基于PLC的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)(共54頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘 要本論文主要研究污水處理系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)，隨著城市的快速發(fā)展，環(huán)境問題顯得日益重要。污水是破壞環(huán)境的一個(gè)重要因素，目前中國(guó)污水處理自控系統(tǒng)相對(duì)落后，污水處理成本居高不下，污水站排放的處理過的污水的水質(zhì)不穩(wěn)定，所以如何建立有效的自控系統(tǒng)，優(yōu)化運(yùn)行效果，具有重要的意義。文章首先介紹了PLC控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、工作原理以及設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的基本原則和步驟。然后以SBR污水處理工藝為例，來說明PLC在污水處理過程中的應(yīng)用。先根據(jù)污水處理要求設(shè)計(jì)了設(shè)備的電氣控制與自動(dòng)控制線路，主要包括設(shè)備的啟停、狀態(tài)信號(hào)等。最后按照工藝要求設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)，包括PLC的選型、系統(tǒng)資

2、源配置以及按照污水處工藝編制PLC程序等。 建立高度自動(dòng)化污水處理站，不僅可以加強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、準(zhǔn)確性，還可以減少勞動(dòng)強(qiáng)度，降低處理成本和節(jié)約能源。污水處理站自動(dòng)控制系統(tǒng)的建設(shè)將降低生產(chǎn)和維護(hù)成本，減輕生產(chǎn)及維護(hù)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并為生產(chǎn)工藝進(jìn)一步改進(jìn)提供方便，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。關(guān)鍵詞：污水處理； PLC；硬件配置；軟件設(shè)計(jì)AbstractMy main research is the PLC control system of sewage treatment. With the rapid development of cities, the environment beco

3、mes more and more important. Wastewater is one of the major factor of pollute the environment. The automatic controlling system of wastewater treatment is not very advanced in China. The water qualities of the treated wastewater are unstable. So how to solve the problems is very meaningful to our co

4、untry.This paper introduced the hardware structure, work principle of PLC control the system and design PLC control systems basic principle and step, then with the SBR wastewater treatment craft for example to illustrate the PLC in the application in the wastewater treatment process. Designed the el

5、ectricity control of equipments and automatically control circuit according to the sewage treatment requirements, mainly include the start and stop of equipments, the state of the signal and so on. Finally design PLC control system according to the technological requirements, include the PLC type se

6、lection, the allocation of system resources and draw up PLC procedure according to the wastewater treatment craft.Establish a highly automated of sewage treatment plant, not only may strengthen the systems reliability but also may reduce the labor intensity and reduce processing costs and save energ

7、y. The establishment of sewage treatment plants automatic control system will reduce the production and maintenance costs, also can reduce production and maintenance workers in the labor intensity.Key words: sewage treatment; PLC; Hardware disposition; Software design目錄不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印專心-專注-專業(yè)第1章

8、緒論1.1 課題背景地球雖然有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。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(huì)污染8升淡水。世界上許多國(guó)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1。中國(guó)污水處理行業(yè)概況:(1) 中國(guó)水資源人均占有量少，空間分布不平衡。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。在這樣的背景下，污水處理行業(yè)成為新興產(chǎn)業(yè)，目前與自來水生產(chǎn)、供水、排水、中水回用行業(yè)處于同等重要地位。(2) 雖然由于國(guó)家和各級(jí)政府對(duì)環(huán)境保護(hù)重視程度的

9、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。但目前中國(guó)污水處理行業(yè)仍處于發(fā)展的初級(jí)階段。(3) 一方面，中國(guó)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(guó)的污水處理率與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在著明顯的差距，且處理設(shè)施的負(fù)荷率低。(4) 因此中國(guó)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(guó)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(chǎng)化。污水處理行業(yè)是一個(gè)朝陽產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景十分廣闊。中國(guó)污水處理行業(yè)由此迎來高速發(fā)展期2。1.2 課題目的和意義世界上任何國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，都會(huì)推進(jìn)社

10、會(huì)進(jìn)步、促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，使人民的生活得到進(jìn)一步改善，尤其在工業(yè)革命之后，各國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，全球大量的不可再生資源（例如石油）被利用。如果這些污水無凈化排出必定會(huì)給周圍環(huán)境造成很大的污染，而且我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，已經(jīng)被聯(lián)合國(guó)列為世界上13個(gè)缺水國(guó)家之一。目前我國(guó)約300個(gè)城市缺水，其中嚴(yán)重缺水城市有50個(gè)，據(jù)中國(guó)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)分析統(tǒng)計(jì)，全國(guó)按目前正常需要，年缺水總量約為300億400億立方米，因缺水造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2300億元，超過洪澇災(zāi)害。水資源的匱乏和水資源的污染已經(jīng)嚴(yán)重的影響了人民的日常生活，嚴(yán)重的影響了全國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。特別是我國(guó)北方城市，如北京、天津、沈陽等城市水資源更為短缺

11、。在這種情況下，污水更加不能隨便外排，而是要凈化之后合理利用。我國(guó)污水處理的電耗為0.365kWh/m3、日本為0.304 kWh/m3、美國(guó)為0.243kWh/m3，因此建設(shè)符合我國(guó)具體情況的污水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)降低污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會(huì)、保持我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義3。1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀由于控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)外的污水處理廠很早就實(shí)現(xiàn)了污水處理廠的網(wǎng)絡(luò)控制，如DCS/FCS系統(tǒng)，同時(shí)國(guó)外較早的將SCADA技術(shù)引入到了給水排水工程中，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。國(guó)外同時(shí)注重水處理PLC的開發(fā)，相繼研制出了一些智能、穩(wěn)定、小巧的

12、控制單元，如AB公司的SLC系列、Siemens的s7系列、Schneider的TSX Quantum DO、化學(xué)需氧量COD分析儀。國(guó)外污水處理自控系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：大量采用在線監(jiān)控的水質(zhì)分析儀表，對(duì)全廠的水質(zhì)實(shí)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，并有上位機(jī)記錄下來，提高了測(cè)量精度;生產(chǎn)過程中不同程度上采用了智能控制，可以根據(jù)水質(zhì)和水源的變化自動(dòng)的調(diào)整相應(yīng)的控制方式;大量采用遙控、遙測(cè)設(shè)備；并開始有效地利用社會(huì)信息資源，如電話網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)、氣象信息等。與國(guó)外相比，我國(guó)污水處理自動(dòng)化控制起步較晚，70年代開始采用熱工儀表，實(shí)行集中巡檢；80年代應(yīng)用分析儀表和DCS系統(tǒng)；到90年代，隨著一大批利用

