【正文】 識別的數(shù)字信號，在整體機構(gòu)的PLC中，有開關(guān)量的交，直流I/O模塊，和模擬量I/O模塊及各種智能I/O模塊可供選擇。根據(jù)被控制對象對PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)和要求，確定用戶所需的輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定PLC的I/O點數(shù)。當(dāng)輸入端子為非干接點結(jié)構(gòu)時，為外部輸入元件提供24V直流電源（僅供輸入點使用）。PLC則采用循環(huán)掃描工作方式，在PLC中，用戶程序按先后順序存放。整個工作過程分為5個階段：自診斷，與編程器、計算機等的通信，輸入采樣，用戶程序執(zhí)行，輸出結(jié)果，其PLC工作過程圖如圖33所示。②PLC檢查是否有與編程器和計算機的通信請求，若有則進行相應(yīng)處理，如接收由編程器送來的程序、命令和各種數(shù)據(jù)，并把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、出錯信息等發(fā)送給編程器進行顯示。⑤當(dāng)所有的指令執(zhí)行完畢時，集中把輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)通過輸出部件轉(zhuǎn)換成被控設(shè)備所能接受的電壓或電流信號，以驅(qū)動被控設(shè)備，這就是輸出刷新階段。而PLC是以反復(fù)掃描的方式工作的，它是循環(huán)地連續(xù)逐條執(zhí)行程序，任一時刻它只能執(zhí)行一條指令，這就是說PLC是以“串行”方式工作的。對第一個問題，首先要對控制任務(wù)進行詳細的分析，把所有的I/O點找出來，包括開關(guān)開關(guān)量1/0和模擬量I/O以及這些I/O點的性質(zhì)。這樣有可能造成輸出點數(shù)的浪費，增加成本。對第二個問題，則有以下幾個方面要考慮：①功能方面：所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對于某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力完成控制任務(wù)。通過對系統(tǒng)原理及控制要求分析可知，結(jié)合系統(tǒng)的控制電路圖（見附錄Ⅰ）可知：在氧化溝曝氧機控制系統(tǒng)中我選用的是S7200 CPU 224。S7200 CPU將微處理器、集成電源、輸入電路和輸出電路集成在一個緊湊的外殼中，從而形成了一個功能強大的Micro PLC。S7200 CPU 最多可以支持 8 個 PID 控制回路（8 個 PID 指令功能塊）。 PID控制器具有算法簡單，魯棒性好和可靠性高的特點。積分作用的強弱取決于積 分時間常數(shù)T， T越大，積分作用越弱，反之則越強。如S7 200的PID指令。圖中sp ( t) 是給定值, p v ( t) 為反饋量, c( t) 為系統(tǒng)的輸出量,PID控制器的輸入輸出關(guān)系如式1 所示:式中: M ( t)為控制器輸出, M 0 為輸出的初始值,e( t) = sp ( t) p v ( t) 為誤差信號。 PLC閉環(huán)控制系統(tǒng)方框 變頻器的選型考慮到目前變頻器價格較貴，在氧化溝污水處理廠中，可以將一部分曝氣轉(zhuǎn)刷裝上變頻器，其余的曝氣轉(zhuǎn)刷仍按額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，根據(jù)近年來部分污水處理廠的使用經(jīng)驗，變頻器產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)得到保證。在滿足生產(chǎn)機械要求的前提下，變頻器容量越小越經(jīng)濟。根據(jù)控制功能來分類的話，變頻器可分3種類型：普通功能型的V/F控制變頻器、具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型V/F控制變頻器和矢量控制的高性能變頻器。