基于PLC的地铁排水控制新版系统优秀毕业设计方案.doc

XXXX大学

毕业设计（论文）

题 目 地铁排水控制系统设计

院 （系） 电气和信息工程学院
专业班级 XXX -01
学生姓名 XXXX 学号 XXXXXXX
指导老师 XXXX 职称 XXXX
评阅老师 职称

201X年 X 月 XX 日

学生毕业设计（论文）原创性申明

本人以信誉申明：所呈交毕业设计（论文）是在导师指导下进行设计（研究）工作及取得结果，设计（论文）中引用她（她）人文件、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中结论和结果为本人独立完成，不包含她人结果及为取得重庆科技学院或其它教育机构学位或证书而使用其材料。和我一同工作同志对本设计（研究）所做任何贡献均已在论文中作了明确说明并表示了谢意。

毕业设计（论文）作者（签字）：
年 月 日

摘 要

伴随城市发展，城市交通变得越来越拥挤，大家正在寻求另外方便交通工具，而地铁出现正恰到好四处理了该问题，地铁方便快捷，正成为现在最受欢迎交通工具，所以，研究地铁系统排水系统搜集和排放，含有十分关键理论意义和实际应用意义。
本文首先介绍了地铁研究背景和发展现实状况，然后提出总体设计方案，经过对总体方案分析，确定水池数目和电动机数量，深入确定系统硬件和软件组成，确定硬件型号和应该使用软件，绘制CAD和步骤图来展现系统关键工作方法，经过PLC程序进行编程控制，利用传感器水位检测来达成排水目标，最终再对设计系统提出改善和提议。
关键词：排水 自动控制 PLC 次序控制

ABSTRACT

With the development of cities, the traffic is becoming increasingly crowded, people are looking for another convenient means of transport, the emergence of the subway are just the right solution to the problem, subway convenient, is becoming the most popular means of transport today Therefore, the collection and emissions Research subway system drainage systems, has very important theoretical and practical significance.
This paper describes the background research and development status of the subway, then made the overall design scheme, through the analysis of the overall program to determine the number and the number of the motor pool, to further determine the hardware and software system components, determine the hardware signals and should be used software, CAD drawing and flowcharts to show the system's main work, carried out by the PLC programming control, using sensors to detect water level to achieve the purpose of drainage, and finally suggest improvements and recommendations for the design of the system.
Keywords: Drainage; automatic control; PLC; sequence control

目 录

摘 要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3 中国研究现实状况 1
1.4 地铁排水设计方法 2
2 排水系统总体方案设计 3
2.1 地铁水起源及排放方法 3
2.2 排水系统实现功效 3
2.3 系统控制功效设计 3
2.3.1 处理池选择和分配 3
2.3.2 处理池工作方法 4
2.3.3 车站控制方法 4
2.3.4 处理池故障处理方法 5
2.3.5 排水管道选择 5
2.3.6 控制方法选择 5
3 系统硬件选型 7
3.1 输入输出接口确实定 7
3.2 系统控制方案图 8
3.3 传感器选择 9
3.4 阀门选择 10
3.5 泵选择 10
3.6 电机选择 11
3.7 接触器选择 11
3.8 继电器选择 12
4 系统控制硬件设计 13
4.1 系统主电路 13
4.2 输入回路 13
4.3 输出回路 13
5 控制系统程序设计 14
5.1 系统步骤图设计 14
5.1.1系统总步骤图 14
5.1.2 开启程序步骤图 16
5.1.3 排水控制步骤图 17
5.1.4 满水控制步骤图 18
5.1.5 阀门控制步骤图 19
5.1.6 定时报警控制步骤图 20
5.2 西门子PLC程序设计 21
5.2.1 西门子PLC程序设计规则 21
5.2.2 水位检测和显示程序 21
5.2.3 进出水阀门控制程序 22
5.2.4 定时计数程序 22
5.2.5 一台电动机开启程序 23
5.2.6 两台电动机开启程序 24
5.2.7 三台电动机开启程序 24
6 体会和收获 26
7 结论和展望 28
7.1 结论 28
7.2课题展望 28
致 谢 29
参考文件 30

