水處理控制系統(tǒng)

1、第1章 緒 論1.1 水處理控制系統(tǒng)的意義我國是個缺水的國家，人均水資源占有量僅為世界人均占有量的1/4。而且我國的水資源在時空和地域分布上的分布不均勻，更加重了實際的缺水情況。因此近些年來我國城市水資源進一步緊張，許多城市嚴重缺水。與此同時，水資源污染卻日益嚴重，因此許多工廠都建立自己的自來水處理廠，來改變目前水資源緊缺且污染的現(xiàn)狀。我國城市污水處理事業(yè)是在80年代初逐步發(fā)展起來的，經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模。但是，與國外同期的工業(yè)污水處理廠相比較，始終存在效率低、自動化程度低、能耗高且運行費用高等缺點。隨著全球能源供應緊張和對自動化程度要求的不斷增加，我國的自來水處理廠必然向著高度自動化

2、和無人職守的方向發(fā)展。環(huán)境保護問題日益成為影響和制約人類社會發(fā)展的因素之一。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展和城市人口的急劇增加，大量工業(yè)和生活污水未經(jīng)處理流入江河湖海，使環(huán)境和飲用水被嚴重污染。因此，建立高度自動化的自來水處理廠是解決供水問題的有效途徑。處理中也得到一定程度的推廣，而且在其穩(wěn)定性、高自動化程度的不斷加強，使得其成為城市自來水處理自動化方面的首選。1.2 本人主要工作在本次畢業(yè)設計中我采用的是用PLC控制水處理控制系統(tǒng)的完成,在這期間我利用三年來學習的專業(yè)知識綜合PLC的控制系統(tǒng)知識對水處理控制系統(tǒng)的進行了全方面的設計,在我的設計中有以下亮點: 首先,用PLC替代了傳統(tǒng)的繼電器來控制系統(tǒng),與

3、傳統(tǒng)的繼電器相比 (1) 控制邏輯:繼電器控制邏輯采用硬接線圖邏輯,利用繼電器機械點的串聯(lián)或者并聯(lián)及延時繼電器的滯后動作等組合成控制邏輯,其連線多而且復雜,一旦系統(tǒng)構成后,想再改變或增加功能都很困難.而PLC才用存儲邏輯,其控制邏輯以程序方式存儲在內存中,要改變控制邏輯,只需要改變程序,故稱為“軟接線”，其連線少，體積小，加之PLC中沒只繼電器的觸點數(shù)理論上無限制，因此靈活性擴展性很好。 （2）工作方式 當電流接通時，繼電器控制線路中各繼電器都處于受約狀態(tài)。而PLC的控制邏輯中，各繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，從宏觀上看，每個繼電器受制約接通的時間是短暫的。 （3）控制速度：繼電器控制邏輯

4、依據(jù)觸點的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低。而PLC是由程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制的，速度快，一般一條擁護指令的執(zhí)行時間在微妙數(shù)量級。 （4）限時控制 （5）記數(shù)控制 （6）設計與施工 （7）可靠性和可維護性PLC在性能上比繼電器控制邏輯優(yōu)異,可靠行高,設計施工周期短,調試修改方便,而且體積小,功耗低,維護方便等. 再次，使用程序控制系統(tǒng)又是一大亮點，程序是人們根據(jù)系統(tǒng)的要求，編寫一套有目的的語言文字。既便于修改維護也便于工程人員的交流，而且隨著計算機軟件的發(fā)展，采用機構化編程方式更使程序設計從單一向多人共同發(fā)展，大大縮短了系統(tǒng)開發(fā)周期。 1.3 總體方案設計步驟1. 深入了解和分析被空控對

