【正文】 感謝他們給我提供了大量的原始資料，并為我的論文寫(xiě)作提出了許多積極而富有建設(shè)性的意見(jiàn)。在這段時(shí)間的學(xué)習(xí)中，我深切地體會(huì)到唐老師對(duì)我的幫助，唐老師從論文的選題、結(jié)構(gòu)，直到整理、最后定稿，都給予了我很多寶貴的建議和幫助。本文結(jié)合過(guò)濾流程的工藝特點(diǎn)和控制要求，完成了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò) PLC 梯形圖的運(yùn)行，完全符合過(guò)濾流程的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。更多的東西有待現(xiàn)場(chǎng)的檢驗(yàn)。在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí)就可以設(shè)計(jì)、制作控制臺(tái)或控制柜，PLC 這外的其他硬件的安裝、成都工業(yè)學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 36 頁(yè)5接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行，以縮短整個(gè)工程的周期。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況。 ③ 編程工具設(shè)定地址 允許用戶(hù)利用編程工具軟件分配各模塊的地址。 分配原則 使系統(tǒng)中的每一個(gè)輸入點(diǎn)都有輸入映像區(qū)的某一位與之相對(duì)應(yīng)。PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循以下原則： ① 根據(jù)工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)要求最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則； ② 控制系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行中能否達(dá)到安全、可靠、穩(wěn)定，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則； ③ 在滿(mǎn)足控制要求的前提下，盡量減少 PLC 系統(tǒng)硬件費(fèi)用。有 FOR 和NEXT 指令構(gòu)成程序的循環(huán)體。比較條件成立時(shí)，觸點(diǎn)就閉合，否則就斷開(kāi)。每個(gè)定時(shí)器均有一個(gè) 16bit 的當(dāng)前值寄存器用以存放當(dāng)前值（16 位符號(hào)整數(shù)） ；一個(gè) 16bit 的預(yù)置值寄存器用以存放時(shí)間的設(shè)定值；還有一位狀態(tài)位，反應(yīng)其觸點(diǎn)的狀態(tài)。STEP 7Micro/WIN 32 為用戶(hù)提供了基本上符合 PLC 編程語(yǔ)言國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC成都工業(yè)學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 29 頁(yè)5611313 的指令集。并根據(jù)所選用的輸入/輸出設(shè)備的類(lèi)型和數(shù)量，確定 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)。I/O 端子排可很容易地整體拆卸。開(kāi)發(fā)人員必須根據(jù)實(shí)際的工藝要求，在軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境中選擇合適的指令，把它們編輯，組合成能夠完成上述功能的程序并下載到 CPU 中執(zhí)行。 PLC 選型 由于設(shè)計(jì)的污水處理控制系統(tǒng)是應(yīng)用在小規(guī)模的污水處理，PLC 可以用于代替幾點(diǎn)起的簡(jiǎn)單控制場(chǎng)合，也可以用用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。編程器上有供編程用的各種功能鍵和顯示燈以及編程、監(jiān)控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。PLC 提供了各種操作電平與驅(qū)動(dòng)能力的 I/0 模塊和各種用途的 I/0 組件供用戶(hù)選用。M0SRAM 存儲(chǔ)器是一種中高密度、低功能、價(jià)格便宜的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可用鋰電池作為備用電源?？梢赃M(jìn)行“級(jí)聯(lián)” ，易于“流水線”操作。日本三菱的 F2 系列 PLC 即采用 CPU8031。Z80 有獨(dú)立的輸入/輸出指令,而且指令格式較短，?執(zhí)行時(shí)間也較短，這樣有利于掃描周期的縮短。 d、在 PLC 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)，產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，去啟閉有關(guān)控制門(mén)電路。 高檔 PLC 除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。如西門(mén)子的 S7300 和 S7400 系列。 