江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院2012屆專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)題目： 基于PLC污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 部： 電氣工程系 專(zhuān) 業(yè)： 電氣自動(dòng)化技術(shù)（工企電氣） 班 級(jí)： 工企電氣 姓 名： 顧秋泳 學(xué) 號(hào)： 0 指導(dǎo)教師： 熊淵琳 職 稱(chēng)： 助教 2012年6月 南京第17頁(yè) 江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院2012屆專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要 隨著現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的飛速發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)傳動(dòng)設(shè)備的快速性、連續(xù)性、系統(tǒng)性的要求越來(lái)越高。本系統(tǒng)主要介紹了污水處理工藝流程，PLC在城市污水處理中的具體應(yīng)用以及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的方法。系統(tǒng)運(yùn)用SIEMENS S7-400 PLC作為控制核心，各級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)相互連接，通過(guò)此設(shè)計(jì)提高了污水處理廠的運(yùn)行管理水平。本系統(tǒng)結(jié)合某污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，設(shè)計(jì)并改造了污水處理廠的設(shè)備組成、自動(dòng)化控制方式和各工作站的功能、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成等。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明，該系統(tǒng)不僅具有較強(qiáng)的并行協(xié)調(diào)處理能力，而且具有高可靠性、靈活性和可擴(kuò)展性，以及高速處理能力等優(yōu)點(diǎn)。充分證明自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)提高生產(chǎn)效率、無(wú)人值守或少人值守、提高安全性具有良好效果。關(guān)鍵詞 污水處理 自動(dòng)化控制系統(tǒng) PLC 軟件設(shè)計(jì) 江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院2012屆專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)AbstractWith the rapid development of modern production technology, field of transmission equipment of the rapid, continuous, systematic request more and more high. This system mainly introduces the sewage treatment process, PLC in city sewage treatment in specific applications and computer monitoring system data collecting method. System using SIEMENS S7-400PLC as the control core, various monitoring system through industrial Ethernet connection, through this design to improve the level of operation and management of wastewater treatment plant. This system unifies some sewage treatment plant automation control systems actual operation, design and transformation of the sewage treatment plant equipment, automation control and each workstation function, network structure. Through the production practice has proved that, this system not only has the strong parallel processing ability, and has high reliability, flexibility and scalability, and high speed processing capability. The full proof of the automation control system to raise the production efficiency, unattended or fewer people on duty, improve safety with good results.Keywords: Sewage treatment Automation control system PLC Software design 江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院2012屆專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄1 引言11.1 國(guó)外污水處理系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r11.2 國(guó)內(nèi)污水處理系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀12 污水處理系統(tǒng)分析22.1 污水處理主要內(nèi)容22.2 污水處理工藝流程23 設(shè)計(jì)方案的確定33.