基于PLC廢水自動(dòng)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)11000字【論文】

目錄頁(yè)共=numpages24-321頁(yè)第一章引言1.1課題來源及研究意義隨著經(jīng)濟(jì)的急速飛升，工業(yè)化進(jìn)程也得到提升，如今工廠的廢水處理正向著現(xiàn)代化、精密化、智能化、大型化發(fā)展，廢水處理工藝也越來越復(fù)雜起來，對(duì)凈化水質(zhì)的要求也越來越高，傳統(tǒng)的廢水處理控制系統(tǒng)已經(jīng)越來越無法滿足工廠的需求了。本課題來源于江蘇潤(rùn)陽世紀(jì)光伏科技有限公司廢水站，設(shè)計(jì)完成基于PLC的廢水自動(dòng)處理系統(tǒng)，可以進(jìn)一步降低廢水處理成本，減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高廢水處理效率及效益，減少水資源污染和浪費(fèi)。1.2國(guó)內(nèi)廢水自動(dòng)處理系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀概況隨著現(xiàn)代化、工業(yè)化、城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的快速提高，農(nóng)村人口向城市轉(zhuǎn)移，城市人口逐漸增加，人們的生活水平逐漸提高，隨之而來的是各種用水需求的日益增長(zhǎng)，雖然地球的表面大約有71％的面積被水所覆蓋，但其中僅僅只有2.53％是淡水，可以被人類使用的淡水更是少得可憐，只有淡水總蓄量的0.34％，我國(guó)擁有的淡水資源占全球總淡水資源的6％，在全球淡水資源擁有量中排名第六，但我國(guó)人民平均擁有淡水資源量?jī)H有2400立方米，是全球各國(guó)人均擁有水資源量最為貧乏的國(guó)家之一。我國(guó)憑借大約是全世界淡水資源的6%，滿足了全世界20%的人口用水，用這6%的淡水資源發(fā)展經(jīng)濟(jì)，占據(jù)了世界經(jīng)濟(jì)總量的17%。自上世紀(jì)50年代以后，二戰(zhàn)結(jié)束后，全球進(jìn)入一個(gè)平穩(wěn)期階段，人口出生率提高，人口死亡率下降，全球人口規(guī)模急速增長(zhǎng)，伴隨著現(xiàn)代化、工業(yè)化進(jìn)程加快，全球水資源匱乏的狀況也越發(fā)嚴(yán)重，“水資源危機(jī)”日益嚴(yán)重，如同一把達(dá)摩克利斯之劍懸掛在每個(gè)人的心頭，一方面隨著現(xiàn)代化、工業(yè)化的發(fā)展，人們對(duì)水資源的需要以驚人的速度在急劇擴(kuò)張，另一方面，隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重導(dǎo)致水資源的逐漸枯萎，人們可利用的水資源也日趨匱乏。全世界每天有上百萬噸的廢水排入江河湖海，每升的廢水會(huì)污染至少8升的淡水，所有流經(jīng)亞洲城市的河流均被污染，歐洲55條河流僅有5條水質(zhì)勉強(qiáng)可用，特別是由于印度在水資源保護(hù)方面的投入不足，導(dǎo)致其每天有200多萬噸的工業(yè)廢水直接被排入河泊及地下，造成了地大面積的地下水污染，甚至是被其譽(yù)為“圣河”“印度的母親”的恒河也早在2018年就被列入世界污染最嚴(yán)重的河流，印度人民不僅飲用恒河水而且在恒河沿岸還有許多工廠向河里直接排泄未經(jīng)處理凈化的工業(yè)化工廢水，甚至有些印度教徒還會(huì)將親屬的遺體放入河中、火葬的骨灰倒入河中，這也就導(dǎo)致恒河里各種化學(xué)物質(zhì)指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，簡(jiǎn)直就是一個(gè)“化學(xué)元素周期表”，當(dāng)?shù)氐脑S多印度民眾在烹飪和飲水后導(dǎo)致了許多健康問題，全世界每年都有約4200多億立方米廢水排入江海污染了5.5萬億立方米的淡水，這相當(dāng)于全球徑流總量的14％以上。我國(guó)水資源人均擁有量很少，僅僅只有2400立方米，而且空間位置分布不均，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的急速發(fā)展，城市化、工業(yè)化進(jìn)程也隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而以一種驚人的速度在擴(kuò)張，對(duì)水資源需求的缺口也日益增大，在這種日益艱難的背景下，廢水處理行業(yè)因此成為朝陽產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)水資源產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了重要位置。根據(jù)住建部統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，2013年我國(guó)國(guó)內(nèi)的污水處理廠僅僅只有1736座，2016年污水處理廠突破2000座，到2020年我國(guó)污水處理廠的數(shù)量以達(dá)到2618座，但相對(duì)于美國(guó)的14748座污水處理廠而言，我們國(guó)家還有很大的差距，多年以來政府高度重視污染治理工作，特別是水“十二五”政策發(fā)布以來，政府密4出臺(tái)了數(shù)項(xiàng)環(huán)保政策（如“水十條”等），國(guó)內(nèi)水污染治理以已經(jīng)形成了一定41規(guī)模，污水處理凈化的能力也在不斷的增強(qiáng)。2013年我國(guó)國(guó)內(nèi)污水處理廠的污水處理能力僅為12454萬立方米/日，