13、國(guó)際貸款的大型污水處理廠的建成投產(chǎn)，我國(guó)污水處理控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平有了很大提升。從外國(guó)引進(jìn)污水廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)已廣泛采用集散式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)用了自動(dòng)化程度較高的檢測(cè)儀表，各種新工藝、新設(shè)備的大量出現(xiàn)并得到應(yīng)用?？梢哉f我國(guó)污水處理自動(dòng)化的現(xiàn)狀是：手動(dòng)和自動(dòng)兼?zhèn)?，自制和引用并舉?？梢钥闯鑫覈?guó)污水處理自控系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：對(duì)于新建的污水處理廠，引進(jìn)了計(jì)算機(jī)分散控制系統(tǒng)，手動(dòng)和自動(dòng)并存的控制方式。大部分以前建設(shè)的污水處理廠自動(dòng)化程度仍然很低;國(guó)產(chǎn)在線儀表的穩(wěn)定性還沒有達(dá)到要求，所以大部分采用進(jìn)口的在線儀表，但由于進(jìn)口儀表價(jià)格昂貴，所以應(yīng)用并不廣泛。水質(zhì)的檢測(cè)主要是有實(shí)驗(yàn)人員通過實(shí)驗(yàn)來測(cè)量;各個(gè)控制

14、站之間完全獨(dú)立，無信息交換。并且各個(gè)控制單元由于內(nèi)部資源的限制，只是實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的時(shí)間控制和邏輯控制;上位機(jī)監(jiān)控軟件很少使用，幾乎沒有中控室，不能對(duì)全廠的設(shè)備實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，而一些報(bào)表的工作也主要是有廠里的工作人員手工完成。通過對(duì)比，不難看出整體上和國(guó)外相比我國(guó)污水處理的自控系統(tǒng)仍然存在很大的差距，但是我國(guó)的應(yīng)用前景卻非常廣泛、潛力很大4。1.4 本文研究的主要內(nèi)容本文論述了污水處理工藝及污水處理系統(tǒng)的組成和PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 主要由以下內(nèi)容組成：(1) 介紹了污水處理的基本內(nèi)容，包括污水處理的發(fā)展及污水處理的工藝流程。(2) 介紹了PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并對(duì)污水處理控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析

15、。(3) 具體設(shè)計(jì)污水處理的硬件系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)。雙擊上一行的“1”“2”試試，J(本行不會(huì)被打印，請(qǐng)自行刪除)第2章 污水處理系統(tǒng)工藝流程2.1 SBR的結(jié)構(gòu)及工作原理本論文中的污水處理采用SBR污水處理工藝，即序批式間歇活性污泥法。SBR采用時(shí)間分割的操作方式替代傳統(tǒng)的空間分割方式，可以適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)連續(xù)產(chǎn)生大量污水的特點(diǎn)。SBR廢水處理系統(tǒng)分別由粗細(xì)格柵除污池、集水池、SBR反應(yīng)池、儲(chǔ)泥池、水泵、鼓風(fēng)機(jī)和電動(dòng)閥門等部分組成，在粗細(xì)格柵除污池、集水池、SBR反應(yīng)池、儲(chǔ)泥池中分別設(shè)置液位開關(guān)，用以檢測(cè)水池與水箱中的液位。本文采用4個(gè)SBR池循環(huán)處理的工藝，并結(jié)合PLC技術(shù)，以期實(shí)現(xiàn)污水處理過程的

16、實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制，保障生產(chǎn)過程的連續(xù)性，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。此工藝由4個(gè)池組成，每個(gè)SBR處理周期包括進(jìn)水、生化反應(yīng)（曝氣）、沉淀、排放等工序，污水在SBR中按序列間歇地進(jìn)入每個(gè)反應(yīng)工序。曝氣使好氧、缺氧和厭氧狀態(tài)交替進(jìn)行，最終達(dá)到脫碳、脫氨和脫氮的目的。此外還有保證SBR的用風(fēng)量。SBR的布置圖如圖2-1所示。圖2-1 SBR池的布置圖在充氧階段，SBR反應(yīng)池去除有機(jī)物的機(jī)理與普通活性污泥法相同。不同點(diǎn)是，運(yùn)行時(shí)，進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、空載排泥5個(gè)工序在同一SBR反應(yīng)池中周期性運(yùn)行。當(dāng)污水進(jìn)入反應(yīng)池后，與池內(nèi)空載期的污泥混合，污水中的有機(jī)物被菌膠團(tuán)吸附，并開始生物降解。反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過沉淀期，上部的

17、水逐漸變清，利用潷水器將水排出，最后排出污泥5。2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與步驟PLC控制系統(tǒng)是為工藝流程服務(wù)的，所以它首先要很好的實(shí)現(xiàn)工藝提出的控制要求。PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：(1) 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。(2) 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠。(3) 力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、適用及維修方便。(4) 適應(yīng)發(fā)展的需要6。PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試應(yīng)遵循一定的步驟。整體的設(shè)計(jì)步驟如圖2-2所示。圖2-2 設(shè)計(jì)步驟示意圖(1) 控制要求分析在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)之前，必須對(duì)工藝過程進(jìn)行細(xì)致的分析，詳細(xì)了解控制對(duì)象和控制要求，這樣才能真正明白自己所要完成的任務(wù)，設(shè)計(jì)出令人滿意的控制系

18、統(tǒng)。(2) 確定輸入/輸出設(shè)備根據(jù)控制要求選擇合適的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。并根據(jù)所選用的輸入/輸出設(shè)備的類型和數(shù)量，確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。(3) 選擇合適的PLC因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室只有一種三菱的FX系列PLC，而且用此PLC可以滿足控制要求，因此本課題的PLC選擇三菱的FX1N。(4) I/O點(diǎn)數(shù)分配點(diǎn)數(shù)分配就是規(guī)定PLC的I/O端子和輸入/輸出設(shè)備的對(duì)應(yīng)關(guān)系。(5) PLC程序設(shè)計(jì)本階段就是根據(jù)控制對(duì)象和控制要求對(duì)PLC進(jìn)行編程。首先把工藝流程分為若干階段，確定每一階段的輸入信號(hào)和輸出要控制的設(shè)備，還有不同階段之間的聯(lián)系，然后畫出程序流程圖，最后再進(jìn)行程序編制。(6) 組態(tài)設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求，模擬控制

19、現(xiàn)場(chǎng)，在組態(tài)軟件上進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)。(7) 模擬調(diào)試程序編好后，可以用按鈕和開關(guān)模擬數(shù)字量，與組態(tài)軟件相連接，進(jìn)行模擬調(diào)試，使控制程序基本滿足控制要求。(8) 撰寫論文以上步驟都完成后，整理有關(guān)的文檔、程序，進(jìn)行論文的撰寫7。2.3 污水處理工藝過程闡述(1) 進(jìn)水進(jìn)水閥門打開，污水通過粗格柵，經(jīng)過水泵，然后再經(jīng)過細(xì)格柵過濾，污水到達(dá)集水池，再根據(jù)控制要求，將集水池中的污水分步驟逐次地注入各個(gè)SBR反應(yīng)池。(2) 反應(yīng)反應(yīng)工序是SBR工藝最重要的一道工序。當(dāng)污水注入達(dá)到預(yù)定容積后，停止進(jìn)水，空氣閥門打開，鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，開始曝氣，同時(shí)潛水?dāng)嚢铏C(jī)和回流污泥泵運(yùn)行，可開始反應(yīng)操作，如驅(qū)除BOD、硝化、磷的