5、象的工藝條件和控制要求(1)被控對象就是受控對象的工藝條件和控制要求(2)控制要求主要是指控制的基本方式,應完成的動作，自動工作循環(huán)的組成,必要的保護和聯(lián)鎖等.對較復雜的控制系統(tǒng),還可以將控制任務分成幾個獨立部分,這種可化繁為簡,有利于編程和調試2. 確定I/O設備 根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求,確定系統(tǒng)所需的用戶輸入,輸出設備.常用的輸入設備有按紐,選擇開關,行程開關,傳感器等,常用的輸入設備有繼電器,接觸器,指示燈等等. 3.選擇適合的PLC類型 根據(jù)已確定的擁護I/O設備,統(tǒng)計所需的輸入信號和輸出信號的點數(shù),選擇合適的PLC類型,包括機型選擇,容量選擇,I/O模塊的選擇,電源模

6、塊的選擇等等. 4.分配I/O點 分配PLC的輸入輸出點,編制出輸入/出分配表或者畫出輸入/輸出端子接線圖.接著就可以進行PLC程序設計,同時可進行控制柜或操作臺設計和現(xiàn)場施工. 5.設計應用系統(tǒng)梯形圖程序 根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設計出梯形圖即編程.這一步是整個應用系統(tǒng)設計的核心工作,也是比較困難的一步,要設計好梯形圖,首先要十分熟悉控制要求,同時還要有一定的電氣設計的實踐經(jīng)驗. 6.將程序輸入PLC 當使用簡易編程器將程序輸入PLC時,需要先將梯形圖轉換成指令助記符,以便輸入.當使用可編程控制器的輔助編程軟件在計算機上編程時,可通過上下位機的連接電纜將程序下載到PLC中去. 7.進行

7、軟件測試 程序輸入PLC后,應先進行測試工作.因為在程序設計過程中,難免會有疏漏的地方,因此在將PLC連接到現(xiàn)場設備上去之前,必須進行軟件測試,以排除程序中的錯誤,同時也為整體調試打好基礎,縮短整體調試的周期. 8.應用系統(tǒng)整體調試 在PLC軟硬件設計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后,就可以進行整個系統(tǒng)的聯(lián)機調試,如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成,則應先作局部調試,然后再進行整體調試;如果控制系統(tǒng)的步序較多,則可先進行分段調試,然后再連接起來總調.調試中發(fā) 現(xiàn)的問題,要逐一排除,直至調試成功. 9.編制技術文件 系統(tǒng)技術文件包括說明書,電氣原理圖,電器布置圖,電氣元件明細表。第2章 水處理控制系統(tǒng)控制方案

8、2.1 水處理控制系統(tǒng)的工作原理 水處理是提供工業(yè)或民業(yè)用水的常用辦法,處理過程是通過濾池過濾,濾池工作一定時間就要進行反沖洗,反沖洗過程要求按一定的時序控制風機的啟停及各類的開與關,閥門動作順序要求嚴格.某水源工程一期設計8個濾池,每個濾池有6個控制閥,而濾池的反沖洗過程要求同一時間不能有兩個濾池同時沖洗,采用手動控制時工人的勞動強度大,難免出現(xiàn)誤動作,對此特定的過程選用三菱公司的可編程控制器進行控制,經(jīng)實踐檢驗系統(tǒng)運行可靠,效果良好.在系統(tǒng)投運時,首先根據(jù)江水的渾濁度設置每個濾池沖洗時間間隔,即設置計數(shù)器和計時器的計數(shù)和計時值.時間間隔過長易出現(xiàn)濾池大高液位現(xiàn)象,過短造成濾池沖洗過于頻繁,

9、風機啟動頻繁減少設備的使用壽命.投運時根據(jù)當時江水的狀況設置時間間隔為12h,運行效果良好.因在軟件設計時全面考慮了邊界條件,可一次性將8個濾池的手動開關打到PLC自動狀態(tài).因每個濾池的沖洗周期均為12h,同時切換為PLC自動,會出現(xiàn)兩個或兩個以上的濾池同時沖洗,程序中設置了自動優(yōu)選功能,做到每次只有一個濾池沖洗,保證運行安全可靠.2.2 水處理控制系統(tǒng)控制方案要求自來水廠對江水處理過程通常是通過濾池過濾。濾池工作一定時間就要進行反沖洗，反沖洗過程要求按一定的時間控制風機的啟停及各類閥門的開與關，且閥門動作順序要求按時間嚴格控制。此設計過程中，設計了8個濾池，每個濾池有6個控制閥門，而濾池的反

