【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計 38 圖 56 SBR2池滿設(shè)備動作 一分鐘后， SBR1 池進泥閥（ ）與鼓風(fēng)機 ()停止， SBR1 池靜置，如圖 57 所示 圖 57 SBR1池靜置 一段時間后， SBR2 池鼓風(fēng)機 ()、進泥電磁閥 ()和進泥泵 ()全部停止， SBR2 池也進入靜置階段，如圖 58 所示 圖 58 SBR SBR2池。 畢 業(yè) 設(shè) 計 36 圖 52 粗 /細格柵啟動狀態(tài) 當(dāng)集水池達到高水位即 =1 時，集水池高水位指示燈（ ）亮 10 秒，同時所有泵停止工作，如圖 53 所示 圖 53 集水池高水位狀態(tài) 定時到達， 滅，同時 SBR1 池進水閥 ()打開，進水泵 ()啟動，如圖 54 所示： 畢 業(yè) 設(shè) 計 37 圖 54 SBR1池進水 當(dāng) SBR1 池到達高水位，傳感器（ ）相應(yīng)，高水位指示燈 ()亮，同時 SBR2 池進水閥（ ）打開， SBR2 池開始進水，鼓風(fēng)機（ Q10）、進泥泵（ Q14）SBR1 池進泥閥（ Q15）打開如圖 55 所示。裝載完成之后即可啟動程序，對已經(jīng)編寫好的 PLC 程序進行模擬仿真。使用該軟件模擬之前需要將已經(jīng)編寫好的 PLC 程序在“ STEP 7 MicroWIN SP6”軟件環(huán)境中“編譯”并“導(dǎo)出”。限于該軟件條件的限制，需修改 PLC 程序中部分 I/O 端口再進行模擬仿真。 模擬 調(diào)試 限于實驗室條件的限制，需要先利用軟件對已經(jīng)設(shè)計好的 PLC 程序進行模擬調(diào)試，本次設(shè)計采用 S7_200 漢化版 的軟件對 PLC 程序進行模擬仿真。試驗調(diào)試就是根據(jù)工業(yè)應(yīng)用的特定環(huán)境對設(shè)計進行檢查，看它是否能達到預(yù)期的目標。集水池和兩 SBR 池的實時水位情況可以在圖 423 左上角 顯示，歷史水位情況在圖 423 右上角顯示。 本設(shè)計還設(shè)定了， SBR 池高低水位報警設(shè)定，集水池和兩 SBR 池水位實時曲線、歷史曲線顯示，如圖 423 所示。設(shè)定好運行次數(shù)，按下 start 開關(guān)，系統(tǒng)自動運行，當(dāng)?shù)竭_設(shè)定次數(shù)時，系統(tǒng)停止。 MCGS 自動界面如圖 422 所示 。 經(jīng)過以上設(shè)計，最終設(shè)計 MCGS 手動界面如圖 221 所示 。 圖 420 添加腳本圖 為使界面能夠單獨運行，所以在集水池、 SBR1 池、 SBR2 池進 /出水需要用到腳本程序，其中鼓風(fēng)機運作時間控制需要用到定時器或者延時函數(shù)。 在策略組態(tài)中， 右擊 圖標選擇“新增策略行”，此時會出現(xiàn)一條策略，但沒有添加腳本程序。根據(jù)實時數(shù)據(jù)庫中設(shè)置的各開關(guān)量以及 PLC 編程中使用的各 I/O 口，增加合適的通道用來與 PLC 通信。 圖 418 添加 驅(qū)動圖 選擇“內(nèi)部屬性”可以增加和刪除通道，如圖 419 所示。 本驅(qū)動構(gòu)件用于 MCGS軟件讀寫西門子 S7200 系列 (包括 S7_21X、 S7_22X 等 )PLC 設(shè)備的各種寄存器的數(shù)據(jù) ， 采用西門子 PPI 協(xié)議，串口子設(shè)備，須掛接在“通用串口父設(shè)備”下才能工作。 