PLC控制的中水回用處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、緒論1第1章基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)的方案論證41.1基于PLC的污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案41.2基于PLC的污水處理系統(tǒng)的方案論證5第2章系統(tǒng)的硬件組成及其電路設(shè)計(jì)82.1可編程控制器（PLC的選擇8.2.2PLC的選擇82.3傳感器的選擇92.3.1液位傳感器的選擇92.3.2溫度傳感器的選擇112.3.3流量傳感器的選擇132.3.4酸堿度傳感器的選擇142.3.5溶解氧測定儀的選擇162.3.6變頻器的選擇172.4電機(jī)控制電路1.9.第3章基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)223.1部分系統(tǒng)流程圖22.3.2上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)24.3.3基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)流程圖26.第4

2、章PLC控制的程序設(shè)計(jì)274.1程序設(shè)計(jì)的原則27.4.2控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配27.4.3PLCI/O接線圖.30.4.4PLC控制程序程序說明31第5章監(jiān)控程序的軟件設(shè)計(jì)355.1組態(tài)軟件簡介.組態(tài)軟件的選擇355.1.2世紀(jì)星組態(tài)軟件簡介355.1.3世紀(jì)星軟件組成355.2組態(tài)畫面的具體設(shè)計(jì)365.2.1組態(tài)圖形界面的設(shè)計(jì)365.2.2組態(tài)的變量設(shè)計(jì)375.2.3應(yīng)用程序命令語言編輯38結(jié)論40參考文獻(xiàn)41致談日42摘要水污染是我國城市面臨的嚴(yán)重問題，它不僅危害人民的身體健康，更制約著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，破壞了生態(tài)平衡，并容易導(dǎo)致水荒的發(fā)生。中國水資源

3、人均占有量少，空間分布不平衡。隨著中國城市化、工業(yè)化的加速，水資源的需求缺口也日益增大。因此，中水回用目前與自來水生產(chǎn)、供水、排水、處于同等重要地位。針對現(xiàn)階段我國污水處理廠的計(jì)算機(jī)管理和自動控制系統(tǒng)水平較低，污水廠的正常運(yùn)行率和出水合格率不高，利用PLC與流量計(jì)、PH計(jì)、溫度計(jì)和液位計(jì)組成污水處理控制系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控，對生產(chǎn)和生活過程中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行凈化、中和以及生化氧化等處理，使其最終達(dá)到“中水”的排放標(biāo)準(zhǔn)。由于應(yīng)用軟件控制代替了硬件控制，不僅提高了污水處理廠的正常運(yùn)行率，而且為自動化控制的順利實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。本設(shè)計(jì)介紹了PLC在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用及PLC控制系統(tǒng)的配置和控

4、制方式，并對PLC和上位機(jī)組成的控制系統(tǒng)的主要功能進(jìn)行了敘述，從而實(shí)現(xiàn)污水處理正果過程的實(shí)時監(jiān)測和自動控制。設(shè)計(jì)中運(yùn)用了溫度傳感器、液位傳感器、流量傳感器和酸堿度傳感器來采集信號，經(jīng)PLC處理分析后分別控制各水泵、風(fēng)機(jī)和閥門的啟停與開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動化。關(guān)鍵詞：PLC;污水處理；中水回用；傳感器；組態(tài)軟件AbstractAbstractWaterpollutionisaseriousproblemfacedbyourcity,ItisnotonlyharmfultopeopleshealthbutalsoRestrictChinaseconomicdevelopmentsdestr

5、oyedtheecologicalbalance,andeasilyleadtowatershortagesfromoccurringheChinesewaterresourcesaverageamountpercapitaarefew,thespatialdistributionisnotbalanced.AlongwiththeChineseurbanization,theindustrializationacceleration,thewaterresourcesdemandgapalsodaybydayincreases.Therefore,Sewagetreatmentandrunn

6、ingwaterproduction、watersupplying、drainingwaterandthewatersalescommissionisattheequallyimportantpositionnow.ForthelowlevelofcomputermanagementandautomaticcontrolsystemofthepresentstageofChinassewagetreatmentplants,andthelowrateofthenormaloperationofwastewatertreatment,usingPLCandflowmeter,PHmeter,le

7、velmeterthermometerandcompositionoftheindustrialsewagetreatmentcontrolsystem,monitoringbytheEthernet.Especiallyfortheindustrialwastewaterproducedbythefactory,byneutralizationandbiochemicaloxidationprocessing,thesystemwillpurifythewater,makingituptotheemissionstandard.Insteadofhardwarecontrol,softwar

8、econtrolcanimprovetherateofthenormaloperation,andcreatetheconditionsforthesmoothrealizationoftheautomaticcontrol.ThisdesignintroducedPLCinsewagetreatmentsystemsapplicationandthePLCcontrolsystemsdispositionandthecontrolmode,andhascarriedonthenarrationtoPLCandthesuperiormachinecompositionscontrolsyste

9、msmajorfunction,thusrealizesthesewagetreatmentfruitsofvirtueprocessreal-timemonitorandtheautomaticcontrol.Inthedesignhasutilizedthetemperaturesensor,thefluidpositionsensor,theflowsensorandthepotentialofhydrogensensorgathersthesignal,afterPLCprocessinganalysiscontrolsvariouswaterpumps,theairblowerand

10、thevalveseparatelyopensstopswiththeswitch,thushasrealizedtheproductionprocessautomation.Keywords:PLC;Sewagetreatment;Sensor;Configurationsoftware緒論1.污水處理的背景地球雖然有70.8%的面積為水所覆蓋，但淡水資源卻極其有限，人類真正能夠利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，僅占地球總水量的0.26%,而且分布不均。20世紀(jì)50年代以后，全球人口急劇增長，工業(yè)發(fā)展迅速。全球水資源狀況迅速惡化，“水危機(jī)”日趨嚴(yán)重。一方面，人類對水資源的需求以驚人的速度

11、擴(kuò)大；另一方面，日益嚴(yán)重的水污染蠶食大量可供消費(fèi)的水資源。全世界每天約有200噸垃圾倒進(jìn)河流、湖泊和小溪，每升廢水會污染8升淡水；所有流經(jīng)亞洲城市的河流均被污染；美國40%的水資源流域被加工食品廢料、金屬、肥料和殺蟲劑污染；歐洲55條河流中僅有5條水質(zhì)差強(qiáng)人意。20世紀(jì)，世界人口增加了兩倍，而人類用水增加了5倍。世界上許多國家正面臨水資源危機(jī)：12億人用水短缺，30億人缺乏用水衛(wèi)生設(shè)施。水污染是我國城市面臨的嚴(yán)重問題，它不僅危害人民的身體健康，更制約著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，破壞了生態(tài)平衡，并容易導(dǎo)致水荒的發(fā)生。中國水資源人均占有量少，空間分布不平衡。隨著中國城市化、工業(yè)化的加速，水資源的需求缺口也日