10、沖洗過程要求同一時間不能有2個濾池同時沖洗。根據(jù)上述要求和系統(tǒng)運行的條件，可以把8個濾池按串聯(lián)的方式工作，且通過時間這一要素來控制8個濾池按先后順序依次工作。由于8個濾池的具體工作過程相同，只是時序上的不同而已。因此，我們可以拿某一個濾池為代表來分析和設計程序（如1號濾池）。根據(jù)1號濾池工藝過程及沖洗時間的過程：過濾階段要求反沖洗閥V1-3、排水閥V1-4、氣路閥V1-5關閉，進水閥V1-1出水閥V1-2打開，江水進經(jīng)V1-1進入濾池，經(jīng)過濾后由V1-2引出凈化水。當濾池工作一定時間后就要進行反沖洗，以保證濾池的正常工作。要進行反沖洗時。首先關V1-1，9分鐘后啟動鼓風機D，當風機出口壓力P0

11、.15MPa時，打開電動蝶閥K，反沖洗過程開始。當沖洗過程結束時，打開V1-1和V1-2，同時打開V1-6排氣，1分鐘后關閉。濾池反沖洗時間程序見表1.1。濾池反沖洗控制系統(tǒng)原理如圖1.2所示。表2-1 濾池反沖洗時間程序 閥門 狀態(tài)時間/m進水閥V1-1出水閥V1-2反沖閥V1-3排水閥V1-4氣路閥V1-5排氣閥V1-6說明0以前開開關關關關過濾階段0關反沖洗階段010重力階段10關開氣沖洗開始1014氣沖洗過程14開開關水沖洗開始1418水沖洗過程18開關關開排氣開始1819開關排氣過程19以后關過濾過程圖2-1濾池沖洗過程PLC控制系統(tǒng)第3章 水處理控制系統(tǒng)硬件設計3.1 水處理控制系

12、統(tǒng)的I/O點統(tǒng)計根據(jù)自來水廠水處理的開展要求：由于該系統(tǒng)的控制輸入量多，控制過程也很復雜，因此采用手動控制方式工人的勞動強大很大，且難免會出現(xiàn)誤操作，所以在此采用自動控制的方式。根據(jù)自動控制方式與手動控制方式相結合的方法設計水處理控制系統(tǒng)的要求:輸入量共13個分別為:第1個輸入信號是液位傳感器 第2個輸入信號是壓力傳感器第3個輸入信號是啟動按鈕 第4個輸入信號是啟動按鈕第5個輸入信號是進水閥開關 第6個輸入信號是出水閥開關 第7個輸入信號是反沖閥開關 第8個輸入信號是排水閥開關 第9個輸入信號是氣路閥開關 第10個輸入信號是排氣閥開關第11個輸入信號是啟動鼓風機開關 第12個輸入信號是啟動電動

13、蝶閥輸出量共有50個分別為:第1個輸出信號是1#濾池的進水閥 第2個輸出信號是1#濾池的出水閥第3個輸出信號是1#濾池的反沖閥 第4個輸出信號是1#濾池的排水閥第5個輸出信號是1#濾池的氣路閥 第6個輸出信號是1#濾池的排氣閥第7個輸出信號是鼓 風 機 第8個輸出信號是電 動 蝶 閥第9個輸出信號是1#濾池的進水閥 第10個輸出信號是1#濾池的出水閥第11個輸出信號是2#濾池的反沖閥 第12個輸出信號是1#濾池的排水閥第13個輸出信號是1#濾池的氣路閥 第14個輸出信號是1#濾池的排氣閥第15個輸出信號是3#濾池的進水閥 第16個輸出信號是3#濾池的出水閥第17個輸出信號是3#濾池的反沖閥 第