按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi) 根據(jù) PLC 結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC 主要可分為整體式和模塊式兩類(lèi)。中型 PLC 不僅具有開(kāi)關(guān)量和模擬量的控制功能，還具有更強(qiáng)的數(shù)字計(jì)算能力，它的通信功能和模擬量處理功能更強(qiáng)大，中型機(jī)比小型機(jī)更豐富，中型機(jī)適用于更復(fù)雜的邏輯控制系統(tǒng)以及連續(xù)生產(chǎn)線的過(guò)程控制系統(tǒng)場(chǎng)合。分類(lèi)時(shí)，一般按以下原則來(lái)考慮。其中 PLC 特有的編程語(yǔ)言—梯形圖一直沿用輸入 輸出自動(dòng)模式 自動(dòng)運(yùn)行燈 手動(dòng)模式 手動(dòng)運(yùn)行燈 手動(dòng)排污閥開(kāi)關(guān) 1 排污閥 1 手動(dòng)排污閥開(kāi)關(guān) 2 排污閥 2 手動(dòng)排污閥開(kāi)關(guān) 3 排污閥 3 手動(dòng)排污閥開(kāi)關(guān) 4 排污閥 4 手動(dòng)過(guò)濾進(jìn)水閥開(kāi)關(guān) 過(guò)濾進(jìn)水閥 手動(dòng)出水閥開(kāi)關(guān) 出水閥 手動(dòng)加壓泵開(kāi)關(guān) 加壓泵 手動(dòng)排水閥開(kāi)關(guān) 排水閥 手動(dòng)排氣閥開(kāi)關(guān) 排氣閥 手動(dòng)反沖洗泵開(kāi)關(guān) 反沖洗泵 手動(dòng)反沖洗進(jìn)水閥開(kāi)關(guān) 反沖洗進(jìn)水閥 成都工業(yè)學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 17 頁(yè)5至今。成都工業(yè)學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 16 頁(yè)5 ④ I/O 接口的統(tǒng)計(jì) 由于本檢測(cè)點(diǎn)的是數(shù)字量，所以只用到數(shù)字量輸入/輸出?？刂崎y門(mén)采用氣動(dòng)蝶閥，控制電磁閥采用兩位五通單控電磁閥。在此會(huì)用到了接觸器、反沖洗泵接觸器，為此該系統(tǒng)選用施耐德LCID0901M5C 交流接觸器，其額定電壓 220V，額定電流 9A。⑶ 適應(yīng)性好，具有柔性由于可編程控制器產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，組合和擴(kuò)展方便。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 映像區(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。 PLC 的工作原理 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(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。外存通常是磁性介質(zhì)或光盤(pán)等，能長(zhǎng)期保存信息。等所有的用戶(hù)程序執(zhí)行完畢之后，將 I/O 映像區(qū)內(nèi)的輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置上，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止工作。因此，今天這種裝置被稱(chēng)作可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng) PC。ⅱ. 自動(dòng)狀態(tài)當(dāng)過(guò)濾器選擇自動(dòng)方式開(kāi)啟時(shí)，該過(guò)濾器將按照過(guò)濾器定時(shí)器所設(shè)定好的時(shí)間間隔定時(shí)自動(dòng)操作，不需要操作工的干預(yù)。成都工業(yè)學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 9 頁(yè)5P L C 盤(pán) 面 設(shè) 備沉降罐排污閥過(guò)濾罐閥門(mén)反沖洗泵控 制 盤(pán)現(xiàn) 場(chǎng) 設(shè) 備圖 控制系統(tǒng)組成圖 設(shè)備控制原理① 沉降罐的控制 沉降罐的控制分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式。當(dāng)設(shè)備處于自動(dòng)工作狀態(tài)時(shí)，所有的設(shè)備將按 PLC 程序中設(shè)定的時(shí)間間隔工作。② 排污沉降一段時(shí)間后，每個(gè)沉降罐底部都會(huì)產(chǎn)生大量的淤泥，這時(shí)就需要依次將沉降罐底部的 4 個(gè)排污閥門(mén)打開(kāi)，并且每次只能有一個(gè)閥門(mén)打開(kāi)，最終將底部的淤泥全部排出。沉降罐是用來(lái)沉降液體中的絮凝物，一般采用 3～5 個(gè)沉降罐并聯(lián)工作。成都工業(yè)學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 6 頁(yè)5第二章 過(guò)濾流程及 PLC 概述 工藝流程及設(shè)備控制要求 沉降、過(guò)濾過(guò)程的原理 圖 是一個(gè)污水處理的流程原理圖。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的歐美國(guó)家除了非常重視污水處理的新理念和新技術(shù)之外，更重視污水處理的自動(dòng)控制問(wèn)題，先后研究開(kāi)發(fā)了各種高效率，智能型和集約型的污水處理系統(tǒng)，并采用了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制處理工藝，取得了非常理想的效果。 