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析33.2 污水處理PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析44 PLC的程序設(shè)計(jì)64.1 PLC的選擇64.2 硬件部分的設(shè)計(jì)74.3 軟件部分的設(shè)計(jì)84.4 組態(tài)軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)13結(jié)論15致謝16參考文獻(xiàn)17 江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院2012屆專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于生態(tài)環(huán)境的要求也在日益提高，要求越來(lái)越的污水處理達(dá)標(biāo)后排放，目前國(guó)內(nèi)外正在修建及待建的污水廠也日益增多。 中國(guó)人均水資源占有量少，空間分布不均。隨著中國(guó)城市化、工業(yè)化的加速，水資源的需求缺口也日益增大，由此背景下，污水處理行業(yè)已成為一種新興產(chǎn)業(yè)。 雖然由于國(guó)家和各級(jí)政府對(duì)環(huán)境保護(hù)重視程度不斷提高，中國(guó)污水處理行業(yè)正在快速增長(zhǎng)，污水處理總量逐年增加，城鎮(zhèn)污水處理率不斷提高，但是中國(guó)目前的污水處理行業(yè)仍處于發(fā)展的初級(jí)階段。1.1 國(guó)外污水處理系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r 國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并較早實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化。這些國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展較早、較快，環(huán)境問(wèn)題，特別是水資源污染嚴(yán)重，也較早反映，但也受到各國(guó)政府的重視，投入了大量的人力，物力，進(jìn)行水處理的研究。這些國(guó)家在研究新的水處理理論和技術(shù)的同時(shí)，也注重研究污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)。他們就投資高效，智能型密集，污水處理設(shè)備及自動(dòng)化控制儀表。一些發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)過(guò)十年的努力，污水處理率達(dá)到80% 90%，成功地解決了從城市和工業(yè)點(diǎn)源污染。作為一個(gè)結(jié)果，控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的飛速發(fā)展，污水處理廠很快意識(shí)到網(wǎng)絡(luò)控制在污水處理廠。同時(shí)國(guó)外早期監(jiān)控技術(shù)引入給排水工程，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。國(guó)外重視水處理系統(tǒng)的發(fā)展，形成了一批有智能，穩(wěn)定，控制單元，如抗體的基因序列，西門(mén)子系列，s7schneider多倫多量子系列，同時(shí)國(guó)外也十分重視在線儀表的開(kāi)發(fā)，電子+ H股公司如德國(guó)，美國(guó)美國(guó)州哈希公司開(kāi)發(fā)了溶解氧，化學(xué)氧需求分析儀。1.2 國(guó)內(nèi)污水處理系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)第一座大型污水處理廠，天津市紀(jì)莊子污水處理廠于1982年破土動(dòng)工，1984年4月28日竣工投產(chǎn)運(yùn)行，處理規(guī)模為26萬(wàn)立方米/天。紀(jì)莊子污水處理廠投產(chǎn)運(yùn)行后多年來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，使黑臭的污水變?yōu)榍辶鳎恼Q生填補(bǔ)了我國(guó)大型污水處理廠建設(shè)的空白。在此成功經(jīng)驗(yàn)的帶動(dòng)下，北爾、上海、廣東、廣西、陜西、山西、河北、江蘇、浙江、湖北、湖南等省市根據(jù)各自的具體情況分別建設(shè)了不同規(guī)模的污水處理廠。 與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)的污水處理自動(dòng)控制起步較晚，七十年代開(kāi)始使用熱工儀表，集中檢驗(yàn)；八十年代應(yīng)用分析儀器和DCS系統(tǒng)；到九十年代，隨著大量使用國(guó)際貸款的大型污水處理廠建設(shè)和運(yùn)營(yíng)污水處理在中國(guó)，自動(dòng)化水平控制系統(tǒng)大大的增加。從國(guó)外引進(jìn)的污水處理廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于分布式微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，采用自動(dòng)化程度更高的儀器，各種新技術(shù)，新設(shè)備的大量出現(xiàn)和應(yīng)用。