到了2020年我國(guó)國(guó)內(nèi)污水處理廠的污水處理能力提升至19267萬立方米/日，污水凈化處理技術(shù)水平得到了顯著提升。政策的重視，技術(shù)的快速進(jìn)步，我國(guó)國(guó)內(nèi)污水處理廠的污水年處理量不斷攀升，截至2020年，我國(guó)污水年排放量達(dá)到了571.4億立方米，其中污水處理量達(dá)到了557.3億立方米，污水處理率達(dá)到了97.53%。目前區(qū)域發(fā)展不均衡仍是我國(guó)污水處理行業(yè)存在的重要問題，東部沿海等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)地方政府財(cái)政實(shí)力較強(qiáng)，并且人口較為密集，城鎮(zhèn)化水平較高，適合建設(shè)發(fā)展大規(guī)模的污水處理設(shè)施，而中西部因經(jīng)濟(jì)實(shí)力較弱地區(qū)財(cái)政實(shí)力有限，并且人口分散，無法建設(shè)大規(guī)模的污水處理設(shè)施，無法發(fā)揮規(guī)模效益，擁有的污水處理設(shè)施建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)對(duì)比相對(duì)較為落后。同時(shí)我國(guó)的污水廠規(guī)模相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距，污水處理效率相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家，仍有明顯的差距且處理設(shè)施的負(fù)荷率相比較低，因此我國(guó)應(yīng)當(dāng)加大扶持國(guó)內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推進(jìn)污水處理行業(yè)進(jìn)一步的市場(chǎng)化和產(chǎn)業(yè)化。1.3廢水處理工藝目前我國(guó)每年都會(huì)產(chǎn)生排放至少710億噸廢水（2012年數(shù)據(jù)），每年大約增長(zhǎng)20億噸，計(jì)算下來每天大約排放1.945億噸廢水，這是一個(gè)驚人的數(shù)字，如果這些廢水未經(jīng)處理凈化直接排入江河湖海，那么會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生極大的危害，所以工業(yè)生產(chǎn)廢水和居民生活污水的循環(huán)利用是非常有必要的，并且這還是減少水資源開采緩解水資源匱乏的有效途徑，不僅利國(guó)利民，還可以減少企業(yè)生產(chǎn)成本，減少對(duì)水資源的污染，同時(shí)為了響應(yīng)國(guó)家發(fā)布的工業(yè)廢水零排放、努力建設(shè)成為節(jié)約型企7業(yè)的號(hào)召，廢水處理工程改造是非常必要的。前處理也被稱為預(yù)處理技術(shù)，常由隔柵或格網(wǎng)、調(diào)節(jié)池、沉砂池、初沉池、二沉池等構(gòu)筑體組成，由于不同工廠生產(chǎn)的工業(yè)污水所含成分的不確定性，導(dǎo)致只使用單一的處理工藝已經(jīng)無法滿足其凈化處理的需求，所以只有通過理化生等多種凈化處理方法相結(jié)合使用才能使凈化處理后排除的水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)。物化部分：中和法是當(dāng)污水呈現(xiàn)酸性或堿性時(shí)利用堿性藥劑或酸性藥劑將廢水從酸性或堿性調(diào)整到中性的一類處理方法，在工業(yè)廢水處理中，中和處理既可以作為主要的處理單元，也可用作為預(yù)處理生化部分：新型生物脫氮與傳統(tǒng)脫氨氮技術(shù)相結(jié)合，其原理為利用特定的菌落將水中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，通過控制PH、TN、CODcr實(shí)現(xiàn)廢水COD、總氮的去除，新型脫氮技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在其供氧量、耗氧量、碳源和剩余污泥量具有更好的經(jīng)濟(jì)性，具有效能高、工藝性穩(wěn)定、成本低的特點(diǎn)。..1.4本文的主要研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)采用的處理工藝為：過濾——物化反應(yīng)——生化反應(yīng)——除鹽污水處理工藝，以處理工業(yè)廢水為主，另有少量生活廢水，其中物化生化PH值控制在7.5-8.5達(dá)到強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，為了實(shí)現(xiàn)廢水工程的全自動(dòng)運(yùn)行，按生產(chǎn)工藝要求，采用PLC可編程控制器來實(shí)現(xiàn)連鎖集中控制。