14、18個輸出信號是3#濾池的排水閥第19個輸出信號是3#濾池的氣路閥 第20個輸出信號是3#濾池的排氣閥第21個輸出信號是4#濾池的進水閥 第22個輸出信號是4#濾池的出水閥第23個輸出信號是4#濾池的反沖閥 第24個輸出信號是4#濾池的排水閥第25個輸出信號是4#濾池的氣路閥 第26個輸出信號是4#濾池的排氣閥第27個輸出信號是5#濾池的進水閥 第28個輸出信號是5#濾池的出水閥第29個輸出信號是5#濾池的反沖閥 第30個輸出信號是5#濾池的排水閥 第31個輸出信號是5#濾池的氣路閥 第32個輸出信號是5#濾池的排氣閥 第33個輸出信號是6#濾池的進水閥 第34個輸出信號是6#濾池的出水閥 第

15、35個輸出信號是6#濾池的反沖閥 第36個輸出信號是6#濾池的排水閥 第37個輸出信號是6#濾池的氣路閥 第38個輸出信號是6#濾池的排氣閥 第39個輸出信號是7#濾池的進水閥 第40個輸出信號是7#濾池的出水閥第41個輸出信號是7#濾池的反沖閥 第42個輸出信號是7#濾池的排水閥第43個輸出信號是7#濾池的氣路閥 第44個輸出信號是7#濾池的排氣閥 第45個輸出信號是8#濾池的進水閥 第46個輸出信號是8#濾池的出水閥 第47個輸出信號是8#濾池的反沖閥 第48個輸出信號是8#濾池的排水閥 第49個輸出信號是8#濾池的氣路閥 第50個輸出信號是8#濾池的排氣閥其主機I/O點數(shù)64點/64點具

16、有豐富的功能指令，且不僅滿足該應用系統(tǒng)目前的要求，還給以后自來水廠改進該系統(tǒng)留有一定的余地。在該系統(tǒng)中應用到了液體和壓力連續(xù)來年量的控制，還應選用帶有A/D轉換的模擬輸入模塊配接相應的液體傳感器LT和壓力傳感器PT。3.2 PLC選型及介紹3.2.1 PLC型號選擇的方法 在控制系統(tǒng)邏輯關系較復雜(需要大量中間繼電器,時間繼電器,計數(shù)器等),工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁,需要進行數(shù)據(jù)處理和信息管理(有數(shù)據(jù)運算,模擬量的控制,PID調節(jié)等),系統(tǒng)要求有較高的可靠性,準備實現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下,使用PLC控制是很必要的. 目前,國內外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多中系列功能各異的PLC產(chǎn)品,一般選擇機型要

17、以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨,不要盲目貪大求全,以免造成投資和設備資源的浪費.機型的選擇可從以下幾個方面來考慮.1. 對輸入/輸出的選擇要先弄清楚控制系統(tǒng)的I/O總點數(shù),再按實際所需總點數(shù)的1520留出備量(為系統(tǒng)的改造等留有余地)后確定所需PLC的點數(shù). 另外要注意,一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數(shù)有限制,一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的60;PLC每個處處點的驅動能力也是有限的,有的PLC其每點處處電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異;一般PLC的允許處處電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等. PLC的輸出點可分為共點式,分組式和隔離式幾種接法.隔離式的各組輸出點之間可以采用不同的

18、電壓種類和電壓等級,但這種PLC平均每點的價格較高.如果輸出信號之間不需要隔離,則應選擇前兩種輸出方式的PLC.2. 對存儲量的選擇對存儲容量只能作粗略的估算,在僅對開關量進行控制的系統(tǒng)中,可以用入總點數(shù)乘10字/點+輸出總點數(shù)乘5字/點來估算;計數(shù)器/定時器按(35)字/個估算;有運算處理按(510)字/量估算;在有模擬量輸入/輸出的系統(tǒng)中,可以按每輸入/一路模擬量約需(80100)字左右的存儲容量來估算;有通信處理時按每個接口200字以上的數(shù)量粗略估算.最后,一般按估算容量的50100留有裕量.對缺乏經(jīng)驗的設計者,選擇容量時留有大量的裕量要大些.3. 對I/O響應時間的選擇PLC的I/O響