12、益增大。因此，污水處理目前與自來水生產(chǎn)、供水、排水、中水回用處于同等重要地位2 .我國污水處理的發(fā)展現(xiàn)狀雖然由于國家和各級政府對環(huán)境保護(hù)重視程度的不斷提高，中國污水處理行業(yè)正在快速增長，污水處理總量逐年增加，城鎮(zhèn)污水處理率不斷提高。但目前中國污水處理行業(yè)仍處于發(fā)展的初級階段。一方面，中國目前的污水處理能力尚跟不上用水規(guī)模的迅速擴(kuò)張，管網(wǎng)、污泥處理等配套設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后。另一方面，中國的污水處理率與發(fā)達(dá)國家相比，還存在著明顯的差距，且處理設(shè)施的負(fù)荷率低。因此中國應(yīng)完善污水處理的政策法規(guī)，建立監(jiān)管體制，創(chuàng)建合理的污水處理收費(fèi)體系，扶植國內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推進(jìn)污水處理行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化和市場化。污水處理行業(yè)

13、是一個朝陽產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景十分廣闊。中國將在“十一五”期間投資3000億元以推進(jìn)城市污水處理和利用，中國污水處理行業(yè)由此迎來高速發(fā)展期。從總體上看，我國污水處理正在經(jīng)歷由規(guī)模小、水平低、品種單一、嚴(yán)重不能滿足需求到具有相當(dāng)規(guī)模和水平、品種質(zhì)量顯著提高和初步滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的深刻轉(zhuǎn)變，污水處理需求將逐步實(shí)現(xiàn)自給。我國污水處理主要面臨的難題：(1)人口增加，污水增多在我國，隨著城市人口的增加和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，污水排放量也日益增加，水體污染相當(dāng)嚴(yán)重，而且?guī)缀醣榧叭珖鞯亍５?000年底，全國設(shè)市的663個城市中有310個建有污水處理設(shè)施，建設(shè)污水處理廠427座，年污水處理量113.6億立方米，污

14、水處理率只有34.23%(2)加快發(fā)展，急需資金在社會主義市場經(jīng)濟(jì)條件下，污水處理是從一定量的資金投入開始的。污水處理資金的規(guī)模決定著污水處理的規(guī)模。污水處理資金自身的發(fā)展速度決定著污水處理發(fā)展的速度和污水處理技術(shù)進(jìn)步的速度?，F(xiàn)實(shí)的污水處理中，技術(shù)先進(jìn)、處理費(fèi)用低的決策方案通常是預(yù)付資金量較大的方案。從這個意義上說，資金自身的發(fā)展速度越快，污水處理技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用才能越快，污水處理也才能越快。(3)處理資金，來源困難長期以來，我國城市污水處理設(shè)施采取的是免費(fèi)使用政策，不僅擴(kuò)大再生產(chǎn)由財(cái)政投資，簡單再生產(chǎn)也需要財(cái)政撥款才能完成，財(cái)政撥款因此成了污水處理設(shè)施維護(hù)建設(shè)投資的唯一來源。城市污水處理是公

15、益事業(yè)，污水處理資金財(cái)政撥款應(yīng)是公共財(cái)政支出。因我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制改革還在深化中，公共財(cái)政收入占GDP的比重、中央公共財(cái)政收入占公共財(cái)政收入的比重目前還不夠合理，城市污水處理資金很難像美國等發(fā)達(dá)國家哪樣絕大多數(shù)來自財(cái)政撥款或貸款。3.污水處理的前景隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的逐步提高，必然對環(huán)境質(zhì)量提出更高的要求。解決好水污染問題，對污水進(jìn)行處理后再排放，是生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及為人們營造舒適生活環(huán)境的重要條件。城市污水處理及污染防治技術(shù)政策規(guī)定，2010年全國設(shè)市城市和建制鎮(zhèn)的污水平均處理率不低于50%重點(diǎn)城市的污水處理率不低于70%要達(dá)到此目標(biāo)， 每年用于水污染防治投資須達(dá)400億元

16、以上。新世紀(jì)，我國污水處理事業(yè)迎來了高速發(fā)展的階段，不僅大城市，很多中小城市、鐵道部各車站區(qū)，甚至發(fā)達(dá)地區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)都開始修建污水處理廠。自動化系統(tǒng)在污水處理過程中所發(fā)揮的重要作用已逐漸被認(rèn)識，并受到普遍重視。面對巨大的市場需求，勢必要研究和開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的自動化系統(tǒng)及配套設(shè)備。PLC控制器以其技術(shù)成熟、通用性好、可靠性高、安裝靈活、擴(kuò)展方便、性能價(jià)格比高等一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在污水處理中也得到一定程度的推廣。隨著現(xiàn)代控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，控制技術(shù)在污水廠中得到了廣泛應(yīng)用，使得整個污水處理過程實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)監(jiān)測、控制和管理，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、低成本、穩(wěn)定可靠

17、的運(yùn)營方式。作為一個朝陽產(chǎn)業(yè)，污水處理行業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊。第1章基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)的方案論證1.1基于PLC的污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案為了保證污水處理系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，保證可靠控制，減輕勞動強(qiáng)度，提高工作效率，降低運(yùn)行成本，提高管理技術(shù)水平，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行污水處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：(1)保證系統(tǒng)具有高可靠性、穩(wěn)定性，以保證污水處理設(shè)備安全可靠的運(yùn)行。(2)系統(tǒng)應(yīng)具有較高的性能價(jià)格比?？刂葡到y(tǒng)將完成以下主要功能：(1)對污水處理現(xiàn)場的各種設(shè)備進(jìn)行自動控制；(2)可根據(jù)工藝要求，隨機(jī)調(diào)整檢測、控制參數(shù)；(3)對污水處理工藝過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和顯示；

18、(4)對實(shí)時采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔、趨勢圖顯示、打??；(5)對歷史數(shù)據(jù)的查詢和打?。晃鬯幚硎且豁?xiàng)涉及生物、化學(xué)、物理等多項(xiàng)學(xué)科的綜合性技術(shù)，具工藝機(jī)理較為復(fù)雜。污水處理工藝可分三類，即一級處理、二級處理、三級處理。一級處理：主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經(jīng)過一級處理的污水，BOr股可去除30流右，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。一級處理屬于二級處理的預(yù)處理。二級處理：主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)(BODCOEW質(zhì))，去除率可達(dá)90%Z上，使有機(jī)污染物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。三級處理：進(jìn)一步處理難降解的有機(jī)物、氮和磷等能夠?qū)е滤w富營養(yǎng)化的可溶性無機(jī)物等。主

