【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ...... 27 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 28 5 第一章 緒論 本課題設(shè)計(jì)的背景 中國(guó)水資源短缺、淡水資源總量約每年 26200 億 m179。，人均占有量為 2392m179。，為世界人均占有量的四分之一，名列第 110 位，由于各地區(qū)處于不同的水文帶 及季風(fēng)氣候影響，水資源與徒弟、礦產(chǎn)資源分布和工業(yè)用水結(jié)構(gòu)不相適應(yīng)。水污染嚴(yán)重，水質(zhì)型缺少更加劇了水資源的短缺。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市生活水平的提高，很多地區(qū)特別在北方和某些沿海城市發(fā)生水資源短缺和污染問題。水資源的本身不足和水源的污染已成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)制約因素。因此必須實(shí)行水資源的統(tǒng)一規(guī)劃與管理，把用水問題，特別是將節(jié)水工作納入社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，建立與健全相應(yīng)的規(guī)章制度，認(rèn)真貫徹開源節(jié)流并重方針，加強(qiáng)節(jié)水的科學(xué)管理，全面開展節(jié)水工作，通過多種途徑開辟水源，將強(qiáng)污廢水處理，搞好污廢水回用，保護(hù)生態(tài) 環(huán)境。 從一些國(guó)家的家庭用水調(diào)查來看，洗衣、沖洗廁所、洗澡等用水占家庭用水的 80%左右。改進(jìn)衛(wèi)生設(shè)施，采用節(jié)水型家用設(shè)備是誠(chéng)實(shí)節(jié)約用水的重點(diǎn)。節(jié)水產(chǎn)品的使用是非常有效的節(jié)水措施，既節(jié)約了用水又減少了用水費(fèi)用的開支。隨著城市精神文明的提高和水資源的精確，節(jié)約用水越來越重要。 本課題的現(xiàn)狀 目前許多家庭雖然有一定的意識(shí)去節(jié)水、比如：一水多用、用節(jié)水水龍頭、節(jié)水水箱、節(jié)水馬桶等。但偶爾也造成不必要的浪費(fèi)和水資源的流失。所以我們打算用一個(gè)家庭節(jié)水裝置來使家庭生活雜用水回收再利用。 6 本課題的設(shè) 計(jì)內(nèi)容 本課題設(shè)計(jì)的目的和意義 1．進(jìn)一步鞏固和加深對(duì)所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)的認(rèn)識(shí)掌握，使之系統(tǒng)化、綜合化。 2． 綜合運(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能進(jìn)行分析和解決實(shí)際問題的能力。 3．根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，針對(duì)本專業(yè)所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 4． 樹立符合國(guó)情和生產(chǎn)實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想和觀點(diǎn)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)、實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識(shí)、善于與他人合作的工作作風(fēng)。 5．獲得從事科研工作的初步訓(xùn)練， 獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用已學(xué)知識(shí)解決實(shí)際文集的能 力，尤其注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取新知識(shí)的能力。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本課題主要研究的是利用 PLC 來設(shè)計(jì)一個(gè) 一個(gè)家庭用節(jié)水系統(tǒng)，相當(dāng)于簡(jiǎn)單的中水處理系統(tǒng)，能收集生活中洗衣機(jī)或浴缸排放的不太臟的水進(jìn)行二次或三次利用，如沖廁所或洗拖把用。 因此，該系統(tǒng)的主要設(shè)備 包括以下幾個(gè)部分： （ 1）傳感器 （ 2）過濾器 （ 3）泵（ 4） 電磁 閥 （ 5）推桿 （ 6）按鈕 （ 7）閥 。軟件部分則有：（ 1） PLC （ 2）組態(tài) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 下面簡(jiǎn)單介紹下該項(xiàng)目中比較重要的幾個(gè)硬件部分： （ 1）傳感器 光電傳感器是采用光電元 件 作為 檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。而本項(xiàng)目里我采用光電傳感器來對(duì)水進(jìn)行檢測(cè)，并分辨出水的混濁程度來進(jìn)行后面的選擇。 （ 2）過濾器 過濾器是輸送介質(zhì)管道上不可缺少的一種裝置，通常安裝在定水位閥、減壓閥或其他設(shè)備的進(jìn)口端，用來消除介質(zhì)中的雜質(zhì)，以保護(hù)閥門及設(shè)備的正常使用。