【正文】 儀表、PLC等進(jìn)行連接時(shí)，會(huì)大大增加其數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮?jiǎn)潔性；指示燈組態(tài)后用于顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)。本課題研究的成果如下: (1)根據(jù)SBR水處理的工藝要求實(shí)現(xiàn)了用西門子PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自動(dòng)控制功能。參考文獻(xiàn)[1] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. 1.[2]孫振強(qiáng)，王暉， [M].北京：清華大學(xué)出版社，.[3][D].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)出版社，2005.[4] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，.[5]張培山，[J].控制系統(tǒng),2006,5（1）：8283.[6]李英輝，趙豫龍，[J].石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院報(bào),2008,6（4）7678.[7][J].湖南冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，43（4）：8687.[8]（第3版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，.[9] [M].北京：電子工業(yè)出版社，.[10]陶權(quán)， [M].廣州：.[11]季建功，李志鋒，李楊。 (3)利用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)污水處理廠的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與PLC的通訊，以及PLC與上位PC機(jī)的通訊，提高集散控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。44 組態(tài)主界面圖45 組態(tài)開關(guān)按鈕第五章 結(jié)論 我國(guó)水資源正面臨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展與水資源短缺的矛盾，水環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾，水資源過(guò)度開發(fā)造成生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞，水資源利用方式粗放等四方面的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。(2) 制作動(dòng)態(tài)監(jiān)控畫面 利用工具箱中各畫圖工具繪制監(jiān)控系統(tǒng)界面，然后進(jìn)行動(dòng)畫連接。圖42 通信協(xié)議的設(shè)置2 新建工程與組態(tài)變量:雙擊“”啟動(dòng)工程管理器，新建一個(gè)工程，名為“污水處理廠”，雙擊新建工程打開工程瀏覽器，點(diǎn)擊工程瀏覽器中的“數(shù)據(jù)詞典”圖標(biāo)，右面工作區(qū)會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)定義好的內(nèi)存變量。本設(shè)計(jì)中選擇北京亞控公司的“組態(tài)王”軟件制作監(jiān)控系統(tǒng)。圖38 配置第一個(gè) I/O 分站后的程序顯示界面完成主站和分站。選擇PS 307 2A的模塊，選擇CPU3152DP相對(duì)應(yīng)的模塊，設(shè)置PROFIBUSDP參數(shù)，生成一個(gè)PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)。沉淀池PLC工作流程圖如圖36所示。若除污設(shè)備工作時(shí)間超過(guò)給定工藝時(shí)間值2h ( 1h則攪拌機(jī)停機(jī)。 細(xì)格柵PLC工作流程圖如圖35所示。工作方式也有兩種:手動(dòng)和自動(dòng)，手動(dòng)控制方式優(yōu)先于自動(dòng)控制方式。為了防止一些泵長(zhǎng)時(shí)間不用，則每隔5天把序號(hào)換一次。當(dāng)處于低液位時(shí)候開啟1臺(tái)泵。粗格柵流程圖如圖33所示。 壓榨機(jī)開啟后，延時(shí)30s開啟柵渣輸送機(jī)。表34 預(yù)處理區(qū)具體的PLC的數(shù)字量I/O地址分配表粗格柵輸入輸出I 自動(dòng)控制 Q 1柵格除污機(jī)I 手動(dòng)控制Q 2柵格除污機(jī)I 256超聲波液位差計(jì)Q 柵渣運(yùn)輸機(jī)Q 壓榨機(jī)Q 1進(jìn)水閥門Q 2進(jìn)水閥門Q 3進(jìn)水閥門Q 報(bào)警器提升泵I 自動(dòng)控制 Q 1提升泵I 手動(dòng)控制Q 2提升泵I 304超聲波液位計(jì)Q 3提升泵Q 4提升泵Q 報(bào)警器細(xì)格柵I 自動(dòng)控制Q 1柵格除污機(jī)I 手動(dòng)控制Q 2柵格除污機(jī)Q 柵渣運(yùn)輸機(jī)Q 壓榨機(jī)Q 1進(jìn)水閥門Q 2進(jìn)水閥門Q 3進(jìn)水閥門沉淀池I 自動(dòng)控制Q 1攪拌機(jī)I 手動(dòng)控制Q 2攪拌機(jī)Q 1排泥泵Q 2排泥泵Q 輸送機(jī)Q 1回流泵Q 2回流泵圖32 PLC控制系統(tǒng)I/O口連線圖 粗格柵PLC控制程序粗格柵作用主要是過(guò)濾掉污水中的較大的雜質(zhì)。