可以說(shuō)，中國(guó)的污水處理自動(dòng)化的現(xiàn)狀是：手動(dòng)和自動(dòng)皆備，自制和引用并行。2 污水處理系統(tǒng)分析2.1 污水處理主要內(nèi)容城市污水、生活污水、生產(chǎn)污水或工業(yè)企業(yè)局部處理后的生產(chǎn)污水，往往都排入城市排水系統(tǒng)，故把生活污水和生產(chǎn)污水的混合污水叫做城市污水。這些污水除含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、動(dòng)植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗滌劑等物質(zhì)外，還含有細(xì)菌、病毒等使人致病的微生物。經(jīng)處理后的污水，最后流向有三種：排放水體；灌溉田地；重復(fù)使用。水處理的目的不外乎三種： 1.去除水中影響使用水質(zhì)的雜質(zhì)以及污泥的處置，這是最主要的內(nèi)容。 2.為了滿足用水的要求，在水中加入新的成分以改變水的化學(xué)性質(zhì)，如食用水中加氟以防止齲齒病，循環(huán)冷卻水中加緩蝕劑以控制腐蝕和結(jié)垢等。 3.改變水的物理性質(zhì)的處理。2.2 污水處理工藝流程污水處理的總體工藝活性污泥是微生物群體及其吸附的有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物的統(tǒng)稱(chēng)，具有有機(jī)質(zhì)的降解能力，表明生物活性。這種方法的污水處理過(guò)程可以分為：格柵治療，水泵揚(yáng)程，砂處理，沉淀池，曝氣池處理，二次沉淀池處理，漿料制備，天然氣利用。現(xiàn)代污水處理技術(shù)，按處理程度劃分，可分為一級(jí)，二級(jí)和三級(jí)。一級(jí)處理，主要去除污水中的懸浮固體是一個(gè)污染物質(zhì)的物理治療，大部分可以完成一級(jí)處理的要求。二級(jí)處理，主要去除膠體和溶解的有機(jī)污染物，去除率可達(dá)90%以上，使有機(jī)污染物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。三級(jí)處理，進(jìn)一步處理了難降解有機(jī)物，氮磷是會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的可溶性無(wú)機(jī)化合物。主要的處理方法：生物脫氮除磷方法，混凝沉淀法，砂率，活性炭吸附，離子交換法二沉池污泥回流部分初級(jí)沉淀池或生物處理設(shè)備，一部分進(jìn)入了污泥濃縮池，后進(jìn)入污泥消化池，經(jīng)過(guò)脫水和烘干設(shè)備，污泥是最后被利用的。3 設(shè)計(jì)方案的確定3.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析3.1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC的基本結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)兩類(lèi)。1.整體式：整體式(又稱(chēng)箱體式)結(jié)構(gòu)的PLC由中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出(I/O)單元、電源電路和通信端口等組成，并將這些組裝在同一機(jī)體內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)固定、實(shí)現(xiàn)的功能和控制規(guī)模固定，但靈活性能較低。 2.模塊式：是把PLC各基本組成做成獨(dú)立模塊。中型、大型PLC采用這種方式，便于維修。這種模式的主要特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性高。可以構(gòu)成不同控制規(guī)模和功能的PLC，但同時(shí)價(jià)格也比較高。3.1.2 PLC的工作原理 PLC采用了“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式。 1.每次掃描過(guò)程。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。 2.輸入刷新過(guò)程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新?tīng)顟B(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入，只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入。 3.一個(gè)掃描周期分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。 4.元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。 5.掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定。（1）CPU執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時(shí)間（3）指令條數(shù)。 6.由于采用集中采樣，集中輸出的方式存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。3.1.