20、吸收以及反硝化等7。根據(jù)反應(yīng)需要達(dá)到的程度，進(jìn)行曝氣和攪拌，并決定反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短。潛水?dāng)嚢铏C(jī)與曝氣系統(tǒng)混合使用，使能耗大幅度降低，充氧量明顯提高，創(chuàng)建水流，加強(qiáng)攪拌功能，防止污泥沉淀，有效防止沉淀。(3) 沉淀當(dāng)SBR池停止曝氣以后，空氣閥門關(guān)閉，同時(shí)潛水?dāng)嚢铏C(jī)、回流污泥泵也停止運(yùn)行。開始重力沉淀和泥水分離。(4) 排水SBR池達(dá)到高水位，并經(jīng)過沉淀工藝以后，上清液由潷水器緩慢排除池外。當(dāng)池水位達(dá)到設(shè)定的最低水位時(shí)，潷水器停止運(yùn)行。同時(shí)，剩余污泥泵在潷水器停止運(yùn)行后開始運(yùn)行，排泥至儲(chǔ)泥池。系統(tǒng)有4臺(tái)潷水器，分別位于4個(gè)SBR反應(yīng)池內(nèi)。潷水器通過PLC可編程控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。當(dāng)SBR反應(yīng)池的靜

21、置時(shí)間結(jié)束，且液位滿足要求時(shí)，潷水器開始運(yùn)行8。2.4 PLC與MCGS組態(tài)軟件的通信從總體上講，組態(tài)軟件是由系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分組成的。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師為實(shí)施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下進(jìn)行應(yīng)用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴的工作環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)，供系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行時(shí)使用。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境由若干個(gè)組態(tài)程序組成，如圖形界面組態(tài)程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)程序等。系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境是在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，目標(biāo)應(yīng)用程序被裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境由若干個(gè)運(yùn)行程序組成，如圖形界面運(yùn)行程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行程序等9。MCGS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

22、如圖2-3所示。圖2-3 MCGS軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖運(yùn)用MCGS 6.2建立運(yùn)行程序的一般過程：(1) 啟動(dòng)MCGS組態(tài)環(huán)境，建立工程項(xiàng)目。(2) 進(jìn)行設(shè)備配置。設(shè)備配置的目的是實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)通訊，即實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與智能儀表之間的連接。通過設(shè)備窗口配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。(3) 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口建立新的數(shù)據(jù)庫(kù)文件。要求與設(shè)備要求的數(shù)據(jù)庫(kù)一致。該窗口定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。(4) 制作圖形畫面，在用戶窗口實(shí)現(xiàn)。主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，例如：生成水位變化的動(dòng)畫顯示畫面、報(bào)警輸

23、出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。(5) 在主控窗口建立新工程。主控窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱， 編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動(dòng)啟動(dòng)的窗口，設(shè)定動(dòng)畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫(kù)存盤文件名稱及存盤時(shí)間等。(6) 鏈接。動(dòng)畫鏈接是將動(dòng)畫與數(shù)據(jù)庫(kù)變量建立聯(lián)系，當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)變量發(fā)生改變時(shí)動(dòng)畫就可以表現(xiàn)出來。即當(dāng)水箱中水位發(fā)生變化時(shí)，動(dòng)畫可以適時(shí)顯示。(7) 調(diào)試。當(dāng)以上步驟完成以后，先進(jìn)行組態(tài)檢查通過后就可以進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境調(diào)試10。2.5 本章小結(jié) 本章主要介紹了SBR污水處理的整個(gè)工藝流程，PLC控制系統(tǒng)的控制原則以及設(shè)計(jì)步驟，應(yīng)用組

24、態(tài)軟件的一般過程。接下來的設(shè)計(jì)應(yīng)按照這個(gè)原則和步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，有條理的逐步完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)及論文的撰寫。第3章 電氣控制系統(tǒng)方案的選擇及硬件設(shè)計(jì)3.1 PLC的工作原理PLC與繼電器構(gòu)成的控制裝置的重要區(qū)別之一就是工作方式不同，繼電器控制是并行運(yùn)行方式，即如果輸出線圈通電或斷電，該線圈的觸點(diǎn)立即動(dòng)作，只要形成電流通路，就有可能有幾個(gè)電器同時(shí)動(dòng)作。而PLC則不同，它采用循環(huán)掃描技術(shù)，只有該線圈通電或斷電，并且必須當(dāng)程序掃描到該線圈時(shí)，該線圈觸點(diǎn)才動(dòng)作，而且每次只能執(zhí)行一條指令，這也就是說明PLC是以“串行”方式工作的，這種工作方式可以避免繼電器控制的控制的觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配等問題。也可以說，繼電器

25、控制裝置根據(jù)輸入和邏輯控制結(jié)構(gòu)就可以直接得到輸出，而PLC控制則需要輸入傳送、執(zhí)行程序指令、輸出3個(gè)階段才能完成控制過程。3.1.1 循環(huán)掃描技術(shù)PLC循環(huán)掃描可分為3個(gè)階段：輸入階段（將外部輸入信號(hào)的狀態(tài)傳送到PLC）、執(zhí)行程序階段和輸出階段（將輸出信號(hào)傳送到外部設(shè)備）。(1) 輸入階段在這個(gè)階段中，PLC先進(jìn)行自我診斷，然后與編程器或計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，同時(shí)中央處理器掃描各個(gè)輸入端并讀取輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把它們存入相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元。(2) 執(zhí)行程序階段在這個(gè)階段中，PLC按照由上到下的次序逐步執(zhí)行程序指令。從相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元讀入輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，然后根據(jù)程序內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)

26、數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到運(yùn)算結(jié)果，并將這些結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)器單元。這一階段執(zhí)行完后，進(jìn)入輸出階段。在這個(gè)程序執(zhí)行中，輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)保持不變。(3) 輸出階段在這個(gè)階段中，PLC將相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)單元的運(yùn)算結(jié)果傳送到輸出模塊上，并通過輸出模塊向外部設(shè)備傳送輸出信號(hào)，開始控制外部設(shè)備。3.1.2 PLC的輸入/輸出響應(yīng)時(shí)間I/O響應(yīng)時(shí)間是指某一輸入信號(hào)從變化開始到系統(tǒng)相關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需要的時(shí)間。因?yàn)镻LC的循環(huán)掃描工作方式，所以收到輸入信號(hào)的時(shí)刻不同，響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短也就不同。下面就給出最短和最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間。最短響應(yīng)時(shí)間：一個(gè)掃描周期剛結(jié)束就收到輸入信號(hào)，即收到這