1 绪论

1.1 研究背景
伴随社会越来越进步，大家对出行需求也越来越高，现在城市汽车数量增幅较大，直接造成了路面交通形成拥堵，为了处理路面交通拥堵，城市轨道交通成为一个有效疏导地面人流和缓解交通堵塞关键手段。
地铁车站设计是地铁总设计中最关键设计，经过车站设计能确保乘客方便坐上地铁，地铁车站排水设计是车站给排水及防灾设计关键内容之一，立即排放车站内部积水，对车辆正常运行及各类电器设备保护有着关键意义。地铁车站设备监控系统分为中央级，车站级和就地级三级对车站设备进行监控，在中央级和车站级进行系统管理。车站设备监控系统对全线各个车站通风空调系统设备、给排水设备、自动扶梯、电梯、车站公共区照明、广告照明、车站事故照明电源、屏蔽门、人防密闭隔断门等车站设备进行全方面且有效自动化监控及管理，确保设备处于高效，节能，可靠最好运行状态，发明一个舒适地下环境；并能在火灾等灾难或阻塞事故状态下，愈加好地协调车站设备运行，充足发挥多种设备应有作用，确保乘客安全和设备正常运行。

1.2 研究意义
快速轨道交通系统在大城市圈中含有不可替换作用，对城市交通结构、城市形态调整全部有着巨大影响。在大城市圈中，需要考虑城市外围地域和城市中心部之间紧密交通联络，而城际轨道交通系统恰恰正是促进这种交通结构合理化关键手段。为此，不仅需要重视城市中心部地铁建设，而且必需给于城际轨道交通以足够关注。为实现城市公共交通系统较大分担率，必需加强轨道交通系统建设，加强地域之间协调、计划。轨道交通发展应该纳入全部
市圈发展战略计划，现在将轨道交通作为独立系统进行计划方法值得商榷，应该从体制和机构上进行协调。城市发展战略计划中交通专题计划，应和经济发展政策和其它交通方法相协调，确定轨道交通系统发展政策及整体网络布局，最大程度发挥其在地域发展中作用，合理诱导城市圈发展，促进地域发展战略目标实现，为实现可连续发展发明条件。

1.3 中国研究现实状况
在中国，现在已经有33个城市已经计划轨道交通建设，其中28个城市已获批，且现在北京、天津、上海、广州、南京、沈阳、成全部、武汉、西安、重庆、

图1.1 全国地铁分布图
深圳、苏州等11个城市均已开通地铁。地铁建设现在已经发展为一个城市交通现代化关键标识之一，地铁在全国分布图可见图1-1。

1.4 地铁排水设计方法
而地铁车站中最关键设计之一就是地铁排水设计。立即对车站积水进行排放对对车辆正常运行及各类电器设备保护有着关键意义。对于地铁排水控制方法有很多：
①可编程控制系统
②继电器控制系统
③集散控制系统
④工业微机控制系统
⑤单片机控制
因为现在对于地铁控制要求越来越高，在未来发展中，我们还需要进行添加新控制功效，这就需要我们所设计控制方法能够进行扩展，而可编程控制系统比其它系统稳定性好，而且还能够扩展模块，所以在本课题设计中我选择选择可编程控制系统来进行控制地铁排水功效。

2 排水系统总体方案设计

2.1 地铁水起源及排放方法
城市地铁水起源及排放方法见下表2.1：
表2.1 城市地铁水起源
起源
排放方法
雨水
城市雨水管网系统
集中空调冷凝水
城市雨水管网系统
结构渗漏废水
城市雨水管网系统
生活污水
城市污水管网系统
消防废水
城市污水管网系统
人员卫生间污水
城市污水管网系统