19、應時間包括輸入電路延遲,輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲(一般在23個掃描周期)等.對開關量控制系統(tǒng),PLC和I/O響應時間一般都能滿足實際工程的要求,可不必考慮I/O響應問題.但對模擬量控制的系統(tǒng),特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題.4. 根據(jù)輸出負載的特點選型 不同的負載對PLC的輸出方式有相應的要求.例如,頻繁通斷的感性負載,應選擇晶體管或者晶閘管輸出型的,而不應選用繼電器輸出型的.但是繼電器輸出型的PLC有許多優(yōu)點,如導通壓降低,有隔離作用,價格相對較便宜,承受瞬時過電壓和過電流的能力較強,其負載電壓靈活(可交流,可直流)且電壓等級范圍大等.所以動作不頻繁的交,直流負載可以選擇繼電

20、器輸出型的PLC.5. 對在線和離線編程的選擇 離線編程是指主機和編程器共用一個CPU,通過編程器的方式選擇開關來選擇PLC的編程,監(jiān)控和運行工作狀態(tài).編程狀態(tài)時,CPU只為編程服務,而不對現(xiàn)場進行控制.專用編程器屬于這種情況.在線編程是指主機和編程器各有一個CPU,主機的CPU完成對現(xiàn)場的控制,在每個掃描周期末尾與編程器通信編程器把修改的程序發(fā)給主機,在下一個掃描周期主機將按新的程序對現(xiàn)場進行控制.計算機輔助編程既能實現(xiàn)離線編程,也能實現(xiàn)在線編程.在線編程需購置計算機,并配置編程軟件.采用哪種編程方式應根據(jù)需要決定. 6. 根據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型 若PLC控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡,則P

21、LC需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能,即要求PLC應具有連接其他PLC,上位計算機及CRT等的接口.大,中型機都有通信功能,目前大部分小型機也具有通信功能. 7. 對PLC結構形式的選擇 在相同功能和相同I/O點數(shù)據(jù)的情況下,整體式比模塊式價格低.但模塊式具有功能擴展靈活,維修方便,容易判斷故障等優(yōu)點,要按實際需要選擇PLC結構形式.3.2.2 水處理控制系統(tǒng)PLC型號的選擇基于本次系統(tǒng)要求和以上對系統(tǒng)的需求分析得：輸出點數(shù)必須大于11，輸入點數(shù)必須大于26，必須給傳感器提供24v電壓，給計數(shù)器提供+5v直流電壓，根據(jù)其價格比和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在本設計中選用三菱公司生產(chǎn)的FX2N-128MT系列為可編程序控制

22、器作為主控單元，下面為FX2N-128MT的各項技術指標：一般技術指標： 環(huán)境溫度 使用時：055，儲存時：-20+70 環(huán)境濕度 35%89%RH（不結露）使用時 抗震 JIS C0911標準1055Hz 0.5mm（最大2G）3軸方向各2h（但用DIN導軌安裝時0.5G） 抗沖擊 JIS C0912 標準 10G 3軸方向各3次 抗噪聲干擾 用噪聲仿真器產(chǎn)生電壓為1000VP-P，噪聲脈沖寬度為1s，周期為30100Hz的噪聲，在此噪聲干擾下PLC工作正常 耐 壓 AC1500V 1min 接 地 第三種接地，不能接地時，亦可浮空 使用環(huán)境 無腐蝕性氣體，無塵埃 電源電壓 AC100240