27、個(gè)輸入信號(hào)與開始下一個(gè)掃描周期同時(shí)，這樣的響應(yīng)時(shí)間最短?？紤]到輸入電路和輸出電路的延時(shí)，所以最短響應(yīng)時(shí)間應(yīng)大于一個(gè)掃描周期。最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間：一個(gè)掃描剛完成輸入讀取后才接到輸入信號(hào)，這樣這個(gè)輸入信號(hào)在該掃描周期將不會(huì)發(fā)生變化，要等到下一個(gè)掃描周期才能得到響應(yīng)，這時(shí)的響應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng)11。3.2 SBR污水處理電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求(1) 控制裝置選用PLC作為系統(tǒng)的控制核心，根據(jù)工藝要求合理選配PLC機(jī)型和I/O接口。(2) 執(zhí)行自動(dòng)工作方式，應(yīng)能按照工藝要求編輯程序并可實(shí)時(shí)整定參數(shù)。(3) 驅(qū)動(dòng)攪拌機(jī)為正、反轉(zhuǎn)雙向運(yùn)行，因此要在PLC控制回路加互鎖功能。(4) PLC的接地應(yīng)按手冊(cè)中的要求設(shè)計(jì)，并在圖

28、中表示或說明。(5) 為了設(shè)備安全運(yùn)行，考慮必要的保護(hù)措施，如電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)、控制系統(tǒng)短路保護(hù)等。(6) 繪制電氣原理圖：包括主電路、控制電路、PLC硬件電路。(7) 選擇電器元件、編制元器件目錄表。(8) 繪制接線圖、電控箱布置圖和配線圖、控制面板布置圖和配線圖等。(9) 采用梯形圖或指令表編制PLC控制程序12。3.3 SBR污水處理電氣控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 3.3.1 設(shè)計(jì)過程(1) 系統(tǒng)由一臺(tái)粗格柵除污機(jī)，由時(shí)間間隔控制其開或者停。為了調(diào)試方便，設(shè)置開5S，關(guān)5S。粗格柵池有兩個(gè)浮球開關(guān)，分別標(biāo)示著池中污水的液位上限值和下限值。如果液位達(dá)到上限值，前面的水泵1關(guān)閉，如果液位達(dá)到下限值，后

29、面的水泵2關(guān)閉。(2) 兩臺(tái)水泵，水泵2和水泵3，由時(shí)間和浮球開關(guān)同時(shí)控制，當(dāng)粗細(xì)格柵除污機(jī)工作時(shí)，水泵不工作，當(dāng)粗格柵除污機(jī)不工作時(shí)兩臺(tái)水泵工作。細(xì)格柵池水位高時(shí)，關(guān)閉水泵3。(3) 細(xì)格柵除污機(jī)，由時(shí)間控制其開或者停。為方便調(diào)試，設(shè)置開5S，關(guān)5S。細(xì)格柵池有兩個(gè)浮球開關(guān)，分別標(biāo)示著池中污水的液位上限值和下限值。如果液位達(dá)到上限值，前面的水泵3關(guān)閉，如果液位達(dá)到下限值，后面的調(diào)節(jié)閥2關(guān)閉，以維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。(4) 皮帶運(yùn)輸機(jī)在粗格柵除污機(jī)工作一定時(shí)間后開始工作，設(shè)置粗格柵除污機(jī)工作2S后，皮帶運(yùn)輸機(jī)開始工作。粗細(xì)格柵除污機(jī)同用一臺(tái)皮帶運(yùn)輸機(jī)。(5) 污水經(jīng)過細(xì)格柵除污機(jī)后進(jìn)入集水池，當(dāng)

30、集水池處于低水位時(shí)，關(guān)閉集水池后面與其相連的所有閥門。集水池中應(yīng)用4個(gè)浮球開關(guān)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)集水池中水位的變化，當(dāng)水位非常高時(shí)，發(fā)報(bào)警信號(hào)。(6) 4個(gè)SBR池，每個(gè)池中都有2個(gè)浮球開關(guān)監(jiān)測(cè)池水的水位。SBR池內(nèi)進(jìn)水閥門依次開啟，當(dāng)1#SBR池水位升到一定液位后關(guān)閥門，然后開2#SBR池進(jìn)水閥門，2#SBR池水位升到一定液位后關(guān)閥門，然后開3#進(jìn)水閥門，依次類推。(7) 進(jìn)水閥門關(guān)閉后，空氣閥門開啟，潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾猛瑫r(shí)開啟。S B R池的水位有限制，水位太高會(huì)溢出池外，水位太低則不能滿足曝氣的要求， 因此設(shè)置水位保護(hù)。在進(jìn)水階段，如達(dá)到高水位則停止進(jìn)水，如水位太低則不曝氣重新進(jìn)水。一定時(shí)間

31、后關(guān)閉空氣閥門，潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾靡搽S之關(guān)閉。(8) 空氣閥門關(guān)閉5S后，潷水器開始運(yùn)行，將池內(nèi)的上清液排出，當(dāng)SBR池液位下降到一定高度后停止運(yùn)行。(9) 剩余污泥泵在潷水器停止運(yùn)行后開始運(yùn)行，排泥至儲(chǔ)泥池。儲(chǔ)泥池液位達(dá)到高液位后停止運(yùn)行。(10) 當(dāng)開啟一個(gè)空氣閥門時(shí)開啟一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，開啟兩個(gè)或三個(gè)空氣閥門時(shí)開啟兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)。(11) 脫水機(jī)按水處理工藝要求工作，單體為自動(dòng)化組。3.3.2 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)(1) SBR廢水處理系統(tǒng)控制對(duì)象電動(dòng)機(jī)均由交流接觸器完成起、停控制，攪拌機(jī)要采用正、反轉(zhuǎn)控制。(2) 粗細(xì)格柵除污池、集水池、SBR反應(yīng)池、儲(chǔ)泥池等的液位檢測(cè)開關(guān)，在選型時(shí)考慮抗干擾性

32、能，選用電極考慮耐腐蝕性。(3) 粗細(xì)格柵除污機(jī)、各個(gè)水泵、鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、攪拌機(jī)分別采用熱繼電器實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，其熱繼電器的常開觸點(diǎn)通過中間繼電器轉(zhuǎn)換后，作為PLC的輸入信號(hào)，用以完成各個(gè)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的過載保護(hù)。(4) 鼓風(fēng)機(jī)的控制要求在無負(fù)載條件下起動(dòng)或停機(jī)，需要在曝氣管路上設(shè)置空氣閥。(5) 主電路用斷路器，各負(fù)載回路和控制回路以及PLC控制回路采用熔斷器，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。(6) 電控箱設(shè)置在控制室內(nèi)?？刂泼姘迮c電控箱內(nèi)的電器板用BVR型銅導(dǎo)線連接，電控箱與執(zhí)行裝置之間采用端子板連接。(7) PLC選用繼電器輸出型。(8) PLC自身配有24V直流電源，外接負(fù)載時(shí)考慮其供電容量。PLC接地端采用