(10)交付使用總之，PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和應(yīng)用控制軟件設(shè)計(jì)兩大部分。如果控制系統(tǒng)是由幾個(gè)部分組成的，則應(yīng)先做局部調(diào)試，然后進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可以先進(jìn)行分段調(diào)試，然后再連接起來(lái)總調(diào)。(6)將程序下載到PLC中當(dāng)使用PLC的輔助編程軟件在計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可通過(guò)上下位機(jī)的連接電纜將程序下載到PLC中。(4)分配I/O點(diǎn)分配PLC輸入/輸出點(diǎn)，編制出輸入/輸出分配表或則畫出輸入/輸出端子接線圖。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般步驟主要分為以下幾個(gè)步驟:(1)分析要求根據(jù)生產(chǎn)的工藝過(guò)程分析控制要求，如需要完成的動(dòng)作(動(dòng)作順序、動(dòng)作條件、必需的保護(hù)和互鎖等)、操作方式(手動(dòng)、自動(dòng)、連續(xù)、單周期、單步等)。硬件診斷用于診斷自動(dòng)化系統(tǒng)的狀態(tài)。STEP7主要包括SIMATIC Manager,程序編輯器，符號(hào)編輯器，硬件配置，硬件診斷組件。該公司生產(chǎn)的液位差計(jì)可以滿足本工藝的要求，并且可以方便實(shí)現(xiàn)與西門子PLC的連接，同時(shí)具有價(jià)格比較合理。另一方面這個(gè)量程可以避免由于盲區(qū)導(dǎo)致的測(cè)量誤差，同時(shí)也可以滿足工藝的要求。由于聲波脈沖發(fā)射過(guò)程中機(jī)械惰性占用了傳輸時(shí)間使靠近超聲波換能器的一小段區(qū)域內(nèi)聲波不能被接收，這個(gè)區(qū)域稱為自區(qū)。可用于測(cè)量各種容器或管道內(nèi)液體的液位高低和流量大小，也可以用于水渠、水庫(kù)、江河、湖和海水水位的測(cè)量中，尤其適用于污水、有腐蝕性的場(chǎng)合，如城市排水泵站攔污柵前后水位的測(cè)量。PLC通過(guò)傳感器采集到的信息來(lái)采取相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。其中預(yù)處理區(qū)需要四個(gè)遠(yuǎn)程模塊，分別為粗格柵，細(xì)格柵，提升泵，沉淀池四個(gè)設(shè)備輸入輸出模塊提供接口實(shí)現(xiàn)與主機(jī)架上的CPU通訊。接口模塊主要用來(lái)連接主機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架，實(shí)現(xiàn)主機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架的通訊。其他模塊的選擇。S7300PLC的輸入輸出模塊的選擇。由于本控制系統(tǒng)要與上位進(jìn)行通訊，同時(shí)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通訊因此必須選用帶現(xiàn)場(chǎng)總線擴(kuò)展功能的。戶外型和故障安全型的主要用于特殊場(chǎng)合。S7300PLC的CPU模塊選型。(4)西門子S7200通訊功能比較弱，不利于上下位機(jī)的通訊，同時(shí)功能比較簡(jiǎn)單，不能滿足控制要求。其中PLC的選擇包括機(jī)型的選擇、CPU的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊選擇等。設(shè)計(jì)前應(yīng)該深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，并與相關(guān)部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬訂控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。（5）體積小，重量輕，能耗低。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。目前，隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的日益提高，PLC 系統(tǒng)經(jīng)常作為控制系統(tǒng)的核心進(jìn)行使用，總結(jié)起來(lái)其主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。PLC掃描過(guò)程當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。C、電源 PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。二、PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同：a. 中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。 