红兴隆污水处理监控系统设计

【摘要】：在工业化和城市化的今天，人们为了满足日常生活的需求产生了大量的城市生活污水，处理好这些生活污水不仅是为了保护环境，还为了切实提高人们的生活质量。随着自动化监控技术的发展，污水处理监控系统应运而生，大大提升了城市污水处理的效率，并且降低了污水处理的成本，在污水处理领域具有重要意义。 本文针对城市污水处理的特点，提出了组建自动化监控系统的方法，以PLC为自动化监控系统的核心，自行定义上位机和PLC串口通讯的协议，并采用LabVIEW为上位机开发特定组态软件，组件了集自动控制、数据采集和状态监控为一体的自动化监控系统，克服了传统监控系统稳定性低，扩展性差、成本高、精度低等问题。 在硬件设计部分，采用工业控制计算机为上位机，采用西门子S7-200PLC为下位机，下位机通过PLC综合控制柜与各个设备和仪器相连，总体构成三级结构，上位机为用户提供交互界面，显示和保存数据，并将命令传递给PLC，PLC采集设备和仪器的数据并传递给上位机，执行上位机的相关命令。 在软件设计部分，根据S7-200PLC自由口通讯的特性，定义了一套实现简单、高效率的通讯协议，基于此协议，分别使用LabVIEW和STEP-7为上位机和S7-200PLC设计了通讯程序，并且扩展了LabVIEW的程序，实现了上位机与电磁流量计的通讯，最后使用LabVIEW编写了上位机组态软件，实现了用户与监控系统之间的交互，使用户通过对组态软件的简单操作，就可以实现监控系统的所有功能。 本污水处理监控系统在试运行期的多次调试之后，已经进入稳定运行状态，能够对污水处理各个环节进行监控，对污水处理设备进行自动控制，各项功能实现正常，满足了污水处理监控系统的设计要求，通过了验收。 【关键词】：监控系统 LabVIEW PLC 自由口通讯 交互界面
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703;TP277
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外的研究现况10-11
• 1.2.1 国内的研究现况10-11
• 1.2.2 国外的研究现况11
• 1.3 论文主要研究内容11-12
• 1.4 本文结构12-13
• 第2章 监控系统设计需求和总体方案13-28
• 2.1 红兴隆污水处理工艺介绍13
• 2.2 监控系统的设计需求13-15
• 2.2.1 监控系统简介13-14
• 2.2.2 监控系统结构设计需求14
• 2.2.3 程序设计需求14-15
• 2.2.4 自动控制需求15
• 2.3 监控系统总体方案的设计15-27
• 2.3.1 可编程逻辑控制技术简介15-16
• 2.3.2 监控系统设计思路16
• 2.3.3 污水处理设备和测量仪器16-17
• 2.3.4 监控系统总体方案设计17-18
• 2.3.5 PLC 及其功能模块设计18-26
• 2.3.6 上位机、PLC 和各设备之间的通讯26
• 2.3.7 系统的可靠性设计26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 污水处理监控系统通讯设计28-50
• 3.1 监控系统通讯设计组成28
• 3.2 PLC 与上位机通讯协议的设计28-39
• 3.2.1 S7-200 PLC 通讯模式29-31
• 3.2.2 自由口通讯的特点31-37
• 3.2.3 自由口模式下定义通讯协议37-39
• 3.3 PLC 与上位机通讯的实现39-47
• 3.3.1 PLC 通讯程序设计39-43
• 3.3.2 LabVIEW 通讯程序设计43-47
• 3.4 上位机与电磁流量计通讯47-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 上位机组态软件设计50-62
• 4.1 组态软件总体设计50
• 4.2 组态软件程序设计50-60
• 4.2.1 设备控制51-54
• 4.2.2 设备状态54-55
• 4.2.3 水质参数55-56
• 4.2.4 报警设置56-57
• 4.2.5 数据保存、查询和报表57-59
• 4.2.6 自动控制59-60
• 4.2.7 版本信息60
• 4.3 本章小结60-62
• 第5章 监控系统的调试与检验62-70
• 5.1 监控系统硬件调试62-65
• 5.1.1 PLC 综合控制柜上电调试62-63
• 5.1.2 测量仪器上电调试63-64
• 5.1.3 污水处理设备手动调试64
• 5.1.4 S7-200 PLC 模块和中间继电器调试64-65
• 5.2 监控系统软件调试65-67
• 5.2.1 上位机与 PLC 通讯程序调试65-66
• 5.2.2 组态软件自动控制功能调试66
• 5.2.3 组态软件报警功能调试66-67
• 5.3 监控系统总体调试67-68
• 5.4 监控系统运行结果68-69
• 5.5 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文75-77
• 致谢77

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