33、第三種接地方式，提高抗干擾能力。3.3.3 SBR污水處理電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)1. 主電路設(shè)計(jì) SBR污水處理電氣控制系統(tǒng)主電路如圖3-1所示。圖3-1 SBR污水處理電氣控制系統(tǒng)主電路主回路中交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5分別控制格柵除污機(jī)M1、潷水器M2、鼓風(fēng)機(jī)M3、剩余污泥泵M4、回流污泥泵M5；交流接觸器KM6、KM7控制潛水?dāng)嚢铏C(jī)M6，KM8、KM9控制集水池?cái)嚢铏C(jī)，兩個(gè)攪拌機(jī)通過正、反轉(zhuǎn)完成對(duì)污水的攪拌功能。電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7由熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5、FR6、FR7實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 QF為電源總開關(guān)，既可完成主

34、電路的短路保護(hù)，又起到分?jǐn)嗳嘟涣麟娫吹淖饔?，使用和維修方便。熔斷器Fu1、Fu2、Fu3、Fu4、Fu5、Fu6、Fu7分別實(shí)現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)。2. 交流控制電路設(shè)計(jì) SBR污水處理系統(tǒng)交流控制電路如圖3-2所示。圖3-2 SBR污水處理系統(tǒng)交流控制電路控制電路有電源指示HL。PLC供電回路采用隔離變壓器TC，以防止電源干擾。隔離變壓器TC的選用根據(jù)PLC耗電量配置，可以配置標(biāo)準(zhǔn)型、變比1：1、容量100VA隔離變壓器。粗細(xì)格柵除污機(jī)、潷水器1、潷水器2、潷水器3、潷水器4、鼓風(fēng)機(jī)1、鼓風(fēng)機(jī)2、剩余污泥泵1、剩余污泥泵2、剩余污泥泵3、剩余污泥泵4、回流污泥泵1、回流污泥泵2、回流污泥

35、泵3、回流污泥泵4、潛水?dāng)嚢铏C(jī)1、潛水?dāng)嚢铏C(jī)2、潛水?dāng)嚢铏C(jī)3、潛水?dāng)嚢铏C(jī)4、集水池?cái)嚢铏C(jī)，都有運(yùn)行指示燈HL1HL21，由KM1KM9接觸器常開輔助觸點(diǎn)控制。幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7的過載保護(hù)，分別由熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5、FR6、FR7實(shí)現(xiàn)，將其常閉觸點(diǎn)并聯(lián)后與中間繼電器KA1連接構(gòu)成過載保護(hù)信號(hào)，KA1還起到電壓轉(zhuǎn)換的作用，將220V交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流24V信號(hào)送入PLC完成過載保護(hù)控制功能。3. 攪拌機(jī)電路的設(shè)計(jì)在集水池中要用到攪拌機(jī)，主要實(shí)現(xiàn)的功能是使集水池的污水中所含物質(zhì)分布均勻，以便PH檢測(cè)傳感器能夠正確的檢測(cè)到水池中污水的PH值。

36、攪拌機(jī)電路如圖3-3所示。圖3-3 攪拌機(jī)電路4. 主要參數(shù)計(jì)算斷路器QF脫扣電流。斷路器為供電系統(tǒng)電源開關(guān)，其主回路控制對(duì)象為電感性負(fù)載交流電動(dòng)機(jī)，斷路器過電流脫扣值按電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的1.7倍整定。SBR廢水處理系統(tǒng)有3kW負(fù)載電動(dòng)機(jī)兩臺(tái)，起動(dòng)電流較大，其余五臺(tái)為1.1kW以下，起動(dòng)電流較小，而且工藝要求7臺(tái)電動(dòng)機(jī)單獨(dú)起動(dòng)運(yùn)行，因此可根據(jù)3kW電動(dòng)機(jī)選擇自動(dòng)開關(guān)QF脫扣電流IQF：IQF1.7IN=1.7×6A10.2A10A，選用IQF10A的斷路器。熔斷器FU熔體額定電流IFU。以鼓風(fēng)機(jī)為例，IFU2IN2×2.5A5A，選用5A的熔體。其余熔體額定電流的選擇，按上述

37、方法選配。控制回路熔體額定電流選用2A13。5. PLC控制電路設(shè)計(jì) 包括PLC硬件結(jié)構(gòu)配置及PLC控制原理電路設(shè)計(jì)。硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。了解各個(gè)控制對(duì)象的驅(qū)動(dòng)要求，如：驅(qū)動(dòng)電壓的等級(jí)、負(fù)載的性質(zhì)等；分析對(duì)象的控制要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量；確定所控制參數(shù)的精度及類型，如：對(duì)開關(guān)量的控制、用戶程序存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量等；選擇適合的PLC機(jī)型及外設(shè)，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置。根據(jù)上述硬件選型及工藝要求，繪制PLC控制電路原理圖，繪制PLC控制電路，編制I/O接口功能表。圖3-4為SBR污水處理系統(tǒng)PLC控制電路原理圖。圖3-4 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制電路原理圖PLC輸入回路中，信號(hào)電源由P

38、LC本身的24V直流電源提供，所有輸入COM端短接后接入PLC電源DC24V的（）端。輸入口如果有有源信號(hào)裝置，需要考慮信號(hào)裝置的電源等級(jí)和容量，最好不要使用PLC自身的24V直流電源，以防止電源過載損壞或影響其他輸入口的信號(hào)質(zhì)量。PLC采用繼電器輸出，每個(gè)輸出點(diǎn)額定控制容量為AC250V，2A。表1和表2分別為SBR污水處理系統(tǒng)PLC輸入和輸出接口功能表。表1 數(shù)字量輸入地址分配表X0總開關(guān)開啟X1總開關(guān)停止X2SQ16X3SQ17X4集水池浮球LT10aX5集水池浮球LT10bX6集水池浮球LT10cX7集水池浮球LT10dX101#SBR池浮球LT20a高液位X112#SBR池浮球LT2

