1、畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）論文（設(shè)計(jì)）題目：基于PLC的自來(lái)水廠凈水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 別： 物理與機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 2010105602 姓 名： 陳政 指導(dǎo)教師： 陸正杰 時(shí) 間： 2014年06月 河 池 學(xué) 院畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 開(kāi) 題 報(bào) 告系別:物理與機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué) 號(hào)2010105602姓 名陳政論文（設(shè)計(jì)）題目基于PLC的自來(lái)水廠凈水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)命題來(lái)源þ教師命題 學(xué)生自主命題 教師課題選題意義(不少于300字):中國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家，淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6

2、，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，僅為世界平均水平的14、美國(guó)的15，是全球13個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。我國(guó)水資源短缺、水污染嚴(yán)重 、水土流失嚴(yán)重 、水價(jià)嚴(yán)重偏低、水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。而且南方水多，北方水少。西部水少，沿海水多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前缺水總量估計(jì)為400億立方米，每年受旱面積200萬(wàn)260萬(wàn)平方千米，影響糧食產(chǎn)量150億200億千克，影響工業(yè)產(chǎn)值2000多億元，全國(guó)還有7000萬(wàn)人飲水困難。缺水對(duì)環(huán)境和人的身心健康都有著嚴(yán)重的影響。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水對(duì)人民的生活與生產(chǎn)的影響越來(lái)越重要，人們對(duì)供水的質(zhì)量與安全保障的要求不斷提高。加強(qiáng)供水系統(tǒng)的監(jiān)

3、控是一項(xiàng)重要而有效的節(jié)水降耗措施，同時(shí)又能降低供水系統(tǒng)的能耗。因此加強(qiáng)水處理廠的各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制具有重要意義。由于歷史現(xiàn)實(shí)的原因，我國(guó)水廠自動(dòng)化的總體發(fā)展水平還不高，發(fā)展也不平衡。大中城市的水廠特別是發(fā)達(dá)地區(qū)的大型水廠，自動(dòng)化程度較高，而小城市和城鎮(zhèn)的水廠特別是落后地區(qū)的小型水廠，自動(dòng)化程度較低，有些甚至還是空白。并且，在一些已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的水廠中，雖然其自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備與其它行業(yè)如化工、電力等相比不差甚至更先進(jìn)，但是，其功能并未充分發(fā)揮出來(lái)。有的自控系統(tǒng)從未運(yùn)行過(guò)，一直處于閑置狀態(tài)；有的運(yùn)行一段時(shí)間后變?yōu)榱耸謩?dòng)，甚至處于癱瘓狀態(tài)，造成了自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備的極大浪費(fèi)。因此, 對(duì)水凈化處

4、理控制技術(shù)的研究具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。PLC 作為一種新型的工業(yè)控制器,以其通用性好、安裝靈活、擴(kuò)展方便、可靠性高、性能價(jià)格比高等一系列優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)控制中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,在自來(lái)水處理中也得到廣泛的推廣，近年來(lái)隨著科技的發(fā)展，工業(yè)控制的穩(wěn)定性、自動(dòng)化程度不斷提高，使得其成為城市自來(lái)水處理自動(dòng)化方面的首選。研究的目標(biāo)和主要內(nèi)容（不少于400字）（1）查閱各種資料，了解水廠凈水處理的基本工作原理；（2）研究基于PLC控制的自動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（3）研究該系統(tǒng)的實(shí)用性及經(jīng)濟(jì)作用深入了解和分析被空控對(duì)象的工藝條件和控制要求。系統(tǒng)完成的動(dòng)作，自動(dòng)工作循環(huán)的組成，必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。擬采用的研究方法1、PL

5、C的選型。通過(guò)操作，設(shè)計(jì)一個(gè)PLC水凈化處理控制系統(tǒng)裝置。按控制要求選擇外部設(shè)備，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入，輸出設(shè)備（常用的輸入設(shè)備有按紐、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈等等），設(shè)計(jì)PLC外部電路的接線圖。根據(jù)已確定的擁護(hù)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類型。2、熟悉PLC主機(jī)的結(jié)構(gòu)，熟悉編程器的功能和編程語(yǔ)言。進(jìn)一步熟悉編程器，掌握輸入輸出、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、微分、保持繼電器等常用指令的功能和編程方法。設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序，編寫控制程序。將程序輸入PLC，進(jìn)行軟件測(cè)試。3、 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容主要是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、圖書(shū)館查閱各種

6、相關(guān)資料。研究工作的進(jìn)度安排2014.2.20-3.10收集相關(guān)資料，與指導(dǎo)老師取得聯(lián)系，確定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，上交開(kāi)題報(bào)告2014.3.12-3.20查詢課題資料，編寫控制程序并設(shè)計(jì)流程圖2014.3.21-3.30開(kāi)始畢業(yè)設(shè)計(jì)作品制作2014.4.1-4.30畢業(yè)設(shè)計(jì)的撰寫2014.2-4月 根據(jù)導(dǎo)師意見(jiàn)，進(jìn)一步修改論文2014.5月 答辯。參考文獻(xiàn)目錄（作者、書(shū)名或論文題目、出版社或刊號(hào)、出版年月日或出版期號(hào)）1 劉燦生.自動(dòng)化是我國(guó)水廠的發(fā)展方向J .給水排水 1998，24（12）：12 丁亞蘭.國(guó)內(nèi)外給水工程設(shè)計(jì)實(shí)例M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2000：61653丁桓如.工業(yè)用水處理工

7、程M.北京：清華大學(xué)出版社，2005：188-2454 郭鳳文水工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)J中國(guó)給水排水，2001，17(3)：32355 胡曉春.水廠自動(dòng)化及設(shè)計(jì)J給水排水20006 宋保民，張涇周.上位機(jī)與PLC組建分布式控制系統(tǒng)時(shí)串口通信的實(shí)現(xiàn)J機(jī)械與電子，2005，(1)：3133 7 常斗南可編程序控制器原理、應(yīng)用及通信M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997：68968 周萬(wàn)珍，高鴻斌PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用M電子工業(yè)出版社2004,5：108132.9 袁任光可編程序控制器選用手冊(cè)M北京：機(jī)械業(yè)出版社，2002，381402 10 廖常初PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)方法與技巧M電工技術(shù)1998，