19、要方法有生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲分析法等。國內(nèi)目前綜合考慮水質(zhì)、投資、運(yùn)行成本、處理效果等因素，多采用一級和二級處理方式。一級處理采用物理方法，利用物理作用處理、分離和回收污水中的懸浮物(SS)和泥砂。主要設(shè)備有格柵、篩網(wǎng)、沉砂池、沉淀池、水泵、除渣機(jī)等，物理法工藝過程的變化較快。二級處理則采用生化方法，生化法是利用微生物能夠降解代射有機(jī)物的作用來處理污水中懸浮性溶解性有機(jī)物以及氮、磷等營養(yǎng)鹽。由于污水處理廠的占地面積大，設(shè)備比較分散，信號的傳輸距離較遠(yuǎn)。通過分析工藝過程發(fā)現(xiàn)：在受控對象中有相當(dāng)多的開關(guān)量和模擬量，同時檢測點(diǎn)也較多。而控制過程是以邏輯順

20、序控制為主，閉環(huán)控制為輔。針對這樣一個實(shí)際狀況，我們將PLC(ProgrammableLogicController)作為下位機(jī)，計(jì)算機(jī)作為上位機(jī),通過上位機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和良好的界面實(shí)現(xiàn)管理和監(jiān)控，以PLC可編程控制器進(jìn)行邏輯運(yùn)算，對生產(chǎn)過程實(shí)行在線實(shí)時控制。各PLC均可與PC聯(lián)網(wǎng)通信。控制系統(tǒng)的主控部分采用歐姆龍公司生產(chǎn)的CPM2A-6的PLC,它與計(jì)算機(jī)連接，采用的通訊設(shè)備為RS-232/PPI多主站通信電纜。1.2基于PLC的污水處理系統(tǒng)的方案論證基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)流程圖如圖1-1所示。圖1-1基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)流程圖(1)粗細(xì)格柵及提升泵格柵是由一組平行的鋼制

21、柵條組成，設(shè)在水泵前的格柵為粗格柵，設(shè)在構(gòu)筑物前的格柵為細(xì)格柵。 粗格柵的目的是截流污水中較大的飄浮物和懸浮物， 防止污水提升泵的阻塞，減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷，并使之正常運(yùn)行。細(xì)格柵進(jìn)一步去除污水中的細(xì)小懸浮物及細(xì)小纖維，降低生物處理負(fù)荷。污水通過粗格柵進(jìn)入提升泵房，由提升泵提升污水，經(jīng)過細(xì)格柵達(dá)到最高點(diǎn)，滿足后續(xù)處理設(shè)施的水力要求。處理后的污水污泥攪拌機(jī)其中粗細(xì)柵格池中均設(shè)計(jì)有液位傳感器，通過采集液位信號送入PLG用以控制壓榨機(jī)、螺旋輸送機(jī)柵格和水泵的啟停。（2）曝氣沉砂池曝氣沉砂池的主要作用是去除砂和其他較重物質(zhì)，主要是惰性無機(jī)物和有機(jī)物。同時還能使有機(jī)顆粒和無機(jī)顆粒分開，保護(hù)后續(xù)設(shè)

22、備安全穩(wěn)定運(yùn)行，便于后續(xù)處理。在沉沙池單元，利用液位傳感器、水泵以及PLC構(gòu)成了一個簡單的控制回路。液位傳感器將液位變化轉(zhuǎn)化成信號傳送給PLCPLC根據(jù)信號作出相應(yīng)的指令反饋給執(zhí)行機(jī)構(gòu)一一水泵。通過控制水泵的啟動和停止來達(dá)到控制沉沙池的水量。（3）反應(yīng)池反應(yīng)池包括氧化溝和消毒池，是整個處理工藝中的核心單元。PIC通過液位傳感器、溫度傳感器、流量傳感器以及PH計(jì)等給出的信號變化，作出相應(yīng)的信號指令傳送給水泵、攪拌器、鼓風(fēng)機(jī)和各個閥門，并通過水泵、攪拌器的啟動和停止來實(shí)現(xiàn)反應(yīng)池中污水處理工藝的自動控制，以達(dá)到最佳處理狀態(tài)。整套污水處理流程可有多個監(jiān)控點(diǎn)，包括液位、PH值、溶氧、濁度、頻率、泵運(yùn)行狀

23、態(tài)等。 每臺現(xiàn)場設(shè)備原則在其相應(yīng)現(xiàn)地箱上輸出有三個狀態(tài)信號： 故障、 運(yùn)行/停止、手動/自動；和一個啟動信號。為了使現(xiàn)場與PLC完全隔離，PLC所有數(shù)字量模塊與現(xiàn)地箱中間必須加輔助繼電器。所有輸出信號（包括模擬量和數(shù)字量）由PLC內(nèi)部程序或上位機(jī)指令控制。系統(tǒng)可以分為手動操作和全自動操作，手動操作是為了在設(shè)備調(diào)試和維修時使用，系統(tǒng)主要以全自動操作方式為主。在這種操作方式下，各類水泵、攪拌器等設(shè)備的啟停、各種切換都由PLC按照預(yù)先編制的程序自動生成，不需要操作人員干預(yù)。每種工作狀況的運(yùn)行時問及各種測量參數(shù)均可以在線或離線調(diào)整，每臺設(shè)備和每種工況的運(yùn)行情況也都由相應(yīng)的LED丁進(jìn)行指示。 現(xiàn)場的泵類

24、、 攪拌器等信號通過PLC的控制轉(zhuǎn)化將在上位機(jī)上顯示。這樣，即能對開關(guān)量（如泵、攪拌器）進(jìn)行控制，又能對現(xiàn)場的模擬量如酸堿中和反應(yīng)）進(jìn)行調(diào)節(jié)，使全場的工藝、設(shè)備運(yùn)行得到全面的控制?；赑LC的污水處理系統(tǒng)框圖如圖1-2所示。圖1-2基于PLC的污水處理系統(tǒng)框圖其中液位傳感器的作用是檢測各個水池中水位的高低，把信號傳遞給PLCPLC根據(jù)程序自動控制各水池水位，使各水池水位符合設(shè)計(jì)要求。溫度傳感器是檢測反應(yīng)池中的溫度，如果溫度過高，則由PLC控制閥門加水降溫。流量傳感器是檢測閥門流量的，酸堿度傳感器檢測出反應(yīng)池中水的酸堿度信號并反饋給PLC由PLC控制進(jìn)行水的中和處理。在PLC工作時，攪拌機(jī)同時進(jìn)

25、行正、反轉(zhuǎn)的攪拌，以達(dá)到水濃度的均勻。LED信號燈則是根據(jù)個部件的工作情況作出相應(yīng)的反映，以方便工作人員控制。第2章系統(tǒng)的硬件組成及其電路設(shè)計(jì)2.1可編程控制器（PLQ的選擇可編程序邏輯控制器簡稱PLC（英文全稱：ProgrammableLogicController）,是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。從結(jié)構(gòu)上