39、0b高液位X123#SBR池浮球LT20c高液位X134#SBR池浮球LT20d高液位X141#SBR池浮球LT20a低液位X152#SBR池浮球LT20b低液位X163#SBR池浮球LT20c低液位X174#SBR池浮球LT20d低液位X20儲(chǔ)泥池浮球LT30a高液位X24SQ12X25SQ13X26SQ14X27SQ15表2 數(shù)字量輸出地址分配表Y0粗柵格除污機(jī)Y1調(diào)節(jié)閥7Y2水泵2Y3水泵3Y4細(xì)柵格除污機(jī)Y5調(diào)節(jié)閥8Y6皮帶運(yùn)輸機(jī)Y7排泥閥1Y10集水池液位報(bào)警Y11調(diào)節(jié)閥3Y12調(diào)節(jié)閥4Y13調(diào)節(jié)閥5Y14調(diào)節(jié)閥6Y151#SBR池空氣閥門、潛水?dāng)嚢铏C(jī)、回流污泥泵Y162#SBR池空

40、氣閥門、潛水?dāng)嚢铏C(jī)、回流污泥泵Y173#SBR池空氣閥門、潛水?dāng)嚢铏C(jī)、回流污泥泵Y204#SBR池空氣閥門、潛水?dāng)嚢铏C(jī)、回流污泥泵Y211#SBR池潷水器Y222#SBR池潷水器Y233#SBR池潷水器Y244#SBR池潷水器Y251#SBR池剩余污泥泵Y262#SBR池剩余污泥泵Y273#SBR池剩余污泥泵Y304#SBR池剩余污泥泵Y311#鼓風(fēng)機(jī)Y322#鼓風(fēng)機(jī)Y33水泵1Y34調(diào)節(jié)閥2Y35酸液罐無藥液Y36堿液罐無藥液Y37排泥閥2Y40備用Y41PH值6.57.5Y42PH值34Y43PH值45Y44PH值56Y45PH值66.5Y46PH值7.58Y47PH值89Y50PH值91

41、0Y51PH值1011 6. 電控箱布置圖和配線圖、控制面板布置圖和配線圖的設(shè)計(jì)電控箱電器板原件布置圖如圖3-5所示，電控箱電器面板元件布置圖如圖3-6所示。 圖3-5電控箱電器板元件布置圖 圖3-6電控箱電器面板元件布置圖3.4 本章小結(jié)本章主要是對(duì)污水處理系統(tǒng)的主電路和控制電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于條件有限，在完成系統(tǒng)控制要求的前提下，要適當(dāng)減少輸入輸出點(diǎn)數(shù)，盡量選擇一套比較好的設(shè)計(jì)方案。第4章 污水處理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 污水處理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的總體概述為了能對(duì)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控，本次設(shè)計(jì)采用PLC和微機(jī)組成控制系統(tǒng)。PLC選用日本三菱公司FX系列可編程序控制器。軟件變成采用FXGPW1N

42、實(shí)現(xiàn)，組態(tài)采用MCGS 6.2實(shí)現(xiàn)，PLC作為整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，在系統(tǒng)過程中完成水泵、各個(gè)調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作，除污機(jī)和潛水?dāng)嚢铏C(jī)等的啟停，液位檢測(cè)信號(hào)的輸入輸出。圖4-1為設(shè)計(jì)污水處理系統(tǒng)要編寫的全部子程序，由這些子程序構(gòu)成了完整的PLC梯形圖設(shè)計(jì)，然后將PLC與MCGS組態(tài)軟件連接，進(jìn)行模擬調(diào)試。圖4-1 污水處理系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)4.2 污水處理各個(gè)子程序的設(shè)計(jì)4.2.1 粗、細(xì)格柵除污機(jī)控制子程序的設(shè)計(jì)進(jìn)站的污水可能含有大件的石頭、木棒等污染物。粗柵格主要是將體積比較大的污染物過濾掉。在自動(dòng)工作方式下，由時(shí)間間隔來控制兩臺(tái)粗柵格除污機(jī)的開和停。大件的物體被粗柵格過濾掉，還會(huì)由部分偏小一點(diǎn)的污染物

43、隨著污水繼續(xù)向前流，細(xì)柵格主要是將小號(hào)的污染物過濾掉。自動(dòng)工作方式下，由時(shí)間間隔來控制兩臺(tái)細(xì)柵格除污機(jī)的開與停。粗細(xì)格柵除污機(jī)工作流程圖如圖4-2所示，對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖4-3所示。 圖4-2粗、細(xì)柵格除污機(jī)工作流程圖4-3 粗、細(xì)柵格除污機(jī)梯形圖4.2.2 進(jìn)水閥門控制子程序的設(shè)計(jì)當(dāng)集水池水位高、很高或超高時(shí)，開1#SBR池進(jìn)水閥門，水位上升到高水位后，關(guān)閉1#SBR池進(jìn)水閥門；然后開2#SBR池進(jìn)水閥門，2#SBR池水位上升一定高度后關(guān)閉2#SBR池進(jìn)水閥門，開3#SBR池進(jìn)水閥門，依此類推。SBR池進(jìn)水閥門工作流程圖如圖4-4所示，對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖4-5所示。圖4-4 SBR池進(jìn)水閥門工作

44、流程圖圖4-5 進(jìn)水閥門控制程序梯形圖4.2.3 空氣閥門、潛水?dāng)嚢铏C(jī)、回流污泥泵控制子程序的設(shè)計(jì)進(jìn)水閥門關(guān)閉后，空氣閥門開啟，潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾猛瑫r(shí)開啟。SBR池的水位有限制，水位太高會(huì)溢出池外，水位太低則不能滿足曝氣的要求， 因此設(shè)置水位保護(hù)。一定時(shí)間后關(guān)閉空氣閥門，潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾靡搽S之關(guān)閉。 其對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖4-6所示。圖4-6 空氣閥門、潛水?dāng)嚢铏C(jī)、回流污泥泵控制程序梯形圖4.2.4 潷水器控制子程序的設(shè)計(jì)SBR法由于是周期排水，排水時(shí)池內(nèi)水位是變化的，進(jìn)水時(shí)水位由最低升至最高，出水時(shí)水位由最高降至最低，故SBR反應(yīng)池出水管位置必須設(shè)在最低水位以下。間歇式出水要求集中大流

45、量排放，能在較短的時(shí)間內(nèi)完成出水任務(wù)，如果出水管形狀與方向不當(dāng)，會(huì)擾動(dòng)池中污泥層，出水時(shí)會(huì)帶走大量活性污泥。因而，潷水器是SBR工藝排水的最好選擇，它只撇出活性污泥沉淀后的上清水，在水位下降過程中保持水面平穩(wěn)，不擾動(dòng)下面的污泥層。大體上分以下幾種潷水器，控制要求不同，可以選擇不同的潷水器進(jìn)行排水處理。1. 固定式管理潷水器優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低，運(yùn)行可靠，缺點(diǎn)是管理較多，操作較為繁瑣，管路內(nèi)易吸收表面浮泥及底部沉泥。2. 虹吸式潷水器優(yōu)點(diǎn)是成本低，運(yùn)行可靠，不易出故障；缺點(diǎn)是由于排水管的下端位于池水要求最低水位處，為了泥水分離徹底，其沉淀和排水時(shí)間相應(yīng)較長(zhǎng)。3. 旋轉(zhuǎn)式潷水器優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行可靠、負(fù)荷大，適用