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)步驟1、 設(shè)計(jì)原則 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則主要是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 （1）PLC除了最大限度地滿足控制要求外，同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)工程管理和技術(shù)人員及操作人員緊密配合，共同解決重點(diǎn)問(wèn)題和疑難問(wèn)題。 （2）保證系統(tǒng)的安全可靠。 （3）力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用與維修方便。 （4）適應(yīng)發(fā)展的需要。2、 設(shè)計(jì)步驟（1）深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求 這是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，以后的選型、編程、調(diào)試都是以此為目標(biāo)的。（2）確定 I/O 設(shè)備 根據(jù)被控對(duì)象的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入、輸出設(shè)備。 （3）選擇合適的 PLC 類(lèi)型 根據(jù)已確定的用戶 I/O 設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的 PLC 類(lèi)型，包括機(jī)型的選擇、 I/O 模塊的選擇、特殊模塊、電源模塊的選擇等。（4）分配 I/O 點(diǎn) 分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫(huà)出輸入 / 輸出端子的接線圖。（5）編寫(xiě)梯形圖程序 （6）進(jìn)行軟件測(cè)試 （7）應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試（8）編制技術(shù)文件 系統(tǒng)技術(shù)文件包括說(shuō)明書(shū)、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、PLC梯形圖等。3.2 污水處理PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析3.2.1 污水處理的過(guò)程本課題講述了SBR污水生物處理工藝，即序批式間歇活性污泥法。這種工藝是按“進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水”步驟周期性進(jìn)行生化反應(yīng)。從進(jìn)水開(kāi)始到排水結(jié)束算作一個(gè)周期。工藝流程圖如圖1所示。污水池水泵污水處理后的污水肥料泥池風(fēng)機(jī)SBR池圖1 SBR流程圖基本工藝流程如下：1. 進(jìn)水進(jìn)水閥門(mén)打開(kāi)，污水通過(guò)粗格柵，經(jīng)過(guò)水泵，然后細(xì)格柵過(guò)濾到達(dá)SBR池。2. 反應(yīng)反應(yīng)過(guò)程是SBR的主要工藝技術(shù)。當(dāng)水位達(dá)到預(yù)定的注射量的水，停下來(lái)，打開(kāi)空氣閥。在鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)始的同時(shí)，開(kāi)始曝氣，同時(shí)潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾眠\(yùn)行，可以開(kāi)始反應(yīng)操作，如驅(qū)動(dòng)生化需氧量，硝化，反硝化和磷的吸收。根據(jù)反應(yīng)需要達(dá)到的程度，曝氣混合，并確定了反應(yīng)時(shí)間，如果需要，添加藥劑。在進(jìn)入沉淀過(guò)程，應(yīng)進(jìn)行短時(shí)間的曝氣，清除污泥上粘附的氣泡或氮，為了確保順利進(jìn)行排泥。3. 沉淀當(dāng)SBR池停止曝氣以后，空氣閥門(mén)關(guān)閉，潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾猛Ｖ惯\(yùn)行，開(kāi)始重力沉淀和泥水分離。4. 排水SBR池水位到達(dá)最高水位，并經(jīng)過(guò)沉淀工藝以后，上清夜由潷水器緩慢排出池外。當(dāng)池水位達(dá)到處理周期開(kāi)始時(shí)的最低水位時(shí)，停止?jié)ＪＳ辔勰啾迷跐魍Ｖ惯\(yùn)行后開(kāi)始運(yùn)行，排泥至儲(chǔ)泥池。5. 閑置 閑置期的作用是通過(guò)攪拌、曝氣或靜置使微生物恢復(fù)活性，并起到一定的反硝化作用而進(jìn)行脫氮，為下一個(gè)運(yùn)行周期創(chuàng)造良好的初始條件。通過(guò)閑置期后的活性污泥處于一種營(yíng)養(yǎng)物的饑餓狀態(tài)，單位重量的活性污泥具有很大的吸附表面積，因而一當(dāng)進(jìn)入下個(gè)運(yùn)行周期的進(jìn)水期時(shí)，活性污泥便可充分發(fā)揮其較強(qiáng)的吸附能力而有效地發(fā)揮其初始去除作用。閑置期的設(shè)置是保證SBR工藝處理水水質(zhì)的重要內(nèi)容，閑置期所需的時(shí)間也取決于所處理的污水種類(lèi)、處理負(fù)荷和所要達(dá)到的處理效果。3.2.2 設(shè)備控制流程第一步：進(jìn)水+曝氣。1號(hào)SBR池開(kāi)始進(jìn)水設(shè)定時(shí)間為早8點(diǎn)，進(jìn)水2h，通過(guò)1號(hào)電動(dòng)蝶閥控制，進(jìn)水的同時(shí)1號(hào)風(fēng)機(jī)開(kāi)始曝氣，污泥回流到泵1號(hào)開(kāi)啟，開(kāi)始回流。第二步：2h后，1號(hào)電動(dòng)蝶閥停止進(jìn)水，1號(hào)回流泵停止回流；1號(hào)風(fēng)機(jī)繼續(xù)曝氣。第三步：持續(xù)曝氣6h后，1號(hào)風(fēng)機(jī)停止曝氣。