23、V 50/60Hz 允許瞬間斷電時間 對于10ms以下的瞬間斷電，控制動作不受影響 傳感器電源 DC4V 460mA 以下（無擴展部件） DC5V 基本單元290mA 擴展單元690mA（有擴展單元）表3-1輸入技術指標：輸入電壓24V DC隔離光點耦合輸入電流7mA響應時間10ms表3-2 輸出技術指標：項目晶體管輸出外部電源530V DC最大負載電阻負載0.5A/1點，0.8A/4點感性負載12W/24V DC燈負載1.5W/24V DC開路漏電流0.1mA/30V DC最小負載響應時間OFFON0.2ms以下ONOFF0.2ms以下隔離方式光耦合器隔離表3-3 功能技術指標項目性能指標注

24、釋操作控制方式反復掃描程序有邏輯控制器LSI執(zhí)行I/O刷新方式批處理方式（在END指令執(zhí)行是成批刷新）有直接I/O指令及輸入濾波器時間常數(shù)調整指令操作處理時間基本指令0.48us/步功能指令幾百us/步編程語言 繼電器符號語言（梯形圖）+步進指令可用SFC方式編程程序容量/存儲器類型2K步RAM（標準配置）4K步EEPROM卡盒（選配）8K步RAM，EEPROM，EPROM卡盒（選配）項目性能指標注釋指令數(shù)基本指令20條，步進指令2條，應用指令87條輸入繼電器DC輸入24V DC，7mA，光電隔離X0X37（8進制）I/O點數(shù)共64點輸出繼電器 繼電器250V AC，30V DC ，2A（電阻

25、負載）Y0Y37（8進制）晶體管30V DC， 0.5A/點，0.8A/4點輔助繼電器通用型M0M499（500點）范圍可通過參數(shù)設置來改變鎖寸型電池后備M500M1023（524點）特殊型M8000M8255（256點）狀態(tài)初始化用用于初始狀態(tài)S0S9（10點）通用S10S499（400點）可通過參數(shù)設置改變其范圍鎖存電池后備S500S899（100點）報警電池后備S900S999（100點）定時器100ms0.13276.7sT0T199（共200點）10ms0.01327.67sT200T245（共46點）1ms（積算）0.00132.767s電池后備（保持）T246T249（4點）10

26、0ms（積算）0.13276.7sT250T255（6點）計數(shù)器加計數(shù)器16bit132767通用型C0C99（100點）范圍可通過參數(shù)設置電池后備C100C199（100點）3.2.3 3.3 I/O端口的分配將2個模擬輸入信號11個開關信號輸入和50個輸出信號按各自的功能類型分配好，并與PLC的I/O端口一一對應，編排好地址。為了敘述簡便，將一號濾池簡約1#，其余的依次類推。列出外端I/O信號端地址編號對照表見表3-1,表3.2。表3-1輸入信號端地址編號對照編 號功 能X0液位傳感器X1壓力傳感器X2啟動按鈕X3停止按鈕X4進水閥開關X5出水閥開關X6反沖閥開關X7排水閥開關X8氣路閥開

27、關X9排氣閥開關X10啟動鼓風機開關X11啟動電動蝶閥表3-2輸出信號端地址編號對照編號功能編號功能Y11#進水閥Y324#排氣閥Y21#出水閥Y335#進水閥Y31#反沖閥Y345#出水閥Y41#排水閥Y355#反沖閥Y51#氣路閥Y365#排水閥Y61#排氣閥Y375#氣路閥Y7鼓風機DY405#排氣閥Y10電動蝶閥KY416#進水閥Y112#進水閥Y426#出水閥Y122#出水閥Y436#反沖閥Y132#反沖閥Y446#排水閥Y142#排水閥Y456#氣路閥Y152#氣路閥Y466#排氣閥Y162#排氣閥Y477#進水閥Y173#進水閥Y507#出水閥Y203#出水閥Y517#反沖閥Y2

