺特点出发，设计出了一套基于PLC软件系统的水厂滤池自动控制系统。在滤池正常过滤时，为实现恒水位过滤，设计了以出水流量为控制参数的滤池液位PID控制系统。而在系统接收到反冲洗信号时，本系统在设计上就主控PLC如何更好的与现场PLC协调控制滤池的反冲洗方案进行了对比并且做了优化，增强了控制思路的清晰性，达到了预期的控制效果。

根据系统的控制要求，进行了硬件设备的选型，设计了控制系统硬件配置图、I/O模块接线图，并编写了实现控制算法的程序。

关键词：水厂滤池 恒水位PID控制 自动反冲洗 协调控制

Abstract

Fiber winding tension is an important factor in the molding techniques of composite material which influences the quality of winding product directly, and the tension control is a key technique in fiber winding techniques. This paper introduces a closed-loop tension control system with the programmable logic controller (PLC) with function modules as its control kernel, the alternating current (AC) servo motor as execute element and the radius-following device to accomplish the real-time radius compensation. The mechanism of the tension control system is analyzed and the numerical model is set up. The compensation technique of the radius of the scroll is analyzed. Experimental results show that the system is well qualified with high control precision and high reaction speed.

The components of composite material fiber winding possess such advantages as low weight,high strength, and high corrosion resistance, andn they are widely applied in aviation and aerospace industry. Many researches have shown that improper or unstable tension leads to a strength loss of 20%-30% of the fiber wound components. An ideal tension control system should provide stable and adjustable tension during the winding process.

With the development of the winding machine,tension controllers have, so far, undergone three stages of development,i.e., mechanical tension controller,electrical tension controller and computerized tension controller. With the development of electronic technology and the appearance of the microprocessor of higher cost performance, computerized tension controller came into use. Microprocessor becomes the kernel of the control system and thus cuts down the number of circuits of the electronic control system, which greatly simplifies the system, improves its reliability and makes possible the application of advanced control methods.Therefore, this type of controllers is widely used.

The tension control techniques are becoming mature and the specifications are being improved in some developed countries. However, the fiber winding industry of China started up late and still drops behind compared with the western countries.

Key Words: tension control; PLC; numerical control winding machine

目 录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究内容

1.2.1 研究现状

1.2.2 研究内容

1.3 研究的目的和意义

第二章 控制系统总体方案的设计

2.1 系统分析

2.1.1 V型滤池工艺应用及过程

2.1.2 V型滤池结构、工作原理、工艺特点

2.1.3 滤池控制系统的组成及其控制任务

2.2 系统总体方案的设计

2.2.1 滤池自控方案及总体结构的实现

2.2.2滤池控制器

2.2.3 反冲洗工艺过程的运行

第三章 控制系统的硬件设计

3.1 滤池实现自动控制所需的设备

3.1.1 自控设备清单

3.1.2 I/O模块的基本参数配置

3.2 传感器和执行器的选择

3.2.1 液位传感器的选择

3.2.2 压力变送器的选择

3.2.3 调节阀的选择

3.3 系统的硬件配置及I/O连接图

3.3.1 系统的硬件配置设计

3.3.2 系统的I/O配置设计

3.4 控制参数整定

第四章 系统的软件设计

4.1 软件总体方案的设计

4.1.1 控制方案流程图

4.1.2 自动反冲洗子程序流程图

4.2 控制方案程序

4.2.1 控制器组态

4.2.2 人机界面参数配置

4.2.3 文本显示参数配置

4.2.4 自动反冲洗子程序

第五章 监控系统的设计

5.1 组态王6.52简介

5.2 监控界面的设计

结束语

参考文献

致谢

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

人类早在二千年前就开始对饮用水进行处理，但都是小规模的处理，针对的仅仅是某个人或者某个家庭。面对社会兴建水厂，工业化的对水进行处理不到200年。而这我国水厂的规模化建设更是在解放后，时间较短，但是我们已经取得卓越的成就，目前各个城市都兴建的自己的净水厂，基本普及自来水。而维持一个城市如此大规模的水厂运行，并且保证出厂水质，对处理工艺和自动化水平的要求都有很大的提高。

水厂处理工艺发展至今，可以说已经比较成熟，基本上是吧混凝沉淀、过滤、消毒。混凝剂一般采用铝盐、铁盐。利用混凝剂去除水中的悬浮颗粒。再进行沉淀、过滤。消毒一般都采用氯化法。随着净水理论的发展，工艺设计和处理构筑物的形式不断变化，各类反应药剂也出现新的替代品，比如：以高分子化合物为混凝剂，臭氧或二氧化氯作为消毒剂等等。不过，基本的工艺过程没有根本性的改变。相比之下，水厂的现代化更主要的表现在自动化监控系统上^[1]。净水厂的生产过程采用自动化技术，不是单纯的为了节省人力，更主要的是加强各个生产环节的合理调度，难够保证水量，水压和水质。

1.2 课题研究内容

1.2.1 研究现状

早期的水厂控制是单元式的。根据需要，各个工艺环节建立独立的控制设施。这些设施可以一次建成，也可以分别建设，相互之间没有联系。每个环节根据自身的情况进行工作，只能解决该环节局部的控制调节问题，环节之间的协调是难以自动实现的，需要人工加以干预。这属于分散式控制。以后随着计算机及控制技术的发展，出现了集中式控制形式，由中心控制室的一台计算机系统对各个环节的参数进行巡回检测、数据处理、控制运算，然后发出控制信号，直接控制被控对象。一台计算机往往同时控制多个回路，即多个水处理工艺环节。在这种控制系统中，集中检测、控制运算工作量大，要求计算机功能强大，有很高的可靠性。一旦控制系统出现故障，整个系统就都会陷于瘫痪。

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