【正文】 的監(jiān)控定時(shí)器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運(yùn)算處理器的延遲，保證在程序出錯(cuò)和程序調(diào)試時(shí)，避免因程序錯(cuò)誤而出現(xiàn)死循環(huán)，等。 2 （ 3）面向控制過程的編程語言，容易掌握 PLC 的編程語言采用繼電器控制電路的梯形圖語言，清晰直觀。 （ 4） 網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大 PLC 不僅能做到遠(yuǎn)程控制、進(jìn)行 PLC 內(nèi)部通信與上位機(jī)進(jìn)行通信，還具備專業(yè)上網(wǎng)、無線上網(wǎng)等功能。 從而提高經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。體積小、重量輕、 PLC 內(nèi)部電路采用微電子技術(shù)設(shè)計(jì)。 （ 5） 易于安裝、調(diào)試、維修 在安裝時(shí)，由于 PLC 的輸入 /輸出接口做的很好，因此可以直接和外部設(shè)備相連，而且不須專業(yè)的接口電路。調(diào)試可以先在試驗(yàn)室模擬完成，模擬調(diào)試完成后再現(xiàn)場安裝、調(diào)試。從而縮短周期。在維修方面， PLC 完善的診斷和顯示功能，通過模塊上的顯示或編程器等很容易地找出故障的模塊。 PLC 的 用途 目前， PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要 分為如下幾類： （ 1）開關(guān)量邏輯控制 取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 （ 2）工業(yè)過程控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量）， PLC 采用相應(yīng)的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環(huán)控制。 PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常 廣泛的應(yīng)用。 （ 3）運(yùn)動(dòng)控制 PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。 （ 4）數(shù)據(jù)處理 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、 3 排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 （ 5）通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在 的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 PLC 的發(fā)展 前景 PLC 具有可靠性高、使用方便、編程簡單、體積小、重量輕等特點(diǎn)。目前，全世界PLC 生產(chǎn)廠家約為 200 家，生產(chǎn) 300 多個(gè)品種。作為控制裝置，它在許多工業(yè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。隨著微處理器技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展， PLC 也得到了迅速發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。 PLC 的主要發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 （ 1）高速度、高 I/O 容量、功能強(qiáng)大 隨著 CPU 處理速度的提高， PLC 程序執(zhí)行的速度也越來越快；大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，相應(yīng)地使 I/O 的容 量也得到增加；智能模塊的增加，使 PLC 能夠?qū)崿F(xiàn)的功能越來越多。 （ 2）強(qiáng)大的 PLC 聯(lián)網(wǎng)能力 隨著人們對工業(yè)自動(dòng)化的要求越來越高，人們已經(jīng)不再滿足對幾個(gè)設(shè)備、幾條生產(chǎn)線的 PLC 控制，而是要求實(shí)現(xiàn)對全工廠的自動(dòng)化，所以提高 PLC 控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能成為 PLC 的發(fā)展趨勢。以后人們不僅能通過通信模塊進(jìn)行 PLC 與 PLC、 PLC 與上位機(jī)之間的連接，還能通過撥號或者無線的方式使 PLC 聯(lián)網(wǎng)。 （ 3）編程軟件多樣化 PLC 的梯形圖語言、助記符語言和功能模塊語言雖然使用方便，而且也能很好地實(shí)現(xiàn)控制要求，但是在處理一些高級功能（ BASIC、 C、 FORTRAN 等）、圖形語言、匯編語言兼容。這樣不僅可以通過梯形圖語言、助記符語言和功能模塊語言來編寫程序，也可以通過高級語言來編程。 4 第二章 污水凈化處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 物理法處理技術(shù)方案 磁力分離法 磁力分離式利用磁場力截留和分離廢水中污染物質(zhì)的方法。主要應(yīng)用于去除廢水中磁性及非磁性懸浮物和重金屬離子，對廢水中有機(jī)物和營養(yǎng)物的去除也有幫助。 當(dāng)廢水通過磁場時(shí)，水中磁性粒子同時(shí)受磁場吸引力、外力和重力、粒子互相作用等的作用，如磁力大于外力磁性粒子既能被磁場 捕獲，從水中分離出來。磁場吸引力還可以起到促進(jìn)絮凝的作用。 使用較多的磁過濾器的主要部分為電磁鐵和鐵磁性過濾介質(zhì)金屬球、鋼毛等。其次為磁吸離器，它由不銹鋼圓盤制成，上面粘結(jié)了極性交錯(cuò)排列的數(shù)百塊永久磁鐵，并用鋁板覆蓋。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，浸沒部分吸引水中磁性物質(zhì)，轉(zhuǎn)離水面后，將表面泥渣即被掛走。 磁性鐵粉可以在用分離心法從泥渣中回收。該分離機(jī)以其特有的快速分離的特點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了實(shí)際應(yīng)用。 污水處理方案的 優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 磁力分離法 方案 ： 優(yōu)點(diǎn)：操作方便，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備簡單，清洗時(shí)斷掉電源，關(guān) 閉進(jìn)水閥和出水閥，讓壓縮空氣強(qiáng)行把水箱中的水打入磁濾器中，沖洗磁鐵，去掉附著的氧化鐵雜質(zhì)使沖洗后的污水流入污水池，進(jìn)行二次處理，處理后的固體雜質(zhì)還可以回收再利用。對廢水中有機(jī)物和營養(yǎng)物的去除也有幫助。 在方案中的污水處理后，污水不僅得到了凈化還可以回收再利用，凈化后得到的氧化鐵雜質(zhì)也可以回收再利用。 缺點(diǎn)：對于其他無磁性的固體雜質(zhì)不能及時(shí)的處理。 方案 的具體實(shí)施 系統(tǒng)的組成介紹 從簡單經(jīng)濟(jì)可靠性出發(fā)，本系統(tǒng)由 2 臺磁濾器， 10 只電磁閥和連接管道組成。系統(tǒng)組成示意圖 21 所示。 5 圖 21 系統(tǒng)組成示意 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 (1)兩臺機(jī)組的濾水工序，可單獨(dú)進(jìn)行，也可以同時(shí)進(jìn)行。而反洗工序只允許單臺機(jī)組進(jìn)行工作，一臺機(jī)組反洗是，另一臺必須等待。兩臺機(jī)組同時(shí)要求反洗時(shí)， 1 號機(jī)組優(yōu)先。 (2)為保證濾水工序的正常進(jìn)行，在每臺機(jī)組的管道上均安裝了壓差檢測儀表，只出表現(xiàn)了“管壓差高”信號，則應(yīng)立即停止濾水工序，自動(dòng)進(jìn)入反洗工序。 (3)為增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，將每臺機(jī)組的磁濾器及各個(gè)電磁閥線圈的接通信號反饋到PLC 的輸 入端，一旦某一輸出信號不正常，要立即停止系統(tǒng)工作，這樣可避免發(fā)生事故。 (4)執(zhí)行器輸出故障檢測及報(bào)警。 1 號進(jìn)水閥 2 號進(jìn)水閥 污水 1 號磁濾器 1 號水箱 1 號出水閥 2 號磁濾器 2 號水箱 2 號出水閥 1 號排水閥 2 號排污閥 到污水池 1 號空氣壓縮閥 2 號空氣壓縮閥 壓縮空氣 到冷卻塔 6 工藝流程 污水凈化處理可分為兩道工序，以 1 號機(jī)組為例，其工藝流程 上圖 所示。 (1)濾水工序：打開進(jìn)水閥和出水閥，污水流經(jīng)磁濾器時(shí)，如果磁濾器的線圈一直通電，則污水中的氧化鐵雜質(zhì)會附在磁濾器的磁鐵上，使水箱中流出的是凈化水。 (2)反洗工序：濾水一段時(shí)間后，必須清洗附在磁鐵上的氧化鐵雜質(zhì)。這時(shí)只要切斷磁濾器線圈的電源，關(guān)閉進(jìn)水閥和出水閥，讓壓縮空氣強(qiáng)行把水箱中的水打入 磁濾器中，沖洗磁鐵，去掉附著的氧化鐵雜質(zhì)使沖洗后的污水流入污水池，進(jìn)行二次處理。 7 第三章 系統(tǒng)方案硬件選型 可編程控制器概述 可編程控制器是是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它利用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，來控制各類型的機(jī)械或生產(chǎn)的過程。 (1)PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 主要由 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成如圖 31 所示。 PLC的特殊功能模塊用來完成某些特殊的任務(wù)。 圖 31 PLC控制系統(tǒng)示意圖 (2)PLC 特點(diǎn) 可編程控制器編程方法簡單易學(xué)，功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高，硬件配齊全，用戶使用放便，使用性強(qiáng)，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、 調(diào)試工作量少，維護(hù)工作量少，維護(hù)方便，體積小，能耗低。 (3)PLC 應(yīng)用領(lǐng)域 在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家， PLC 已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，隨著其性能的提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，主要有以下幾個(gè)方面：數(shù)字邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)幾方面。 (4)PLC 工作過程 PLC 通電后，需要對硬件和軟件作一些初始化的工作。為了使 PLC 的輸出及時(shí)地響應(yīng)各種輸入信號，初始化后反復(fù)不停的分階段處理各種不同的任務(wù)如圖 32，這種周而復(fù)始的循環(huán)工作模式稱為掃描工作模式。 8 圖 32 掃描過程 污水凈化過程 PLC 控制的必要性 伴隨這經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，對于工行工業(yè)自動(dòng)化控制的需求也在不斷的增加，可編程控制器是應(yīng)用時(shí)分廣泛的微機(jī)控制裝置，是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。西門子公司的 S7200 在中小型 PLC 中應(yīng)用最廣，市場占有率最高。 對于污水凈化處理系統(tǒng)中可編程 控制的使用也使相當(dāng)?shù)膹V泛，因?yàn)榭删幊炭刂破骶幊谭椒ê唵我讓W(xué)，功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高，硬件配齊全，用戶使用放便，使用性強(qiáng)，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、 調(diào)試工作量少，維護(hù)工作量少，維護(hù)方便，體積小，能耗低。所以在使用 PLC 來控制污水凈化處理的過程，可以增強(qiáng)達(dá)到凈化的目的。為了增加可靠性和安全性，還可以使用 PLC 和 PROFIBUS 通信達(dá)到更安全可靠的監(jiān)控進(jìn)行生產(chǎn)。 硬件的選擇 (1)PLC 選擇 污水處理主要是邏輯控制，著正是 PLC 的優(yōu)勢所在，在眾多的 PLC 生產(chǎn)廠家中，西門子中的 S7200PLC 系列產(chǎn)品以較高的性價(jià)比成為眾多的用戶首選。此設(shè)計(jì)中因 1號機(jī)組和 2 號機(jī)組的工作原理相同，故選 S7200 模塊化的中小型 PLC 系統(tǒng)，能滿足中等的性能要求的應(yīng)用，模塊化和無排風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)，各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛的組合用于擴(kuò)展。結(jié)構(gòu)模塊用多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架 ,S7200 通過分布式的主機(jī)架和二個(gè)擴(kuò)展機(jī)架可以操作達(dá)到 32 個(gè)模塊。 (2)CPU 的選擇 選擇 CPU226 用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)，可擴(kuò)展到 248 點(diǎn)數(shù)字和 35 路模擬量，有 2 個(gè) RS485 通信。中央處理器集成有 PROFIBUSDP 和 MPI 通信接口，多點(diǎn)接口可 9 以同時(shí)連接編程器、 PC 機(jī)和人機(jī)界面。 (3)I/O 模塊的選擇 信號模塊選用模擬量輸入輸出模塊 EM223，模塊輸出點(diǎn)和輸入點(diǎn)各為 16 點(diǎn)還可以擴(kuò)展， PLC 對模擬量的處