8、10：5965.指導(dǎo)教師意見(jiàn)該同學(xué)畢設(shè)選題“基于PLC的自來(lái)水廠凈水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”在生活用水凈化領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。前景廣闊，選題具有一定的實(shí)用價(jià)值。選題研究目標(biāo)明確，內(nèi)容定位準(zhǔn)確。前期準(zhǔn)備充分，研究進(jìn)度計(jì)劃合理，具有可行性。同意開(kāi)題。 簽名： 年 月 日教研室主任意見(jiàn)同意開(kāi)題。 簽名： 年 月 日目 錄摘 要1關(guān)鍵詞1引言11 凈水處理的總體介紹22 各控制環(huán)節(jié)的具體操作32.1 取水泵的選擇和控制32.2 絮凝劑的投放控制32.3 沉淀過(guò)濾淤泥的清理控制42.4 活性炭的定時(shí)更換42.5 加氯消毒控制52.5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)52.5.2 控制特點(diǎn)53 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)73.1 系統(tǒng)所需儀器設(shè)備

9、73.2 電氣控制系統(tǒng)73.3 凈水處理系統(tǒng)的工作原理73.3.1 控制系統(tǒng)總體框圖73.3.2 工作過(guò)程83.3.3 凈水處理系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)83.4 PLC選型93.5 PLC的I/O分配104 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)124.1 總體流程設(shè)計(jì)124.2 手動(dòng)模式124.3 自動(dòng)模式134.6 PID控制165 調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果175.1 硬件系統(tǒng)的調(diào)試175.2 軟件系統(tǒng)的調(diào)試185.3 運(yùn)行結(jié)果186 總結(jié)與展望19參考文獻(xiàn)20Abstract21Key words21附錄22致謝24河池學(xué)院2014屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于PLC的自來(lái)水廠凈水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 陳政 指導(dǎo)教師：

10、陸正杰摘 要 水是關(guān)系到國(guó)民生計(jì)的一項(xiàng)重要資源，隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)水的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，因此水廠的水凈化處理方法就顯得尤為重要。本課題通過(guò)了解對(duì)比國(guó)內(nèi)外已建水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀，器具設(shè)備越來(lái)越智能化的發(fā)展趨勢(shì)，以及現(xiàn)今我國(guó)欠發(fā)達(dá)城市水廠現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一套以PLC FX2N作為主控制器的自來(lái)水自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控水處理的每一個(gè)環(huán)節(jié)，包括自動(dòng)投明礬、加氯，檢測(cè)水的PH值，水的流速大小和水的渾濁度投放藥量等，并自動(dòng)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。該系不僅統(tǒng)降低了能耗，提高了管理水平，而且和人力手動(dòng)投放藥相比，其精確度更準(zhǔn)，大大提高了供水質(zhì)量和節(jié)約了人力成本。對(duì)推進(jìn)我國(guó)中心型水廠給水工藝的發(fā)展和減

11、小與先進(jìn)水平的差距都具有重要現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)運(yùn)行的情況表明，該系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，功能齊全，性能穩(wěn)定可靠，值得推廣。關(guān)鍵詞 中小型PLC；自動(dòng)控制系統(tǒng)；上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；自來(lái)水凈化；引言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水對(duì)人民的生活與生產(chǎn)的重要性日益突出，人們對(duì)供水的質(zhì)量與安全性的要求也越來(lái)越高。加強(qiáng)供水系統(tǒng)工作的監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)重要而有效的節(jié)水降耗措施，因此加強(qiáng)水處理廠的各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制具有重要意義。水廠自動(dòng)化的主要目的不僅是節(jié)省勞動(dòng)力，降低成本，減少維修危險(xiǎn)性，更主要的是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、可靠、高效的供水保證。過(guò)程生產(chǎn)的自動(dòng)檢測(cè)、調(diào)整、控制和事故報(bào)警可確保設(shè)備在設(shè)定狀態(tài)下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)不間斷的可靠供水。過(guò)濾、投藥、消

12、毒等過(guò)程實(shí)施閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)隨著水的流量、水的渾濁度變化及時(shí)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，確保出水水質(zhì)的達(dá)標(biāo)。憑著現(xiàn)代化技術(shù)手段對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行管理和控制，提高設(shè)備的可靠性和運(yùn)行效率，是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。1現(xiàn)代水處理廠采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)非常普遍。歐美大部分國(guó)家凈水處理廠早就完全用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和運(yùn)行過(guò)程控制，像美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)這些國(guó)家大部分已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化無(wú)人值守控制模式。在廠區(qū)內(nèi)設(shè)有相關(guān)數(shù)量的現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)，對(duì)整個(gè)水處理過(guò)程實(shí)現(xiàn)多環(huán)路控制，其中包括沉淀、過(guò)濾和反沖洗、化學(xué)藥劑投放等。設(shè)在中心控制室內(nèi)的計(jì)算機(jī)主機(jī)從各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)中搜集數(shù)據(jù)，并入提供圖表顯示、曲線、各個(gè)設(shè)備動(dòng)作記錄。2由于中國(guó)的實(shí)際國(guó)情，我國(guó)

13、水廠自動(dòng)化發(fā)展的總體水平相對(duì)落后，發(fā)展也不平衡。大城市的供水廠特別是發(fā)達(dá)地區(qū)的大型水廠，自動(dòng)化程度早較高，而小城市和縣級(jí)的水廠，自動(dòng)化程度就低了很多，甚至有些還是空白。并且，在一些已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的水廠中，雖然其設(shè)備和自動(dòng)化控制系統(tǒng)與其它行業(yè)如電力、化工等相比不差甚至更先進(jìn)，但是，其功能并未充分發(fā)揮出來(lái)。有的自控系統(tǒng)為了應(yīng)付上級(jí)檢查只是安裝在那里，一直處于閑置狀態(tài)；有的運(yùn)行一段時(shí)間后，又變?yōu)榱耸謩?dòng)，甚至處于癱瘓狀態(tài)，造成了資源的極大浪費(fèi)。因此設(shè)計(jì)一套以PLC為主的控制系統(tǒng)來(lái)控制凈水的各個(gè)主要環(huán)節(jié)，不僅降低運(yùn)行成本，提高了效率，且用科學(xué)的方法保證了水的質(zhì)量，具有很高的研究?jī)r(jià)值。41 凈水處理的總體