26、分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU真塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。PLC具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適用性強(qiáng)，易學(xué)易用，設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)方便，體積小，重量輕，能耗低的特點(diǎn)。此外PLC具有豐富的I/O接口模塊、編程簡單易學(xué)、手段多、安裝簡單、維修方便、速度快等特點(diǎn)。當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一

27、定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作的。每次掃描所用的時間稱作掃描周期和工作周期。PLC一般將完成部分或全部如下操作：讀輸入，處理通信請求，執(zhí)行邏輯控制程序，寫輸入，執(zhí)行CPU自診斷。PLC就是這樣周而復(fù)始的循環(huán)這些動作過程，一直到關(guān)機(jī)。2.2 PLC的選擇本設(shè)計(jì)選用OMRON司的CPM2即PLG能基本滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。日本OMRON司是世界上生產(chǎn)可編程序控制器（P。的著名廠家之一，OMRON的大、中、小、微型機(jī)各具特色各有所長，在中國市場上的占有率位居前列，在國內(nèi)用戶中享有較高聲譽(yù)。1999年，OMRO而推出CS1系列的同時，在小型機(jī)

28、方面相繼推出CPM2A/CPM2C/CPM2AECQM1俳機(jī)型。CPM2冊CPM1AL后的另一系列機(jī)型。CPM2A勺功能比CPM1AT新的提升，例如，CPM2笳令的條數(shù)增加、功能增強(qiáng)、執(zhí)行速度加快，可擴(kuò)展的I/O點(diǎn)數(shù)、PC內(nèi)部器件的數(shù)目、程序容量、數(shù)據(jù)存儲器容量等也都增加了；所有CPM2A勺CPU1元都自帶RS2326,在通信聯(lián)網(wǎng)方面比CPM1做進(jìn)不少。CPM2A勺基本指令與CPM1卻同，都是14種，但CPM2A勺應(yīng)用指令增加到105種、185條；CPM2A勺工作速度明顯加快，基本指令LD的執(zhí)行時間為0.64us,應(yīng)用指令MOV勺執(zhí)行時間為7.8us；程序容量增加到4096字；讀/寫DMi曾加

29、到2048字；最大I/O點(diǎn)數(shù)可擴(kuò)展到120點(diǎn)； 內(nèi)部器件數(shù)目也有增加， 如內(nèi)部輔助繼電器區(qū)（IR） 928位， 特殊繼電器區(qū) （SR448位，定時器/計(jì)數(shù)器256位，輔助繼電器區(qū)（AR）384位1。2.3傳感器的選擇傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域。污水處理系統(tǒng)中涉及到多種傳感器，包括液位傳感器、溫度

30、傳感器、流量傳感器還有酸堿度傳感器。系統(tǒng)工作時，各傳感器先采集模擬信號輸入PLC進(jìn)行分析，控制繼電器的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制各電機(jī)或閥門的正常工作。2.3.1液位傳感器的選擇由于格柵機(jī)難以將污水管道的垃圾全部過濾干凈，進(jìn)入污水池的漂浮物（發(fā)泡塑料、爛布條等）常附著在浮球檢測器上，造成浮球的誤動作，從而使水泵電機(jī)頻繁起動/停止。電機(jī)的起動電流遠(yuǎn)大于運(yùn)行的額定電流，會縮短電機(jī)及水泵的使用壽命及增加故障率。同時浮球檢測器直接處于污水中，具檢修及更換極不方便。因此本次設(shè)計(jì)采用CBM-2700投入式靜壓液位計(jì)作為液位傳感器，其可靠防腐并帶有陶瓷測量單元的探頭，可以對凈水、污水及鹽水進(jìn)行物位測量。靜壓投入式

31、液位變送器（液位計(jì)）是利用流體靜力學(xué)原理測量液位，基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用國外先進(jìn)的隔離型擴(kuò)散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過溫度補(bǔ)償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號。采用特種的中間帶有通氣導(dǎo)管的電纜及專門的密封技術(shù)，既保證了傳感器的水密性，又使得參考壓力腔與環(huán)境壓力相通，從而保證了測量的高精度和高穩(wěn)定性。適用于開放液罐的低液位監(jiān)控、井或開放水域的深度或液位測量、地下水水位測量、污水處理，給水、化工和制藥工業(yè)等行業(yè)的液位測量控制。測量原理：當(dāng)液位變送器投入到被測液體中某一深度時，傳感器迎液面受到的壓力公式為：P=p.g.H+Po式中：P:變送器

32、迎液面所受壓力P:被測液體密度g:當(dāng)?shù)刂亓铀俣萈o:液面上大氣壓H:變送器投入液體的深度同時，通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓Po與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的Po，使傳感器測得壓力為:p.g.H,顯然,通過測取壓力P,可以得到液位深度。功能特點(diǎn)：1:安裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)耐用。2:效準(zhǔn)簡單，可現(xiàn)場顯示3:防結(jié)露，防雷擊,防腐蝕，防堵塞設(shè)計(jì)4:探頭直徑19mrrr42mnW選5:穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)6:具有反向保護(hù)、限流保護(hù)電路，在安裝時正負(fù)極接反不會損壞變送器，異常時送器會自動限流在35MA以內(nèi)。7：固態(tài)結(jié)構(gòu)，無可動部件，高可靠性，使用壽命長

33、。技術(shù)參數(shù)：測量范圍：-0.101Kpa2Mpa（0.1米200米）壓力類型：絕壓/表壓可選精度等級：0.1級0.2級00.1F-S/年24VDC(特殊要求可定做)420mA/Hart協(xié)議05V等信號(特殊要求可定做)316L不銹鋼-2060100c(定貨請說明使用溫度)-4060100c(常規(guī)60c以內(nèi))2.3.2溫度傳感器的選擇溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關(guān)。溫度傳感器是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感器。在大多數(shù)情況下，對溫度傳感器的選用，需考慮以下幾個方面的問題：(1)被測對

34、象的溫度是否需記錄、報(bào)警和自動控制，是否需要遠(yuǎn)距離測量和傳送。(2)測溫范圍的大小和精度要求。(3)測溫元件大小是否適當(dāng)，價(jià)格如何，使用是否方便。(4)在被測對象溫度隨時間變化的場合，測溫元件的滯后能否適應(yīng)測溫要求。(5)被測對象的環(huán)境條件對測溫元件是否有損害。通過研究發(fā)現(xiàn)，金屬鋁(Pt)的電阻值隨溫度變化而變化，并且具有很好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，利用鋁的此種物理特性制成的傳感器稱為鋁電阻溫度傳感器，通常使用的鋁電阻溫度傳感器零度阻值為100Q,電阻變化率為0.3851Q/C。鋁電阻溫度傳感器精度高，穩(wěn)定性好，應(yīng)用溫度范圍廣，是中低溫區(qū)(-200650C)最常長期穩(wěn)定性:供電范圍： 輸出信號： 探

