1、 XXXX 大学 毕业设计（论文） 题 目 地铁排水控制系统设计 院 （系） 电气与信息工程学院 专业班级 XXX 2011-01 学生姓名 XXXX 学号 XXXXXXX 指导教师 XXXX 职称 XXXX 评阅教师 职称 201X 年 X 月 XX 日 学生毕业设计（论文）原创性声明 本人以信誉声明：所呈 交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的
2、任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日 重庆科技学院专科生毕业设计 摘要 I 摘 要 随着城市的发展，城市交通变得越来越拥挤，人们正在寻找另外方 便的交通工具，而地铁的出现正恰到好处的解决了该问题，地铁的方便快捷，正成为如今最受欢迎的交通工具，因此，研究地铁系统排水系统的收集和排放，具有十分重要的理论意义和实际应用意义。 本文首先介绍了地铁的研究背景和发展现状，然后提出总体设计方案，通过对总体方案的分析，确定水池的数目和电动机的数量，进一步确定系统的硬件与软件组成，确定硬件的型号和应该使用的软件，绘制 CAD 和流程图来展现系统的主要工作方
3、式，通过 PLC 程序进行编程控制，利用传感器的水位检测来达到排水目的，最后再对设计的系统提出改进和建议。 关键词： 排水 自动控制 PLC 顺序控制 重庆科技学院专科生毕业设计 ABSTRACT II 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 so
4、lution 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 sta
5、tus 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
6、flowcharts to show the systems 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 contro
7、l 重庆科技学院专科生毕业设计 ABSTRACT III 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 国内研究现状 . 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 地铁水的来源及排放方式 . 3 2.2 排水系统实现的功能 . 3 2.3 系统控制功能设计 . 3 2.3.1 处理池的选择和分配 . 3 2.3.2 处理池的工作方式 . 4 2.3.3 车站的控制方式 . 4 2.3.4 处理池故障处理方式 . 5 2.3.5 排水管 道的选择 . 5 2.3.6 控制方法
8、的选择 . 5 3 系统硬件选型 . 7 3.1 输入输出接口的确定 . 7 3.2 系统控制 方案图 . 8 3.3 传感器的选择 . 9 3.4 阀门的选择 . 10 3.5 泵的选择 . 10 3.6 电机的选择 . 11 3.7 接触器的选择 . 11 3.8 继电器的选择 . 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 重庆科技学院专科生毕业设计 ABSTRACT IV 5 控制系统的程序设计 . 14 5.1 系统流程图设计 . 14 5.1.1 系统的总流程图 . 14 5.1.2 启动程序流程图 .
9、 16 5.1.3 排水控制流程图 . 17 5.1.4 满水控制流程图 . 18 5.1.5 阀门控制流程图 . 19 5.1.6 定时报警控制流程图 . 20 5.2 西门子 PLC 程序的设计 . 21 5.2.1 西门子 PLC 程序的设计规 则 . 21 5.2.2 水位检测与显示程序 . 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 一台电动机启动程序 . 23 5.2.6 两台电动机启动程序 . 24 5.2.7 三台电动机启动程序 . 24 6 体会与收获 . 26 7 结论与展望 . 28 7.1 结论 . 28 7.2 课题
10、的展望 . 28 致 谢 . 29 参考文献 . 30 重庆科技学院专科生毕业设计 绪论 1 1 绪论 1.1 研究背景 随着社会的越来越进步，人们对出行的需求也越来越高，目前城市的汽车数量增幅较大，直接导致了路面交通形成拥堵，为了解决路面交通拥堵，城市轨道交通成为一种有效疏导地面人流和缓解交通堵塞的重要手段。 地铁车站的设计是地铁总设计中最重要的设计，通过车站的设计能保证乘客方便的坐上地铁， 地铁车站的排水设计是车站给排水及防灾设计的主要内容之一，及时排放车站内部的积水，对车辆的正常运行及各类电器设备的保护有着重要意义。 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
11、，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的通风空调系统设备、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面且有效的自动化监控及管理，确保设备处于高效，节能，可靠的最佳运行状态，创造一个舒适的地下环境；并能在火灾等灾害或阻塞事故状态下，更好地协调车站设备的运行，充分发挥各种设备应有的作用，保证乘客的安全和设备的正常运行。 1.2 研究意义 快速轨道交通系统在大都市圈中具有不可替代的作用，对城市的交通 结构、城市形态的调整均有着巨大的影响。在大都市圈中，需要考虑城市外围地区与城市中心部之间的紧密交通联系，而城际
