【正文】 參考文獻[1] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2004. 1.[2]孫振強，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,2008,6（4）7678.[7][J].湖南冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2004，43（4）：8687.[8]（第3版）[M].北京：機械工業(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)實現(xiàn)污水處理廠的現(xiàn)場設(shè)備與PLC的通訊，以及PLC與上位PC機的通訊，提高集散控制系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性。本課題研究的成果如下: (1)根據(jù)SBR水處理的工藝要求實現(xiàn)了用西門子PLC對現(xiàn)場設(shè)備的自動控制功能。44 組態(tài)主界面圖45 組態(tài)開關(guān)按鈕第五章 結(jié)論 我國水資源正面臨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展與水資源短缺的矛盾，水環(huán)境與經(jīng)濟社會發(fā)展的矛盾，水資源過度開發(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)。 （4) 按鈕、指示燈組態(tài)設(shè)定按鈕或文字鏈接的對象，按鈕既可以用來執(zhí)行某些命令，還可以輸入數(shù)據(jù)給某些變量，當(dāng)和外部的一些智能儀表、PLC等進行連接時，會大大增加其數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮啙嵭裕恢甘緹艚M態(tài)后用于顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)。(2) 制作動態(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，然后進行動畫連接。用同樣的方法組態(tài)所有變量。圖42 通信協(xié)議的設(shè)置2 新建工程與組態(tài)變量:雙擊“”啟動工程管理器，新建一個工程，名為“污水處理廠”，雙擊新建工程打開工程瀏覽器，點擊工程瀏覽器中的“數(shù)據(jù)詞典”圖標(biāo)，右面工作區(qū)會出現(xiàn)系統(tǒng)定義好的內(nèi)存變量。由于使用串行通信接口1，故雙擊工程瀏覽器的設(shè)備文件夾中的“COM1”圖標(biāo)，在出現(xiàn)的對話框中設(shè)置波特率為19200bit/s，如圖41所示。本設(shè)計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39 配置 I/O 分站后的程序顯示界面（3）總體網(wǎng)絡(luò)通訊圖圖310 總體網(wǎng)絡(luò)通訊圖第四章 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 組態(tài)軟件一般有圖形界面系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、第三方程序接口組件和控制功能組件組成。圖38 配置第一個 I/O 分站后的程序顯示界面完成主站和分站。圖37 PU 配置 PROFIBUSDP 網(wǎng)后的程序顯示界面建立第一個分站：粗格柵處理區(qū)。選擇PS 307 2A的模塊，選擇CPU3152DP相對應(yīng)的模塊，設(shè)置PROFIBUSDP參數(shù)，生成一個PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，來創(chuàng)建和組態(tài)系統(tǒng)的應(yīng)用程序。沉淀池PLC工作流程圖如圖36所示。當(dāng)攪拌機停止工作后，先啟動排泥泵，經(jīng)過lmin啟動輸送機，輸送機工作15分鐘停機。若除污設(shè)備工作時間超過給定工藝時間值2h ( 1h則攪拌機停機。工作方式有兩鐘:手動和自動，手動工作方式優(yōu)先于自動工作方式。 細格柵PLC工作流程圖如圖35所示。同樣壓榨機和格柵除污機采用聯(lián)動的方式。工作方式也有兩種:手動和自動，手動控制方式優(yōu)先于自動控制方式。提升泵工作流程圖如圖34所示。為了防止一些泵長時間不用，則每隔5天把序號換一次。當(dāng)處于超高液位時候開啟全部泵包括備用泵同時報警。當(dāng)處于低液位時候開啟1臺泵。工作方式也有兩種工作方式:手動和自動方式，手動方式優(yōu)先級高于自動方式。粗格柵流程圖如圖33所示。若液面高度大于0. 2m小于0. 4m則開啟1 , 2格柵除污機。 壓榨機開啟后，延時30s開啟柵渣輸送機。具體控制要求如下所述:自動方式是根據(jù)粗格柵前后液位差來啟動格柵除污機，當(dāng)前后液位差超過0. 2m(說明污物增多)開啟1格柵除污機。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 自動控制 Q 1柵格除污機I 手動控制Q 2柵格除污機I 256超聲波液位差計Q 柵渣運輸機Q 壓榨機Q 1進水閥門Q 2進水閥門Q 3進水閥門Q 報警器提升泵I 自動控制 Q 1提升泵I 手動控制Q 2提升泵I 304超聲波液位計Q 3提升泵Q 4提升泵Q 報警器細格柵I 自動控制Q 1柵格除污機I 手動控制Q 2柵格除污機Q 柵渣運輸機Q 壓榨機Q 1進水閥門Q 2進水閥門Q 3進水閥門沉淀池I 自動控制Q 1攪拌機I 手動控制Q 2攪拌機Q 1排泥泵Q 2排泥泵Q 輸送機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濾掉污水中的較大的雜質(zhì)。首先在STEP7中進行預(yù)處理區(qū)PLC的I/O地址分配。(10)交付使用總之，PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計包括硬件設(shè)計和應(yīng)用控制軟件設(shè)計兩大部分。(9)編寫技術(shù)文件系統(tǒng)技術(shù)文件包括功能說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細表、PLC程序等。如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成的，則應(yīng)先做局部調(diào)試，然后進行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可以先進行分段調(diào)試，然后再連接起來總調(diào)。