【正文】 數(shù)據(jù)通訊與分離模塊完成 PLC 與微機(jī)間數(shù)據(jù)和命令的雙向傳送，并將得到的數(shù)據(jù)按系統(tǒng)要求的格式分離成系統(tǒng) 變量。 我們?cè)谡n題研究中下位機(jī) PLC 采用梯形圖來(lái)編制程序。對(duì) 于復(fù)雜的系統(tǒng)，在梯形圖設(shè)計(jì)中采用大量的中間單元來(lái)完成記憶、 連鎖 、互鎖等功能，由于需要考慮的問(wèn)題較多，分析起來(lái)非常困難，并且很容易遺漏一些該考慮的問(wèn)題，且修改和閱讀也很困難。 圖 34 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 系統(tǒng)構(gòu)成 CPU 模塊的選擇 編程器的選擇 I/O 模塊的選擇 電源框架的選擇 消耗電流計(jì)算計(jì)算 模塊排列的決定 安裝和配線 N Y 選擇標(biāo)準(zhǔn) 程序存儲(chǔ)器容量 功能存儲(chǔ)器容量 通訊功能的必要性 特殊功能 調(diào)試功能的必要性 選擇標(biāo)準(zhǔn) 程序編制方法（圖示或命令語(yǔ)句） 圖面化的必要性 保存方法 選擇標(biāo)準(zhǔn) 輸入輸出規(guī)格 I/O 點(diǎn)數(shù) 接線（端子臺(tái) /插座） 特殊模塊（安裝位置） 選擇標(biāo)準(zhǔn) I/O 槽數(shù) +5V 電源容量 +24V 傳感器用電源容量 選擇標(biāo)準(zhǔn) AC/DC 線路 輸入輸出線路 耐噪聲 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 控制軟件 PLC 梯形圖所用邏輯符號(hào)與繼電器、接觸器系統(tǒng)原理圖的相應(yīng)符號(hào)極其相似，人們能迅速熟悉該種編程語(yǔ)言。 （ 4） 泥處理單元由濃縮池與脫水機(jī)房合建組成。 （ 2）各處理構(gòu)筑物布置緊湊 。另外由于上部加了混凝土蓋，對(duì)于表曝機(jī)不太適合。這種處理辦法特別適用于需采用自重抗浮的情況。既與罩棚相呼應(yīng)，又減弱了純構(gòu)筑物的僵硬、呆板。其特點(diǎn)外形美觀，視覺(jué)效果好，設(shè)備設(shè)在室內(nèi)，便于維護(hù)管理。 對(duì)于環(huán)保要求較嚴(yán)格的污水處理廠，可考慮在處理構(gòu)筑物增設(shè)上部建筑或加蓋的方式，以隔絕臭氣。這些不足，我們選用上位微機(jī)來(lái)彌補(bǔ)。 PLC 在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中要完成信號(hào)實(shí)時(shí)采樣、脈沖量累計(jì)、預(yù)警報(bào)信號(hào)監(jiān)測(cè)與報(bào)警輸出等，并通過(guò)各種傳感變送器與傳感器連接。 圖 33 集中控制系統(tǒng) 用 PLC 構(gòu)成的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，有自動(dòng)和手動(dòng) 兩 種運(yùn)行方式。 我們采用一臺(tái) PLC 控制多臺(tái)監(jiān)測(cè)儀器的集中控制系統(tǒng)。 圖 31 系統(tǒng)控制設(shè)備框圖 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)步驟如圖 32 所示 。這樣既方便 了總圖的布置，又節(jié)省的工程造價(jià) 。在某些情況下，全廠的電纜溝可以借助某個(gè)構(gòu)筑物實(shí)現(xiàn)。 在電纜布置 上，也有著與大型污水處理廠不同的特點(diǎn)。在條件允許的情況下，盡量提高污水廠的自動(dòng)化程度。因?yàn)?，盡管污水廠較小，如果沒(méi)有自動(dòng)化程度較高的自控系統(tǒng)，往往需要按崗定員，這樣 300020200 噸 /日的污水處理廠也需要 1030 人。盡量做到無(wú)人值守。本系統(tǒng)利用 STEP7 對(duì)西門子可編程序控制器進(jìn)行配置、編程。單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器可以避免因?yàn)橄到y(tǒng)局部故障導(dǎo)致歷史數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象的發(fā)生。對(duì)一些污水處理廠重要的物理量如各個(gè)進(jìn)水泵的電流、頻率、出口壓力等都實(shí)時(shí)顯示在主工作站的主界面上，便于調(diào)度員及時(shí)污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 掌握系統(tǒng)的 運(yùn)行情況 。各工作站均采用 Windows 2020 Professional 中文版操作系統(tǒng)。 （ 1） 操作系統(tǒng)軟件 Windows 2020 Professional 中文版操作系統(tǒng)提供了一個(gè)快速、 高效的多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境，是目前使用廣泛的工控操作系統(tǒng)。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)采用 Microsoft SQL Server 2020 中文版軟件。所以本系統(tǒng)可以快速的采集和處理由 PLC 所采集的數(shù)據(jù)，符合控制系統(tǒng)要求的快速性。 SINEC L2又分為如下子協(xié)議 :L2TF、 L2FMS、 L2DP 及 L2AP。 監(jiān)控系統(tǒng)由操作員工作站、服務(wù)器工作站、投影儀、打印機(jī)、 2 個(gè) PLC 工作站和現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備。 （ 3) 分站控制，用可編程控制器和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等自控設(shè)備，自動(dòng)監(jiān)控所屬范圍運(yùn)行。具體控制分為 : （ 1) 現(xiàn)場(chǎng)就地手動(dòng)控制，設(shè)現(xiàn)場(chǎng)箱或按鈕站，由“現(xiàn)場(chǎng) /遙控”轉(zhuǎn)換控制狀態(tài)，“現(xiàn)場(chǎng)”設(shè)點(diǎn)動(dòng)按鈕，用于調(diào)整和檢修。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 和合功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能。 RS485通訊 /編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。根據(jù)具體要求， PLC 總體配置如下 : 中央處理模塊 (CPU)選用 CPU226，共有 24 點(diǎn)輸入和 16 點(diǎn)輸出，滿足自動(dòng)控制所需的輸入輸出要求。 根據(jù)具體情況， 本監(jiān)控系統(tǒng)的 PLC 分成水區(qū) PLC 和泥區(qū) PLC 兩個(gè)分站。 對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化工程 (特別是中大規(guī)?？刂葡到y(tǒng) )來(lái)講，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。多數(shù) PLC 具有RS232 接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來(lái)越顯著，甚至有人提出 網(wǎng)絡(luò)就是控制器 的觀點(diǎn)說(shuō)法。 輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，如 EPROM、 EEPROM 寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。小編程器 PLC 一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。 以上所說(shuō)各種設(shè)備均為系統(tǒng)中 PLC 的監(jiān)控對(duì)象，系統(tǒng)一次設(shè)備與 PLC 的連接 : 其中配電設(shè)備通過(guò)傳感器與 PLC 進(jìn)行通訊，使 PLC 能監(jiān)測(cè)到配電設(shè)備的各種開(kāi)關(guān)量和模擬量，進(jìn)而達(dá)到監(jiān)控配電區(qū)的作用 。 傳送機(jī) :用來(lái)將處理好的泥餅從脫水泵房運(yùn)送出去。 （ 2) 泥區(qū)分布的一次設(shè)備及其功能 排污泵 :主要是將沉砂池中的污泥送入初沉池中，進(jìn)而對(duì)污泥進(jìn)行處理。它的穩(wěn)定性對(duì)于整個(gè)污水處理廠的安全運(yùn)行至關(guān)重要。 柵格機(jī) :主要用于各個(gè)進(jìn)水泵的入口處，防止較大的污物進(jìn)入泵內(nèi)，進(jìn)而保護(hù)進(jìn)水泵，保證 其能正常工作。 設(shè)備分布 污水處理的一次設(shè)備主要包括 :進(jìn)水泵、排污泵、柵格機(jī)、配電設(shè)備、傳送機(jī)、各種傳感器和各種檢測(cè)儀表等。必要時(shí)，增加相應(yīng)的環(huán)保措施。若空中有高壓線，則在地面上可考慮大量的進(jìn)行綠化，在滿足電氣相關(guān)規(guī)范的同時(shí)，盡可能的增加廠區(qū)的綠化面積。有條件的盡量放坡處理，不做擋墻，以節(jié)省土建投資。 一般來(lái)講 ，對(duì)于污水廠的現(xiàn)狀情況應(yīng)充分考慮，因地置宜，若廠址高差變化太大，廠區(qū)內(nèi)的設(shè)計(jì)地坪也應(yīng)隨之調(diào)整，采取不同標(biāo)高。