14、介紹圖中主要分為以下幾個(gè)工藝過(guò)程：（1） 取水：用多臺(tái)抽水泵將河流、水庫(kù)、地表等處的水抽入凈水廠儲(chǔ)水池。圖 1 凈水系統(tǒng)流程圖（2）加絮凝劑：剛?cè)〉乃泻芏嚯s志，漂浮物等，這時(shí)就需要加絮凝劑混合后進(jìn)行反應(yīng)，并清理反應(yīng)后沉淀的污泥。（3）平流池沉淀：和混凝劑反應(yīng)后的水從柵格低速流過(guò)平流沉淀池，讓懸浮顆粒等雜質(zhì)沉淀，并排出沉淀的污泥。（4）過(guò)濾沉淀：平流池的沉淀后水還有顆粒雜質(zhì)在里面，這時(shí)就要通過(guò)顆粒介質(zhì)（活性炭）來(lái)去除其中懸浮雜質(zhì)使水澄清，并定時(shí)更換活性炭。（5）藥劑的投加：經(jīng)過(guò)活性炭吸附后，按工藝要求投入氯氣，達(dá)到消毒的目的。（6）送水：多臺(tái)水泵將自來(lái)水以一定的流量和壓力送入供水管網(wǎng)。過(guò)去的自

15、來(lái)水廠凈水過(guò)程簡(jiǎn)單且操作麻煩，精度又不是很高，不能很好地確保水的質(zhì)量。為此，我根據(jù)上述的凈水流程圖，在相關(guān)環(huán)節(jié)設(shè)置了一套以PLC為主的自動(dòng)控制系統(tǒng)。32 各控制環(huán)節(jié)的具體操作2.1 取水泵的選擇和控制水泵是給水系統(tǒng)中的主要升壓設(shè)備。較多采用離心式水泵。水泵的吸水方式分水泵直接從室外管網(wǎng)抽水和水泵從貯水池抽水兩種。水泵的選擇原則，應(yīng)是既滿足給水系統(tǒng)所需的總水壓與水量的要求，又能在最佳工況點(diǎn)（水泵特性曲線效率最高段）工作，同時(shí)還能滿足輸送介質(zhì)的特性、溫度等要求。生活給水系統(tǒng)的水泵，宜設(shè)一臺(tái)備用機(jī)組。生產(chǎn)給水系統(tǒng)的水泵備用機(jī)組，應(yīng)按工藝要求確定。每組消防水泵應(yīng)有一臺(tái)不小于主要消防泵的備用機(jī)組。不允許

16、斷水的給水系統(tǒng)的水泵，應(yīng)有不間斷的動(dòng)力供應(yīng)。當(dāng)采用設(shè)水泵、水箱的給水試時(shí)，通常水泵直接向水箱輸水，水泵的出水量與揚(yáng)程幾乎不變，選用離心式恒速水泵即保持高效運(yùn)行。對(duì)于無(wú)水量調(diào)節(jié)設(shè)備的給水系統(tǒng)，在電源可靠的條件下，可選用裝有自動(dòng)調(diào)速裝置（變頻調(diào)速器）的離心式水泵，其工作原理是在水泵出水口或管網(wǎng)末端安裝壓力傳感器，將測(cè)定的壓力值，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入壓力控制器，再與控制器內(nèi)根據(jù)用戶需要設(shè)定的壓力值比較。2.2 絮凝劑的投放控制投藥混凝劑是水質(zhì)凈化最重要的環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確投加所需要的混凝劑量是獲得較好混凝效果及經(jīng)濟(jì)效益的最關(guān)鍵問(wèn)題。本系統(tǒng)由“液位儀”、“計(jì)量泵”組成,可手動(dòng)或自動(dòng)控制。“液位儀”自動(dòng)檢測(cè)當(dāng)前加藥

17、箱中的藥液高度，當(dāng)液位低于設(shè)定值時(shí)，液位儀的報(bào)警鈴啟動(dòng)，提示工人組織藥液向加藥箱中加藥，當(dāng)液位到達(dá)設(shè)定值時(shí)，報(bào)警鈴?fù)Ｖ箞?bào)警。“計(jì)量泵”當(dāng)源水泵啟動(dòng)時(shí)，加藥控制部分控制空壓機(jī)啟動(dòng)攪拌混凝劑。計(jì)量泵根據(jù)源水流量計(jì)或源水變頻器的信號(hào)調(diào)節(jié)加藥量，向源水管道或源水泵中加藥，并在儀表上顯示。絮凝劑從藥粉倉(cāng)中輸出后，經(jīng)過(guò)一個(gè)射流混合器在溶解箱中混合。運(yùn)行時(shí)，射流混合器頂端的噴嘴噴出的水流形成了一層轉(zhuǎn)動(dòng)的水膜，干粉物質(zhì)從上端落到水膜上，并隨著水膜旋轉(zhuǎn)下落。在此過(guò)程中粉狀絮凝劑粉末被潤(rùn)濕。由底端噴嘴噴水形成的一個(gè)強(qiáng)力沖擊的橫斷水流層使絮凝劑進(jìn)一步被溶解，而部分從中間落下的干態(tài)物質(zhì)也被溶解。在加藥箱里有三個(gè)液位檢

18、測(cè)開(kāi)關(guān)，分別為高液位、低液位和極低液位。正常工作狀態(tài)在高、低液位之間，到低液位時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟進(jìn)水電磁閥，同時(shí)開(kāi)啟干粉喂料電機(jī)。喂料電機(jī)的運(yùn)行由PLC程序發(fā)出的時(shí)序脈沖信號(hào)來(lái)控制，這種運(yùn)行方式可以很好的保證配制藥液的濃度。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)停止運(yùn)行并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)溢流信號(hào)出現(xiàn)時(shí)系統(tǒng)將報(bào)警并顯示故障原因；當(dāng)極低液位動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)停機(jī)并報(bào)警，這一設(shè)計(jì)是為了在斷水的情況下保護(hù)加藥泵，防止加藥泵干抽。2.3 沉淀過(guò)濾淤泥的清理控制當(dāng)河水等經(jīng)過(guò)沉淀過(guò)濾后會(huì)產(chǎn)生一些淤泥之類的沉淀物，這時(shí)就要求及時(shí)清理干凈，保證水的清潔度。因此，我選擇淤泥泵來(lái)清理。淤泥泵為干式下泵型，電機(jī)采用油室密封方式，內(nèi)