2.2 排水系统实现功效
对于上述产生多个水，我们需要对其进行不用处理排放，确保地铁周围环境洁净。为了排除这些不一样种类水，我们所设计系统应该含有以下功效：
①多种不一样水经过不一样管道排放到不一样处理池，不可将多个水一起排放，造成水浪费；
②在处理不一样水处理池应设置3个传感器检测水位线和1个报警器，含有能够检测最低水位、排水水位和最高水位，水位达成排水位即可开启电动机排水；
③设置一个备用水池，以预防因为污水过多造成前面多个污水处理池超出警戒线而溢出；
④设置3台抽水泵实施8小时倒班工作制度，同时设置过载和短路保护，预防在没有些人看管情况下能够自动停止带故障运行，避免抽水泵出现故障或长时间工作造成其损坏；
⑤设置手动停止操作，预防出紧急现故障时能够手动停止进行检修。
⑥设置报警信号，能确保系统出现故障时候自动报警并实现自动关闭系统。

2.3 系统控制功效设计
因为排水管道通常处于地面下，且低于市政所铺设污水处理管道，不能够自动地排除污水，需要将处理过后污水经过电动机抽取污水至市政排污管道，所以在设计中我们需要考虑不一样地形，经过多个方案，选择合适方法进行排污。
2.3.1 处理池选择和分配
对于地铁车站，其污水关键起源于雨水，生活污水，消防用水和结构渗水等多个方面。我们应该对不一样污水进行不一样处理，所以在地铁车站下面我们选择了三个污水处理池及一个备用池来搜集和处理污水。具体分配以下：
①1号水池用于处理生活污水；
②2号水池用于处理结构渗水和消防用水；
③3号水池用于处理雨水；
④4号水池作为备用水池，能够搜集处理任何污水。
对于这些污水池，我们在污水处理池中设置3个传感器，分别用来监控满水位、排水位和低水位，当水位达成满水位，提醒报警。
2.3.2 处理池工作方法
对于地铁污水处理池，我们在每个污水处理池设置有进出水阀门，对于不一样编号水池有着不一样处理方法。其具体有以下多个工作方案：
①单一集水池自动排水控制：当有一集水池抵达排水位时，自动打开其排水阀门并开启目前应该工作电动机进行排水，同时检测水位，当该水池水位抵达低水位时，自动关闭其排水电磁阀并停止排水泵，当水位抵达满水位时，关闭进水阀门，预防多出污水溢出，同时打开备用水池阀门，将污水搜集到备用水池里面。
②先到排水位先抽排水控制：根据集水池先抵达排水位时间前后次序进行排水。即哪个集水池先抵达排水位，就先对该集水池进行排水；
③集水池不一样满水情况下先到排水位先抽自动排水控制：若１号排水泵在对某一集水池进行排水过程中，其它3个集水池中有1个集水池抵达排水位等候排水，则按排水位时间前后次序自动再打开一集水池排水电磁阀并开启２号排水泵进行排水，且当只剩一个集水池排水时，自动关闭２号排水泵，若此时还有第三个水池也抵达排水位，则启用第三台电动机进行排水。
经过比较选择，③号方案最适合，此方案依据集水池不一样抵达排水位情况来决定开启排水泵台数，并按先抵达排水位先抽标准进行自动排水控制，同时充足考虑到可能消防或洪涝灾难时大量排水需要。
2.3.3 车站控制方法
对于一个控制系统，我们需要在任何地方全部能看到现场工作情况并能够处理故障，对于本系统，我们提供了三种控制方法：
①现场手动控制：当系统需要进行改动或系统出现故障时，现场工作人员发觉问题后要能立即关闭系统进行处理问题，这就需要我们在工作现场设置一个控制系统，能够手动关闭系统，达成现场手动控制；