在小型污水處理廠內(nèi)多采用類似策略，可以大大節(jié)省工程費(fèi)用，方便維護(hù)管理。通過(guò)連接構(gòu)筑物的渠道應(yīng)做沉降縫。有時(shí)泥處理和水處理單元也可合建。對(duì)于采用 SBR 法的小型污水處理廠，一般將沉砂池與 SBR 池通過(guò)渠道相連、污泥濃縮池與脫水機(jī)房和泥餅堆放場(chǎng)合建。 污水廠布局及其 主要 PLC 設(shè)備 分布 由于污水廠較小，各構(gòu)筑物之間一般用渠道相連，既節(jié)省了占地，又減少了水頭損失。字母數(shù)字顯示，帶菜單引導(dǎo)的參數(shù)輸入和標(biāo)定。 型號(hào)： CUC101A0 產(chǎn)品概述： 產(chǎn)品運(yùn)用光學(xué)原理的可靠的濃度測(cè)量，利用區(qū)域跟蹤浸沒(méi)式傳感器，直接兩虛測(cè)量濃度面。 ； 顯示 ： 液晶顯示（ DO,O2 或飽和率 ,溫度同時(shí)顯示） ； 溫度補(bǔ)償 ： 自動(dòng)溫度補(bǔ)償 ； 周圍溫度 ： 0～ 45℃； 校正方法 ： 空氣中自動(dòng)校正 ； 水質(zhì)轉(zhuǎn)換 ： 淡水 /海水轉(zhuǎn)換測(cè)定 ； 電源 ： 電池供電（ 4 節(jié) 電池） ； 外形 ： 儀器本身 :75（ W） 38 （ H） 180 （ D） mm,電極 Ⅴ Φ29155 ； 重量 ： 300g； 材質(zhì) ： 主體 :ABS 樹脂 ,探頭 :PE,黃銅（鉻處理 ） 污泥液位測(cè)量系統(tǒng) 該裝置是通過(guò)濃度變送器，應(yīng)用成熟的雙 光束，脈動(dòng) 光方法實(shí)現(xiàn)。1% ； 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 飽和率 : 177。 型號(hào)：傳感器 C0S42 變送器 C0M2530010 產(chǎn)品概述： 測(cè)定范 圍 DO:～ :～ % 飽和率 :～ %水溫 :0～ 60℃； 精度 DO:177。 DO 計(jì)（水中溶解氧測(cè)定儀） 測(cè)量原理是覆膜式，電流測(cè)量傳感器。 結(jié)構(gòu)緊湊，內(nèi)置背光液晶屏，手 /自動(dòng)校準(zhǔn)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，繼電器控制輸出（ 4 個(gè)），歷史數(shù)據(jù)分析， RS232 接口。 產(chǎn)品概述： 懸浮固體濃度分析儀內(nèi)置微處理器 ,配置先進(jìn) ,功能強(qiáng)大 ,應(yīng)用于對(duì) SS 檢測(cè)的工業(yè)處理過(guò)程中。 組件：對(duì)各種應(yīng)用提供組合式最佳解決方案，如可伸縮式支架。 電導(dǎo)率：測(cè)量系統(tǒng)適用于純水、酸液或堿液等所有范圍內(nèi)的電導(dǎo)和濃度。 型號(hào)： 傳感器 CPS112AA2TSA 變送器 CPM253PR0010 產(chǎn)品概述： pH 氧化還原：各 種 pH 玻璃電極。上海光華愛(ài)爾美特。NPT 螺紋連接 ； ⑺ 內(nèi)部集成的溫度傳感器可對(duì)超聲波運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)精 確測(cè)量 ； ⑻ 測(cè)量值線性化（可達(dá) 32 個(gè)點(diǎn)），單位可以是長(zhǎng)度、流 量或流速 ； ⑼ 非接觸式測(cè)量，不受介質(zhì)特性影響 。 型號(hào)：傳感器 FDU80RG2A 變送器 FMU682R1A1A1 產(chǎn)品性能 : ⑴ 菜單是引導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)操作，四行文本顯示 ； ⑵ 現(xiàn)場(chǎng)顯示包絡(luò)線進(jìn)行診斷 ； ⑶ 附送 TOF Tool 操作軟件，可進(jìn)行操作與診斷 ； ⑷ 旋轉(zhuǎn) IP68 鋁外殼 ； ⑸ 可進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和顯示 ； ⑹ 過(guò)程連接有 G1189。 超聲波液位計(jì) 超聲波液位計(jì)是非接觸式測(cè)量?jī)x表，該儀表通過(guò)對(duì)超聲波發(fā)射和反射的行程所需的時(shí)間和測(cè)量距離成正比的原理測(cè)量液位。 ⑸ 盡量選用國(guó)內(nèi)可靠成熟的儀表產(chǎn)品，以節(jié)約投資，也方便維修。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 ⑶ 準(zhǔn)確全面反映各處理單元的出口的主要水質(zhì)情況。 儀表設(shè)備的選擇 在儀表選型上，介于監(jiān)測(cè)儀表的重要性，在儀表選型上應(yīng)遵循： ⑴ 準(zhǔn)確全面反映進(jìn)廠水的水質(zhì)水量情況。 