西門子PLC工作原理及特點(diǎn)PLC的基本概念可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。當(dāng)主操作員站出現(xiàn)問(wèn)題可以立即切換到另一臺(tái)作為主操作員站。反應(yīng)池區(qū)主要包括兩個(gè)SBR反應(yīng)池。污泥處理區(qū)主要針對(duì)水處理產(chǎn)生的污泥進(jìn)行處理，由于工藝是獨(dú)立的所以單獨(dú)劃分為一個(gè)區(qū)。同時(shí)由于數(shù)據(jù)傳輸量不是很大可以滿足通訊處理要求。本課題集散控制系統(tǒng)上位機(jī)采用PC機(jī)作為操作員站，主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整的功能。同時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性也是由下位機(jī)來(lái)保證的。（3）、提升泵超過(guò)超高液位的信號(hào)檢測(cè)裝置。 設(shè)備就地操作、保護(hù)裝置及信號(hào)傳感器設(shè)備控制的就地執(zhí)行元器件、保護(hù)裝置及傳感器系統(tǒng)，是污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，該部分元件如果選擇不當(dāng)或工作不正常，就要造成整個(gè)控制系統(tǒng)處于大腦發(fā)達(dá)四肢不靈的狀態(tài)。PLC 控制柜主要用來(lái)安裝 PLC 系統(tǒng)，分布在 PLC 本地站和 I/O 遠(yuǎn)程分站內(nèi)。一般采用前、后開門方式，在臺(tái)上安置污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)顯示器，臺(tái)體內(nèi)放置污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)上位主機(jī)，臺(tái)面上布置系統(tǒng)緊急停機(jī)按鈕和電話、廣播呼叫裝置。目前的污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)中，PLC 系統(tǒng)與上位機(jī)之間通常采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，通訊協(xié)議為 TCP/IP，通訊介質(zhì)為普通網(wǎng)線或光纖，通訊速率采10/100M 自適應(yīng)方式。一般污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)使用的 PLC 系統(tǒng)都是比較流行的知名品牌，如德國(guó) SIEMENS 品牌S7400\S7300 系列產(chǎn)品、美國(guó) AB 品牌 CONTROLLOGIX5500 系列產(chǎn)品等。通過(guò)對(duì)粗格柵、細(xì)格柵、提升泵、沉淀池四個(gè)主要工藝設(shè)備的自動(dòng)控制。其中對(duì)預(yù)處理區(qū)控制主要包括粗格柵、細(xì)格柵、提升泵、沉淀池四個(gè)主要工藝設(shè)備的自動(dòng)控制。池底的污泥一部分通過(guò)剩余污泥泵返回到反應(yīng)池，另一部分輸送到污泥處理車間進(jìn)行泥餅的制作。污水首先經(jīng)過(guò)粗格柵過(guò)濾掉較大的雜質(zhì)，由提升泵將污水輸送至下個(gè)工序，然后污水經(jīng)過(guò)細(xì)格柵過(guò)濾掉較小的雜質(zhì)后，最后送到沉淀池。粗格柵，細(xì)格柵用于過(guò)濾水中的雜質(zhì)。出水工藝參數(shù)指標(biāo)為:BOD≤20mg/L,SS≤5mg/L。一般二級(jí)污水處理廠都嚴(yán)格控制懸浮固體(SS)和生化需氧量(BOD)兩項(xiàng)指標(biāo)，把它們作為出水水質(zhì)的主要指標(biāo)。第2章 污水處理廠的系統(tǒng)研究 SBR法的介紹及主要的工藝參數(shù)指標(biāo) SBR法的介紹SBR是序列間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的簡(jiǎn)稱，是一種按間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。 本課題研究的主要內(nèi)容本課題以實(shí)際課題為背景展開工作，主要完成了生活污水處理的PLC自動(dòng)控制和上位機(jī)的組態(tài)監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行的工作如下:討論了本課題的研究背景、國(guó)內(nèi)外在這方面的發(fā)展?fàn)顩r、指明了本課題所要做的工作:設(shè)計(jì)生活污水處理控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。(2)大量采用在線監(jiān)測(cè)的水質(zhì)分析儀表，對(duì)全廠的水質(zhì)實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并由上位機(jī)記錄下來(lái)，提高了測(cè)量精度。同時(shí)國(guó)外也很重視在線儀表的研制，如德國(guó)E一I一H公司，美國(guó)的哈希公司相繼研制了溶解氧DO (DissolvedOxygen)、化學(xué)需氧量COD (Chemical Oxygen Demand)分析儀。同時(shí)一些國(guó)家開始重視污水的回用，如以色列