35、頭材料： 介質(zhì)溫度：環(huán)境溫度：圖2-1投入式靜壓液位計(jì)的安裝用的一種溫度檢測器，不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成各種標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)供計(jì)量和校準(zhǔn)使用。本設(shè)計(jì)采用南京華巨電子有限公司生產(chǎn)的STT-B系列鋁電阻溫度傳感器，STT-B系列鋁電阻溫度傳感器采用不銹鋼外殼封裝，頭部為鋁質(zhì)防水接線盒，廣泛應(yīng)用于熱能工程，電力，食品，制藥，壓力容器、石油化工等流程工業(yè)以及烘爐，塑料化纖，制冷機(jī)組等大型機(jī)械設(shè)備的溫度。鋁電阻的溫度系數(shù)TCR按IEC751國際標(biāo)準(zhǔn)，溫度系數(shù)TCR=0.003851Pt100(R0=100Q)、Pt1000(R0=100QQ)為統(tǒng)一設(shè)計(jì)型鋁電阻。表2-2TCR=0.003851時的系

36、數(shù)值系數(shù)ABC數(shù)值_3-一13.9083父10七，一_25.775父10C-4.183父10七表2-3測量誤差級別零度時阻值誤差溫度誤差C溫度系數(shù)TCRI差Q/Q/CoC時標(biāo)準(zhǔn)電阻值號1g匕時標(biāo)準(zhǔn)電阻值QPt100too.00132.51PtlOOOPtlOOO1000.。1385.11385.1TCR=R100一R0Ro100表2-1鉗電阻的溫度/阻值表溫度/電阻曲線圖如圖2-2所示(2-1)圖2-2溫度/電阻曲線圖1/3DINB0.04(0.10+0.00171t|)0.0038510.000004A0.06(0.15+0.002|t|)0.0038510.000005B0.12(0.30

37、+0.005|t|)0.0038510.0000122.3.3流量傳感器的選擇流量是工業(yè)生產(chǎn)中一個重要參數(shù)。工業(yè)生產(chǎn)過程中，很多原料、半成品、成品是以流體狀態(tài)出現(xiàn)的，流體的流量就成為決定產(chǎn)品成分和質(zhì)量的關(guān)鍵，也是生產(chǎn)成本核算和合理使用能源的重要依據(jù)。因此流量的測量和控制是生產(chǎn)過程自動化的重要環(huán)節(jié)。流量傳感器的種類有很多，根據(jù)污水處理的實(shí)際環(huán)境，故本設(shè)計(jì)采用電磁流量傳感器。電磁流量計(jì)測量通道是一段無阻流檢測件的光滑直管，不易阻塞，適用于測量含有同體顆?；蚶w維的液周二相流體；同時它不產(chǎn)生因檢測流量所形成的壓力損失，儀表的阻力僅是同一長度管道的沿程阻力，節(jié)能效果顯著，對于要求低阻力損失的大管徑供水管

38、道是最為適合；電磁流量計(jì)所測得的體積流量，實(shí)際上受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率（只要在某閥值以上）的變化影響不明顯；與其它大部分流量儀表相比，前置直管段要求較低；電磁流量計(jì)測量范圍較大，通常為20:1一50:1,可選流量范圍寬；電磁流量計(jì)的口徑范圍比其它品種流量儀表寬，從幾毫米到3米；可測量正反雙向流量，也可測脈動流量，只要脈動頻率低于勵磁頻率很多；儀表輸出本質(zhì)上是線性的；易于選擇與流體接觸件的材料品種，可應(yīng)用于腐蝕性流體等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)選用上海星空自動化儀表有限公司生產(chǎn)的XKD99Z系列電磁流量計(jì)。XKD99Z8列電磁流量計(jì)是一種電磁感應(yīng)式流量儀表,是集信號檢測及微電子智能化技術(shù)于一體的

39、高新機(jī)電產(chǎn)品。它能測量導(dǎo)電液體介質(zhì)，包括酸、堿、鹽等強(qiáng)腐蝕性液體和紙漿、泥漿、廢污水及固液兩相懸浮液的體積流量。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、紡織、食品、制藥、造紙的行業(yè)及環(huán)保、市政管理、水利建設(shè)、河流灌溉等領(lǐng)域。其測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律：導(dǎo)電液體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動時，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其感應(yīng)電勢E為：E=KBVD式中：K=表常數(shù)2.3.4酸堿度傳感器的選擇在工業(yè)廢水處理過程中，大都要對水的PH值進(jìn)行檢測，控制中有不少是通過加中和劑來達(dá)到控制目的的，但要取得良好效果也并非容易。其原因在于酸堿中和過程通常呈現(xiàn)嚴(yán)重的非線性特性，加上處理過程一般在大容器中進(jìn)行，化學(xué)反應(yīng)比較緩慢。

40、以上兩點(diǎn)不僅給PH控制造成較大困難，而且還往往造成中和劑的大量浪費(fèi)。工業(yè)酸度計(jì)是實(shí)時在線自動監(jiān)測工業(yè)生產(chǎn)或生態(tài)環(huán)境過程中溶液酸堿度的檢測儀表，主要用于石油、化工和環(huán)保等領(lǐng)域。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，對生態(tài)環(huán)境的破壞和污染也日趨嚴(yán)重，實(shí)時檢測工業(yè)生產(chǎn)過程和生態(tài)環(huán)境中溶液的酸度、氧化還原電位并加以控制，這具有重要的實(shí)際意義。工業(yè)污水處理系統(tǒng)中，應(yīng)采用性能穩(wěn)定、壽命較長的在線PH計(jì)，最好帶自清洗裝置，定期清洗PH探頭，保證系統(tǒng)能長期在高污染的水中測量。PH值檢測采用的傳感器是工業(yè)級PH復(fù)合玻璃電極傳感器，其輸出信號為-500+500Mv電極內(nèi)阻Rg為10A810A9歐， 而ACL-8112PGR據(jù)采集卡

41、的輸入阻抗為1000ME欠，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換參考電壓為5V時，模擬電壓輸入可以為土5V、2.5V、1.25V、0.625V、0.3125V。因此，PH復(fù)合玻璃電極傳感器的輸出信號必須經(jīng)過阻抗變換和電壓放大才能滿足ACL-8112P微據(jù)采集卡A/D轉(zhuǎn)換的要求。B=磁感應(yīng)強(qiáng)度V=測量管截面內(nèi)的平均流速D=測量管道截面的內(nèi)徑圖2-3電磁感應(yīng)式傳感器的測量電路方框圖顯示或記錄電磁感應(yīng)式傳感器的測量電路方框圖如圖2-3所示。圖2-4PH值檢測電路的等效電路PH值檢測電路可等效成如圖3.5所示電路，其中，Ee為PH復(fù)合電極的輸出電位，RgjPH值前向處理電路測量精度不小于0.1%時，按圖3.5等效電路，根據(jù)R