第四步：靜置期1h。1號(hào)SBR池靜置1h后，此時(shí)，水面分層，污泥沉降置底，上清液用潷水器排出。第五步：排水1h。靜置1h后，開(kāi)始排水，1號(hào)池內(nèi)1號(hào)潷水器啟動(dòng)，由上頂點(diǎn)緩慢向下移動(dòng)；潷水器潛至下頂點(diǎn)潷水結(jié)束后，迅速自動(dòng)升回至上頂點(diǎn)停住。至此，潷水1h結(jié)束。第六步：潷水1h結(jié)束后，第一周期結(jié)束，開(kāi)始下一循環(huán)周期進(jìn)水，曝氣，回流。以后各周期如上所述。2號(hào)SBR池與1號(hào)SBR池間隔2個(gè)小時(shí)，開(kāi)始進(jìn)水，各步驟與1號(hào)SBR池相同，只是在時(shí)間上相互順延。3號(hào)SBR池與2號(hào)SBR池相間隔2個(gè)小時(shí)，4號(hào)與3號(hào)SBR池相間隔2個(gè)小時(shí)，后續(xù)程序同1號(hào)設(shè)定。3.2.3 上位監(jiān)控管理機(jī) PLC通過(guò)通信電纜將采集參數(shù)傳送給上位監(jiān)控管理機(jī)，通過(guò)上位監(jiān)控管理機(jī)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有關(guān)參數(shù)變化，并保留一段時(shí)間的數(shù)據(jù)，形成變化曲線。同時(shí)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所控設(shè)備工作狀態(tài)，具有設(shè)備故障報(bào)警、參數(shù)打印等功能。4 PLC的程序設(shè)計(jì)4.1 PLC的選擇 污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)中對(duì)PLC的性能提出了更高的要求，作為污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心控制器，它必須有以下特點(diǎn)：第一，必須是穩(wěn)定可靠的，并有一個(gè)預(yù)定的數(shù)據(jù)處理和濃度的數(shù)據(jù)傳輸能力，具有較高的故障保護(hù)能力；其次，局部控制控制器可以獨(dú)立承擔(dān)控制分區(qū)基本控制的任務(wù)，即使監(jiān)測(cè)站和監(jiān)控中心因故障停止運(yùn)行，相鄰的控制器可以交換數(shù)據(jù)信息；然后，當(dāng)一個(gè)控制站的控制量發(fā)生變化，能按照預(yù)定的計(jì)劃和程序采取相應(yīng)的算法，對(duì)于區(qū)域控制對(duì)象如泵和加藥系統(tǒng)做出相應(yīng)的調(diào)整。因此，它必須至少有一下幾個(gè)功能模塊，數(shù)據(jù)采集功能、存儲(chǔ)處理功能、通信功能、自動(dòng)診斷功能和本地操作功能。 必須綜合考慮整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的性能要求和自然條件以及運(yùn)營(yíng)周期對(duì)設(shè)備的要求進(jìn)行選擇，尤其在極端氣候和惡劣環(huán)境狀況條件下或較大規(guī)模的污水處理廠，需要選擇性能更好的雙機(jī)熱備冗余的PLC。PLC是可編程控制器的簡(jiǎn)稱(chēng)，在本系統(tǒng)中PLC代替了原先的硬接線的控制邏輯電路，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)化控制。PLC較原先的繼電器控制有下列優(yōu)點(diǎn): 1. 控制程序可改變 在污水廠生產(chǎn)工藝或流程改變的情況下，不必改變PLC的硬件設(shè)備，只要改變相應(yīng)的程序就可滿足用戶的要求。2. 適用于工業(yè)環(huán)境，具有高可靠性PLC產(chǎn)品的平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)5年以上，因而它是一種高可靠的產(chǎn)品，大大地提高了生產(chǎn)設(shè)備的工作效率，降低了生產(chǎn)的成本。 3. PLC功能齊全 一般PLC具有開(kāi)關(guān)量及模擬量輸人/輸出、定時(shí)、計(jì)數(shù)、邏輯和算術(shù)運(yùn)算，順序控制，PID調(diào)節(jié)，通信等功能。除了應(yīng)用于開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)外，也可用于連續(xù)的流程控制系統(tǒng)，從而使污水處理設(shè)備的控制水平大大提高。 4. 易掌握，便于維護(hù)使用人員只需掌握工程上通用的梯形圖語(yǔ)言就可進(jìn)行用戶程序的編程和調(diào)試。因此，即使不懂計(jì)算機(jī)的人，也能掌握PLC。又由于PLC具有自診斷功能，因而較容易進(jìn)行維護(hù)，查找出故障原因。由于PLC自身的高可靠性，也使其故障率幾乎降至于零。正是PLC具有這么多的優(yōu)點(diǎn)，才使越來(lái)越多的PLC應(yīng)用到污水處理廠中。由于設(shè)計(jì)的污水處理控制系統(tǒng)是應(yīng)用在小型規(guī)模的污水處理廠，本系統(tǒng)選用西門(mén)子小型PLC S7-200系列，主機(jī)型號(hào)為CPU 224 XP，具有14個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)和10個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)，2個(gè)模擬輸入點(diǎn)和1個(gè)模擬輸出點(diǎn)。可以用于代替繼電器的簡(jiǎn)單控制場(chǎng)合，也可以用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。