②程序自动关闭系统控制：对于每一个系统，全部有可能出现人不在情况，作为一个自动控制系统，我们应该做到人不在时候，系统能够自己关闭系统，确保设备完好，这就需要程序能够进行自动关闭系统；
③车站控制室远程控制：作为有工作环境，人不适合进入到实际工作环境，这就需要我们经过软件将现场工作状态显示到电脑上，在任何地点全部能够看到系统工作实况，做到远程控制。
2.3.4 处理池故障处理方法
当处理池出现故障时，我们应该对其给检修，在检修时我们应该关闭系统然后再进行检修，对于检修故障我们设置了以下2种方法：
①当系统出现故障时，设置停止按钮使系统停止下来，当停止按钮触发最终一次排水信号，全部进水阀门关闭，排水阀门打开，1号电机和备用电机开启抽水5分钟后系统自动停止工作，确保水池污水得四处理；
②当电机发生故障时，此时没有些人在工作岗位上时，系统不可继续实施抽水工作。关闭全部排水阀门，不可关闭进水阀门，不然将造成污水溢出，系统发出报警，报警10分钟后自动断电。
2.3.5 排水管道选择
当地铁排水系统污水有四个不一样起源，其中消防用水和结构渗水能够一起处理，考虑到对不一样程度污水处理方法不一样，对水资源再生利用。对于管道铺设应该分三类不一样管道，分别对应三个不一样污水处理池。其中主排水管道要大于各个污水处理池排除管道，以确保污水能够从地铁站快速排除，当某一个污水来不及处理时，应该将其先排放到第四号污水处理池等候处理。
2.3.6 控制方法选择
对于本系统控制方法，关键能够采取以下多个方案进行控制：
①可编程控制系统控制; ②继电器控制系统控制；
③单片机控制系统控制； ④工业微机控制系统控制；
对于以上多个控制方法，各有优缺点，其各自优缺点见表2-2所表示。
表2.2 多个控制方案优缺点
控制器类型
优点
缺点
可编程控制系统控制
可进行开关量控制，可进行模拟量控制，使用梯形图编程简单易懂，寿命长、可靠性高，控制很灵活。
造价较高
继电器控制系统控制
很强抗干扰能力
只能进行开关量，可靠性低，触点数较少，继电器受制约。
单片机控制系统控制
高集成度，体积小，高可靠性 低电压，低功耗，便于生产便携式产品，控制功效强易扩展 ，价格低廉。
抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依靠性强，开发周期长。
工业微机控制系统控制
快速、实时性强、模型复杂。
不能适应恶劣工作环境，抗干扰能力及适应性差。
PLC针对工业次序控制，在工业现场有很高可靠性。PLC在电路布局、机械结构及软件设计各方面决定了PLC高抗干扰能力。电路布局方面关键模块全部采取大规模和超大规模继承电路，在输入输出系统中采取完善隔离等通道保护功效；在电路机构上对耐热、防潮、防尘及防震等各方面全部做了周密考虑；在电路硬件方面采取了隔离、屏蔽、滤波及接地等抗干扰技术；在软件上采取了数次滤波及循环扫描、成批输入、成批输出处理技术。全部这些全部使PLC含有很高抗干扰能力，从而使PLC绝对不会出现死机现象。
因为PLC品种、型号、规格、功效各不相同，综合多个原因考虑，本设计选择了德国西门子企业一个小型可编程控制器S7-200系列可编程控制器。SIMATIC S7-200系列PLC适适用于各行各业，多种场所中检测、监测及控制自动化。S7-200系列强大功效使其不管在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功效。所以S7-200系列含有极高性价比。