46、于大型裝置，應(yīng)用最為廣泛。缺點(diǎn)是對(duì)機(jī)械、電動(dòng)裝置要求較高。4. 套筒式潷水器多為不銹鋼制，造價(jià)偏高，且密封件為橡膠制品，壽命有一定限制14。潷水器控制程序梯形圖如圖4-7所示。圖4-7 潷水器控制程序梯形圖4.3 本章小結(jié)本章主要是對(duì)污水處理系統(tǒng)的軟件編寫梯形圖，由于子程序較多，本章節(jié)挑出一些比較特殊的子程序進(jìn)行介紹，并同時(shí)介紹了相應(yīng)的控制設(shè)備的工作過程，進(jìn)一步分析了系統(tǒng)工藝。 第5章 MCGS組態(tài)軟件在本系統(tǒng)中的應(yīng)用5.1 對(duì)上位機(jī)監(jiān)控軟件的要求組態(tài)軟件上主要實(shí)現(xiàn)以下功能：(1) 對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、以及實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線和報(bào)表輸出等；(2) 完成SBR內(nèi)相關(guān)

47、設(shè)備的程序啟動(dòng)、時(shí)間啟動(dòng)等；(3) 實(shí)現(xiàn)集水池中酸堿液的自動(dòng)添加；(4) 實(shí)現(xiàn)參數(shù)報(bào)警，使操作員在線了解各池中液位的變化情況。由于PH檢測(cè)傳感器、液位檢測(cè)傳感器等檢測(cè)到的模擬量不能傳入組態(tài)中，因此用數(shù)字量分段顯示污水的PH值。用浮球開關(guān)檢測(cè)污水的上下限值15。對(duì)監(jiān)控軟件的要求主要為：(1) 組態(tài)現(xiàn)場(chǎng)工藝流程畫面，要求生動(dòng)、形象；(2) 在自動(dòng)方式下，在現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)條件滿足的情況下，可以通過中控室遠(yuǎn)程控制各個(gè)開關(guān)；(3) 被控對(duì)象的參數(shù)要求加以范圍限制，超出范圍要求報(bào)警；(4) 要求顯示污水PH值的范圍。5.2 上位機(jī)設(shè)計(jì)上位機(jī)設(shè)計(jì)包括：(1) 污水處理遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。它采用MCGS組態(tài)軟件來控

48、制和管理，是一套用來構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種直觀方式，向用戶提供解決實(shí)際問題的方案。(2) 整個(gè)工程的系統(tǒng)構(gòu)成及工藝流程，被監(jiān)控對(duì)象的特征，主要監(jiān)控要求和技術(shù)要求等。(3) 擬定組建工程的總體規(guī)劃和設(shè)想，主要包括系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)哪些功能。控制流程采用什么方式實(shí)現(xiàn)，需要用什么樣的用戶窗口界面，實(shí)現(xiàn)什么樣的動(dòng)畫效果以及如何在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義數(shù)據(jù)變量等環(huán)節(jié)。同時(shí)，還要分析工程中設(shè)備的數(shù)據(jù)采集及輸出通道與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，要分清哪些變量是要求與設(shè)備相連接的，哪些變量是軟件內(nèi)部用來傳遞數(shù)據(jù)及用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫顯示的等。上位機(jī)監(jiān)

49、控畫面的設(shè)計(jì)：程序運(yùn)行時(shí)首先進(jìn)入主畫面，顯示污水處理的整個(gè)工藝流程，電機(jī)狀態(tài)畫面顯示各個(gè)開關(guān)量的狀態(tài)，液位報(bào)警窗口顯示各個(gè)污水池水位的高低，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，PH值顯示窗口顯示集水池中污水的PH值范圍，以便適時(shí)加入酸液或者堿液。期間如果用戶想對(duì)畫面進(jìn)行操作，包括控制和更改參數(shù)，必須有操作員或者管理員的權(quán)限。在登入狀態(tài)下，不同的用戶有不同的權(quán)限，可以對(duì)給予授權(quán)的參數(shù)進(jìn)行修改。在中央控制室的操作人員都可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行啟、?？刂?。5.2.1 定義數(shù)據(jù)對(duì)象數(shù)據(jù)對(duì)象定義前需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定需要的變量。數(shù)據(jù)對(duì)象是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過程也就是定義數(shù)據(jù)對(duì)象的過程。定義數(shù)據(jù)對(duì)象的內(nèi)

50、容主要包括：(1) 指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型等；(2) 確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時(shí)間范圍和保存期限等。本系統(tǒng)需要的變量如圖5-1所示。（續(xù)圖）圖5-1 數(shù)據(jù)對(duì)象的定義5.2.2 主畫面的設(shè)計(jì)主畫面顯示整個(gè)污水處理廠的工藝流程。顯示畫面顯示各個(gè)開關(guān)量的狀態(tài)。如果想了解污水池的液位、電機(jī)的狀態(tài)等情況，可以切換到某個(gè)分畫面。點(diǎn)擊“系統(tǒng)管理”將會(huì)出現(xiàn)下拉菜單“用戶窗口管理”、“退出系統(tǒng)”，點(diǎn)擊想要實(shí)現(xiàn)的功能。主畫面上還有“PH值顯示窗口”、“液位顯示”、“電機(jī)狀態(tài)窗口”、“報(bào)警數(shù)據(jù)”、“數(shù)據(jù)顯示”、“歷史數(shù)據(jù)”等菜單，點(diǎn)擊可進(jìn)入相應(yīng)畫面進(jìn)行操作。1. 編輯畫面首先進(jìn)入畫面編輯

51、環(huán)境，利用“插入元件”工具從元件庫(kù)中選擇所需要的閥門、泵、電機(jī)等設(shè)備，調(diào)整大小及位置，然后保存。畫完后如圖5-2所示。圖5-2 工藝流程主畫面2. 動(dòng)畫連接(1)液位實(shí)時(shí)顯示動(dòng)畫效果的制作插入滑動(dòng)輸入器，雙擊設(shè)置，在操作屬性中設(shè)置“對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象的名稱”為液位1，滑塊在最左面時(shí)對(duì)應(yīng)的值為0，在右面時(shí)對(duì)應(yīng)的值為10。刻度與標(biāo)注屬性設(shè)置如圖5-3所示。運(yùn)行時(shí)，將光標(biāo)移至液位1滑動(dòng)輸入的指針處，光標(biāo)變成手形，按住鼠標(biāo)想右拖動(dòng)指針，液位顯示隨之發(fā)生變化。用這種方法可以人為模擬液位變化。 圖5-3 刻度與標(biāo)注屬性設(shè)置(2)液位升降動(dòng)畫效果制作1) 在水位監(jiān)控畫面中雙擊粗格柵除污池，彈出屬性設(shè)置窗口，進(jìn)入“