當(dāng)流體進(jìn)入置有一定規(guī)格濾網(wǎng)的濾筒后，其雜質(zhì)被阻擋，而情節(jié)的綠葉則由過濾器的出口排出， 7 當(dāng)需要清洗時(shí)，只要將可拆卸的濾 筒取出，處理口重新裝入即可，因此，使用維護(hù)極為方便。本項(xiàng)目中我將其放在分辨可再利用的水的后面泵的前面。 （ 3）泵 水泵用來提升液位、輸送液體或使液體增加壓力 即把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能編程液體能量從而達(dá)到抽送液體目的的機(jī)器。本項(xiàng)目我通過泵來對(duì)分辨和過濾后的水送到儲(chǔ)存水箱中。 （ 4） 電磁 閥 電磁閥是工業(yè)過程自動(dòng)化控制系統(tǒng) 用的執(zhí)行器，它在接受電控信號(hào)后能自動(dòng)開啟或關(guān)閉閥門，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道中流體介質(zhì)的通斷控制，從而對(duì)系統(tǒng)中的溫度、流量、壓力等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)或遠(yuǎn)程控制。 本項(xiàng)目中我采用幾個(gè)電磁閥來判斷水的利用度。 系統(tǒng)的軟件的設(shè)計(jì) （ 1） PLC 是整個(gè)控制系統(tǒng)中的核心，它要完成多系統(tǒng)中所有輸入號(hào)的采集、所有輸出單元的控制以及對(duì)外的數(shù)據(jù)交換。因此我們?cè)谶x擇 PLC 時(shí)，要考慮 PLC 的指令執(zhí)行速度、指令豐富程度、內(nèi)存空間、通訊接口及協(xié)議、帶擴(kuò)展模塊的能力及編程軟件的方便與否等多方面的因素。 而該家庭節(jié)水項(xiàng)目中，我們應(yīng)用 PLC 來實(shí)現(xiàn)光電傳感器的判斷、液位傳感器的判斷、定時(shí)水刷和定時(shí)投藥等功能。 （ 2） 組態(tài)軟件一般有圖形界面系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、第三方程序接口組件和控制功能組成。圖形界面系統(tǒng)用于生成現(xiàn)場(chǎng)過程圖形畫面； 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)的參數(shù)；第三方程序接口組件用于組態(tài)軟件與其他應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)；控制功能組件用于生成監(jiān)控所需的控制策略。 本項(xiàng)目中，我們應(yīng)用組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)其大概功能。能夠形象的展現(xiàn)出其運(yùn)行過程。 8 第二章 系統(tǒng)控制方案的確定 課題簡(jiǎn)單介紹 本課題主要研究的是利用 PLC 來設(shè)計(jì)一個(gè)一個(gè)家庭用節(jié)水系統(tǒng)，相當(dāng)于簡(jiǎn)單的中水處理系統(tǒng)，能收集生活中洗衣機(jī)或浴缸排放的不太臟的水進(jìn)行二次或三次利用， 如沖廁所或洗拖把用 。 方案分析和設(shè)計(jì) 本課題首先要做的是對(duì)用過的水進(jìn)行分辨，對(duì)水分辨后，判斷其潔凈度然后進(jìn)行篩選， 臟水就打開排水閥排放 ， 較于凈的水就開啟抽水泵將水吸入儲(chǔ)水箱，以備二次利用。 吸入儲(chǔ)水箱后，儲(chǔ)水箱能定期殺菌和清洗，課題要求能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)周期性清晰和殺菌，也可隨時(shí)手動(dòng)開啟清洗，也可手動(dòng)開啟投藥器殺菌。當(dāng)儲(chǔ)水箱水位達(dá)到一定水位時(shí)，報(bào)警燈亮，并停止抽水進(jìn)儲(chǔ)水箱。 針對(duì)上面課題要求首先要解決的是對(duì)水的分辨，所以我通過資料查詢覺得運(yùn)用傳感器可以實(shí)現(xiàn)該要求，后面的閥、泵、定期投藥、刷洗等通過 PLC 來控制。 初步設(shè)計(jì)時(shí)，能夠?qū)⑸钗鬯玫阶畲蠡?。除了光電傳感器判斷出水過于渾濁排掉的水以外，都能通過后面蒸餾器的處理使水循環(huán)使用。但是當(dāng)計(jì)算成本時(shí)發(fā)現(xiàn)其成本價(jià)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過本來想達(dá)到的目 9 標(biāo)。雖然效果比較好，但相比較節(jié)水來說過于浪費(fèi)。因此我們將蒸餾器省去。換成簡(jiǎn)單的儲(chǔ)水箱，然后進(jìn)行簡(jiǎn)單的水處理，使其達(dá)到除了能飲用以外的功能。因此有了下面的設(shè)計(jì)圖。 這張圖取上圖中的中間環(huán)節(jié)，將蒸餾器換成簡(jiǎn)單的儲(chǔ)水罐，然后對(duì)其進(jìn)行鉆孔，設(shè)計(jì)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)投藥，定時(shí)清洗。這樣盡能夠?qū)崿F(xiàn)題目所要求的再次利用，也在家庭能夠接受的范圍內(nèi)，能夠初步實(shí)現(xiàn)課題要求。 10 第三張 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 傳感器的介紹 能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的