12、轨道交通系统恰恰正是促进这种交通结构合理化的重要手段。为此，不仅需要重视城市中心部的地铁建设，而且必须给于城际轨道交通以足够的关注。为实现城市公共交通系统较大的分担率，必须加强轨道交通系统的建设，加强地区之间的协调、规划。轨道交通的发展应该纳入都 市圈的发展战略规划，目前将轨道交通作为独立的系统进行规划的方法值得商榷，应当从体制和机构上进行协调。都市发展战略规划中的交通专项规划，应与经济发展政策以及 其他交通方式相协调，确定轨道交通系统的发展政策及整体网络布局，最大限度发挥其在地区发展中的作用，合理诱导都市圈的发展，促进地区发展战略目标的实现，为实现可持续发展创造条件。 1.3 国内研究现状
13、在我国，目前已经 有 33 个城市已经规划轨道交通建设，其中 28 个城市已获批，且目前北京、天津、上海、广州、南京、沈阳、成都、武汉、西安、重庆、 重庆科技学院专科生毕业设计 绪论 2 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。地铁的建设目前已经发展为一个城市交通现代化的重要标识之一，地铁在全国的分布图可见图 1-1。 1.4 地铁排水设计方法 而地铁车站中最重要的设计之一就是地铁排水的设计。及时对车站的积水进行排放对对车辆的正常运行及各类电器设备的保护有着重要意义。对于地铁排水的控制方法有很多： 可编程控制系统 继电器控制系统 集散控制系统 工业微机控制系统 单片
14、机控制 由于目前对于地铁的控制要求越来越高，在未来的发展中，我们还需要进行添加新的控制功能，这就需要我们所设计的控制方法能够进行扩展，而 可编程控制系统比其他系统的稳定性好，并且还可以扩展模块，所以在本课题的设计中我选择选用可编程控制系统来进行控制地铁 的排水功能。重庆科技学院专科生毕业设计 排水总体方案设计 3 2 排水系统总体方案设计 2.1 地铁水的来源及排放方式 城市地铁水的来源及排放方式见下表 2.1： 表 2.1 城市地铁水的来源 来源 排放方式 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
15、管网系统 人员卫生间的污水 城市污水管网系统 2.2 排水系统实现的功能 对于上述产生的几种水，我们需要对其进行不用处理排放，保证地铁周围环境的干净。为了排除这些不同种类的水，我们所设计的系统应该具 备以下的功能： 各种不同的水通过不同的管道排放到不同的处理池，不可将几种水一起排放，造成水的浪费； 在处理不同水的处理池应设置 3 个传感器检测水位线和 1 个报警器，具备能够检测最低水位、排水水位和最高水位，水位达到排水位即可启动电动机排水； 设置一个备用的水池，以防止由于污水过多导致前面几个污水处理池超过警戒线而溢出； 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，防止
16、在没有人看管的情况下能够自动停止带故障运行，避免抽水泵出现故障或者长时间工作导致其损坏； 设置手动停止操作，防止出紧急 现故障时能够手动停止进行检修。 设置报警信号，能保证系统出现故障的时候自动报警并实现自动关闭系统。 2.3 系统控制功能设计 由于排水管道一般处于地面下，且低于市政所铺设的污水处理管道，不能够自动地排除污水，需要将处理过后的污水通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同的地形，通过多种方案，选取适当方式进行排污。 2.3.1 处理池的选择和分配 重庆科技学院专科生毕业设计 排水总体方案设计 4 对于地铁车站，其污水主要来源于雨水，生活污水，消防用水和结构渗
17、水等几个方面。我们应该对不同的污水进行不同的处理，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收集和处理污水。具体分配如下： 1号水池用于处理生活污水； 2号水池用于处理结构渗水和消防用水； 3号水池用于处理雨水； 4号水池作为备用水池，可以收集处理任何污水。 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，当水位达到满水位，提示报警。 2.3.2 处理池的工作方式 对于地铁的污水处理池，我们在每个污水处理池设置有进出水阀门，对于不同编号的水池有着不同的处理方式。其具体有以下几种工作方案： 单一集水池自动排水控制：当有一集 水池到达排水位
18、时，自动打开其排水阀门并启动当前应该工作的电动机进行排水，同时检测水位，当该水池水位到达低水位时，自动关闭其排水电磁阀并停止排水泵，当水位到达满水位时，关闭进水阀门，防止多余的污水溢出，同时打开备用水池阀门，将污水收集到备用水池里面。 先到排水位先抽排水控制：按照集水池先到达排水位的时间先后顺序进行排水。即哪个集水池先到达排水位，就先对该集水池进行排水； 集水池不同满水情况下的先到排水位先抽的自动排水控制：若号排水泵在对某一集水池进行排水的过程中，其它 3 个集水池中有 1 个集水池到达排水位等 待排水，则按排水位的时间先后顺序自动再打开一集水池的排水电磁阀并启动号排水泵进行排水，且当只剩一个
19、集水池排水时，自动关闭号排水泵，若此时还有第三个水池也到达排水位，则启用第三台电动机进行排水。 经过比较选择，号方案最适合，此方案根据集水池不同到达排水位的情况来决定启动排水泵的台数，并按先到达排水位先抽原则进行自动排水控制，同时充分考虑到可能的消防或洪涝灾害时大量排水的需要。 2.3.3 车站的控制方式 对于一个控制系统，我们需要在任何地方都能看到现场工作状况并能够处理故障，对于本系统，我们提供了三种控 制方式： 现场手动控制：当系统需要进行改动或者系统出现故障时，现场的工作人员发现问题后要能及时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，达到现场手动控制； 程序自动关闭系统控制：对于每一个系统，都有可能出现人不在的情况，