本課題研究了廢水處理工藝及廢水處理系統(tǒng)的組成，設(shè)計(jì)了基于PLC的廢水自動(dòng)處理系統(tǒng)，主要由以下內(nèi)容組成：介紹了國(guó)內(nèi)的廢水處理行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及廢水處理系統(tǒng)工藝選擇PLC來設(shè)計(jì)分析廢水處理控制系統(tǒng)具體分析設(shè)計(jì)廢水處理的軟件系統(tǒng)第二章控制方案2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本廢水處理系統(tǒng)采用的可編程控制器是三菱的FX2N型，控制系統(tǒng)設(shè)有集中控制室，框圖中各設(shè)備可在集中控制室內(nèi)控制，在集中控制室的控制面板上有自動(dòng)/手動(dòng)，自動(dòng)控制時(shí)，廢水站處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)格柵井、調(diào)節(jié)池、生化池等根據(jù)各自的液位控制器開啟、停止運(yùn)行。在控制面板上除了手動(dòng)操作按鈕外，還有各液位顯示本系統(tǒng)采用浮球液位傳感器，浮球連續(xù)式傳感器是利用浮球內(nèi)磁鐵隨液位變化，來改變連桿內(nèi)電阻與彈簧開關(guān)，彈簧開關(guān)的間隙越小，精度越高。除鹽池內(nèi)的鹽濃度檢測(cè)由余氯電極完成，此電極信號(hào)可直接在數(shù)字顯示儀進(jìn)行顯示，兩路繼電器輸出實(shí)現(xiàn)上下限控制，可以打開儀器面板設(shè)置上下線。2.2處理工藝及控制分析2.2.1格柵池廢水中含有很多固體廢渣，如果不經(jīng)過廢水處理直接排入江河湖海，不僅會(huì)造成水體污染，還會(huì)因?yàn)閺U渣堆積導(dǎo)致河床升高，從而導(dǎo)致河道堵塞，特別是當(dāng)雨季來臨時(shí)，更容易引發(fā)洪水等自然災(zāi)害，對(duì)人民的生命安全造成極大的威脅，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，給國(guó)家?guī)肀究梢员苊獾牟槐匾獡p失。除固廢渣系統(tǒng)主要由格柵來實(shí)現(xiàn)格柵是由一組平行的金屬柵條制成的金屬框架，斜置在廢水流經(jīng)的渠道上，或泵站集水池的進(jìn)口處，用以截阻大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。廢水過格柵速度越緩慢，效果越好，但過格柵的速度緩慢容易造成格柵前渠道積沙導(dǎo)致過水面縮小，因此過格柵水流速度應(yīng)該根據(jù)水中污染物的組成格柵的間隙來確定。污水處理格柵是由一種獨(dú)特的耙齒廠裝配成一組回轉(zhuǎn)格柵鏈。在電機(jī)減速器的驅(qū)動(dòng)下，耙齒鏈進(jìn)行逆水流方向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。耙齒鏈運(yùn)轉(zhuǎn)到設(shè)備的上部時(shí)，由于槽輪和彎軌的導(dǎo)向，使每組耙齒之間產(chǎn)生了相對(duì)自清運(yùn)動(dòng)，絕大部分的固體物質(zhì)依靠重力落下。另一部分則依靠清掃器的反向運(yùn)動(dòng)把粘在耙齒上的雜物清掃干凈。按水流方向耙齒鏈類同于格柵，在耙齒鏈軸上裝配的耙齒間隙可以根據(jù)使用條件進(jìn)行選擇。當(dāng)耙齒把流體中的固態(tài)懸浮物分離后可以保證水流暢通流過。整個(gè)工作既可以過程是連續(xù)的，也可以是間歇的。本系統(tǒng)設(shè)有液位檢測(cè)報(bào)警模塊，通過液位計(jì)來檢測(cè)格柵池里的水位高度，當(dāng)格柵池里的水位高度超過了給予的限定高度時(shí)，報(bào)警器自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，同時(shí)，系統(tǒng)停止自動(dòng)運(yùn)行，工作人員應(yīng)該技術(shù)查找出問題來源，當(dāng)處理完成后，系統(tǒng)查詢進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。2.2.2調(diào)節(jié)池由于廢水的水量隨時(shí)間的變化而變化，充滿了不確定性，波動(dòng)幅度較大，為了使管道渠道和構(gòu)筑物能夠正常運(yùn)行工作，不受廢水高峰流量或廢水濃度變化所影響，需要在廢水處理設(shè)施前設(shè)置調(diào)節(jié)池來調(diào)節(jié)廢水流量及濃度，無論是工業(yè)廢水還是生活廢水，其水質(zhì)與水量在一天24小時(shí)內(nèi)都會(huì)有所不同，對(duì)水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)，還具有沉淀等作用，設(shè)置液位計(jì)檢測(cè)調(diào)節(jié)池的液位高度，防止調(diào)節(jié)池高液位溢出。2.2.3沉淀池沉淀池是利用重力沉降作用來使密度比水大的懸浮顆粒從水中移除的處理構(gòu)筑物，是廢水處理應(yīng)用最為廣泛的處理單元之一，可用用于廢水的處理、生物處理的后處理以及深度處理，在沉砂池中利用沉淀原理能夠去除水中的無機(jī)雜志，在初沉池中利用沉淀原理可用于去除水中的活性污泥，在濃縮池中利用沉淀原理可用于分離污泥中的水分，使污泥得到濃縮，在深度處理領(lǐng)域中可以對(duì)二沉池出水家絮凝劑混凝反應(yīng)后利用沉淀原理去除水中的懸浮物。沉淀池的工作原理是利用水流中的懸浮顆粒物向下沉淀的速度大于水流向上的流動(dòng)速度，或向下沉淀的時(shí)間小于水流，流出沉淀池的時(shí)間能與水流分離的原理來實(shí)現(xiàn)水的凈化。2.2.4反應(yīng)池生化反應(yīng)池是廢水處理系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的組成部分，在廢水處理的各個(gè)部分里，其中有一部分是利用微生物的降解作用，來降解廢水中的生物化學(xué)垃圾成分。