19、部設(shè)計(jì)有機(jī)械密封裝置，能有效防止雜質(zhì)和高壓水進(jìn)入電機(jī)內(nèi)腔。該機(jī)除了主葉輪外，還有攪拌葉輪，能將沉淀于水底的淤泥攪拌成湍流后抽取出來(lái)。電機(jī)放入水下，吸渣率高，不受吸程限制，清淤更徹底。整體設(shè)備簡(jiǎn)單，不需配備輔助攪拌裝置或噴射裝置，操作也簡(jiǎn)便，機(jī)組總投資降低，是最佳選擇。2.4 活性炭的定時(shí)更換活性炭可采用濕式投加和干式兩種方法。經(jīng)過(guò)綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用干式投加法。干法工藝采用直接由給料設(shè)備將炭粉投入到水射器中，通過(guò)水射器將炭粉投加到投加點(diǎn)中，粉炭的計(jì)量是通過(guò)給料設(shè)備來(lái)完成的。干式投加采用的主要設(shè)備是干粉投加機(jī)，通過(guò)料倉(cāng)給料、投加機(jī)螺桿輸送，并利用水射器將粉末炭投入水中。干式投加運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、給料均勻

20、、驅(qū)動(dòng)功率和占地面積小、操作管理又方便、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，水射器設(shè)備簡(jiǎn)單、工作可靠，使用起來(lái)也方便。因此，本設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)權(quán)衡對(duì)比決定采用干式投加方式并組成自動(dòng)投加成套設(shè)備。其自動(dòng)投加原理如下：圖22.5 加氯消毒控制2.5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雙回路加氯、獨(dú)立后備設(shè)備、自動(dòng)稱重、漏氯報(bào)警、自動(dòng)壓力保護(hù)。PLC與加氯機(jī)通過(guò)智能口通訊連接，相互聯(lián)系。水質(zhì)參數(shù)均測(cè)入PLC，通過(guò)PLC傳輸至加氯機(jī)；PLC有完整的控制方案，當(dāng)加氯機(jī)控制器故障或有其它缺陷時(shí)，PLC能夠自動(dòng)控制，精確加氯。2.5.2 控制特點(diǎn)氯氣輸送管道配備了隔膜壓力儀表，PLC與壓力表相連接，監(jiān)控中心實(shí)時(shí)監(jiān)控氯瓶壓力。雙供氣系統(tǒng)自動(dòng)切換控制，PLC

21、與自動(dòng)切換控制器相連接，監(jiān)控中心實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供氣狀況，確保連續(xù)不斷的向加氯機(jī)供氣。PLC對(duì)前加氯機(jī)加氯量進(jìn)行自動(dòng)比例控制。其控制比率值可以預(yù)設(shè)定（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和季節(jié)的不同）；通過(guò)監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)隨機(jī)更改和設(shè)定。進(jìn)行流量配比控制，根據(jù)源水濁度調(diào)節(jié)比例系數(shù)，進(jìn)行智能控制。PLC對(duì)后加氯機(jī)采用復(fù)合環(huán)加氯控制方式，根據(jù)濾后水流量及余氯分析儀的反饋值對(duì)加氯量進(jìn)行復(fù)合環(huán)控制。采用智能PID算法，對(duì)余氯值進(jìn)行高精度控制，使出廠水始終達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。前后加氯機(jī)共備用一臺(tái)加氯機(jī)，PLC將據(jù)其工作方式施加控制方案實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、就地手動(dòng)控制和加氯機(jī)本身自動(dòng)控制多功能。加氯機(jī)本身和PLC對(duì)加氯量均能進(jìn)行閉環(huán)控制，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)

22、特點(diǎn)通過(guò)加氯機(jī)能夠進(jìn)行經(jīng)典的閉環(huán)控制，通過(guò)PLC更能進(jìn)行模糊智能控制，提高制水質(zhì)量，降低耗氯量。PLC對(duì)投加量、故障、設(shè)備運(yùn)行情況及重要參數(shù)自動(dòng)記錄、存檔、分析，并定期給出報(bào)表；計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄切換時(shí)間及每一氯瓶的供氣時(shí)間與供氣量，以備生產(chǎn)管理和成本分析。5加氯機(jī)閥門關(guān)5s加氯機(jī)閥門關(guān)3s出水加氯機(jī)閥門開(kāi)5s加氯機(jī)閥門開(kāi)3s濾后水余氯是否小于下限值相關(guān)機(jī)構(gòu)和復(fù)位信號(hào)濾后水余氯是否小于下限值濾后水余氯是否大于上限值濾后水余氯是否大于上限值兩次加氯間隔隔時(shí)間出水廠余氯報(bào)警信號(hào)初始化圖 3 漏氯報(bào)警和保護(hù)系統(tǒng)3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)所需儀器設(shè)備本系統(tǒng)包括中控室、取水井、加礬加氯間、反應(yīng)池、過(guò)濾池、

23、清水池、送水泵房、管網(wǎng)等各環(huán)節(jié)組成，各子系統(tǒng)由PLC站控制，中控室有2臺(tái)分別用于生產(chǎn)管理與監(jiān)控的算機(jī)，中控計(jì)算機(jī)可實(shí)時(shí)顯示各PLC單元控制的儀表、機(jī)電、加礬、加氯設(shè)備和濾池在內(nèi)的工作情況，可對(duì)系統(tǒng)的所有設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和控制。PLC接收流量、濁度、壓力無(wú)線遠(yuǎn)傳信號(hào)，控制加氯、加礬量；管理計(jì)算機(jī)用于顯示、存儲(chǔ)視頻信號(hào)，以便于管理。儀器儀表的分布主要設(shè)置在三個(gè)地段：取水口處檢測(cè)水源各項(xiàng)指標(biāo)，保證最快地決策投礬量，避免由于延遲帶來(lái)的投礬量誤差；濾池后檢測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)起到反饋調(diào)節(jié)的作用，自動(dòng)微調(diào)投礬加氯量，使整個(gè)系統(tǒng)成為一個(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保證實(shí)現(xiàn)最佳控制；在自來(lái)水出廠之前再對(duì)所有指標(biāo)做一次檢測(cè)，一方面這

24、個(gè)數(shù)據(jù)上報(bào)管理機(jī)構(gòu)存檔，可以直接打印報(bào)表，另一方面是為防止特殊環(huán)境下清水池污染等突發(fā)事件發(fā)生時(shí)可以及時(shí)報(bào)警。3.2 電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)主要包括操作面板，電氣控制柜等單元。由于在該系統(tǒng)中需要檢測(cè)較多的數(shù)字輸入量，根據(jù)設(shè)定的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號(hào)，因此系統(tǒng)的控制邏輯與時(shí)序就需要嚴(yán)格按照檢測(cè)信號(hào)的輸入進(jìn)行控制。6(1)操作面板：操作面板主要包括手動(dòng)、自動(dòng)、各類設(shè)備的啟動(dòng)按鈕等。(2)顯示面板：顯示面板由于要顯示較多的數(shù)據(jù)，因此一般采用觸摸屏或者人機(jī)界面(3)電氣控制柜：電氣控制柜是電氣控制的核心設(shè)備，主要包括各類傳感器的輸入信號(hào)、PLC及其擴(kuò)展模塊等。3.3 凈水處理系統(tǒng)的工作原理3

