清华大学毕业设计 排水总体方案设计
携式产品，控制功能强易扩展 ，价格低廉。 工业微机控制系统控制 依赖性强，开发周期长。 不能适应恶劣的工作快速、实时性强、模型复杂。 环境，抗干扰能力及适应性差。 PLC针对工业顺序控制，在工业现场有很高的可靠性。PLC在电路布局、机械结构及软件设计各方面决定了PLC的高抗干扰能力。电路布局方面的主要模块都采用大规模与超大规模的继承电路，在输入输出系统中采用完善隔离等的通道保护功能；在电路机构上对耐热、防潮、防尘及防震等各方面都做了周密的考虑；在电路硬件方面采用了隔离、屏蔽、滤波及接地等抗干扰技术；在软件上采用了数次滤波及循环扫描、成批输入、成批输出处理技术。所有这些都使PLC具有非常高的抗干扰能力，从而使PLC绝对不会出现死机现象。
由于PLC的品种、型号、规格、功能各不相同，综合多种因素考虑，本设计选择了德国西门子公司的一种小型可编程控制器S7-200系列可编程控制器。SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性价比。
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清华大学毕业设计 系统硬件选型
3 系统硬件选型
3.1 输入输出接口的确定
本次地铁排水控制系统我采用PLC编程来进行控制的，通过PLC的输入输出控制，实现每个排水池的自动排水操作。通过对地铁水来源的分析，我们采用了4个处理池和3台电动机来进行处理污水，每个处理池设置传感器进行满水位、排水位和低水位检测，当水位处于低水位时，低水位指示灯亮，排水阀门关闭，同时电动机处于停止状态；当水位处于排水位时，排水阀门打开，低水位指示灯熄灭，排水位指示灯亮，1台电动机启动排水；若此时还有2号水池到达排水位，则打开该水池的排水阀门，同时启用2台电动机进行排水；若此时还有3号水池也到达排水位，则启用第3台电动机进行排水；若此时有水池到达满水位，则将其多余的水排入4号备用水池。其具体分配件表3-1。
表3.1 I/O分配表
输入点 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I2.0 I2.1 I2.2 功能 池1低水位检测 池1排水位检测 池1满水位检测 池2低水位检测 池2排水位检测 池2满水位检测 池3低水位检测 池3排水位检测 池3满水位检测 池4低水位检测 池4排水位检测 池4满水位检测 一台电机故障检测 二台电机故障检测 三台电机故障检测 启动 停止 7
输出点 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 Q2.4 Q2.5 Q2.6 功能 池1进水阀门 池1排水阀门 池2进水阀门 池2排水阀门 池3进水阀门 池3排水阀门 池4进水阀门 池4排水阀门 池1低水位指示 池1排水位指示 池1满水位指示 池2低水位指示 池2排水位指示 池2满水位指示 池3低水位指示 池3排水位指示 池3满水位指示
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Q2.7 Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 Q3.6 Q3.7 Q4.0 Q4.1 Q4.2 池4低水位指示 池4排水位指示 池4满水位指示 第一台电机运行指示 第二台电机运行指示 第三台电机运行指示 第一台电机工作时间指示灯 第二台电机工作时间指示灯 第三台电机工作时间指示灯 第一台电机故障报警指示 第二台电机故障报警指示 第三台电机故障报警指示 由表3-1可以看出，本次共需要17个输入接口，29个输出接口，而实验室的西门子西门子S7-200 CPU224型PLC有22输入18输出，输入满足条件，输出不够，这应该添加扩展模块。
3.2 系统控制方案图
对于一个系统，我们应该有其工作的方案图，通过工作的方案图，可以明显的看出系统的工作过程，对于本系统，我有以下设计：
①设计了四个水池，每个水池都有进出水阀门，每个阀门引一条线给予控制器，通过控制器的控制来确定阀门的开关；
②设计了三个电动机，每个电动机有一个驱动器来进行驱动，电动机来带动水泵的运行，水泵的排水管道进入市政不同的排水沟；
③每台电动机有过电流反馈信号，通过这个信号，可以确保电机不会因为电流过大而导致损坏；
④本系统有声光报警信号，可以提供故障报警； ⑤本系统设计了PC数据口接线，可以进行与PC通讯。
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PC接口数据线声光报警信号控制器对电磁阀的控制输出信号电机驱动输出信号驱动器1各池水位传感器对PLC的反馈信号驱动器2驱动器3各电机过流过压过热反馈信号池1池2池3池4电机1阀4电机2电机3阀1阀2阀3水泵由电机驱动箭头指向为水流流向主泵1主泵2备用泵排水沟 图3.1 系统控制方案图
3.3 传感器的选择
LC-SW1型水位传感器容器内的水位传感器，将感受到的水位信号传送到控制器，控制器内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后根据偏差的性质，向给水电动阀发出\开\关\的指令，保证容器达到设定水位。进水程序完成后，温控部份的计算机向供给热媒的电动阀发出\开\的指令，于是系统开始对容器内的水进行加热。到设定温度时。控制器才发出关阀的命令、切断热源，系统进入保温状态。程序编制过程中，确保系统在没有达到安全水位的情况下，控制热源的电动调节阀不开阀，从而避免了热量的损失与事故的发生。
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3.4 阀门的选择
阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能，ZBSF不锈钢电磁阀为分步动作直接先导式电磁阀，根据断电时所处开关状态的不同，可分为常闭电磁阀和常开电磁阀。常闭电磁阀，线圈通电后衔铁在电磁力作用下先带动副阀工启，主阀形成的介质压差和电磁力的作用下而开启。线圈断电，衔铁部件复位，主副阀利用介质压力而紧密关关闭。
常开电磁阀，线圈通电后，衔铁在磁力作用下下移，推动副阀阀塞下移，直到和副阀座压紧，副阀关闭，由于主阀阀杯上下压差趋于相等，主阀阀杯由磁力和自重压紧紧密封面，阀门关闭。线圈断电，磁力为零，衔铁和副阀阀塞由弹簧作用上升，副阀打开，主阀阀杯内介质经副阀流走，压力下降，主阀阀杯由下下压差作用向上升起，主阀打开，阀门开启。
图3.1 阀门结构图
3.5 泵的选择
GDD型泵是管道式安装的立式单级单吸清水离心泵，广泛应用于农业给排水、自来水加压、高层建筑消防生活供水以及空调冷暖循环系统，主要供输送稀释的、不腐蚀的清水及物理化学性质类似水，不含固体颗粒或纤维的液体。
GDF250-20性能参数：
表3.2 GD250-20 水泵详细参数
品牌：冠星水泵 性能：防爆 型号：GD250-20 用途：管道泵 材质：铸铁 泵轴位置：边立式
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