【正文】 制系統(tǒng)⑤單片機(jī)控制由于目前對(duì)于地鐵的控制要求越來(lái)越高，在未來(lái)的發(fā)展中，我們還需要進(jìn)行添加新的控制功能，這就需要我們所設(shè)計(jì)的控制方法能夠進(jìn)行擴(kuò)展，而可編程控制系統(tǒng)比其他系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，并且還可以擴(kuò)展模塊，所以在本課題的設(shè)計(jì)中我選擇選用可編程控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行控制地鐵的排水功能。31重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 排水總體方案設(shè)計(jì)2 排水系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 地鐵水的來(lái)源及排放方式： 城市地鐵水的來(lái)源來(lái)源排放方式雨水城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng)集中空調(diào)冷凝水城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)滲漏廢水城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng)生活污水城市污水管網(wǎng)系統(tǒng)消防廢水城市污水管網(wǎng)系統(tǒng)人員衛(wèi)生間的污水城市污水管網(wǎng)系統(tǒng) 排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能對(duì)于上述產(chǎn)生的幾種水，我們需要對(duì)其進(jìn)行不用處理排放，保證地鐵周圍環(huán)境的干凈。為了排除這些不同種類的水，我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)應(yīng)該具備以下的功能：①各種不同的水通過(guò)不同的管道排放到不同的處理池，不可將幾種水一起排放，造成水的浪費(fèi)；②在處理不同水的處理池應(yīng)設(shè)置3個(gè)傳感器檢測(cè)水位線和1個(gè)報(bào)警器，具備能夠檢測(cè)最低水位、排水水位和最高水位，水位達(dá)到排水位即可啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)排水；③設(shè)置一個(gè)備用的水池，以防止由于污水過(guò)多導(dǎo)致前面幾個(gè)污水處理池超過(guò)警戒線而溢出；④設(shè)置3臺(tái)抽水泵實(shí)施8小時(shí)倒班工作制度，同時(shí)設(shè)置過(guò)載和短路保護(hù)，防止在沒(méi)有人看管的情況下能夠自動(dòng)停止帶故障運(yùn)行，避免抽水泵出現(xiàn)故障或者長(zhǎng)時(shí)間工作導(dǎo)致其損壞；⑤設(shè)置手動(dòng)停止操作，防止出緊急現(xiàn)故障時(shí)能夠手動(dòng)停止進(jìn)行檢修。⑥設(shè)置報(bào)警信號(hào)，能保證系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候自動(dòng)報(bào)警并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)。 系統(tǒng)控制功能設(shè)計(jì)由于排水管道一般處于地面下，且低于市政所鋪設(shè)的污水處理管道，不能夠自動(dòng)地排除污水，需要將處理過(guò)后的污水通過(guò)電動(dòng)機(jī)抽取污水至市政排污管道，所以在設(shè)計(jì)中我們需要考慮不同的地形，通過(guò)多種方案，選取適當(dāng)方式進(jìn)行排污。 處理池的選擇和分配對(duì)于地鐵車站，其污水主要來(lái)源于雨水，生活污水，消防用水和結(jié)構(gòu)滲水等幾個(gè)方面。我們應(yīng)該對(duì)不同的污水進(jìn)行不同的處理，所以在地鐵車站下面我們選擇了三個(gè)污水處理池及一個(gè)備用池來(lái)收集和處理污水。具體分配如下：①1號(hào)水池用于處理生活污水；②2號(hào)水池用于處理結(jié)構(gòu)滲水和消防用水；③3號(hào)水池用于處理雨水；④4號(hào)水池作為備用水池，可以收集處理任何污水。對(duì)于這些污水池，我們?cè)谖鬯幚沓刂性O(shè)置3個(gè)傳感器，分別用來(lái)監(jiān)控滿水位、排水位和低水位，當(dāng)水位達(dá)到滿水位，提示報(bào)警。 處理池的工作方式對(duì)于地鐵的污水處理池，我們?cè)诿總€(gè)污水處理池設(shè)置有進(jìn)出水閥門(mén)，對(duì)于不同編號(hào)的水池有著不同的處理方式。其具體有以下幾種工作方案：①單一集水池自動(dòng)排水控制：當(dāng)有一集水池到達(dá)排水位時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)其排水閥門(mén)并啟動(dòng)當(dāng)前應(yīng)該工作的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行排水，同時(shí)檢測(cè)水位，當(dāng)該水池水位到達(dá)低水位時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉其排水電磁閥并停止排水泵，當(dāng)水位到達(dá)滿水位時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)，防止多余的污水溢出，同時(shí)打開(kāi)備用水池閥門(mén)，將污水收集到備用水池里面。