25、.3.1 控制系統(tǒng)總體框圖凈水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)總框圖如圖4所示，PLC為核心控制器，通過(guò)檢測(cè)操作面板按鈕的輸入、各類傳感器的輸入，以及相關(guān)信號(hào)的輸入，完成相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行、停止和調(diào)速控制。3.3.2 工作過(guò)程 在手動(dòng)狀態(tài)下，各類設(shè)備的控制使根據(jù)操作面板上的按鈕輸入來(lái)控制，沒(méi)有邏輯控制，可以不根據(jù)傳感器狀態(tài)進(jìn)行控制，在自動(dòng)方式下進(jìn)行控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到外部傳感器的狀態(tài)對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)、停止控制，其工作過(guò)程如下：操作面板液位差傳感器輸入信號(hào)可編輯控制器PLC（FX2N-36mr）顯示面板液位高度傳感器輸入水渾濁度檢測(cè)變頻器加氯機(jī)各類電磁閥運(yùn)行泵類設(shè)備運(yùn)行電機(jī)圖4 電氣控制系統(tǒng)框圖接通電源，自動(dòng)控

26、制方式啟動(dòng)。運(yùn)行粗格柵，進(jìn)行間歇運(yùn)行，即運(yùn)行一段時(shí)間然后停止一段時(shí)間，循環(huán)進(jìn)行；(1)根據(jù)反饋回來(lái)的液位差狀態(tài)控制清水機(jī)運(yùn)行與停止；(2)進(jìn)行泵房中的潛水泵根據(jù)液面高低進(jìn)行運(yùn)行和停止；(3)投藥機(jī)根據(jù)水的渾濁度和流速反饋的模擬量經(jīng)PLC運(yùn)算后進(jìn)行控制。(4)在凈水系統(tǒng)中，投藥機(jī)的啟動(dòng)采用順序控制方式，依次啟動(dòng)設(shè)備。73.3.3 凈水處理系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)主電路是由各個(gè)電機(jī)、泵與電網(wǎng)的連接。如圖5所示，為主電路連線圖。三臺(tái)電機(jī)分別為排淤機(jī)（M1）、投放電機(jī)(M2)、水泵電機(jī)(M3)，接觸器MK3、KM2、KM6分別控制M1、M2、M3、的工頻運(yùn)行；接觸器KM5、KM9分別控制M1、M3變頻運(yùn)行；QF

27、1為主電路的開(kāi)關(guān)；FU1為主電路熔斷器；FR1、FR2、FR3 排淤電機(jī) 投放電機(jī) 水泵電機(jī)圖5 主電路接線圖分別為三臺(tái)電機(jī)過(guò)載保護(hù)的熱繼電器；選MM430變頻器是用來(lái)控制電機(jī)M1、M3變頻運(yùn)行的。3.4 PLC選型PLC是可編程控制器的簡(jiǎn)稱，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)控制；PLC比先前的繼電器控制具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）可改變控制程序：在水廠生產(chǎn)流程或工藝改變的情況下，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要求。（2）適用于工業(yè)環(huán)境，可靠性高：PLC產(chǎn)品的平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)5年以上，因此它是一種高可靠性產(chǎn)品，大大提高了生產(chǎn)設(shè)備的工作效率。3

28、）PLC功能齊全：一般PLC具有開(kāi)關(guān)量和模擬量輸入/輸出、計(jì)數(shù)、定時(shí)、邏輯和算術(shù)運(yùn)算、順序控制、PID調(diào)節(jié)、通訊等功能。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)，從而使凈水處理設(shè)備的控制水平大大提高；（4）易掌握，便于維護(hù)：使用人員只要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，又由于PLC具有自診斷功能，因而較容易進(jìn)行維護(hù)，查出故障原因。本文采用日本三菱公司的FX2N系列中的FX2N-32MR型號(hào)系列PLC，其型號(hào)位32X，本文使用一個(gè)8位的I/O擴(kuò)展模塊。PLC通過(guò)各種模塊接口采樣電信號(hào)；控制信號(hào)由PLC輸出后以4-20mA電流形式送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)

29、作。83.5 PLC的I/O分配表 3-1 輸入地址分配輸入地址輸入設(shè)備輸入地址輸入設(shè)備X0啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB1X8手動(dòng)格柵池進(jìn)水泵SB3X1格柵井低位液位計(jì)B1X9手動(dòng)調(diào)節(jié)池進(jìn)水泵SB4X2格柵井高液位計(jì)B2X10手動(dòng)反應(yīng)池進(jìn)水泵SB5X3調(diào)節(jié)池低位液位計(jì)B3X11手動(dòng)絮凝投放機(jī)SB6X4調(diào)節(jié)池高位液位計(jì)B4X12手動(dòng)活性炭變換機(jī)SB7X5反應(yīng)池低液位計(jì)B5X13手動(dòng)反應(yīng)池排水泵X6反應(yīng)池高液位計(jì)B6X7停止開(kāi)關(guān)SB2表 3-2 輸出地址分配輸入地址輸入設(shè)備輸入地址輸入設(shè)備Y0格柵池進(jìn)水泵KM1Y9活性炭機(jī)KM7Y1格柵池高液位報(bào)警燈HL1Y10手動(dòng)格柵池進(jìn)水泵KM8Y2調(diào)節(jié)池高液位計(jì)報(bào)警燈HL2

30、Y11手動(dòng)調(diào)節(jié)池進(jìn)水泵KM9Y3調(diào)節(jié)池進(jìn)水閥KM2 Y12手動(dòng)反應(yīng)池進(jìn)水泵KM10Y4水渾濁度檢測(cè)器KM3Y13投氯機(jī)KM11Y5反應(yīng)池高液位報(bào)警燈HL3Y14手動(dòng)排泥機(jī)KM12Y6絮凝劑投放機(jī)KM4Y15手動(dòng)反應(yīng)池排水電機(jī)KM13Y7排污機(jī)KM5Y8沖洗機(jī)KM6根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計(jì)污水處理控制系統(tǒng)外部連線圖，如圖6所示。4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用三菱公司為FX2N系列PLC開(kāi)發(fā)的SWOPC-FXGP作為編程軟件，上面介紹了工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的工作原理、結(jié)構(gòu)和電氣控制部分。硬件結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)基本完成后，就要開(kāi)始軟件部分的設(shè)計(jì)，根據(jù)控制系統(tǒng)的硬件部分和控制要求的設(shè)計(jì)情況及PLC控制系統(tǒng)I/O