3 系统硬件选型

3.1 输入输出接口确实定
此次地铁排水控制系统我采取PLC编程来进行控制，经过PLC输入输出控制，实现每个排水池自动排水操作。经过对地铁水起源分析，我们采取了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台电动机开启排水；若此时还有2号水池抵达排水位，则打开该水池排水阀门，同时启用2台电动机进行排水；若此时还有3号水池也抵达排水位，则启用第3台电动机进行排水；若此时有水池抵达满水位，则将其多出水排入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
功效
输出点
功效
I0.0
池1低水位检测
Q0.0
池1进水阀门
I0.1
池1排水位检测
Q0.1
池1排水阀门
I0.2
池1满水位检测
Q0.2
池2进水阀门
I0.3
池2低水位检测
Q0.3
池2排水阀门
I0.4
池2排水位检测
Q0.4
池3进水阀门
I0.5
池2满水位检测
Q0.5
池3排水阀门
I0.6
池3低水位检测
Q0.6
池4进水阀门
I0.7
池3排水位检测
Q0.7
池4排水阀门
I1.0
池3满水位检测
Q1.0
池1低水位指示
I1.1
池4低水位检测
Q1.1
池1排水位指示
I1.2
池4排水位检测
Q2.0
池1满水位指示
I1.3
池4满水位检测
Q2.1
池2低水位指示
I1.4
一台电机故障检测
Q2.2
池2排水位指示
I1.5
二台电机故障检测
Q2.3
池2满水位指示
I2.0
三台电机故障检测
Q2.4
池3低水位指示
I2.1
开启
Q2.5
池3排水位指示
I2.2
停止
Q2.6
池3满水位指示

Q2.7
池4低水位指示

Q3.0
池4排水位指示

Q3.1
池4满水位指示

Q3.2
第一台电机运行指示

Q3.3
第二台电机运行指示

Q3.4
第三台电机运行指示

Q3.5
第一台电机工作时间指示灯

Q3.6
第二台电机工作时间指示灯

Q3.7
第三台电机工作时间指示灯

Q4.0
第一台电机故障报警指示

Q4.1
第二台电机故障报警指示

Q4.2
第三台电机故障报警指示
由表3-1能够看出，此次共需要17个输入接口，29个输出接口，而试验室西门子西门子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，我们应该有其工作方案图，经过工作方案图，能够显著看出系统工作过程，对于本系统，我有以下设计：
①设计了四个水池，每个水池全部有进出水阀门，每个阀门引一条线给控制器，经过控制器控制来确定阀门开关；
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，电动机来带动水泵运行，水泵排水管道进入市政不一样排水沟；
③每台电动机有过电流反馈信号，经过这个信号，能够确保电机不会因为电流过大而造成损坏；
④本系统有声光报警信号，能够提供故障报警；
⑤本系统设计了PC数据口接线，能够进行和PC通讯。
图3.1 系统控制方案图

3.3 传感器选择
LC-SW1型水位传感器容器内水位传感器，将感受到水位信号传送到控制器，控制器内计算机将实测水位信号和设定信号进行比较，得出偏差，然后依据偏差性质，向给水电动阀发出"开""关"指令，确保容器达成设定水位。进水程序完成后，温控部份计算机向供给热媒电动阀发出"开"指令，于是系统开始对容器内水进行加热。到设定温度时。控制器才发出关阀命令、切断热源，系统进入保温状态。程序编制过程中，确保系统在没有达成安全水位情况下，控制热源电动调整阀不开阀，从而避免了热量损失和事故发生。

3.4 阀门选择
阀门是流体输送系统中控制部件，含有截止、调整、导流、预防逆流、稳压、分流或溢流泄压等功效，ZBSF不锈钢电磁阀为分步动作直接先导式电磁阀，依据断电时所处开关状态不一样，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，主阀形成介质压差和电磁力作用下而开启。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，推进副阀阀塞下移，直到和副阀座压紧，副阀关闭，因为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 泵选择
GDD型泵是管道式安装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和空调冷暖循环系统，关键供输送稀释、不腐蚀清水及物理化学性质类似水，不含固体颗粒或纤维液体。
GDF250-20性能参数：
表3.2 GD250-20 水泵具体参数
品牌：冠星水泵
型号：GD250-20
材质：铸铁
性能：防爆
用途：管道泵
泵轴位置：边立式
叶轮结构：封闭式叶轮
叶轮吸入方法：单吸式
流量：327（m3/h）
叶轮数目：6
扬程：20（m）
汽蚀余量：3.5（m）
轴功率：2.4（kW）
吸入口径：250（mm）
排出口径：250（mm）
结构原理：喷射泵
规格：GD40-15
3.6 电机选择
和单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省多种材料。按转子结构不一样，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格廉价，得到了广泛应用，其关键缺点是调速困难。
表3.3 Y90L-2 电机具体参数
型号
Y90L-2
额定功率
2.2kw
额定转速
2840r/min
额定电流
4.7A
效率
82%
功率因数
cosφ=0.86
堵转电流
7.0A
堵转转矩
2.2
最大转矩
2.2
因为本系统仅控制电机启停和工作状态保持，只需让电机保持在额定功率运行即可，故选择成本较低鼠笼式三相异步电机。