本廢水自動(dòng)處理系統(tǒng)中的生化反應(yīng)池部分主要由生化調(diào)節(jié)池、生化配水池、缺氧池、好氧池、二沉池、污泥回流系統(tǒng)等構(gòu)筑物組成。因?yàn)楸痉磻?yīng)池靠微生物應(yīng)用降解作用來處理廢水，所以主要由各種細(xì)菌組成來處理廢水各種不同的垃圾成分其中好氧池中主要是一些好氧菌和異氧菌組成，其種類繁多，作用也豐富多彩，有降解有機(jī)物和氨氮等廢水污染成分的。以下是本廢水自動(dòng)處理系統(tǒng)中生化反應(yīng)池各個(gè)組成部分的作用：生化調(diào)節(jié)池：主要是調(diào)節(jié)廢水的PH值，利用中和反應(yīng)加藥來調(diào)節(jié)，當(dāng)廢水呈酸性時(shí)，加入堿性藥物調(diào)節(jié)PH值，當(dāng)廢水呈堿性時(shí)，加入酸性藥物調(diào)節(jié)PH值，同時(shí)還具有攪拌、預(yù)曝氣等調(diào)節(jié)作用。生化配水池：主要是對(duì)排入廢水的水質(zhì)和水量進(jìn)行調(diào)節(jié)均衡，使廢水水質(zhì)和水量達(dá)到下一單元所能承受的范圍，為下一單元處理工作創(chuàng)造提供一個(gè)良好的環(huán)境條件。缺氧池：缺氧池主要是指具有硝酸鹽但并未溶解氧的反應(yīng)池構(gòu)筑物，其主要作用是去除硝態(tài)氮，缺氧池中的反硝化細(xì)菌的碳源主要來自于廢水中未分解的含碳有機(jī)物，并且在廢水排進(jìn)缺氧池之前還需檢測(cè)其PH值是否在要求范圍內(nèi)，且每4個(gè)小時(shí)需檢測(cè)一次，如果廢水PH值在7～9內(nèi)，則正常排進(jìn)缺氧池，如果廢水PH大于9或小于7則應(yīng)該重新調(diào)節(jié)，當(dāng)其PH值調(diào)節(jié)正常后，方可排進(jìn)缺氧池。好氧池：好氧池主要是由各種好氧菌和異氧菌菌落組成，好氧池通過曝氣來維持水中氧的含量，使其保持在4mg/L左右，這個(gè)氧含量范圍非常適合好氧菌等微生物的生長(zhǎng)和繁殖，好氧池的主要作用就是用來使活性污泥進(jìn)行有氧呼吸，通過有氧呼吸進(jìn)一步將有機(jī)物分解為無機(jī)物，具有去除有機(jī)污染物的能力，需要將好氧菌以及其他微生物所需的條件控制好，才能使好氧菌以及微生物發(fā)揮出最大效益的有氧呼吸，將效率和效益提高。二沉池：二沉池全稱為二次沉淀池，其是活性污泥系統(tǒng)的重要組成部分之一，二沉池工作原理是使污泥分離，使混濁的廢水混合液澄清、濃縮以及回流出活性污泥，其工作效率能夠直接影響到活性污泥系統(tǒng)排水的水質(zhì)以及活性污泥濃縮的濃度。污泥回流系統(tǒng)：回流污泥就是從二沉池內(nèi)濃縮回流到曝氣段的活性污泥，其主要作用是補(bǔ)充曝氣段排水帶走的活性污泥，保持曝氣段內(nèi)懸浮固體的濃度，并且在回流過程中還可以增加池內(nèi)的攪拌效率，使廢水與污泥充分混合，增加廢水處理效率，同時(shí)回流污泥也對(duì)排進(jìn)廢水的沖擊具有一定的緩沖作用。生化反應(yīng)池內(nèi)有一臺(tái)曝氣機(jī)，其運(yùn)行是通過可編程控制器來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的，在每個(gè)反應(yīng)周期內(nèi)，其都在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)工作。生化反應(yīng)池采用了新型生物脫氮與傳統(tǒng)脫氨氮技術(shù)相結(jié)合，污泥的厭氧消化不僅使有機(jī)物進(jìn)行消化分解使污泥穩(wěn)定性得到提高，而且隨之污泥的消化過程中還會(huì)產(chǎn)生大量的沼氣可以當(dāng)作能源進(jìn)行利用，使污泥資源化。處理系統(tǒng)其過程包括：1.充水0.5h2.曝氣50min3.壓濾機(jī)0.5h4.排水0.5h從充水到排水為一個(gè)周期，在分解污水含碳化合物同時(shí)進(jìn)行含氮化合物的硝化以及反硝化，以達(dá)到脫磷、脫氨和脫氮的目的。2.2.5除鹽池如果廢水不經(jīng)過除鹽處理，直接排入河流，當(dāng)水中的鹽類物質(zhì)濃度達(dá)到一定當(dāng)量時(shí)，會(huì)改變水中生物的生存環(huán)境，導(dǎo)致水生生物體細(xì)胞大量失水，從而導(dǎo)致其死亡，間接的導(dǎo)致水體污染加劇。除鹽系統(tǒng)經(jīng)過除鹽池完成除鹽程序，在除鹽系統(tǒng)運(yùn)行過程中，使用余氯儀來檢測(cè)水中鹽類物質(zhì)濃度，當(dāng)檢測(cè)到高濃度鹽類物質(zhì)時(shí)，關(guān)閉閥門，利用反滲透膜特性除去水中經(jīng)過中和反應(yīng)后多余的鹽類物質(zhì)，當(dāng)檢測(cè)到低濃度鹽類物質(zhì)時(shí)，則直接通過進(jìn)入清水池。設(shè)備控制要求隔柵井的廢水由液位計(jì)來進(jìn)行液位高低的檢測(cè)，當(dāng)隔柵井液位高的時(shí)候，關(guān)閉進(jìn)水水泵，為低液位時(shí)開啟進(jìn)水水泵過濾調(diào)節(jié)池可以用來應(yīng)對(duì)緩解高峰時(shí)期進(jìn)水的沖擊，可以儲(chǔ)存來不及處理的廢水，同樣使用液位計(jì)來檢測(cè)液位高低，高液位時(shí)停止進(jìn)水。生化反應(yīng)池進(jìn)水閥門開啟后，達(dá)到給定液位后停止進(jìn)水。