31、的分配情況，進(jìn)行軟件編程設(shè)計(jì)。在軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先按照需要實(shí)現(xiàn)的功能要求做出流程圖，其次按照不同的功能編寫不同的功能模塊，這樣寫出的程序條例清晰，便于調(diào)試。94.1 總體流程設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制過(guò)程可以分為自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)控制功能。在手動(dòng)控制模式下，每個(gè)設(shè)備可單獨(dú)運(yùn)行，以測(cè)試設(shè)備的性能，如圖4-1所示。手動(dòng)控制開(kāi)始自動(dòng)控制自動(dòng)圖4-1 模式選擇流程圖4.2 手動(dòng)模式在手動(dòng)模式下，可以單獨(dú)調(diào)試每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行，如圖4-2所示。在此模式下，可以過(guò)按鈕對(duì)格柵機(jī)、電動(dòng)閥門、加氯機(jī)以及各類泵進(jìn)行控制；對(duì)于曝氣機(jī)的控制，可以通過(guò)按鈕增大或減小變頻器的頻率來(lái)改變其速度，以檢測(cè)調(diào)試性能。4.3 自動(dòng)模

32、式處于自動(dòng)方式時(shí)，系統(tǒng)上電后，按下自動(dòng)啟動(dòng)確認(rèn)按鈕后系統(tǒng)運(yùn)行，系統(tǒng)開(kāi)始工作，其工作過(guò)程包跨一下幾個(gè)方面：系統(tǒng)上電后，按下自動(dòng)啟動(dòng)確認(rèn)按鈕，啟動(dòng)抽水泵；圖 6 污水處理控制系統(tǒng)外部連線圖反應(yīng)池進(jìn)水電機(jī)啟停調(diào)節(jié)池進(jìn)水電機(jī)啟停排污泥電機(jī)啟停格柵池進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)手動(dòng)控制抽水機(jī)啟停加氯機(jī)圖4-2 手動(dòng)操作模式流程圖啟動(dòng)粗格柵系統(tǒng)；啟動(dòng)調(diào)節(jié)池系統(tǒng)；啟動(dòng)混凝池系統(tǒng)；啟動(dòng)污泥脫水系統(tǒng)；以上工作方式并不是順序控制方式，而是按照PLC檢測(cè)到傳感器狀態(tài)進(jìn)行啟動(dòng)，如圖4-3所示：自動(dòng)控制啟動(dòng)消毒系統(tǒng)啟動(dòng)抽水泵啟動(dòng)排污系統(tǒng)啟動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)啟動(dòng)反應(yīng)系統(tǒng)啟動(dòng)格柵圖4-3 自動(dòng)操作模式流程圖在自動(dòng)控制模式流程圖中，調(diào)用了各個(gè)控制系統(tǒng)

33、程序，主要包括格柵系統(tǒng)程序、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)及雜質(zhì)污泥脫水系統(tǒng)程序，以下分別介紹各個(gè)子程序的工作過(guò)程。格柵系統(tǒng)程序主要控制格柵機(jī)和清雜質(zhì)機(jī)的運(yùn)行，其工作過(guò)程包括以下幾個(gè)方面：（1)自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始啟動(dòng)格柵機(jī)，定時(shí)20min；(2)定時(shí)到，停止運(yùn)行格柵機(jī)2h;(3)2h定時(shí)到，運(yùn)行格柵機(jī)20min，循環(huán)進(jìn)行；(4)同時(shí)檢查液位差，若超過(guò)設(shè)定值則啟動(dòng)清雜質(zhì)機(jī)；(5)液位差值低于設(shè)定值，停止清雜質(zhì)機(jī)運(yùn)行。格柵系統(tǒng)工作流程圖如圖4-4所示。檢查液面差轉(zhuǎn)手動(dòng)控制啟動(dòng)格柵排水機(jī)超過(guò)設(shè)定值低于設(shè)定值停止格柵排水機(jī)停止格柵排水機(jī)格柵機(jī)啟動(dòng)格柵進(jìn)水機(jī)停止停止時(shí)間到運(yùn)行時(shí)間到？格柵控制自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始 N Y N N

34、Y Y N Y N Y圖 4-4 格柵系統(tǒng)工作流程圖調(diào)節(jié)反應(yīng)系統(tǒng)主要控制絮狀物沉淀情況，其工作過(guò)程包括以下幾個(gè)方面：（1）自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始啟動(dòng)絮凝機(jī)；(2)檢測(cè)液位高度和水的渾濁度，當(dāng)氯的濃度和水渾濁度低于最低位傳感器時(shí)，開(kāi)始定時(shí)防止誤判；(3)定時(shí)到后，若仍低于最低位傳感器，則投絮機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，否則停止；(4)監(jiān)測(cè)渾濁度處于中位和高位傳感器之間時(shí)，開(kāi)始定時(shí)防止誤判；定時(shí)到后，若濃度和渾濁度仍持續(xù)處于高位傳感器，則輸出報(bào)警信號(hào)。關(guān)排水閥開(kāi)絮凝池排水閥絮凝池低液位沉淀時(shí)間到關(guān)投絮機(jī)沉淀時(shí)間到關(guān)絮凝投放閥水濃度是否達(dá)標(biāo)轉(zhuǎn)手動(dòng)控制絮凝啟動(dòng)自動(dòng)過(guò)程?絮凝池控制 Y Y N Y Y N Y Y N Y Y 圖

35、 4-5 水泵工作流程圖雜質(zhì)污泥脫水系統(tǒng)程序主要控制離心式脫水機(jī)，啟動(dòng)定時(shí)；(1)自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始首先啟動(dòng)離心式脫水機(jī)，啟動(dòng)定時(shí)；(2)定時(shí)到，啟動(dòng)聚合物泵，啟動(dòng)定時(shí)；(3)定時(shí)到，啟動(dòng)雜質(zhì)污泥泵和切割機(jī)；雜質(zhì)污泥脫水機(jī)系統(tǒng)工作流程圖如圖4-6所示雜質(zhì)污泥脫水控制定時(shí)開(kāi)始自動(dòng)離心式脫水機(jī)轉(zhuǎn)手動(dòng)控制 N延時(shí)到自動(dòng)污泥泵自動(dòng)聚合物泵延時(shí)到延時(shí)到？自動(dòng)控制開(kāi)始 N Y N Y N Y 圖 4-6 雜質(zhì)污泥脫水機(jī)系統(tǒng)工作流程圖4.6 PID控制PID是將經(jīng)過(guò)反饋后得到的誤差信號(hào)分別進(jìn)行比例、積分和微分運(yùn)算后再疊加得到控制器輸出信號(hào)，對(duì)于工業(yè)控制過(guò)程，常規(guī)PID控制器有原理簡(jiǎn)單、使用方便、穩(wěn)定可靠、無(wú)靜差等