我國(guó)污水處理的普遍情況是污水處理能力增長(zhǎng)緩慢、污水處理率低和自動(dòng)化程度不高，且主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：⑴ 污水處理技術(shù)落后長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)污水處理技術(shù)都是沿襲歐美國(guó)家的處理技術(shù)，在吸收、消化的同時(shí)形成自己的技術(shù)，但是我國(guó)現(xiàn)階段采用的大部分技術(shù)都是上個(gè)世紀(jì)歐美國(guó)家的處理技術(shù)。我國(guó)每年排放的污水量已超過(guò) 400 億立方米且處理率低，大量的污水直接排入天然的水體中，造成了嚴(yán)重的水體污染。在這種觀念的驅(qū)使下，水環(huán)境的質(zhì)量越來(lái)越惡劣，水資源短缺也越來(lái)越嚴(yán)重，由此造成的水危機(jī)將成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素。解決好水污染問(wèn)題，對(duì)污水處理后再排放，是保護(hù)生態(tài)環(huán)境以及為人們營(yíng)造良好舒適生活環(huán)境的重要條件。據(jù)統(tǒng)計(jì)已超過(guò) 80%的河流受到不同程度的污染，因此加快污水成都工業(yè)學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 4 頁(yè)5處理務(wù)。這些技術(shù)存在效率低、能耗高、維修率高、自動(dòng)化水平低等缺點(diǎn)，并且嚴(yán)重制約了我國(guó)污水處理能力的提升，使得我們與同時(shí)期的歐美國(guó)家的污水處理技術(shù)存在很大的差距。許多先進(jìn)的污水處理廠基本實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和運(yùn)行過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)無(wú)人值守控制模式。原 水 混 合 加 藥 反 應(yīng) 沉 降 過(guò) 濾 送 水 圖 完整的污水處理流程圖它是將原水（污水，廢水）經(jīng)過(guò)加藥、消毒，然后在沉降罐中沉降，最后通過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾成可以正常利用的水。該過(guò)濾流程工藝采用了 4 個(gè)沉降罐，并且每個(gè)沉降罐底部周?chē)加?4 個(gè)排污閥，在設(shè)定的循環(huán)周期中，4 個(gè)排污閥依次打開(kāi)（4 個(gè)排污閥中只有 1 個(gè)打開(kāi)） ，將罐底的淤泥排出。 過(guò)濾器過(guò)濾流程① 過(guò)濾成都工業(yè)學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 8 頁(yè)5把經(jīng)過(guò)沉降的上層清液分別送入 N1～N8 等 8 個(gè)過(guò)濾器中。當(dāng)設(shè)備處于手動(dòng)工作狀態(tài)時(shí)，操作工可以使用控制盤(pán)上面的按鈕來(lái)控制設(shè)備的運(yùn)行(22。這兩種控制方式都是由 PLC按程序設(shè)定好的操作順序依次控制沉降罐閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，不需要操作工到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)啟閉控制閥門(mén)。ⅲ. 差壓控制狀態(tài)無(wú)論過(guò)濾器選擇何種方式工作時(shí)，只要該過(guò)濾器的差壓開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，儀表盤(pán)上的差壓報(bào)警指示燈點(diǎn)亮，都將自動(dòng)開(kāi)始過(guò)濾器的反沖洗過(guò)程。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱(chēng)相混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱(chēng) PLC。 　　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)。內(nèi)存指主板上的存儲(chǔ)部件，用來(lái)存放當(dāng)前正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序，但僅用于暫時(shí)存放程序和數(shù)據(jù)，關(guān)閉電源或斷電，數(shù)據(jù)會(huì)丟失。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。 　　在用戶(hù)程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O 映像區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)在 I/O 映像區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用?？蓡螜C(jī)控制，也可聯(lián)網(wǎng)操作。其特點(diǎn)有：高標(biāo)準(zhǔn)：符合 IEC6094741 和 標(biāo)準(zhǔn)。 