42、R71-Ee-Eei乂一0.001(2-2)IRi+RgJEg可推導(dǎo)出Ri1000Rg因此，PH值前向處理電路的輸入阻抗必須1012歐,應(yīng)選擇高輸入阻抗的運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)阻抗轉(zhuǎn)換和信號放大，具體電路如圖2.5所示。該電路采用了美國BURR-BROWN生產(chǎn)的超低偏置電流的單運(yùn)放OPA128其性能指標(biāo)為：輸入偏置電流小于土75fA;輸入失調(diào)電壓小于土50uV;差模輸入電阻為1013歐；共模輸入電阻為1015歐；開環(huán)電壓增益110Dh完全滿足PH值檢測前向處理電路的要求。F.V.2圖2-5PH檢測電路圖2-5中Rw為OPA12吩調(diào)電位器，Rw2為處理電路增益調(diào)節(jié)電位器，R2、C1和C2組成一個簡單的低

43、通濾波器。調(diào)節(jié)Rw2(電路輸出在土2.5范圍內(nèi)，通過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)一步放大至土5V,在軟件控制下進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。2.3.5溶解氧測定儀的選擇溶解氧檢測是水質(zhì)檢測一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)。典型應(yīng)用包括水環(huán)境監(jiān)測、漁業(yè)、污廢水排放控制和實(shí)驗(yàn)室檢測BOD?。 溶解氧測定儀是測定水中溶解氧的裝置。 其工作原理是氧透過隔膜被工作電極還原，產(chǎn)生與氧濃度成正比的擴(kuò)散電流，通過測量此電流，得到水中溶解氧的濃度。本次設(shè)計(jì)選用成都瑞馳分析控制儀器有限公司生產(chǎn)的DOG682卵溶解氧分析儀，DOG682Q&是一款全新的ppb級溶解氧分析儀， 基于最新的極譜分析技術(shù)專為鍋爐給水和凝結(jié)水等ppb級溶

44、解氧測量設(shè)計(jì)。采用了一系列先進(jìn)的分析技術(shù)，確保了在(超)低濃度的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，在測量性能和使用環(huán)境等方面有很大的提高?？蓮V泛應(yīng)用于火電、化工化肥、冶金、環(huán)保、制藥、生化、食品和自來水等溶液中溶解氧值的連續(xù)監(jiān)測。DOG6820勺技術(shù)指標(biāo)：測量范圍：0100.0ug/L,020.0mg/L分辨率：0.1pg/L、0.01mg/L精度：-g/L:1.0%FS;mg/L:0.5%FS流隔離輸出：010mA(負(fù)載1.5kQ)或420mA(負(fù)載750Q)訊接口：隔離RS485電源：AC220讓22V,50Hzi1Hz防護(hù)等級：IP65工作條件：環(huán)境溫度060C,相對濕度090%DOG6820要特點(diǎn)：(1

45、)微機(jī)化：采用高性能CPU片、高精度AD轉(zhuǎn)換技術(shù)和SM頂占片技術(shù)，完成多參數(shù)測量、溫度補(bǔ)償、量程自動轉(zhuǎn)換、儀表自檢，精度高，重復(fù)性好。(2)高可靠性：單板結(jié)構(gòu)，觸摸式按鍵，無開關(guān)旋鈕和電位器。(3)直流+脈沖式極化電壓：大大增強(qiáng)了在低濃度測量時的穩(wěn)定性。(4)先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理方法： 成百倍的降低了膜的形變、 溫度和流量變化對測量值的影響。(5)響應(yīng)迅速、零點(diǎn)穩(wěn)定、漂移小。(6)預(yù)制的長壽命滲透膜，易于更換。(7)防水防塵設(shè)計(jì)：防護(hù)等級IP65,適宜戶外使用。(8)電磁兼容性(EMC/RFI)設(shè)計(jì)：按歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50081/50082設(shè)計(jì)制造。(9)報(bào)警功能：報(bào)警信號隔離輸出，報(bào)警上、下限可任意設(shè)

46、定，報(bào)警滯后撤消。(10)網(wǎng)絡(luò)功能：隔離的電流輸出和RS485!訊接口。(11)工業(yè)控制式看門狗：確保儀表不會死機(jī)。一旦水中含氧突破所設(shè)定范圍，PLC就會收到現(xiàn)場溶解氧儀反饋回的報(bào)警信號。PLC便根據(jù)現(xiàn)場測量值來調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量。鼓風(fēng)機(jī)開啟的臺數(shù)由PLC根據(jù)測量的溶解氧的平均值來控制，PLC每隔10分鐘判斷一次氧化溝內(nèi)的溶解氧值，溶解氧低于設(shè)定下限時變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加10%若風(fēng)機(jī)已達(dá)最大值，則增開一臺普通風(fēng)機(jī)，溶解氧高于設(shè)定上限時變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速減少10%若調(diào)頻風(fēng)機(jī)已達(dá)最小值，則關(guān)閉一臺普通風(fēng)機(jī)。2.3.6變頻器的選擇變頻器在污水處理中有重要的作用， 不但可以達(dá)到節(jié)能的效果， 還可以保護(hù)水泵電

47、機(jī)，攪拌機(jī)等污水處理設(shè)備。由電機(jī)特性分析可知，均勻改變電機(jī)供電頻率f,就可以平滑地改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變泵機(jī)的轉(zhuǎn)速；結(jié)合泵機(jī)特性分析，降低電動機(jī)轉(zhuǎn)速，電動機(jī)輸人功率也隨之減少，泵機(jī)軸功率就相應(yīng)減少，功耗也相應(yīng)減少，從而達(dá)到節(jié)能的目的。另外，污水泵起動時的急扭和突然停機(jī)時的水錘現(xiàn)象往往容易造成管道松動或破裂，嚴(yán)重的可能造成電機(jī)的損壞，且泵機(jī)起動和停止時需通過開啟和關(guān)閉閥門來減小水錘的影響，如此操作不但工作強(qiáng)度大，而且難以滿足工藝的需要。污水泵采用變頻器調(diào)速以后，可以根據(jù)工藝的需要，實(shí)現(xiàn)泵機(jī)的軟啟和軟停，從而使急扭及水錘現(xiàn)象得到解決。當(dāng)攪拌機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)工作時，還能起到過載保護(hù)的作用。而且在流量

48、不大的情況下，可以降低泵機(jī)的轉(zhuǎn)速，這樣不僅避免了水泵長期工作在滿負(fù)荷狀態(tài)，造成的電機(jī)過早的老化，而且變頻的軟啟動大大的減小泵機(jī)啟動時對機(jī)械的沖擊，也具有節(jié)能的作用。生產(chǎn)變頻器的公司很多，變頻器的種類也很多，由于功能不同，不同的變頻器雖然在使用中稍有差別，單大部分的使用方法是一樣的。本設(shè)計(jì)我選用西門子MICROMASTER440稱MM440)MM44位頻器是一種集多種功能于一體的變頻器，其恒定轉(zhuǎn)矩控制方式的額定功率范圍為120M200KW可變轉(zhuǎn)矩控制方式的額定功率可達(dá)250KW它適用于電動機(jī)需要調(diào)速的各種場合。可通過數(shù)字操作面板或通過遠(yuǎn)程操作器方式，修改其改其內(nèi)置參數(shù)，即可滿足這種調(diào)速場合的要求