由于在程序設(shè)計過程中難避免漏洞，因此必須進行軟件測試。(6)將程序下載到PLC中當(dāng)使用PLC的輔助編程軟件在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到PLC中。(5)設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)程序根據(jù)工作功能塊圖或狀態(tài)流程圖等進行編程。(4)分配I/O點分配PLC輸入/輸出點，編制出輸入/輸出分配表或則畫出輸入/輸出端子接線圖。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟PLC控制系統(tǒng)設(shè)計一般步驟主要分為以下幾個步驟:(1)分析要求根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求，如需要完成的動作(動作順序、動作條件、必需的保護和互鎖等)、操作方式(手動、自動、連續(xù)、單周期、單步等)。編程時候可以自由選擇。硬件診斷用于診斷自動化系統(tǒng)的狀態(tài)。符號編輯器用于編輯符號和配置通信以及消息。STEP7主要包括SIMATIC Manager,程序編輯器，符號編輯器，硬件配置，硬件診斷組件。圖31 SM335連接示意圖 PLC程序設(shè)計STEP7是西門子進行編程任務(wù)的平臺。該公司生產(chǎn)的液位差計可以滿足本工藝的要求，并且可以方便實現(xiàn)與西門子PLC的連接，同時具有價格比較合理。在測量中脈沖超聲波由不同換能器發(fā)出，聲波經(jīng)物體表面反射回來被發(fā)射的換能器接收并轉(zhuǎn)換成電信號，然后經(jīng)過內(nèi)部微處理器根據(jù)換能器接收到反射信號時間差進行相關(guān)運算，計算出液位的高度差。另一方面這個量程可以避免由于盲區(qū)導(dǎo)致的測量誤差，同時也可以滿足工藝的要求。本課題選擇西門子7ML52111DA11液位傳感器(量程是05m)，作為沉淀池的液位高度測量儀器。由于聲波脈沖發(fā)射過程中機械惰性占用了傳輸時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，這個區(qū)域稱為自區(qū)。聲波的傳播時間與聲波的發(fā)出到物體表面的距離成正比?？捎糜跍y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、江河、湖和海水水位的測量中，尤其適用于污水、有腐蝕性的場合，如城市排水泵站攔污柵前后水位的測量。因此傳感器在集散控制系統(tǒng)中起著及其重要的作用，是集散控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分。PLC通過傳感器采集到的信息來采取相應(yīng)的動作，實現(xiàn)對系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。德國SIEMENS2S7300模擬量輸入模塊SM335116通道，24VDC信號德國SIEMENS3S7300數(shù)字量輸出模塊SM323116通道，24VDC信號德國SIEMENS4S7300PROFIBUS模塊CP34251支持PROFIBUS從站協(xié)議德國SIEMENS5分布式I/O站接口模塊IM15321支持PROFIBUS從站協(xié)議德國SIEMENS6機架PS 30715A德國SIEMENS7遠程通訊模塊ET200M1德國SIEMENS 傳感器在集散控制系統(tǒng)中扮演著相當(dāng)于人的眼睛作用。其中預(yù)處理區(qū)需要四個遠程模塊，分別為粗格柵，細格柵，提升泵，沉淀池四個設(shè)備輸入輸出模塊提供接口實現(xiàn)與主機架上的CPU通訊。接口模塊使用IM1532。接口模塊主要用來連接主機架和擴展機架，實現(xiàn)主機架與擴展機架的通訊。接口模塊主要實現(xiàn)主機架與擴展機架的連接。其他模塊的選擇。因此輸入模塊選擇模擬量輸入模塊為主，同時利用CPU上面自帶的數(shù)字量輸入點可以滿足輸入設(shè)備的要求；輸出模塊主要選擇是數(shù)字量輸出模塊，同時利用CPU自帶的模擬量輸入點可以滿足輸出設(shè)備的控制要求。S7300PLC的輸入輸出模塊的選擇。這種CPU帶有兩個PROFIBUSDP接口，可以建立一個DP網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)PLC與現(xiàn)場設(shè)備的通訊。由于本控制系統(tǒng)要與上位進行通訊，同時與現(xiàn)場設(shè)備進行通訊因此必須選用帶現(xiàn)場總線擴展功能的。因此選用標(biāo)準(zhǔn)型CPU。戶外型和故障安全型的主要用于特殊場合。其中CPU模塊分為緊湊型、標(biāo)準(zhǔn)型，革新型、戶外型和故障安全型。S7300PLC的CPU模塊選型。由于選用S7300就可以滿足工藝控制要求，避免大馬拉小車的現(xiàn)象。(4)西門子S7200通訊功能比較弱，不利于上下位機的通訊，同時功能比較簡單，不能滿足控制要求。主要根據(jù)如下:(1)選用該機型可以滿足SBR水處理工藝控制要求。其中PLC的選擇包括機型的選擇、CPU的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊選擇等。（3)保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。設(shè)計前應(yīng)該深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集資料，并與相關(guān)部分的設(shè)計人員和實際操作人員密切配合，共同擬訂控制方案，協(xié)同解決設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。3. 2. 4西門子PLC的選擇任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程)的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。（5）體積小，重量輕，能耗低。（4）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。（2）配套齊全，功能完善，適用性強。目前，隨著生產(chǎn)自動化程度的日益提高，PLC 系統(tǒng)經(jīng)常作為控制系統(tǒng)的核心進行使用，總結(jié)起來其主要有以下幾個特點：（1）可靠性高，抗干擾能力強。若檢查出異常，CPU面板上的LED及異常繼電器會接通，在特殊寄存器中存入出錯代碼。這時，才是