28、13#反沖閥Y527#排水閥Y223#排水閥Y537#氣路閥Y233#氣路閥Y547#排氣閥Y243#排氣閥Y558#進水閥Y254#進水閥Y568#出水閥Y264#出水閥Y578#反沖閥Y274#反沖閥Y608#排水閥Y304#排水閥Y618#氣路閥Y314#氣路閥Y628#排氣閥3.4 水處理控制系統(tǒng)硬件接線圖 本次水處理控制系統(tǒng)的設計采用的是自動與手動相結合的方法,通過上一章節(jié)的的分析外部輸入有2個模擬信號和11個開關信號組成,而外部輸出中有50個輸出量,水處理控制系統(tǒng)的PLC外接線圖如圖3-3所示: 圖3=3水處理控制系統(tǒng)PLC的外接線圖 本次設計中,開關SB4SB10為手動開關.因為

29、考慮到在實際的工作中有可能出現(xiàn)各種各樣的情況,例如PLC出現(xiàn)故障,計時器出現(xiàn)暫時無法恢復的問題,或者其他不可預計的情況發(fā)生,PLC無法正常進行自動控制.這時配置手動開關就可以維持水處理系統(tǒng)可靠安全的運行,并且在PLC出現(xiàn)故障時可以起到檢測故障所在環(huán)節(jié)的作用。第4 章 水處理控制系統(tǒng)梯形圖設計 控制程序是控制整個系統(tǒng)工作的條件，是保證系統(tǒng)正常、安全、可靠的關鍵。因此，控制系統(tǒng)程序設計必須經(jīng)過反復調試、修改，直到滿足要求為止。程序設計主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設計梯形圖、編制語句表程序清單。4.1常用梯形圖設計 在PLC控制系統(tǒng)中，梯形圖的設計是最關鍵的問題。梯形圖不但沿用和發(fā)展了電氣控制技術，

30、而且其功能和指令已遠遠超過了電氣控制范疇。它不僅可實現(xiàn)邏輯運算，而且還具算術運算、數(shù)據(jù)處理和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。由于它是把繼電器控制的優(yōu)點與計算機的功能齊全、靈活性、通用性相結合，因此，在設計方法上與繼電器控制設計和計算機程序既有相同點，也有不同點。常用的梯形圖設計方法有以下幾種：（1）經(jīng)驗設計法。（2）翻譯設計法。（3）邏輯代數(shù)設計法。（4）順序控制設計法。（5）功能模塊設計法。根據(jù)本次設計的實際情況及以上幾種設計方法的比較，自來水處理的PLC控制系統(tǒng)設計采用第四種設計方法即順序控制設計法來進行設計。順序控制設計法：對那些按動作的先后順序進行控制的系統(tǒng)，非常適宜使用順序控制設計法編程。在順序控制

31、設計法編程時，順序功能圖是很重要的工具，順序功能圖能很清楚表示各個工作點的功能，點與點之間的轉換順序及其轉換條件?？刂撇襟E分析： (1) 分析控制系統(tǒng)，將控制過程分為若干個工步，明確各個工步的功能，確定各工步的轉換條件。 (2) 為每個工步設定控制位?？刂莆蛔詈檬褂猛粋€通道的若干連續(xù)位。 (3) 在前兩點的基礎上畫出功能表圖。 (4) 根據(jù)功能圖畫出梯形圖。 順序控制設計法有一定的規(guī)律可循，所編寫的程序易讀，易修改?，F(xiàn)根據(jù)工藝步驟畫出工業(yè)污水處理的PLC控制工作流程圖，流程圖如圖3.2所示：流程圖已經(jīng)設計出，現(xiàn)在只要根據(jù)此流程圖及I/O和所用內部元件地址分配表就可以設計出此次設計的順序功能圖

32、。 順序功能圖語言 簡稱SFC編程語言，順序功能圖又稱為功能表圖或狀態(tài)轉移圖。它將一個完整的控制過程分為若干個階段（狀態(tài)），各階段具有不同動作，階段間有一定的轉化條件，條件滿足就實現(xiàn)狀態(tài)轉移，上一狀態(tài)動作結束，下一狀態(tài)動作開始。采用狀態(tài)轉移方式表達一個完整的控制過程。 4.2 水處理控制系統(tǒng)梯形圖設計4.2.1 1#濾池狀態(tài)轉移圖的設計根據(jù)自來水廠水處理控制系統(tǒng)的工藝流程及設備要求，編寫控制程序如下4-2所示。4-2 1#濾池狀態(tài)轉移圖4.2.2 1#濾池狀態(tài)轉移圖轉換成梯形圖 由以上分析可看出,水處理控制系統(tǒng)的SFC圖基本上是以機械控制的流程表示狀態(tài)(工序)的流程,而STL圖全部是由繼電器來