36、優(yōu)點(diǎn)，因此在控制理論和技術(shù)發(fā)展的今天，在工業(yè)控制領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。常規(guī)的PID控制器的描述如式（1-1）所示：Un=KpEn+KiEn+KdEonCn 式（4-1）式中各參數(shù)代表的意義是：En: 控制器偏差輸入Eon: 系統(tǒng)誤差變化率Kp: 比例增益KI: 積分增益KD： 微分增益微分作用KD的作用使之能夠根據(jù)偏差變化的趨勢(shì)做出反應(yīng)，它加快了對(duì)偏差變化的反應(yīng)速度，能夠有效的減小超調(diào)，縮小到最大動(dòng)態(tài)偏差。但是，同時(shí)又會(huì)使系統(tǒng)收到高頻干擾的影響。積分的作用KI是為了消除靜態(tài)而引入的。但是，KI值的引入使得系統(tǒng)響應(yīng)的快速性下降，穩(wěn)定性變差。最明顯的是在系統(tǒng)出現(xiàn)大偏差階段時(shí)，積分往往使得系統(tǒng)的響應(yīng)出現(xiàn)過(guò)

37、大超調(diào)，從而使得調(diào)節(jié)時(shí)間變長(zhǎng)。比例增益KP使控制器的輸入輸出成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，只要輸入輸出有偏差，比例作用立即產(chǎn)生控制作用，比例控制是用來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)增益的，它基于偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，是有差調(diào)節(jié)。要減小偏差，同時(shí)也為了加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，縮短系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間，就需要增大KP值。但是因?yàn)镵P值又受到系統(tǒng)穩(wěn)定性的限制，所以KP值不能任意增大。在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中只有合理的整定上述三個(gè)參數(shù)，才能獲得比較滿意的控制性能。在污水自動(dòng)控制中，氯氣投加、絮凝劑投加和曝氣環(huán)節(jié)由于過(guò)程的多變性、復(fù)雜性、非線性、和大滯后的特點(diǎn)，采用PID控制算法難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確和高效的控制。為此在常規(guī)的PID控制基礎(chǔ)上，采用模糊推理的方法，對(duì)P

38、ID控制參數(shù)進(jìn)行在線整定，從而完善PID控制器的性能。105 調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果工廠水凈化自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝完成后，進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試和試運(yùn)行，確定符合實(shí)際進(jìn)水水量和水質(zhì)的各項(xiàng)控制參數(shù)，發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備、儀表、程序、工藝等方面出現(xiàn)的問(wèn)題，檢驗(yàn)系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)目標(biāo)，即出水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。5.1 硬件系統(tǒng)的調(diào)試調(diào)試過(guò)程首先檢查總供電及各設(shè)備供電是否正常，然后檢查設(shè)備的電氣控制是否正常，能否正常開(kāi)機(jī)，檢查儀表及控制系統(tǒng)是否正常，各種閘閥能否正常開(kāi)啟和關(guān)閉。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要檢查后，開(kāi)始進(jìn)行具體的調(diào)試。硬件功能調(diào)試主要是測(cè)試硬件的功能是否正常，這部分的調(diào)試內(nèi)容包括：(1) 供電線路的設(shè)置和檢測(cè)，主要

39、是用萬(wàn)用表檢測(cè)電路的連通是否實(shí)現(xiàn)，以及保證接線的正確性，防止220V與24V線路的錯(cuò)位接線發(fā)生。(2) 變頻器進(jìn)行單獨(dú)調(diào)試，檢測(cè)能否正常進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；(3) 電機(jī)直接加三相電源調(diào)試，檢測(cè)電機(jī)的工作狀態(tài)；(4) PLC單獨(dú)檢測(cè)，檢測(cè)能否正常進(jìn)行變頻調(diào)速，在外部控制模式下，控制端子是否能正常控制電機(jī)啟動(dòng)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速等；(5) 變頻器加電機(jī)進(jìn)行調(diào)試，檢測(cè)能否正常進(jìn)行變頻調(diào)速，在外部控制模式下，控制端子是否能正常控制電機(jī)自動(dòng)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速等；(6) PLC加變頻器聯(lián)機(jī)調(diào)試，檢查PLC、變頻器是否能實(shí)現(xiàn)對(duì)此系統(tǒng)控制。5.2 軟件系統(tǒng)的調(diào)試在三菱SWOPC-FXGP_WIN-C編程軟件中，通過(guò)編程，將編

40、好的程序下載到PLC中進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，檢查程序是否錯(cuò)誤，是否能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能控制。調(diào)試時(shí)，根據(jù)功能模塊分類分別調(diào)試，最后進(jìn)行總體調(diào)試。在該控制程序中，需要根據(jù)外界輸入的狀態(tài)來(lái)控制格柵機(jī)，抽水泵，以及污泥回流泵的啟停，因此需要按照液位傳感器反饋來(lái)的信息進(jìn)行判斷處理，然后再進(jìn)行輸出控制。5.3 運(yùn)行結(jié)果通過(guò)系統(tǒng)調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn)PLC在系統(tǒng)控制中的手動(dòng)、自動(dòng)模式的控制。啟動(dòng)電源后按下自動(dòng)或手動(dòng)模式選擇按鈕。擋在手動(dòng)模式時(shí)，可通過(guò)通過(guò)各個(gè)控制按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)河水凈化處理系統(tǒng)中各電機(jī)的控制運(yùn)行。當(dāng)在自動(dòng)模式時(shí)，在自動(dòng)方式下進(jìn)行閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到外部傳感器的狀態(tài)對(duì)各設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)和停止控制。自動(dòng)控制系統(tǒng)過(guò)程包