4.2 硬件部分的設(shè)計(jì)4.2.1 I/O分配表根據(jù)控制要求與設(shè)計(jì)方案，列出I/O分配表，如表1所示。表1 I/O分配表輸入信號(hào)I0.0復(fù)位I0.1自動(dòng)狀態(tài)I0.2潷水器下潛限位I0.3潷水器上升限位I0.4風(fēng)機(jī)故障I0.5進(jìn)水泵故障I0.6潷水器故障I0.7回流泵故障I1.0手動(dòng)自動(dòng)切換I1.1下潛潷水器手動(dòng)I1.2上升潷水器手動(dòng)I1.3回流泵手動(dòng)I1.4風(fēng)機(jī)手動(dòng)I1.5進(jìn)水泵手動(dòng)輸出信號(hào)Q0.0下潛潷水器Q0.1上升潷水器Q0.2起停回流泵Q0.3起停風(fēng)機(jī)Q0.4起停進(jìn)水泵4.2.2 硬件電路接線圖 根據(jù)實(shí)際PLC模塊，I/O分配表和I/O接線圖，連接PLC各模塊，并通過(guò)PC機(jī)聯(lián)機(jī)，實(shí)現(xiàn)程序控制要求。4.3 軟件部分的設(shè)計(jì)4.2.1 程序的流程圖 程序主要依據(jù)SBR法污水處理工藝具體一個(gè)SBR池，一個(gè)周期的流程圖如圖2所示圖2 一個(gè)SBR池一個(gè)周期的流程圖4.3.2 梯形圖程序根據(jù)控制要求、I/O分配表，設(shè)計(jì)PLC梯形圖，如圖3所示圖3梯形圖程序4.4 組態(tài)軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)4.4.1 組態(tài)王6.53的特點(diǎn)組態(tài)王6.53是運(yùn)行在Windows98/NT/2000上的一種組態(tài)軟件，主要用來(lái)接受來(lái)自PLC的數(shù)據(jù)，使用組態(tài)王，用戶可以方便地構(gòu)造適應(yīng)自己需要的“監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”，并可以實(shí)現(xiàn)：1. 使用清晰準(zhǔn)確的畫(huà)面描述工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)。2. 使用圖形化的控制按鈕實(shí)現(xiàn)單任務(wù)和多任務(wù)。3. 設(shè)計(jì)復(fù)雜的動(dòng)畫(huà)顯示現(xiàn)場(chǎng)的操作狀態(tài)和數(shù)據(jù)。4. 顯示生產(chǎn)過(guò)程的文字信息和圖形信息。5. 為任何現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面指定鍵盤(pán)命令。6. 監(jiān)控和記錄所有報(bào)警信息。7. 顯示實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)曲線。8. 使用多樣而靈活的方式查詢歷史數(shù)據(jù)。9. 時(shí)間驅(qū)動(dòng)和事件驅(qū)動(dòng)的報(bào)表的打印。10. 設(shè)計(jì)多級(jí)安全控制和訪問(wèn)權(quán)限。組態(tài)王6.53全面支持了OPC標(biāo)準(zhǔn)，支持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、分布式歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和分布式報(bào)警系統(tǒng)，還提供了完整的安全系統(tǒng)和冗余系統(tǒng)，使系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)變得更加安全、可靠、穩(wěn)定。4.4.2 S7-200系列PLC的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議S7-200系列PLC支持多種通信協(xié)議，如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口(PPI)、多點(diǎn)接口(MPI)和PROFIBUS。在污水處理控制系統(tǒng)中，控制器將利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)PPI(Point-to-Point)協(xié)議與安裝在上位計(jì)算機(jī)中的工業(yè)控制組態(tài)軟件進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)上的S7-200 CPU224 PLC作為從站，組態(tài)軟件組態(tài)王6.53作為主站。在PLC控制程序中，將污水處理控制系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)參數(shù)放入用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的指定區(qū)域中，通過(guò)組態(tài)王6.53中的I/O變量采集或刷新這些存放在PLC用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)。這樣，PLC就可以與上位計(jì)算機(jī)利用通信進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，為實(shí)現(xiàn)上位計(jì)算機(jī)對(duì)污水處理控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的監(jiān)控創(chuàng)造了條件。結(jié) 論本文成功的運(yùn)用了一系列設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了人機(jī)監(jiān)控污水處理的控制系統(tǒng)，更好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)污水處理的