通常超聲波傳感器探頭安裝在罐頂，超聲波變送器安裝在附近方便的地方。繼電器狀態(tài)在顯示器上能顯示。廣泛應(yīng)用于污水處理中，活性污泥池中通過氧的測量和調(diào)節(jié)以便在生物降解過程中達到高效。5. 標(biāo)定數(shù)據(jù)儲存在傳感器中由于變送器使用數(shù)字通信，EMC防護等級高 維護間隔時間長，長期穩(wěn)定性好。全面介紹了在實際應(yīng)用中曝氣轉(zhuǎn)刷的三種控制方式, 其中計算機系統(tǒng)自動控制方式中的變頻調(diào)速控制可以實現(xiàn)節(jié)能。相當(dāng)多的氧化溝污水處理廠由于種種原因并沒有設(shè)置變頻調(diào)速, 在這種情況下, 當(dāng)需要降低 DO 值時, 就通過減小曝氣轉(zhuǎn)刷的浸深或運行臺數(shù), 除造成能量的浪費外, 還可能導(dǎo)致出水水質(zhì)的不穩(wěn)定。因而, 在采用氧化溝工藝的污水處理廠的自動控制中, 采用變頻器對曝氣轉(zhuǎn)刷進行變頻調(diào)速, 使之根據(jù) DO 值的變化在一定范圍內(nèi)( 35 rpm~ 75 rpm) 降低或提高曝氣轉(zhuǎn)刷的轉(zhuǎn)速, 不僅能保證良好的污水處理效果, 而且還有顯著的節(jié)能效果。A、B、C 3 點處對應(yīng) 3個轉(zhuǎn)速 n A、nB 、n C,但轉(zhuǎn)矩相等。工藝專業(yè)工程師常采用單速或雙速驅(qū)動電機,忽略了調(diào)頻節(jié)電的經(jīng)濟效果。由于曝氣轉(zhuǎn)刷的軸功率是負載轉(zhuǎn)矩與角速度的乘積,而曝氣轉(zhuǎn)刷的負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成平方關(guān)系,因此曝氣轉(zhuǎn)刷的軸功率P與轉(zhuǎn)速n的3次方成正比:P = Dn 3式中: D 為比例系數(shù)。當(dāng)氧化溝中混合液溶解氧量過高,需要減小曝氣量時,通常的控制方法是降低可調(diào)式溢流堰,減小曝氣轉(zhuǎn)刷的浸深。充氧能力隨曝氣轉(zhuǎn)刷的浸深和轉(zhuǎn)速的變化而變化,且變化幅度較大。而采用變頻調(diào)速方法調(diào)節(jié),充氧能力稍有減小( 即轉(zhuǎn)速稍有降低) , 消耗功率便有較大幅度的減小。近幾年來, 我國新建 的城市污水處理廠已經(jīng)大量應(yīng) 用可編程控制器 (簡稱PLC)系統(tǒng),縮短了我國污水處理廠與世界上發(fā)達國家污水處理廠在自動控制領(lǐng)域的差距。從安全生產(chǎn)考慮,就地設(shè)置是十分必要的,由維修人員控制,必要時設(shè)置更為安全的保護措施。由于混合液中的DO濃度越高, ORP(氧化還原電位) 值越高當(dāng)混合液中存在 NO3 N 時, 其濃度越高, ORP 值也越高。相應(yīng)地有氧化還原電位的變頻調(diào)速控制的方式。此種控制方式在進水穩(wěn)定的情況下運行較為方便, PL C 只需根據(jù)運行時間表對轉(zhuǎn)刷進行控制。對比較得出的偏差進行 PID( 比例、積分、微分) 運算,并以此結(jié)果控制變頻器的輸出頻 率, 以調(diào)整曝氣轉(zhuǎn)刷的轉(zhuǎn)速, 使曝氣轉(zhuǎn)刷的充氧能力得到改變。 PLC 控制系統(tǒng)方框圖由于氧化溝體積很大, 而曝氣量和 DO 值的變化之間存在時間滯后,要使系統(tǒng)穩(wěn)定地實現(xiàn) DO 控制,可使變頻器定時發(fā)出增大或減小頻率的指令,定時的時間間隔為 10 min 左右。當(dāng)溶解氧測量測量值高于設(shè)定值時,逐臺降低裝有變頻器的曝氣轉(zhuǎn)刷的轉(zhuǎn)速,若溶解氧仍高于設(shè)定值, 逐臺關(guān)閉曝氣轉(zhuǎn)刷至所需溶解氧設(shè)定值。