33、表示控制流程的程序. 4-3 1#濾池狀態(tài)梯形圖4.3水處理控制系統(tǒng)編碼表 根據(jù)狀態(tài)梯形圖同樣可以把它轉換成對應的語句表如下所示。LD X002 ANI X003 MC N0 SP M100 ORI X001MC N0 移母線SP M100LD M8002 運行開始對狀態(tài)S0驅動 SET S0 STL S0 LD X000 SET S21 STL S21 RST Y003 關反沖閥 RST Y004 關排水閥 RST Y005 關氣路閥 RST Y006 關排氣閥 SET Y001 開進水閥 SET Y002 開出水閥 OUT T0 K3600 延時60分鐘 LD T0 SET S22 STL

34、 S22 RST Y001 關進水閥 OUT T1 K5400延時9分鐘 LD T1 SET S23 STL S23 OUT Y007 開鼓風機 LD X001 SET S24 STL S24 OUT Y010 開電動蝶閥 OUT T2 K6000 延時10分鐘 LD T2SET S25STL S25 RST Y002 關出水閥SET Y005 開氣路閥OUT T3 K2400 延時4分鐘LD T3SET S26STL S26RST Y005 關氣路閥SET Y003 開反沖閥SET Y004 開排水閥OUT T4K2400 延時4分鐘LD T4SET S27STL S27RST Y003 關

35、反沖閥RET 步進程序結束SET Y001 開進水閥SET Y006 開排水閥OUT T5 K600 延時1分鐘LD T5SET S28STL S28SET Y002 開出水閥OUT T6 K600 延時1分鐘LD T6SET S29STL S29RST Y006 關排水閥RET 步進程序結束MCR N0 返回母線END結 束 語我國是個缺水的國家，人均水資源占有量僅為世界人均占有量的1/4。而且我國的水資源在時空和地域分布上的分布不均勻，更加重了實際的缺水情況。因此近些年來我國城市水資源進一步緊張，許多城市嚴重缺水。與此同時，水資源污染卻日益嚴重，因此許多工廠都建立自己的自來水處理廠，來改變

36、目前水資源緊缺且污染的現(xiàn)狀。我國城市污水處理事業(yè)是在80年代初逐步發(fā)展起來的，經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模。但是，與國外同期的工業(yè)污水處理廠相比較，始終存在效率低、自動化程度低、能耗高且運行費用高等缺點。隨著全球能源供應緊張和對自動化程度要求的不斷增加，我國的自來水處理廠必然向著高度自動化和無人職守的方向發(fā)展。環(huán)境保護問題日益成為影響和制約人類社會發(fā)展的因素之一。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展和城市人口的急劇增加，大量工業(yè)和生活污水未經(jīng)處理流入江河湖海，使環(huán)境和飲用水被嚴重污染。因此，建立高度自動化的自來水處理廠是解決供水問題的有效途徑。處理中也得到一定程度的推廣，而且在其穩(wěn)定性、高自動化程度的不斷加強，使得其成為城市自來水處理自動化方面的首選。用PLC 設計的自控系統(tǒng)在某自來水處理廠投入使用以來，大大降低了操作人員的勞動強度，并改善了操作人員的工作環(huán)境。設備具有調試簡單、操作方便、使用安全、運行可靠、效率高、故障率低，污水處理效果好的特點，同時由于軟硬件均采用模塊化結構，方便了工程技術人員的安裝、調試和維修，為我們帶來了很好的社會效益和經(jīng)濟效益。本畢業(yè)設計論文設計,是在PL