當(dāng)進(jìn)水閥門關(guān)閉后，空壓機(jī)開啟運(yùn)行，進(jìn)行1h的曝氣，結(jié)束后關(guān)閉空壓機(jī)。在反應(yīng)池內(nèi)廢水沉淀，啟動(dòng)壓濾機(jī)工作1h，排除污泥。打開廢水排水閥，反應(yīng)池排水，到達(dá)低液位時(shí)，停止排水，排水進(jìn)入除鹽池除鹽，當(dāng)除鹽池中液位達(dá)到給定高度時(shí)，停止排水，計(jì)時(shí)器繼續(xù)工作，以便工作人員有時(shí)間處理問題。在除鹽池里使用余氯儀進(jìn)行檢測(cè)廢水中鹽類物質(zhì)濃度，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果為低濃度時(shí)，排水電磁閥啟動(dòng)開始排水，檢測(cè)結(jié)果為高濃度時(shí)排水電磁閥停止排水。本系統(tǒng)中的所有控制閥皆采用就地和遠(yuǎn)程控制方式，即使在程序控制系統(tǒng)完全失效故障時(shí)也可以通過就地控制來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作。2.3PLC的I/O分配啟動(dòng)開關(guān)SB1X0隔柵井電磁閥KM1Y0隔柵井低液位計(jì)B1X1隔柵井高液位報(bào)警燈HL1Y12.4PLC選型本廢水自動(dòng)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)一共需要24個(gè)輸入輸出點(diǎn)，所用到的是PLC是三菱公司所生產(chǎn)的FX2N系列中的FX2N-48MR型號(hào)，F(xiàn)X2N系列是FX家族中相對(duì)于比較先進(jìn)的系列，其具有高速處理以及可以擴(kuò)展?jié)M足單個(gè)需要的特殊功能模塊等特點(diǎn)，并且FX2N系列是小型化高速度，其高性能和所有方面都是相當(dāng)FX系列中最高檔次的超小程序裝置，除了輸入輸出16~25點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于多個(gè)組件間的模擬控制，是一套可以滿足多樣化需要的PLC。2.5可編程控制器1.概述可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，英文全稱為ProgrammableLogicController簡(jiǎn)稱PLC，是為了適應(yīng)隨科學(xué)技術(shù)發(fā)展小批量、多品種生產(chǎn)的需求而逐漸發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置。2.產(chǎn)生與發(fā)展上世紀(jì)六十年代，小型計(jì)算機(jī)以及大規(guī)模、多機(jī)群控制生產(chǎn)的出現(xiàn)發(fā)展末，讓人們?cè)噲D使用小型計(jì)算機(jī)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電接觸器來實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制，但由于小型計(jì)算機(jī)的價(jià)格高昂、輸入輸出不匹配等缺點(diǎn)，而“石沉大?！保搅肆甏?，美國(guó)的汽車制造競(jìng)爭(zhēng)激烈，為了滿足生產(chǎn)工藝不斷升級(jí)更新的需求而不被市場(chǎng)淘汰，美國(guó)通用汽車公司在1968公開招標(biāo)，要求控制系統(tǒng)要將繼電器控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)結(jié)合起來具有二者的功能，編程要比計(jì)算機(jī)更容易學(xué)且改造容易、通用性強(qiáng)、成本低。在第二年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司就根據(jù)通用汽車公司的要求，設(shè)計(jì)研發(fā)出了世界上第一臺(tái)可編程控制器，并在通用公司生產(chǎn)線上應(yīng)用成功，但這個(gè)時(shí)期的可編程控制器只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，因此被稱為可編程邏輯運(yùn)算器。隨著技術(shù)的發(fā)展，到了上世紀(jì)七十年代后期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的極速發(fā)展，可編程控制器也具有了更多的計(jì)算機(jī)功能，不再使用硬接線邏輯，而是使用邏輯編程來代替，同時(shí)還增加了數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳送、處理等功能，這時(shí)候的可編程控制器才真正的成為一種電子計(jì)算機(jī)控制裝置，并且還做到了小型化及超小型化，這個(gè)時(shí)期的可編程控制器的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過邏輯控制順序控制的范圍，因此被稱為可編程序控制器。3.可編程控制器基本結(jié)構(gòu)可編程控制器主要由輸入輸出接口、存儲(chǔ)器、中央處理單元、電源以及通信接口等組成。輸入輸出模塊可編程控制器的輸入輸出模塊也就是I/O模塊，是可編程控制器實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)相聯(lián)系的橋梁。