加壓泵）一般的泵產(chǎn)品，就驅(qū)動(dòng)方式而言，可分為交流泵和直流泵。輸入/輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表 表 系統(tǒng) I/O 接口對(duì)應(yīng)圖表 的發(fā)展 早期的的 PLC 一般稱(chēng)為可編程邏輯控制器。20 世紀(jì) 70 年代，微處理器的出現(xiàn)使 PLC 發(fā)生了巨大的變化。 按 I/O 點(diǎn)數(shù)容量分類(lèi) 一般而言，處理 I/O 點(diǎn)數(shù)越多，控制關(guān)系就越復(fù)雜，用戶(hù)要求的程序存儲(chǔ)器容量越大，要求 PLC 指令及其他功能比較多，指令執(zhí)行的過(guò)程也比較快。典型的中型機(jī)有 SIEMENS 公司的 S7300 系列、OMRON 公司的 C200H 系列、AB 公司的 SLC500 系列等模塊式 PLC 產(chǎn)品。 ? 整體式結(jié)構(gòu) 整體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是將 PLC 的基本部件，如 CPU 板、輸入板、輸出板、電源板等緊湊的安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)殼內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)整體，組成 PLC 的一個(gè)基本單元（主機(jī)）或擴(kuò)展單元。 整體式 PLC 每一個(gè) I/O 點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，在小型控制系統(tǒng)中一般采用整體式結(jié)構(gòu)。高檔PLC 機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。分時(shí)分渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、組合、比較和變換等操作，完成用戶(hù)程序中規(guī)定的邏輯式算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)。Z80 輸入/輸出指令格式較短，相應(yīng)的輸入/輸出設(shè)備編碼也較短，所以相應(yīng)的譯碼硬件器較簡(jiǎn)單。MCS－51 系列單片機(jī)是美國(guó)INTEL 公司在 MCS－48 單片機(jī)基礎(chǔ)上，于 80 年代初推出的產(chǎn)品，具有高集成度、高可靠性、高功能、高速度、低價(jià)格等特點(diǎn)。 （2）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 它用以存放系統(tǒng)工作程序（監(jiān)控程序） 、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令解釋功能子程序的調(diào)用管理程序，?以及對(duì)應(yīng)定義（I/0、內(nèi)部繼電器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移成都工業(yè)學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 22 頁(yè)5位寄存器等存儲(chǔ)系統(tǒng)）參數(shù)等功能。?一旦交流電源停電，用鋰電池來(lái)維持供電，可保存 RAM 內(nèi)停電前的數(shù)據(jù)。如輸入/輸出電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串/并行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、?誤碼較驗(yàn)、A/D 或 D/A 轉(zhuǎn)換以及其它功能模塊等。編程器的鍵盤(pán)采用梯形圖語(yǔ)言鍵符式命令語(yǔ)言助記符，也可以采用軟件指定的功能鍵符，通過(guò)屏幕對(duì)話方式進(jìn)行編程。由于他有極強(qiáng)的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮起作用，PLC 在下列領(lǐng)域中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用：機(jī)床控制、食品工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、陶瓷工業(yè)、電力自動(dòng)化設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、電梯、中央空調(diào)、真空裝置、恒壓供水和化工系統(tǒng)各種泵和電磁閥的控制等。S7200 的指令豐富，結(jié)構(gòu)緊湊，指令功能強(qiáng)大，易于掌握，操作方便，同時(shí)它的擴(kuò)展性良好，內(nèi)置有高速計(jì)數(shù)器、高速輸出、PID 控制器、RS485 通信/編程接口、PPI 通信協(xié)議、MPI 通信協(xié)議和自由方式通信功能。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能。 ④ 選擇合適 PLC 確定 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)后，就根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)、控制要求等來(lái)進(jìn)行 PLC 的選擇。通過(guò)調(diào)制調(diào)節(jié)器可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程，可以