當(dāng)與 PLC連接出現(xiàn)圖 417所示的畫面時，需要做以下檢查： PLC端口連接是否正常； PLC端口設(shè)置是否與上述“ 通用串口父設(shè)備屬性編輯 ”中各屬性的的設(shè)置一致； PLC是否被其它設(shè)備占用，在 MCGS下載過 程中需要停止 PLC編程軟件“ STEP 7 MicroWIN SP6”的使用，否則，該軟件占用 PLC端口，會出現(xiàn)圖417顯示的界面。 圖 414 報警窗口 畢 業(yè) 設(shè) 計 30 圖 416 通用串口父設(shè)備屬性編輯 以上參數(shù)設(shè)置，要按照所通訊設(shè)備的要求來設(shè)置，如果設(shè)置錯誤，會導(dǎo)致無法正常通訊。使“ 西門子 _S700PPI”成為“通用串口父設(shè)備”的子目錄。在通用設(shè)備中選擇“通用串口父設(shè)備”和“ 西門子 _S700PPI”，點擊確認。 畢 業(yè) 設(shè) 計 29 雙擊報警窗口，彈出屬性設(shè)置窗口，如圖 415 所示。選取“工具箱”中的“報警顯示”構(gòu)件。特別是在事故發(fā)生后，這種分析對于調(diào)查事故發(fā)生的原因很重要，本系統(tǒng)需設(shè)置報警的數(shù)據(jù)對象 是水 位 1。實時報警可提示操作人員進行及時處理，避免事故發(fā)生。 實時報警 實際運行時，可能會發(fā)生參數(shù)越限 情況。 (6) 單擊 “ 保存 ” 按鈕。 (5) 用同樣的方法建立 SBR1 池與液位 2 及 SBR2 與液位 0 之間的動畫連接。在 “ 大小變化 ” 頁按圖 413 進行屬性設(shè)置。 圖 412 將集水池進行動畫連接 (2) 選中 “ 折線 ” ，右端出現(xiàn)的〉。畫完后如圖 411 所示。主畫面上還有“液位顯示”、“報警數(shù)據(jù)”、“數(shù)據(jù)顯示”等菜單，點擊可進入 畢 業(yè) 設(shè) 計 27 相應(yīng)畫面進行操作。如果想了解污水池的液位、電機的狀態(tài)等情況，可以切換到某個分畫面。 圖 410 定義數(shù)據(jù)對象 主界面的設(shè)計 主畫面顯示整個污水處理廠的工藝流程。 定義數(shù)據(jù)對象的內(nèi)容主要包括： 1． 定義數(shù)據(jù)變量名稱與類型； 2． 確定數(shù)據(jù)變量存盤信息，如存盤的周期、存盤的時間和保存期限等。 定義數(shù)據(jù)對象 先對系統(tǒng)進行分析后，再確定需要定義的數(shù)據(jù)對象。在登入狀態(tài)下，不同的用戶有不同的權(quán)限，可以對給予授權(quán)的 畢 業(yè) 設(shè) 計 26 參數(shù)進行修改。 2． 界面設(shè)計效果 程序運行時首先進入主畫面，顯示污水處理的整個工藝流程，電機狀態(tài)畫面顯示各個開關(guān)量的狀態(tài)，液位報警窗口顯示各個污水池水位的高低，并且報警燈發(fā)光。 (3) 要擬定工程的總體規(guī)劃和設(shè)想，要考慮許多問題如系統(tǒng)需要實現(xiàn)哪些功能，控制流程采用何種方式實現(xiàn)，需要設(shè)定何種用戶窗口界面，最終達到的動畫效果怎樣以及怎么定義實時數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)變量等。它采用 MCGS 組態(tài)軟件來控制和管理，是一套由組態(tài)軟件構(gòu)造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集顯示、報警處理和報表輸出等多種方式，以最直觀的方式表現(xiàn)出監(jiān)控對象狀態(tài)與參數(shù)，從而實現(xiàn)流程控制，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，向用戶提供解決實際問題的方案。