CPU 主要負(fù)責(zé)程序的 運(yùn)行等工作；模塊的電源不僅向 CPU 供電，還要滿足與 CPU 模塊相連的其他模塊的用電需求；該模塊本身自帶一定數(shù)量的開(kāi)關(guān)量 I/O 點(diǎn)，如果能夠滿足控制要求，則可以不再需要開(kāi)關(guān)量 I/O 模塊 ⑵擴(kuò)展模塊：由于 CPU 模塊本身的 I/O 點(diǎn)非常有限、而且無(wú)模擬量 I/O 點(diǎn)，所以有時(shí)需要數(shù)字量 I/O 模塊、模擬量 I/O 模塊等一些特殊功能的模塊。 SIMATIC S7200 自動(dòng)化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，它主要由 CPU 模塊、擴(kuò)展模塊和總線連接電纜構(gòu)成。模塊化及無(wú)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，堅(jiān)固耐用，容易擴(kuò)展和廣泛的通訊能力，容易實(shí)現(xiàn)的分布式結(jié)構(gòu)以及用戶友好的操作使SIMATIC S7200 成為中、低檔性能控制領(lǐng)域中首選的理想解決方案。性價(jià)比高； 最大 數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)為 40 點(diǎn)； 數(shù)據(jù)內(nèi)存容量： 13K 字節(jié) ； 電源電壓范圍： AC 100～ 230V DC 24V； 基本指令處理速度：≤ s/指令； SIMATIC S7200 簡(jiǎn) 介 SIMATIC S7200 系列 PLC 是西門子公司生產(chǎn)的大中型可編程序控制器，其功能強(qiáng)大，穩(wěn)定性高，完全適合城市污水處理對(duì)可編程序控制器功能的要求?，F(xiàn)場(chǎng) PLC 控制子站是直接監(jiān)視和控制若干工藝生產(chǎn)過(guò)程單元，其主要設(shè)備是： SIEMENS 的 S7— 200 CPU226 系 列 PLC 可編程控制器。通訊軟件包往往是和通訊硬件一起使用的，如調(diào)制解調(diào)器等。在選用 PLC 時(shí)，有無(wú)支持技術(shù)條件也是重要的選擇依據(jù)。用 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)有集中控制、遠(yuǎn)程 I/O控制和分布式控制等三種方式。對(duì)于中、大規(guī)模的 PLC，往往用于工藝比較復(fù)雜，且多變的場(chǎng)合，程序改變較多，因此一般都使用 CMOSRAM 存儲(chǔ)器，且有后備電池，以便關(guān)機(jī)時(shí)保存存儲(chǔ)信息。 存儲(chǔ)器類型及其容量選擇。 輸入輸出模塊選擇。 功能選擇要根據(jù)不同的控制對(duì)象確定。 PLC 響應(yīng)時(shí)間的影響因素有：輸入信息時(shí)， CPU 讀解用戶邏輯網(wǎng)絡(luò)時(shí)間和輸出時(shí)間。 關(guān)于可編程控制器選型的一般原則可從以下幾方面考慮： 明確控制對(duì)象 要求。 PLC 設(shè)備及儀表選型 PLC 選型原則 利用可編程序控制器（ PLC）組成遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，首先遇到的是 PLC 的選型問(wèn)題。 ⑷ 化驗(yàn)所需要的參數(shù)。 ⑵ 生產(chǎn)過(guò)程分析報(bào)告、報(bào)表和圖形。 廠級(jí)管理 PLC 系統(tǒng) 為了及時(shí)地對(duì)來(lái)自污水處理現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)信息進(jìn)行收集、儲(chǔ)存、分析和加工處理，以便工廠領(lǐng)導(dǎo)層對(duì)生產(chǎn)管理的準(zhǔn)確決策，設(shè)計(jì)中考慮了廠級(jí)管理終端。該系統(tǒng)運(yùn)行、故障信號(hào)送入 PLC 顯示，根據(jù)儲(chǔ)泥池液位， PLC 給出設(shè)備的開(kāi)、停命令，運(yùn)行中設(shè)備根據(jù)自帶的控制 程序動(dòng)作，給料機(jī)組機(jī)開(kāi) /停與離心脫水機(jī)。 其主要設(shè)備有： 離心脫水機(jī)，污泥進(jìn)料泵，沖洗水泵，皮帶輸送機(jī)，無(wú)軸螺旋輸送機(jī)，隔膜計(jì)量泵，攪拌機(jī)。 對(duì)于工藝專業(yè)要求檢測(cè)的各種工藝參數(shù)，水泵、加藥設(shè)備、離心脫水機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。 強(qiáng)制反 沖 洗 : 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 若反洗效果不佳，說(shuō)明濾路可能出現(xiàn)堵塞，此時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閥，開(kāi)啟反沖洗出水閥，開(kāi)