輸入模塊是用來接受采集輸入信號(hào)的，輸入信號(hào)分為兩類：一類是測(cè)速電機(jī)、從電位器、熱電等各種變送器送來的連續(xù)變化模擬量輸入信號(hào)；另一類則是由按鈕開關(guān)、光電開關(guān)、行程開關(guān)、接近開關(guān)等提供的開關(guān)量輸入信號(hào)。輸入模塊還需要將這些電平信號(hào)轉(zhuǎn)化成中央處理單元能接收處理的數(shù)字信號(hào)。輸出模塊是用來接收中央處理單元處理過的數(shù)字信號(hào)，并轉(zhuǎn)化成現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行部件能夠接收的信號(hào)，以便用來控制電磁閥、接觸器、調(diào)速裝置等。存儲(chǔ)器可編程控制器的存儲(chǔ)器主要是用來存放用戶程序系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)等，主要有三類：第一類是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，系統(tǒng)程序?qū)Ρ认喈?dāng)于計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，它決定了可編程控制器的基本功能，并且其在生產(chǎn)時(shí)就被生產(chǎn)廠家編寫設(shè)計(jì)并固化在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器里了，主要有用戶指令解釋程序和功能程序系統(tǒng)管理程序以及系統(tǒng)程序調(diào)用等部分組成，因?yàn)橄到y(tǒng)程序?qū)儆谛枰L(zhǎng)期保存的重要程序，所以系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器采用ROM或EPROM，ROM是只讀存儲(chǔ)器，它只允許讀出內(nèi)容，不能寫入內(nèi)容，且其具有非易失性，這樣就致使其即使電源斷開也能保存已經(jīng)存儲(chǔ)的內(nèi)容，而EPROM是可電擦除只讀存儲(chǔ)器，需要使用紫外線照射芯片上的透鏡窗口才可以擦除寫入的內(nèi)容。第二類是用戶程序存儲(chǔ)器，其用來存儲(chǔ)用戶載入的PLC應(yīng)用程序，在剛載入的那段時(shí)間內(nèi)，用戶程序因?yàn)樾枰薷恼{(diào)試，所以也被稱為用戶調(diào)試程序，存放在能夠隨機(jī)讀寫的隨機(jī)存儲(chǔ)存取存儲(chǔ)器內(nèi)供用戶隨時(shí)修改調(diào)試。修改調(diào)試后的程序則被稱為用戶執(zhí)行程序，且因?yàn)闊o需再修改調(diào)試，所以被固化到EPROM內(nèi)長(zhǎng)期使用。第三類則是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其主要用來儲(chǔ)存PLC運(yùn)行過程中產(chǎn)生或調(diào)用的中間結(jié)果數(shù)據(jù)以及組態(tài)數(shù)據(jù)中央處理單元中央處理器是可編程控制器的控制中心，在可編程控制器的核心中起著神經(jīng)中樞的重要作用，每套可編程控制器都至少包含一個(gè)中央處理單元，中央處理器按照可編程控制器的系統(tǒng)程序所給出的功能，接收存儲(chǔ)從編程器那鍵入的用戶程序以及數(shù)據(jù)，能夠檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O等狀態(tài)，并判斷用戶程序里的語法錯(cuò)誤，首先用掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)的輸入裝置狀態(tài)和數(shù)據(jù)，分別存入I/O現(xiàn)象區(qū)域內(nèi)，從用戶程序存儲(chǔ)器里逐條讀取用戶程序，通過命令解釋后按照指令規(guī)定執(zhí)行算數(shù)或邏輯運(yùn)算，其結(jié)果送入I/O映像區(qū)域內(nèi)，等到所有用戶程序執(zhí)行完畢結(jié)束后，將I/O映像區(qū)域內(nèi)的輸出狀態(tài)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，以此循環(huán)，直到停止運(yùn)行。隨著企業(yè)的生產(chǎn)需求的提高，可編程控制器的可靠性要求也越來越高，因此大型可編程控制器采用雙中央處理單元構(gòu)成冗余系統(tǒng)，甚至采用三中央處理單元的表決式系統(tǒng)，這樣做的好處就是，即使單個(gè)中央處理單元出現(xiàn)問題故障，其他的中央處理單元也可以接替運(yùn)行，從而使整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。電源可編程控制器的電源為其電路提供工作電源，因此在整個(gè)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，它是系統(tǒng)運(yùn)行的起點(diǎn)，一個(gè)良好的、可靠的、高質(zhì)量的電源系統(tǒng)是可編程控制器的最基本的保障。通信接口可編程控制器的通信接口的主要作用是用來實(shí)現(xiàn)可編程控制器與外部設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信，通信接口形式多種多樣，有USB、RS-232等標(biāo)準(zhǔn)串行接口，能夠通過雙絞線、同軸電纜、多芯電纜、光纜等連接。4.