41、括：粗格柵系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、投放系統(tǒng)和污泥脫水系統(tǒng)。啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行按鈕后，自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始，啟動(dòng)格柵電機(jī)和調(diào)節(jié)池電機(jī)進(jìn)行間歇運(yùn)行，即運(yùn)行一段時(shí)間然后停止一段時(shí)間，循環(huán)進(jìn)行。（1）當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)，輔助繼電器接通，檢測(cè)液位格柵池低液位接通，格柵進(jìn)水電機(jī)運(yùn)行，當(dāng)格柵液位到達(dá)高液位時(shí)，高液位檢測(cè)計(jì)接通，高液位報(bào)警燈接通，然而格柵池停止進(jìn)水（2）當(dāng)調(diào)節(jié)池處于低位時(shí)，調(diào)節(jié)池進(jìn)水閥接通，調(diào)節(jié)池進(jìn)水。當(dāng)調(diào)節(jié)池到達(dá)高液位時(shí)，高液位檢測(cè)計(jì)接通，高液位報(bào)警燈接通，調(diào)節(jié)池停止進(jìn)水。（3）輔助繼電器M0接通富足繼電器M1也接通，反應(yīng)池定時(shí)器T1開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)液面沒(méi)有超過(guò)高液位警戒時(shí)，反應(yīng)池進(jìn)水電磁閥進(jìn)水。當(dāng)T1計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，反應(yīng)池停止

42、進(jìn)水，（4）當(dāng)T1計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，投放機(jī)定時(shí)器T2開(kāi)始計(jì)時(shí)，在T2計(jì)時(shí)的時(shí)間段中，投放機(jī)運(yùn)行，向反應(yīng)池中進(jìn)行投放。（5）當(dāng)T2計(jì)時(shí)結(jié)束后，投放機(jī)停止投放，反應(yīng)池排水機(jī)定時(shí)器T3開(kāi)始計(jì)時(shí)，在T3這段時(shí)間中排水機(jī)運(yùn)行，排出清液（6）當(dāng)T3計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，排水機(jī)停止，同時(shí)排泥泵T4開(kāi)始計(jì)時(shí)這段時(shí)間中，排泥泵開(kāi)始運(yùn)行（7）當(dāng)T4計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，進(jìn)行重置定時(shí)器，反應(yīng)池重新運(yùn)行（8）當(dāng)反應(yīng)池中液位到達(dá)高液位時(shí)，反應(yīng)池高液位報(bào)警接通，反應(yīng)池停止進(jìn)水。（9）當(dāng)反應(yīng)池的液位到達(dá)低液位時(shí)，排水電磁閥關(guān)斷，反應(yīng)池停止排水（10）當(dāng)濃縮次液位到達(dá)高位時(shí)，濃縮次高液位報(bào)警燈接通，反應(yīng)池停止排水，脫水機(jī)開(kāi)始運(yùn)行，當(dāng)濃縮池液位處于低液

43、位時(shí)，反應(yīng)池排泥泵運(yùn)行，在手動(dòng)控制模式下，分別手動(dòng)按下控制柜上格柵池電機(jī)、調(diào)節(jié)池進(jìn)水電機(jī)、反應(yīng)池進(jìn)水電機(jī)、投放機(jī)、反應(yīng)池排水機(jī)、反應(yīng)池排泥泵以及濃縮池脫水機(jī)按鈕時(shí)，相應(yīng)每個(gè)自動(dòng)程序的電機(jī)關(guān)斷，然后啟動(dòng)手動(dòng)各個(gè)電機(jī)進(jìn)水、排污、投放等程序。6 總結(jié)與展望本文通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外凈水廠及其計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀的比較，針對(duì)水廠的控制要求設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)化控制系統(tǒng)。經(jīng)試驗(yàn)室調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行試驗(yàn)，系統(tǒng)能很好地完成調(diào)節(jié)任務(wù)，不論取水濁度在哪個(gè)范圍系統(tǒng)都能在較短時(shí)間自動(dòng)將加礬量調(diào)節(jié)到合適位置，保證成品水質(zhì)濁度在25的技術(shù)要求。其它通訊、顯示、操作、報(bào)警及歷史曲線等各項(xiàng)功能工作正常，達(dá)到了客戶提出的系統(tǒng)要求。水廠生產(chǎn)實(shí)

44、現(xiàn)自動(dòng)化控制，改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行管理方式，促進(jìn)了凈水處理技術(shù)水平的提高。采用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)自來(lái)水自動(dòng)加藥控制的過(guò)程，可使控制方案簡(jiǎn)潔化，設(shè)計(jì)和施工周期縮短，整個(gè)系統(tǒng)可靠性較高，維護(hù)又方便。同時(shí)將落后的手工操作方式改成全自動(dòng)控制，不僅有利于操作人員的身體健康，而且大大提高了生產(chǎn)效率和制水質(zhì)量，這套控制系統(tǒng)可廣泛適用于各種工藝流程和不同的水質(zhì)，實(shí)用價(jià)值較高。在應(yīng)用方面，中小型自來(lái)水廠的自動(dòng)化系統(tǒng)有著廣泛的前景。依靠現(xiàn)代化技術(shù)手段對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制和管理，提高設(shè)備運(yùn)行效率和可靠性，節(jié)省寶貴的水、電資源，是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是適合我國(guó)國(guó)情的較好做法。在今后的發(fā)展中，我們可以擴(kuò)展更高端的功能，比如在

45、線視頻控制，遠(yuǎn)程質(zhì)量監(jiān)測(cè)等，采用該技術(shù)后，可將全區(qū)、市各自來(lái)水廠的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)入網(wǎng)，方便各監(jiān)測(cè)部門實(shí)時(shí)監(jiān)督，并自動(dòng)生成報(bào)表，有很大的發(fā)展前景和空間。在設(shè)計(jì)中預(yù)留接口，可以方便以后將電機(jī)等主要設(shè)備的運(yùn)行、報(bào)警數(shù)據(jù)如過(guò)流、過(guò)壓、缺相等納入本監(jiān)控系統(tǒng)，集中顯示記錄，進(jìn)一步提高整體運(yùn)行的可靠性，數(shù)據(jù)記錄的自動(dòng)化以及完備性。在程序中還可以用到比例/積分/微分（PID）回路控制指令，通過(guò)PID調(diào)節(jié)，可以更精確的控制加礬量。但是在本系統(tǒng)中程序里面設(shè)置的延時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)，運(yùn)用PID調(diào)節(jié)，容易形成振蕩，并且在本系統(tǒng)中PID調(diào)節(jié)的參數(shù)整定很難，需要花費(fèi)很多的時(shí)間和經(jīng)歷，因此本程序設(shè)計(jì)中沒(méi)有采用這個(gè)控制方法。參考文獻(xiàn)1 劉

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