②先到排水位先抽排水控制：按照集水池先到達(dá)排水位的時(shí)間先后順序進(jìn)行排水。即哪個(gè)集水池先到達(dá)排水位，就先對(duì)該集水池進(jìn)行排水；③集水池不同滿水情況下的先到排水位先抽的自動(dòng)排水控制：若１號(hào)排水泵在對(duì)某一集水池進(jìn)行排水的過(guò)程中，其它3個(gè)集水池中有1個(gè)集水池到達(dá)排水位等待排水，則按排水位的時(shí)間先后順序自動(dòng)再打開(kāi)一集水池的排水電磁閥并啟動(dòng)２號(hào)排水泵進(jìn)行排水，且當(dāng)只剩一個(gè)集水池排水時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉２號(hào)排水泵，若此時(shí)還有第三個(gè)水池也到達(dá)排水位，則啟用第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行排水。經(jīng)過(guò)比較選擇，③號(hào)方案最適合，此方案根據(jù)集水池不同到達(dá)排水位的情況來(lái)決定啟動(dòng)排水泵的臺(tái)數(shù)，并按先到達(dá)排水位先抽原則進(jìn)行自動(dòng)排水控制，同時(shí)充分考慮到可能的消防或洪澇災(zāi)害時(shí)大量排水的需要。 車站的控制方式對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，我們需要在任何地方都能看到現(xiàn)場(chǎng)工作狀況并能夠處理故障，對(duì)于本系統(tǒng)，我們提供了三種控制方式：①現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制：當(dāng)系統(tǒng)需要進(jìn)行改動(dòng)或者系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的工作人員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后要能及時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)進(jìn)行處理問(wèn)題，這就需要我們?cè)诠ぷ鳜F(xiàn)場(chǎng)設(shè)置一個(gè)控制系統(tǒng)，能夠手動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制；②程序自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)控制：對(duì)于每一個(gè)系統(tǒng)，都有可能出現(xiàn)人不在的情況，作為一個(gè)自動(dòng)控制的系統(tǒng)，我們應(yīng)該做到人不在的時(shí)候，系統(tǒng)能夠自己關(guān)閉系統(tǒng)，保證設(shè)備的完好，這就需要程序能夠進(jìn)行自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)；③車站控制室遠(yuǎn)程控制：作為有的工作環(huán)境，人不適合進(jìn)入到實(shí)際的工作環(huán)境，這就需要我們通過(guò)軟件將現(xiàn)場(chǎng)工作狀態(tài)顯示到電腦上，在任何地點(diǎn)都可以看到系統(tǒng)的工作實(shí)況，做到遠(yuǎn)程控制。 處理池故障處理方式當(dāng)處理池出現(xiàn)故障時(shí)，我們應(yīng)該對(duì)其給予檢修，在檢修時(shí)我們應(yīng)該關(guān)閉系統(tǒng)然后再進(jìn)行檢修，對(duì)于檢修故障我們?cè)O(shè)置了以下2種方式：①當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，設(shè)置停止按鈕使系統(tǒng)停止下來(lái)，當(dāng)停止按鈕觸發(fā)最后一次排水信號(hào)，所有進(jìn)水閥門(mén)關(guān)閉，排水閥門(mén)打開(kāi)，1號(hào)電機(jī)和備用電機(jī)啟動(dòng)抽水5分鐘后系統(tǒng)自動(dòng)停止工作，保證水池的污水得到處理；②當(dāng)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，此時(shí)沒(méi)有人在工作崗位上時(shí)，系統(tǒng)不可繼續(xù)執(zhí)行抽水工作。關(guān)閉所有排水閥門(mén)，不可關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)，否則將導(dǎo)致污水溢出，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，報(bào)警10分鐘后自動(dòng)斷電。 排水管道的選擇本地鐵排水系統(tǒng)污水有四個(gè)不同的來(lái)源，其中消防用水和結(jié)構(gòu)滲水可以一起處理，考慮到對(duì)不同程度的污水處理方式的不同，對(duì)水資源的再生利用。對(duì)于管道鋪設(shè)應(yīng)該分三類不同的管道，分別對(duì)應(yīng)三個(gè)不同的污水處理池。其中主排水管道要大于各個(gè)污水處理池排除管道，以保證污水能夠從地鐵站迅速排除，當(dāng)某一種污水來(lái)不及處理時(shí)，應(yīng)該將其先排放到第四號(hào)污水處理池等待處理。 控制方法的選擇對(duì)于本系統(tǒng)的控制方法，主要可以采用以下幾種方案進(jìn)行控制：①可編程控制系統(tǒng)控制。 ②繼電器控制系統(tǒng)控制；③單片機(jī)控制系統(tǒng)控制； ④工業(yè)微機(jī)控制系統(tǒng)控制；對(duì)于以上幾種控制方式，各有優(yōu)缺點(diǎn)，其各自的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表22所示。 幾種控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)控制器類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)可編程控制系統(tǒng)控制可進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制，可進(jìn)行模擬量控制，使用梯形圖編程簡(jiǎn)單易懂，壽命長(zhǎng)、可靠性高，控制非常靈活。造價(jià)較高繼電器控制系統(tǒng)控制很強(qiáng)的抗干擾能力只能進(jìn)行開(kāi)關(guān)量，可靠性低，觸點(diǎn)數(shù)較少，繼電器受制約。單片機(jī)控制系統(tǒng)控制高集成度，體積小，高可靠性 低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品，控制功能強(qiáng)易擴(kuò)展 ，價(jià)格低廉?？垢蓴_能力差，故障率高，不易擴(kuò)展，對(duì)環(huán)境依賴性強(qiáng)，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)。工業(yè)微機(jī)控制系統(tǒng)控制快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜。不能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，抗干擾能力及適應(yīng)性差。PLC針對(duì)工業(yè)順序控制，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有很高的可靠性。PLC在電路布局、機(jī)械結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計(jì)各方面決定了PLC的高抗干擾能力。電路布局方面的主要模塊都采用大規(guī)模與超大規(guī)模的繼承電路，在輸入輸出系統(tǒng)中采用完善隔離等的通道保護(hù)功能；在電路機(jī)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵及防震等各方面都做了周密的考慮；在電路硬件方面采用了隔離、屏蔽、濾波及接地等抗干擾技術(shù)；在軟件上采用了數(shù)次濾波及循環(huán)掃描、成批輸入、成批輸出處理技術(shù)。所有這些都使PLC具有非常高的抗干擾能力，從而使PLC絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。由于PLC的品種、型號(hào)、規(guī)格、功能各不相同，綜合多種因素考慮，本設(shè)計(jì)選擇了德國(guó)西門(mén)子公司的一種小型可編程控制器S7200系列可編程控制器。SIMATIC S7200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7200系列具有極高的性價(jià)比。重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件選型3 系統(tǒng)硬件選型 輸入輸出接口的確定本次地鐵排水控制系統(tǒng)我采用PLC編程來(lái)進(jìn)行控制的，通過(guò)PLC的輸入輸出控制，實(shí)現(xiàn)每個(gè)排水池的自動(dòng)排水操作。通過(guò)對(duì)地鐵水來(lái)源的分析，我們采用了4個(gè)處理池和3臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行處理污水，每個(gè)處理池設(shè)置傳感器進(jìn)行滿水位、排水位和低水位檢測(cè)，當(dāng)水位處于低水位時(shí)，低水位指示燈亮，排水閥門(mén)關(guān)閉，同時(shí)電動(dòng)機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)水位處于排水位時(shí)，排水閥門(mén)打開(kāi)，低水位指示燈熄滅，排水位指示燈亮，1臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)排水；若此時(shí)還有2號(hào)水池到達(dá)排水位，則打開(kāi)該水池的排水閥門(mén)，同時(shí)啟用2臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行排水；若此時(shí)還有3號(hào)水池也到達(dá)排水位，則啟用第3臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行排水；若此時(shí)有水池到達(dá)滿水位，則將其多余的水排入4號(hào)備用水池。其具體分配件表31。 I/O分配表輸入點(diǎn)功能輸出點(diǎn)功能池1低水位檢測(cè)池1進(jìn)水閥門(mén)池1排水位檢測(cè)池1排水閥門(mén)池1滿水位檢測(cè)池2進(jìn)水閥門(mén)池2低水位檢測(cè)池2排水閥門(mén)池2排水位檢測(cè)池3進(jìn)水閥門(mén)池2滿水位檢測(cè)池3排水閥門(mén)池3低水位檢測(cè)池4進(jìn)水閥門(mén)池3排水位檢測(cè)池4排水閥門(mén)池3滿水位檢測(cè)池1低水位指示池4低水位檢測(cè)池1排水位指示池4排水位檢測(cè)池1滿水位指示池4滿水位檢測(cè)池2低水位指示一臺(tái)電機(jī)故障檢測(cè)池2排水位