可編程控制器的特點(diǎn)A:抗干擾性強(qiáng)可靠性高可編程控制器使用軟件來替代了大量的時(shí)間、中間繼電器，僅僅留下了少量與輸入輸出相關(guān)的硬件，因此因?yàn)榻佑|點(diǎn)接觸不良的問題大大減少。電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能之一就是高可靠性，可編程控制器采用了現(xiàn)代化的大規(guī)模集成電路技術(shù)，使用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)，內(nèi)部電路采用了現(xiàn)代化的先進(jìn)抗干擾技術(shù)，因此可靠性得到了極大的提高。B:學(xué)習(xí)門檻低，使用容易，深受工程技術(shù)人員喜愛可編程控制器是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，是一種通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其接口容易、編程語言易被接受，梯形圖語言和繼電器電路圖接近，只需使用少量的開關(guān)邏輯控制指令就能實(shí)現(xiàn)繼電器電路功能，給不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人提供的方便。C：功能完善、硬件齊全、適應(yīng)性強(qiáng)2.6系統(tǒng)軟件介紹本設(shè)計(jì)所使用到的編程軟件是三菱公司生產(chǎn)設(shè)計(jì)的編程軟件GXworks2，本編程軟件有以下特點(diǎn)：具有簡(jiǎn)單工程和結(jié)構(gòu)工程兩種編程方式可以通過Windows的優(yōu)越性，使操作靈活性如同上天一般急速上升，能將Execel，world等寫成的數(shù)據(jù)復(fù)制粘貼并利用。支持梯形圖、指令表、結(jié)構(gòu)化梯形圖等編程語言，集成了程序仿真軟件GX

Simulator2。具備程序編輯、參數(shù)設(shè)定、網(wǎng)絡(luò)設(shè)定、監(jiān)控、仿真調(diào)試、在線更改、智能功能模塊設(shè)置等功能，適用于三菱Q、FX系列PLC?？蓪?shí)現(xiàn)PLC與HMI、運(yùn)動(dòng)控制器的數(shù)據(jù)共享第三章廢水自動(dòng)處理系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)梯形圖3.2系統(tǒng)軟件程序仿真X000閉合接通時(shí)，M0輔助繼電器閉合接通，開始檢測(cè)液位高度，當(dāng)隔柵池低液位時(shí)X001閉合接通，隔柵池進(jìn)水電機(jī)Y000開始運(yùn)行，隔柵池開始進(jìn)水。當(dāng)檢測(cè)到隔柵池液位達(dá)到高液位時(shí)X002閉合接通，隔柵池高液位報(bào)警燈Y003閉合接通，第三步的隔柵池高液位報(bào)警燈Y001斷開，隔柵池停止進(jìn)水。當(dāng)檢測(cè)到調(diào)節(jié)池中處于低液位時(shí)，調(diào)節(jié)池進(jìn)水電磁閥Y003閉合接通，調(diào)節(jié)池開始進(jìn)水。當(dāng)調(diào)節(jié)池內(nèi)處于高液位時(shí)，調(diào)節(jié)池高液位檢測(cè)計(jì)X004接通，調(diào)節(jié)池高液位報(bào)警燈Y002接通，第十一步的調(diào)節(jié)池高液位報(bào)警燈Y002斷開，調(diào)節(jié)池停止進(jìn)水。當(dāng)輔助繼電器M0閉合接通時(shí)，輔助繼電器M1也閉合接通。M1閉合接通，進(jìn)水定時(shí)器T1開始計(jì)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)生化反應(yīng)池內(nèi)液位未超過高液位警戒線時(shí)，生化反應(yīng)池的進(jìn)水電機(jī)開始運(yùn)行，生化反應(yīng)池開始進(jìn)水。當(dāng)進(jìn)水定時(shí)器T1計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，第十九步的進(jìn)水定時(shí)器T1關(guān)斷，生化反應(yīng)池停止進(jìn)水，曝氣定時(shí)器T2開始計(jì)時(shí)，在曝氣定時(shí)器T2計(jì)時(shí)過程中，空壓機(jī)Y006開始運(yùn)行，向生化反應(yīng)池中充氣，進(jìn)行曝氣。當(dāng)曝氣定時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束后，第二十七步的曝氣定時(shí)器T2關(guān)斷，空壓機(jī)Y006停止向生化反應(yīng)池內(nèi)充氣，同時(shí)壓濾機(jī)定時(shí)器T3開始計(jì)時(shí)，在壓濾機(jī)定時(shí)器T3工作過程中，壓濾機(jī)Y007開始工作，壓縮過濾污泥。當(dāng)壓濾機(jī)定時(shí)器T3計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，第三十四步的壓濾機(jī)定時(shí)器T3關(guān)斷，壓濾機(jī)Y007停止運(yùn)行，同時(shí)排水定時(shí)器T4開始計(jì)時(shí)，在排水定時(shí)器T4運(yùn)行過程中，生化反應(yīng)池排水閥Y010開始運(yùn)行，生化反應(yīng)池開始排水。