開啟全部轉(zhuǎn)刷時, 當(dāng)運行時間超過最大運行時間而測量值未到上限值, 則轉(zhuǎn)到方式 1 運行。在設(shè)計上溶解氧儀和氧化還原電位計輸入信號連接在PLC不同的輸入模塊上, 以免由于模塊的損壞造成控制失調(diào)。( 2) 轉(zhuǎn)刷故障報警。PLC與變頻器進行通訊控制，但是要求變頻器與PLC擁有同一的通訊硬件架構(gòu)與通訊協(xié)議。本設(shè)計采用的是電鈴和指示燈都是選擇直流型號的。其外接電路圖如下圖310所示。首先畫出系統(tǒng)控制的流程圖，再通過編寫出系統(tǒng)的梯形圖。曝氧機控制系統(tǒng)是利用PLC作為主控制器，變頻器，傳感器輔助控制來實現(xiàn)對曝氣機的轉(zhuǎn)速的控制系統(tǒng)。曝氣是使空氣與水強烈接觸的一種手段，其目的在于將空氣中的氧溶解于水中，或者將水中不需要的氣體和揮發(fā)性物質(zhì)放逐到空氣中。通過PLC來控制閥門，從而調(diào)節(jié)流速。本設(shè)計開發(fā)的意義在于運用西門子PLC對污水處理氧化溝曝氧機控制系統(tǒng)進行控制。父母是偉大的，因為他們不辭辛勞地工作來供我讀書、消費，這也成為我在學(xué)習(xí)過程中不斷向前的動力。然后，在此也向這四年來幫助過、關(guān)心過我的老師與同學(xué)表示由衷的感謝！最后，我也得自我感謝。附錄A 污水處理氧化溝曝氧機控制系統(tǒng)的控制電路圖附錄B 對應(yīng)梯形圖的指令表㈠：ST X 0 OR R 0 AN/ X 1 OT R 0 ST R 0 AN/ X 1 PSHS OT Y 0 RDS OT Y 1 POPS F0 (MV) WX 9 DT 0 ST DT 0 K 0 AN= DT 0 K 14 PSHS RST Y 2 RDS RST Y 3 POPS SET Y 4 ST DT 0 K 14 AN= DT 0 K 28 PSHS RST Y 2 RDS SET Y 3 POPS RST Y 4 ST DT 0 K 28 ㈡：AN= DT 0 K 42 PSHS RST Y 2 RDS SET Y 3 POPS SET Y 4 ST DT 0 K 42 AN= DT 0 K 56 PSHS SET Y 2 RDS RST Y 3POPS RST Y 4 ST DT 0 K 56 AN= DT 0 K 70 PSHS SET Y 2 RDS RST Y 3 POPS SET Y 4 ST DT 0 K 70 AN= DT 0 K 84 PSHS SET Y 2 ㈢： RDS SET Y 3 POPS RST Y 4 ST DT 0 K 84 PSHSSET Y 2 RDS SET Y 3 POPS SET Y 4 ST R 0 AN/ T 11 PSHS AN/ T 1 OR T 4 AN/ T 5 OR T 8 OT Y 5 POPS TM X 0 K 50 ST T 0 AN/ T 11 PSHS ST/ T 2 OR T 4 AN/ T 5 ST T 7 AN/ T 9 ORS OR T 10 OT Y 6 POPS TM X 1 K 100 ST T 1AN/ T 11 PSHS ㈣：ST/ T 3 OR T 4 AN/ T 5 ST T 6 AN/ T 8 ORS OR T 10 OT Y 7 POPS TM X 2 K 50 ST T 2 AN/ T 11 PSHS AN/ T 7 OR T 10 OT Y 8 POPS TM X 3 K 100 ST T 3 AN/ T 11 TM X 4 K 50 ST T 4 AN/ T 11 TM X 5 K 600 ST T 5AN/ T 11 TM X 6 K 50 ST T 6 AN/ T 11 TM X 7 K 100 ST T 7 AN/ T 11 TM X 8 K 50 ST T 8 AN/ T 11 TM X 9 K 100 ST T 9 ㈤：AN/ T 11 TM X 10 K 50 ST T 10 AN/ T 11 TM X 11 K 600 ST X 2 AN/ X 1 OT Y 9 ST X 3 AN/ X 1 OT Y A ST X 2 OR X 3 AN/ X 1 OT Y B E