49、。主要特點(diǎn)：1、內(nèi)置多種運(yùn)行控制方式；2、快速電流限制，實(shí)現(xiàn)無跳閘運(yùn)行；3、內(nèi)置式制動斬波器，實(shí)現(xiàn)直流注入制動；4、具有PID控制功能的閉環(huán)控制，控制器參數(shù)可自動整定；5、多組參數(shù)設(shè)定且可相互切換，變頻器可用于控制多個交替工作的生產(chǎn)過程；6、多功能數(shù)字、模擬輸入/輸出口，可任意定義其功能和具有完善的保護(hù)功能。MM44原列變頻器具有過電壓及欠電壓保護(hù)、變頻器過熱保護(hù)、接地故障保護(hù)、短路保護(hù)、電動機(jī)過熱保護(hù)和PTC/KTYfe動機(jī)過載保護(hù)等。MM44改頻器的內(nèi)部功能方框圖如圖2-6所示。PEPE令圖2-6MM440變頻器的內(nèi)部功能方框圖2.4電機(jī)控制電路污水處理系統(tǒng)中多出運(yùn)用到電機(jī)，包括粗細(xì)柵格中

50、的各種設(shè)備，各種水泵，鼓風(fēng)機(jī)和攪拌機(jī)等。電機(jī)的運(yùn)行工程中需要由變頻器進(jìn)行保護(hù)和控制，通過PLC控制電器開關(guān)的開啟和閉合來達(dá)到電機(jī)的啟停。電機(jī)控制電路如圖2-7所示。+1OV0VAIN1+AIN1+24VOV+24VOV-FEFE基干懿面板5DIN2DIN20 0DIN5DIN57 7DIN4DIN43 3DIN5DIN51616DIN6DIN6+TfF F【CACA1414PTCBPTCBTETE- -OUTOUTA A十12OUTl-12OUTl-TT映 值 十 加 勒UT2-TF.2 登,38,45M 口,5,6,7.0,123.4QoQ0Q0Q02LQ0Q0Q0Q0Q13LQ1Q1Q1Q

51、iQ1Q1Q1*l|,04,5,6,74,5,6,7卜.0000Q00001C2g3.4堂.58.6g.7Q0.0*Q0Q02*Q03,RA-A+A-RBB+*B-*RJC+*CRD,D+*D-212345678-911sAsASBSBSBSBSBSBSBSBSBSBSB234567009012111-11-1-1-1222SBSBSBSBSBSBSBSBSBSBSB圖4-1CPM2A-60CDR-D（36點(diǎn)入24點(diǎn)繼電器輸出）4.4PLC控制程序4.4.1程序說明(1)粗格柵運(yùn)行程序設(shè)計(jì)按下00000系統(tǒng)啟動按鈕，污水進(jìn)入到裝有粗格柵的水池中，當(dāng)液位到達(dá)50m時，液位傳感器00002啟動，中

52、間繼電器20001閉合，粗格柵開始工作，過濾污水(2)螺旋輸送機(jī)當(dāng)液位傳感器00002啟動時，污水閥關(guān)閉，螺旋輸送機(jī)01001開始工作，將經(jīng)粗格柵過濾的污水輸送到細(xì)格柵的水池中，定時器TIM000開啟定時，10秒鐘后停止粗格柵，污水閥開啟，繼續(xù)進(jìn)入污水圖4-3螺旋輸送機(jī)運(yùn)行環(huán)節(jié)(3)水泵運(yùn)行程序設(shè)計(jì)提升泵的運(yùn)行有液位信號來控制，當(dāng)水位高于液位下限低于上限時，提升泵1啟動，進(jìn)行排水；當(dāng)水位高于液位上限時，提升泵2啟動，此時兩個水泵同時工作。當(dāng)水位低于液位上限高于下限時，提升泵2停止；當(dāng)水位低于液位下限時，提升泵1停止工作，此時兩個水泵同時停止，重新往池中注水。水泵1運(yùn)行程序啟動圖4-5水泵2運(yùn)行

53、環(huán)節(jié)(4)細(xì)格柵啟動和停止當(dāng)輸送機(jī)將粗格柵處理后的污水輸送到細(xì)格柵的水池時并且細(xì)格柵的液位傳感器開啟in1ItMH圖4-4水泵1運(yùn)行環(huán)節(jié)水泵2運(yùn)行程序啟動序N.N.晚a a味段若秫倒】3)00320002000 | |pvpvnufllnufll-O-O-圖4-6細(xì)格柵運(yùn)行環(huán)節(jié)14蠅仃法謝卡也用到(中間繼電器20000),細(xì)格柵開始工作(01008啟動)。時間繼電器TIM003開始定時，輸送機(jī)停止工作，10秒鐘后，細(xì)格柵停止工作。(5)流量控制程序經(jīng)過粗細(xì)格柵過濾后的污水進(jìn)入到反應(yīng)池，流入反應(yīng)池的污水流量須適中，保證污水處理的正常運(yùn)行。當(dāng)流量過快時，流量傳感器00106帶電將自動關(guān)小流量閥門；

54、當(dāng)流量過慢時，流量傳感器00107帶電將自動開大流量閥門。圖4-7流量運(yùn)行環(huán)節(jié)(6)溫度控制程序控制污水處理的溫度是確保反應(yīng)池內(nèi)酶的活性，當(dāng)反應(yīng)池內(nèi)溫度過高時，熱水閥門00109關(guān)斷，冷水閥門00108開啟；當(dāng)反應(yīng)池內(nèi)溫度過低時，冷水閥門00108關(guān)斷，熱水閥門00109開啟。(7)PH控制程序控制污水處理的PH是確保反應(yīng)池污水處理的關(guān)鍵，當(dāng)反應(yīng)池內(nèi)酸性超標(biāo)時，酸性計(jì)00111關(guān)斷， 堿性計(jì)00110開啟； 當(dāng)反應(yīng)池內(nèi)堿性超標(biāo)時， 堿性計(jì)00110關(guān)斷， 酸性計(jì)00111開啟。圖4-9PH控制運(yùn)行環(huán)節(jié)(8)溶解氧控制程序反應(yīng)池內(nèi)的含氧量是保證污水處理的主要因素，當(dāng)反應(yīng)池內(nèi)含氧量過低時，0020