當(dāng)排水定時(shí)器T4計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，由第五十步，進(jìn)行重置各定時(shí)器，生化反應(yīng)池重新運(yùn)行。當(dāng)生化反應(yīng)池中的液位達(dá)到高液位時(shí)，生化反應(yīng)池高液位檢測(cè)計(jì)X006閉合接通，生化反應(yīng)池高液位報(bào)警燈Y005閉合接通，第十九步中的生化反應(yīng)池高液位報(bào)警燈關(guān)斷，生化反應(yīng)池進(jìn)水閥Y004關(guān)斷，反應(yīng)池停止進(jìn)水。當(dāng)生化反應(yīng)池中的液位達(dá)到低液位時(shí)，生化反應(yīng)池低液位檢測(cè)計(jì)X005閉合接通，輔助繼電器M2接通，第四十一步的輔助繼電器M2關(guān)斷，生化反應(yīng)池排水閥關(guān)斷，生化反應(yīng)池停止排水。當(dāng)檢測(cè)到除鹽池內(nèi)液位達(dá)到高液位時(shí)，除鹽池高位液位計(jì)X010閉合接通，除鹽池高液位報(bào)警燈Y011關(guān)斷，生化反應(yīng)池停止排水，排水定時(shí)器T4繼續(xù)運(yùn)行工作，給予工作人員足夠的時(shí)間處理突發(fā)狀況。當(dāng)檢測(cè)到除鹽池內(nèi)污水含鹽濃度低時(shí)，余氯儀低濃度檢測(cè)X011閉合接通，除鹽池排水閥Y013閉合接通，除鹽池開始排水。當(dāng)檢測(cè)到除鹽池內(nèi)污水含鹽濃度高時(shí)，余氯儀高濃度檢測(cè)X012閉合接通，除鹽池高濃度報(bào)警燈Y012閉合接通，第六十八步的除鹽池高濃度報(bào)警燈關(guān)斷，除鹽池排水閥Y013關(guān)斷，除鹽池停止排水。當(dāng)手動(dòng)在控制柜上按下隔柵池進(jìn)水電機(jī)按鈕X014時(shí)，自動(dòng)程序里的隔柵池進(jìn)水閥Y000關(guān)斷，啟動(dòng)手動(dòng)隔柵池進(jìn)水閥。當(dāng)手動(dòng)在控制柜上按下調(diào)節(jié)池進(jìn)水電機(jī)按鈕X015時(shí)，自動(dòng)程序里的調(diào)節(jié)池進(jìn)水閥Y003關(guān)斷，啟動(dòng)手動(dòng)調(diào)節(jié)池進(jìn)水閥。當(dāng)手動(dòng)在控制柜上按下生化反應(yīng)池進(jìn)水電機(jī)按鈕X016時(shí)，自動(dòng)程序里的生化反應(yīng)池進(jìn)水閥Y004關(guān)斷，啟動(dòng)手動(dòng)生化反應(yīng)池進(jìn)水閥。當(dāng)手動(dòng)在控制柜上按空壓機(jī)按鈕Y017時(shí)，自動(dòng)程序里的空壓機(jī)Y006關(guān)斷，啟動(dòng)手動(dòng)空壓機(jī)。當(dāng)手動(dòng)在控制柜上按壓濾機(jī)按鈕Y020時(shí)，自動(dòng)程序里的壓濾機(jī)Y007關(guān)斷，啟動(dòng)手動(dòng)壓濾機(jī)。當(dāng)手動(dòng)在控制柜上生化反應(yīng)池排水電機(jī)按鈕Y021時(shí)，自動(dòng)程序里的生化反應(yīng)池排水電機(jī)Y010關(guān)斷，啟動(dòng)手動(dòng)生化反應(yīng)池排水電機(jī)。當(dāng)手動(dòng)在控制柜上按除鹽池排水電機(jī)按鈕Y022時(shí)，自動(dòng)程序里的除鹽池排水電機(jī)Y013關(guān)斷，啟動(dòng)手動(dòng)除鹽池排水電機(jī)。結(jié)論污水處理社會(huì)意義巨大，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)污水處理的全自動(dòng)、半自動(dòng)化，提高污水處理技術(shù)水平，合理使用管理設(shè)備具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本設(shè)計(jì)的基于PLC的廢水自動(dòng)處理系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)污水處理系統(tǒng)，具有高度智能化，精準(zhǔn)化，可靠性強(qiáng)，成本低等特點(diǎn)，對(duì)城市環(huán)境保護(hù)，對(duì)水資源的保護(hù)都起到了很大的推進(jìn)作用，在本次系統(tǒng)完成的這段時(shí)間里，基本上達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，完成了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在過程中，我學(xué)習(xí)到了很多寶貴的知識(shí)，積累了許多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，鍛煉了自己獨(dú)立思考和實(shí)踐的能力，提高了自我素質(zhì)，加深了我對(duì)PLC在實(shí)際中的應(yīng)用了解，豐富了我PLC方面的知識(shí)庫(kù)。這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷使我終生受益，認(rèn)我學(xué)到了很多從書本上學(xué)不到的東西，為我未來打下了堅(jiān)定的基礎(chǔ)，希望本次經(jīng)歷能夠讓我在未來不論是生活還是工作學(xué)習(xí)中都將激勵(lì)我向前進(jìn)步。參考文獻(xiàn)姚白瑩.基于PLC控制的生活