3.7 接触器选择
对于本系统，应该采取交流接触器，交流接触器关键由四部分组成:(1) 电磁系统，包含吸引线圈、动铁芯和静铁芯；(2)触头系统，包含三组主触头和一至两组常开、常闭辅助触头，它和动铁芯是连在一起相互联动；
(3)灭弧装置，通常容量较大交流接触器全部设有灭弧装置，方便快速切断电弧，免于烧坏主触头。
查新简明电工手册选择CJXIF-9型交流接触器
关键技术参数:
①额定电流:9A
②线圈控制电压：220V
③可控电动机最大功率4KW
④操作频率1000次/时
⑤机械寿命150000次

3.8 继电器选择
选择JZ7-62中间继电器
适适用于交流50Hz或60Hz，交流电压至380V，直流电压至220V控制电路中，用来控制多种电磁线圈，以使信号放大或将信号同时传输给相关控制元件。继电器符合GB14048.5-1993、IEC60947-5-1修正件No.1（1999）。
正常工作条件及安装条件
① 海拔不超出M
② 周围空气温度上限值不超出40℃，下限值不低于-5℃。
③ 空气相对湿度小于85%
④ 和垂直面倾斜度不超出5°
⑤ 无显著摇动和冲击振动地方
⑥ 在无爆炸危险介质中，且介质中无足以腐蚀金属和破坏绝缘气体和尘埃（包含导电尘埃）
结构特征
① 继电器结构为开启型、空气电磁式，动作结构为直动式，产品躯壳用热固体性塑料制成，整个结构紧凑，使用方便。
② 继电器触头系统为双断点桥式结构，分上、下两层排列，每层各装四对触点。
③ 为减轻继电器在闭合过程中铁芯撞击和触头振动，铁芯采取弹性固定，有利于使用寿命延长。继电器接线端采取瓦型垫圈，接线方便可靠。
技术参数
型号 JZ7-62;额定电压交流380V;直流220V;消耗功率开启75V*A;吸持13V*A;操作频率1200次/H;外形尺寸/mm 60X52X9054X30/2-5。

4 系统控制硬件设计

4.1 系统主电路
系统主电路线路采取了三相四线制，三台电动机由KM1、KM2、KM3电动机有分别控制开启和停止，每台电动机配有过电流保护，预防因为电流过大而烧坏电动机。对于PLC部分则是由空气开关QF2来决定其是否开启，PLC采取是24V直流电源，所以需要一个变压器进行变压，对于整个主回路，我设置了一个空气开关QF1，只有闭合了QF1方能够开启电动机，断开QF1，则整个主回路将关闭。具体电路图将附录一。

4.2 输入回路
对于输入回路，我采取了18个输入回路，经过18个按钮SB进行控制，经过这些输入回路按钮SB打开和关闭，能够实现电动机开启和停机，经过输入回路状态监测，使其对输出回路进行控制，达成控制不一样情况下水池排水需求。在CAD设计图纸上，我设计了3个输出回路图纸，具体图纸见附录一。

4.3 输出回路
对于输出回路，我设计了28输出，用来监测多种不一样状态，经过输入回路给出信号，我们能够对水位高低进行监测，对四个水池阀门进行打开和关闭，以此来确保水池水位正常。在CAD设计图纸上，我用了4个输出回路图纸来进行绘制，图纸详见附录一。