當(dāng)以上步驟完成以后，先進行組態(tài)檢查通過后就可以進入運行環(huán)境進行調(diào)試 [14]。即水位發(fā)生變化時，圖符會 以動畫的形式適時顯示出來。 6． 鏈接。主控窗口可以調(diào)度和管理一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口的打開或關(guān)閉。此過程在用戶窗口實現(xiàn)，主要用于完成工程中人機交互的界面，如：水池水位變化的動態(tài)顯示、高低水位報警輸出、水位歷史數(shù)據(jù)與曲線圖表等。首先在實時數(shù)據(jù)庫窗口建立新的數(shù)據(jù)庫文件，然后按要求定義不同類型和名稱的變量，必須與設(shè)備要求的數(shù)據(jù)庫完全一致，最后將 設(shè)備與數(shù)據(jù)對應(yīng)起來，從而實現(xiàn)畫面的連續(xù)動作。首先定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量，其目的是實現(xiàn)上下位機通訊，即通過設(shè)備窗口配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備實現(xiàn)計算機與智能儀表之間的連接。 圖 49 MCGS軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 運用 MCGS 制作所需運行界面的一般過程： 畢 業(yè) 設(shè) 計 25 1． 啟動 MCGS 組態(tài)環(huán)境，建立新工程。模擬運行環(huán) 境由圖形界面運行程序、實時數(shù)據(jù)庫運行程序等若干個運行程序組成。首先畫出控制界面，然后建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，最終將圖形與用戶數(shù)據(jù)對應(yīng)起來，進行編譯運行就可以在模擬運行環(huán)境中看到運行效果。 上位機界面設(shè)計 組態(tài)軟件的介紹 組態(tài)軟件由組態(tài)環(huán)境和模擬運行環(huán)境兩個部分組成。 集水池高水位指示燈 ()亮 2S 后， SBR1 池進水閥（ ）打開，進水泵（ ）運作， SBR1 池到達高水位時，指示燈（ ）亮，鼓風(fēng)機 ()運作，進泥閥 ()打開，進泥泵 ()運作，計時 1 分鐘開始，計時到達，鼓風(fēng)機、進泥泵停止， 靜置 30S 后 潷水器 ()運作，到達低水位，低水位指示燈 ()亮 2S 后重新進水。低水位指示燈滅， SBR 池再次進入污水。空氣閥門關(guān)閉 10S 后，潷水器開始運行，將池內(nèi)的上清液排 入河道 ，當(dāng) SBR 池液位下降到一定高度后 畢 業(yè) 設(shè) 計 23 潷水器停止運行，低水位指示燈亮。 SBR池內(nèi)進水閥門同時開啟，當(dāng) 1SBR 池與 2SBR 池水位升到一定液位后集水池閥門，進水泵與粗 /細格柵除污機全部停止。其流程圖如下： 圖 46 集水池設(shè)計 流 圖 開始 自 動 運行？ 手動運行 計時 30S 集水池進水泵啟動 集水池是否到達高液位？ 結(jié)束 集 水池高水位指示燈亮 2S Y N N Y 畢 業(yè) 設(shè) 計 22 根據(jù)集水池計流程圖 編寫 梯設(shè)形圖 如下： 圖 47 集水池梯形圖 按下啟動開關(guān) ()， 30S 后集水池進水泵 ()運作，高水位時指示燈 ()亮 2S，當(dāng)集水池水降到低水位時， ()閉合，集水池進水泵 ()再次運行泵入污水。 畢 業(yè) 設(shè) 計 21 2 集水池設(shè)計 污水經(jīng)過粗 /細格柵除污機后進入集水池，當(dāng)集水池處于低水位時，關(guān)閉集水池后面與其相連的所有閥門。