55、0帶電啟動鼓風(fēng)機(jī)01015開啟， 當(dāng)反應(yīng)池內(nèi)含氧量過高時，00201帶電啟動鼓風(fēng)機(jī)01015關(guān)閉。41seionseion2100121001-O-O-21001圖4-10溶解氧控制運(yùn)行環(huán)節(jié)i iDO200T 卜210m第5章監(jiān)控程序的軟件設(shè)計(jì)5.1組態(tài)軟件簡介5.1.1組態(tài)軟件的選擇目前自動化控制方面的軟件品種繁多，但其組成部分大同小異。組態(tài)軟件由系統(tǒng)管理、梯形圖生成，計(jì)算公式生成（結(jié)構(gòu)化文本語言生成）、歷史庫生成、圖形生成、報(bào)表生成等構(gòu)成。利用系統(tǒng)管理組態(tài)定義系統(tǒng)的硬件配置，只有硬件配置確定后，才能進(jìn)行后面的組態(tài)。選擇一個性能優(yōu)良的組態(tài)軟件對于整個控制管理系統(tǒng)的成功開發(fā)、 方便調(diào)試、 可靠

56、運(yùn)行至關(guān)重要。由北京世紀(jì)長秋軟件有限公司推出的世紀(jì)星7.22版，己成功地應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。鑒于北京世紀(jì)長秋軟件有限公司的世紀(jì)星組態(tài)軟件較易掌握，且擁有良好的口碑。所以本設(shè)計(jì)在開發(fā)灌裝監(jiān)控的畫面流程時采用了世紀(jì)星7.22版。5.1.2世紀(jì)星組態(tài)軟件簡介世紀(jì)星組態(tài)軟件的全稱是“世紀(jì)星通用工業(yè)自動化監(jiān)控組態(tài)軟件”，它是在PC機(jī)上開發(fā)的智能型人機(jī)接（HMD軟件系統(tǒng)，以Windows98/2000/NT中文操作系統(tǒng)為平臺，全中文界面。世紀(jì)星組態(tài)軟件是由北京世紀(jì)長秋科技有限公司投資開發(fā)，太極計(jì)算機(jī)公司、清華大學(xué)、中科院等單位參與了世紀(jì)星組態(tài)軟件核心模塊的開發(fā)研制工作，在開發(fā)和設(shè)計(jì)過程中，采用國際先進(jìn)的組態(tài)理

57、念，吸收當(dāng)前國內(nèi)外先進(jìn)組態(tài)軟件的優(yōu)秀成果，在最大地滿足和方便用戶的思想指導(dǎo)下，采用了一系列獨(dú)特的技術(shù)，從而使產(chǎn)品在面向市場幾年的時間里，有了許多成功的應(yīng)用實(shí)例1o5.1.3世紀(jì)星軟件組成世紀(jì)星組態(tài)軟件由開發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)兩部分組成。開發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)是各自獨(dú)立的Windows32位應(yīng)用程序，均可單獨(dú)使用；兩者又相互依存，在開發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)開發(fā)的工程和畫面應(yīng)用程序必須在運(yùn)行系統(tǒng)中才能運(yùn)行。世紀(jì)星組態(tài)軟件開發(fā)系統(tǒng)是其應(yīng)用程序的集成開發(fā)環(huán)境。開發(fā)者在這個環(huán)境中完成工況畫面的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫定義、動畫連接、設(shè)備安裝、命令語言編寫等。開發(fā)系統(tǒng)具有先進(jìn)完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫中有多種數(shù)據(jù)類型，對應(yīng)于控制對象的

58、特性，對數(shù)據(jù)的報(bào)警、趨勢曲線、歷史數(shù)據(jù)記錄、安全防范等重要功能有簡單的操作方法。世紀(jì)星組態(tài)軟件運(yùn)行系統(tǒng)是一個實(shí)時運(yùn)行環(huán)境， 用于顯示畫面開發(fā)系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面， 并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫與I/O服務(wù)程序的數(shù)據(jù)交換。 它通過實(shí)時數(shù)據(jù)庫管理從工業(yè)控制對象采集到的各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能。5.2組態(tài)畫面的具體設(shè)計(jì)世紀(jì)星7.22版的開發(fā)系統(tǒng)是應(yīng)用程序的集成開發(fā)環(huán)境，我們可以在這個環(huán)境下完成界面的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造、動畫連接的定義等。其應(yīng)用程序制作過程如下:(1)設(shè)計(jì)污水處理過程監(jiān)控圖形界面；(2)將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用到的變量寫入“變量數(shù)據(jù)庫

59、”；(3)在“應(yīng)用程序命令語言編輯”中編寫相關(guān)匯編語言；(5)對監(jiān)控圖形界面中的圖形建立動畫連接；(6)運(yùn)行和調(diào)試。5.2.1組態(tài)圖形界面的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖形界面即用抽象的圖形畫面來模擬實(shí)際的污水處理過程和相應(yīng)的設(shè)備。 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫即創(chuàng)建一個具體的數(shù)據(jù)庫，用此數(shù)據(jù)庫中的變量反映工控對象的各種屬性，如污水池啟動輸送機(jī)的液位。動畫連接就是用動畫模擬工業(yè)現(xiàn)場的各個設(shè)備的運(yùn)行情況。運(yùn)行和調(diào)試則是用世紀(jì)星組態(tài)軟件的仿真PLC來提供現(xiàn)場的模擬數(shù)據(jù),以確保各動態(tài)點(diǎn)處于正確的連接狀態(tài)。城市污水控制系統(tǒng)流程畫面就是根據(jù)污水處理工藝過程及工藝要求， 用抽象的圖形畫面來模擬其實(shí)際的污水處理過程和相應(yīng)的處理設(shè)備，主要用來顯示

60、各動態(tài)信息，特別是主要的工藝參數(shù)、 以方便操作人員及時掌握現(xiàn)場情況， 并發(fā)現(xiàn)問題， 及時解決問題。 根據(jù)污水處理的工藝，在反應(yīng)池的前方有粗格柵過濾污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)， 細(xì)格柵進(jìn)一步去除污水中的細(xì)小懸浮物及細(xì)小纖維，降低生物處理負(fù)荷，在機(jī)器的旋轉(zhuǎn)過程中，完成對空瓶的上升充氣、進(jìn)液、回氣排余液、下降、送出等一系列過程，還設(shè)計(jì)了沉淀池用于存放和處理粗細(xì)格柵過濾出的殘余物。本組態(tài)畫面是嚴(yán)格根據(jù)系統(tǒng)的自動控制要求，結(jié)合控制流程圖，畫出具體的污水處理控制系統(tǒng)的動態(tài)畫面，如圖5-1所示。該動態(tài)畫面設(shè)計(jì)有設(shè)計(jì)美觀，形象逼真等特點(diǎn)，并且實(shí)物也盡可能完整的繪制了出來。圖5-1污水處理組態(tài)圖形界面5.2.2組態(tài)