5 控制系统程序设计

5.1 系统步骤图设计
对于一个好设计，必需要有步骤图设计，步骤图设计结构清楚，逻辑性强，便于描述，轻易了解。对于步骤图设计设计，我们应该遵照以下标准：
①对于有判定语句，应该用菱形进行表示，且还应该有Y/N进行标明；
②全部线段全部要做到对整齐，应该用连接符连接，不使用线条连接，这么能够做到没有歪斜，线段之间连接需要到位，没有死循环。
对于本系统，我设计绘画了以下多个步骤图：
①系统总步骤图，经过总步骤图能够初步了解本系统工作过程和原理；
②开启程序步骤图，经过自检来确保线路没有损坏，确保系统正常运行；
③排水控制步骤图，对于本系统要求就是排水，经过排水控制系统，能够实现多种情况下不一样水位处理，确保系统正常运行；
④满水控制步骤图，对于水池，总有部分时候会达成满水，这时候我们就应该讲多出进行处理，所以对于系统满水时，我们应该立即处理，避免污水发生外泄，经过满水控制系统，能够完美避免这类情况发生；
⑤阀门控制步骤图，为了确保污水立即得四处理，此系统中阀门则是最关键，阀门开关是否合理，直接影响污水处理效果，经过阀门控制步骤图，能够实现各个阀门有序控制；
⑥定时报警控制步骤图，对于任何一个系统，全部需要一个正确定时系统，才能正确无误进行控制多种开关，在本系统中，经过定时控制步骤图，能够实现电机替换和故障时系统关闭；

5.1.1系统总步骤图
对于系统总步骤图，应该反应整个系统工作过程，对于本系统设计，从系统总步骤图能够看出系统含有以下功效：
①在系统上电后，会立即进行自检，在确保各个部分没有故障后，方可正常开启，一旦有部分出现故障，这应该自动开启故障处理程序，用指示灯进行指示并发出报警，由在场工作人员断开电源，进行故障处理，处理完成后再上电检测，确定各个部分没有问题后再开启系统；
②当没有些人存在情况下，系统出现了故障，系统设置一个自动关闭程序，用一个定时器进行定时，定时一定时间后自动关闭系统，确保仪器和设备完好；
图5.1 系统总步骤图
任意电机故障
Y
打开备用水池进水阀门
任意一水池抵达排水位 排水阀门打开
开启当班排水机组
开启第二台排水机组
开启第三台排水机组
任意三水池池抵达排水位 排水阀门打开
任意二水池池抵达排水位 排水阀门打开
检测各水池水位
系统开启并自检

报警并开启报警子程序

N

定时10分钟后系统断电

开启系统

全部水池全部处于排水位以下

抽水机进入待命状态
N
Y

满水池>=3
N

Y

满水池<=2

关闭备用水池进水阀门

5.1.2 开启程序步骤图
对于每一个系统，系统开启是十分最要，只有系统正常开启，才能确保系统下一步顺利进行，对于本系统开启程序，我设计步骤图图5.2。

开 始

系统通电自检

N

报警并启用报警程序

Y

检修无误

手动关闭程序进行检修
10分钟后自动关闭程序，等候检修

按下开启按钮开启程序

检修完成

按下停止按钮结束程序

图5.2 开启程序步骤图

经过以上开启步骤图能够看出本系统在开启方面有以下多个特点：
①系统能够通电自检，有问题时候不会开启排水程序，会报警并用指示灯显示；
②系统拥有手动检修功效，能够人工关闭系统，检修完成后再开启系统，这时系统依旧会运行自检程序，无故障后才可运行下一步，有故障则继续报警；
③系统还能够自行关闭系统，能够预防故障程序带病运行。