52、動(dòng)畫連接”頁如圖5-4所示。 圖5-4 將水罐進(jìn)行動(dòng)畫連接2) 選中“折線”，右端出現(xiàn)的。3)單擊進(jìn)入屬性設(shè)置窗口。在“大小變化”頁按圖5-5進(jìn)行屬性設(shè)置。圖5-5 縮放連接4)單擊“確認(rèn)”按鈕，完成粗格柵除污池的設(shè)置。5)用同樣的方法建立細(xì)格柵池與液位2之間的動(dòng)畫連接。注意設(shè)置參數(shù)，表達(dá)式：液位2；最大變化百分比對(duì)應(yīng)表達(dá)式的值：6。6)單擊“保存”按鈕。7)進(jìn)入允許環(huán)境，拖動(dòng)液位滑動(dòng)器指針，可觀察到水罐水位的升降變化的動(dòng)畫效果。同理。可設(shè)置其他幾個(gè)水池的升降動(dòng)畫效果。5.2.3 實(shí)時(shí)報(bào)警實(shí)際運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)發(fā)生參數(shù)越極情況。報(bào)警顯示是最基本的安全手段。實(shí)時(shí)報(bào)警可提示操作人員進(jìn)行及時(shí)處理，避免事

53、故發(fā)生。歷史報(bào)警能對(duì)指定時(shí)間內(nèi)的所有參數(shù)越限情況進(jìn)行記錄、顯示和打印，以便對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行分析。特別是在事故發(fā)生后，這種分析對(duì)于調(diào)查事故發(fā)生的原因很重要，本系統(tǒng)需設(shè)置報(bào)警的數(shù)據(jù)對(duì)象是液位組（包括液位1-9）。首先對(duì)組對(duì)象進(jìn)行定義，然后雙擊“用戶窗口”中的“水位監(jiān)控”窗口，進(jìn)入該畫面。選取“工具箱”中的“報(bào)警顯示”構(gòu)件。如圖5-6所示。圖5-6 報(bào)警窗口雙擊報(bào)警窗口，彈出屬性設(shè)置窗口，如圖5-7所示。圖5-7 報(bào)警窗口屬性設(shè)置5.2.4 設(shè)備與變量連接在工作臺(tái)“設(shè)備窗口”中雙擊“設(shè)備窗口”進(jìn)入，點(diǎn)擊工具條中的“工具箱”圖標(biāo)，點(diǎn)擊“設(shè)備管理”按鈕。在通用設(shè)備中選擇“通用串口父設(shè)備”和“三菱_FX

54、系列編程口”，點(diǎn)擊確認(rèn)。在設(shè)備管理中先雙擊“通用串口父設(shè)備”再雙擊“三菱_FX系列編程口”。使“三菱_FX系列編程口”成為“通用串口父設(shè)備”的子目錄。雙擊“通用串口父設(shè)備”設(shè)置如圖5-8所示。圖5-8 通用串口父設(shè)備屬性編輯5.3 程序調(diào)試運(yùn)行及安全機(jī)制將PLC和組態(tài)環(huán)境進(jìn)行連接，模擬調(diào)試是否滿足控制要求。工業(yè)過程控制中，應(yīng)該盡量避免現(xiàn)場(chǎng)人為誤操作所引去的故障或事故，因?yàn)槟承┱`操作所帶來的后果可能是致命性的。安全機(jī)制是為防止人為誤操作建立的。避免操作的方法是對(duì)不同的操作、不同的人員規(guī)定不同的操作權(quán)限，使不具備操作權(quán)限的人員無法進(jìn)行操作，從而使操作人員各司其職，減少誤操作的發(fā)生，提高系統(tǒng)安全性。

55、 在MCGS中：(1) 可以定義無限多個(gè)用戶組；(2) 每個(gè)用戶中可以包含無限多個(gè)用戶；(3) 同一個(gè)用戶可以隸屬于多個(gè)用戶組。下面介紹安全機(jī)制的建立步驟：選擇工具菜單中的“用戶權(quán)限管理”，打開用戶管理器。默認(rèn)定義的用戶：負(fù)責(zé)人；默認(rèn)定義的用戶組：管理員組，如圖5-9所示。 圖5-9 用戶權(quán)限設(shè)置 (1) 雙擊負(fù)責(zé)人，彈出“用戶屬性設(shè)置”窗口。設(shè)置用戶密碼和確認(rèn)密碼；隸屬用戶組為：管理員組。單擊“確定”按鈕，回到“用戶管理器”窗口。(2) 單擊用戶組名列表域內(nèi)任意一個(gè)位置，進(jìn)入用戶組編輯狀態(tài)，在窗口左下放出現(xiàn)“新增用戶組”按鈕。(3) 單擊“新增用戶組”按鈕，彈出“用戶屬性設(shè)置”對(duì)話框。進(jìn)行如

56、下設(shè)置，用戶組名稱：操作員組；用戶組描述：成員僅能進(jìn)行一般操作；在用戶組成員組成員列表域的“負(fù)責(zé)人”前不打鉤，即負(fù)責(zé)人。(4) 單擊“確認(rèn)”按鈕，回到“用戶管理器”窗口。此時(shí)用戶組列表多了一個(gè)操作員組。下面要為操作員組增加一個(gè)成員。(5) 單擊用戶名列表域任意位置，“新增用戶組”按鈕變成“新增用戶”按鈕，單擊，彈出“用戶屬性設(shè)置”對(duì)話框，設(shè)置參數(shù)。5.4 本章小結(jié)本章主要是按照上位機(jī)的設(shè)計(jì)要求，要考慮到保密及安全機(jī)制，對(duì)組態(tài)軟件進(jìn)行編輯，對(duì)模擬環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)完成后與PLC相連，實(shí)現(xiàn)模擬調(diào)試。結(jié) 論我之前在學(xué)校的圖書館里上網(wǎng)查找了有關(guān)方面的一些資料，搜集了很多關(guān)于污水處理方面的資料，包括污水處理的發(fā)展、現(xiàn)狀、工藝以及很多污水處理廠的信息。同時(shí)，我也借閱了一些PLC相關(guān)的書籍，進(jìn)行了較為細(xì)致的分析，詳細(xì)了解被控制對(duì)象和控制要求，這樣才能真正明白自己所要完成的任務(wù)是什么。所以我首先對(duì)污水處理的工藝進(jìn)行了細(xì)致的分析。通過學(xué)習(xí)得知污水處理有很多工藝，我選擇了一種自動(dòng)化程