粗格柵 /細格柵除污機在進水泵開始工作 30S后開啟，然后開啟 10S，關(guān) 閉 10S。 原污水 圖 43 自動操作模式 流程圖 粗 / 細格 柵機 集水池 SBR池 潷水器 皮帶運輸機 鼓風(fēng)機 污泥池 清水排出 畢 業(yè) 設(shè) 計 19 1． 粗 /細格柵流程設(shè)計 粗 /細格柵系統(tǒng)由粗 /細格柵除污機各一臺，由時間間隔控制其開或者停。 SBR 池及進水、反應(yīng)、沉淀、排水一體，由兩個 SBR 池 構(gòu)成一組，輪流運轉(zhuǎn)，一池一池地間歇運行。在此模式下，可以通過按鈕對粗 /細格柵 機、鼓風(fēng)機，潷水器，以及各類泵進行控制。在手動控制模式下，每個設(shè)備可以單獨運行，以測試設(shè)備的性能，如圖 41 所示。 虹吸式潷水器 性能可靠，價格便宜，是本設(shè)計的第一選擇 。 4． 套筒式潷水器 多為不銹鋼制，造價偏高，且密封件為橡膠制品，壽命有一定限制 [13]。 3． 旋轉(zhuǎn)式潷水器 優(yōu)點是運行可靠、負荷大，適用于大型裝置，應(yīng)用最為廣泛。 1． 固定式潷水器 優(yōu)點是成本低，運行可靠，缺點是操作繁瑣，管路內(nèi)易吸收表面浮泥和底部沉泥。因而，潷水器是 SBR 工藝排水的最好選擇，它只撇出活性污泥沉淀后的上清水，在水位下降過程中保持水面平穩(wěn)，不擾動下面的污泥層。 潷水器選型 SBR 法由于是周期排水，排水時池內(nèi)水位是變化的，進水時水位由最低升至最高，出水時水位由最高降至最低，故 SBR 反應(yīng)池出水管位置必須設(shè)在最低 畢 業(yè) 設(shè) 計 16 水位以下。 圖 35 投入式液位 計 投入式液位計 利用流體靜力學(xué)原理測量液位 ，其 中間帶有通氣導(dǎo)管 電纜及專門的密封技術(shù)，既保證了傳感器的水密性，又使得參考壓力腔與環(huán)境壓力相通，從而保證了測量的高精度和高穩(wěn)定性。 其 有 3 種 標準信號 輸出方式分別為 4～ 20mA、 0～ 5v、 0～ 10mA，用戶可根據(jù)需要任意選則。 投入式液位計應(yīng)用十分廣泛，在石油化工、 冶金 、電力、制藥、供排水、環(huán)保等行業(yè)中都有應(yīng)用。 液位計選型 液位計分為兩類：一類為接觸式液位計，如單 法蘭 靜壓 /雙法蘭差壓液位計，浮球式液位計，磁性液位計， 投入式液位計 ，電動內(nèi) 浮球液位計 等。 接觸器選型 在控制系統(tǒng)中，所有設(shè)備是根據(jù)控制面板上的按鈕情況或者根據(jù)傳感器的反饋值進行動作的，因此需要 PLC 根據(jù)當(dāng)前的工作情況，以及按鈕的情況來控制所有設(shè)備的啟停，在此用到了大量接觸器：如格柵機接觸器、鼓風(fēng)機接觸器、各種泵 接觸器、電磁閥接觸器等。輸入 口如果有有源信號裝置，需要考慮信號裝置的電源等級和容量，最好不要使用 PLC 自身的 24V 直流電源，以圖 34 SBR污 水處理系統(tǒng) PLC控制外部接線 圖 KM0KM1KM2KM3KM4KM7KM13KM14KM5KM10KM11KM12KM6KM15KM16KM172MML+NL12L2L3LPLC226自動運行開關(guān)集水池高水位信號SBR1池高水位信號SBR1池低水位信號SBR2池高水位信號SBR2池低水位信號SBR手動進水開關(guān)集水池低水位信號緊急停車啟動鼓風(fēng)機啟動進泥泵手動/自動開關(guān)啟動潷水器啟動進泥泵排泥開關(guān)手動運行開關(guān)進水泵粗/細格柵機排污傳送帶集水池進水泵SBR進水泵SBR1進水閥SBR2進水閥潷水器SBR1池鼓風(fēng)機SBR2池鼓風(fēng)機SBR2出水閥SBR1出水閥進泥泵SBR1進泥閥SB