5.1.3 排水控制步骤图
在本系统中，最根本就是排水控制，排水设计好坏，直接影响系统正常运行好坏，对于我设计程序，其排水步骤图见图5.3。
开 始

抵达排水水位水池数目检测

有一个水池抵达排水位，排水指示灯亮1个
有两个水池抵达排水位，排水指示灯亮2个
有三个水池抵达排水位，排水指示灯亮3个

1号电动机开启排水
2号电动机开启排水
备用电机开启排水

检测水位

水池抵达低水位
水池抵达高水位

开启满水程序

电动机关闭，等候下次排水

结 束

图5.3 排水控制步骤图
从步骤图能够看出，我设计排水系统含有以下功效：
①系统拥有水位检测功效，当水位抵达低水位时候，指示灯会显示，当抵达排水位时候，指示灯会显示，电动机会开启排水直到抵达低水位；
②当有两个水池抵达排水位时候，我则会开启第二台电动机，当有三个水池抵达排水位是，我会启用三台电动机，同时检测水位，达成满水位时候会开启满水程序，抵达低水位则会依次关闭电动机。
5.1.4 满水控制步骤图
对于一个系统，要充足考虑它极限条件，这么才能确保系统在最坏情况下也能够正确无误运行起来，对于本系统，极限条件就是当有多个水池全部抵达满水后应该怎么处理，我经过满水控制步骤图很好处理了这个问题，具体步骤图见图5.4：

开 始

满水水池数目检测

二个水池达成满水
三个水池达成满水
一个水池达成满水

所满水水池满水灯和排水灯亮，无水指示灯灭
所满水水池满水灯和排水灯亮，无水指示灯灭
该水池满水灯和排水灯亮，无水指示灯灭

启用备用水池，将多出水排入备用水池

结 束

图5.4 满水控制步骤图
由步骤图能够看出来，我在满水时含有以下多个功效：
①每个水池全部有满水指示，水池水位从排水位到满水位，排水指示灯应该一直亮，电动机也应该一直进行排水；
②当水池水位抵达满水时，关闭进水阀门，同时将多出水引入到备用水池中，等候其它水池处理完成后即可处理备用水池污水。

5.1.5 阀门控制步骤图
对于任何一个系统来说，开关全部是最关键，只有完美控制好了开关才能完美控制好整个系统，经过控制开关关闭，能够实现不一样功效。在本系统中，经过进出水阀门关闭，能够控制处理水池中水位高低，具体步骤图见下图5.5。
开 始

对全部阀门状态进行复原

水位检测

低水位
高水位

排水位

进水阀门关闭，排水阀门打开

进水阀门打开，排水阀门打开

进水阀门打开，排水阀门关闭

结 束

图5.5 阀门控制步骤图
从阀门控制步骤图我们得出以下信息：
①当水位在低水位时，全部进水阀门全部应该打开，并用指示灯显示；
②当有水池抵达排水位时，全部出水阀门全部应该打开，并用指示灯显示；
③当有水池抵达高水位时，该水池进水阀门关闭，打开备用水池阀门，将多出污水排放到备用水池；
④用传感器检测水位，当水位抵达排水位时候，打开进水阀门，当水位抵达低水位时，关闭排水阀门。
5.1.6 定时报警控制步骤图
每个系统全部必不可缺乏定时和报警装置，一样，我系统也设计了定时报警装置，经过这个装置能够实现故障处理，其步骤图见下图5.6。

开 始

电动机开启

任意电机出现故障
开始计时

全部进水阀门关闭

8小时后
报警计数器开启

向控制室发出声光报警
切换电动机工作

N
人工取消
10分钟到则系统断电
等候检修

Y

进行检修

结 束

图5.6 定时报警步骤图
经过定时报警步骤图，我们能够看出系统在报警上有以下功效：
①经过定时器能够切换工作电机，关闭系统；
②经过报警器能够先控制室报警；
③检修后需要重新定时。
5.2 西门子PLC程序设计
经过对比，我设计PLC语言作为此次设计语言，使用是V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9 编程软件。
5.2.1 西门子PLC程序设计规则
对于任何程序设计，多应该遵照独有规则，同理，我设计软件有以下多个规则：
①有PLC程序全部要采取结构化编程，即主程序块完由多个子程序块组成，主程序里没有子语句；
②一个网络只能有一