【正文】 止。主程序流程圖如圖 51 所示。當(dāng) FIT5 檢測(cè)到的流量值小于系統(tǒng)給定時(shí)啟動(dòng)二套反沖，同時(shí)啟動(dòng)一套凈化裝置。當(dāng) FIT5 檢測(cè)到的流量值小于系統(tǒng)給定時(shí)啟動(dòng)一套反沖，同時(shí)啟動(dòng)二套凈化裝置。首先，設(shè)置啟動(dòng)按鈕，控制系統(tǒng)開始初始化，然后啟動(dòng)一套凈化裝置，監(jiān)控 KM1 有沒有過載，當(dāng)過載后系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，然后由變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，使其能正常工作。 系統(tǒng)程序主要分為凈化過程控制程序，反沖過程控制程序與主程序幾部分。通過 PLC 中運(yùn)算后的數(shù)據(jù)，通過其功能模塊輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)輸入到變頻器的控制端子上，改變變頻器的輸出頻率，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。包括：一套凈化啟停、二套凈化啟停、一套反沖啟停、二套反沖啟停；接觸器過載的報(bào)警、變頻器故障的報(bào)警等。 ① 數(shù)字量輸出。電機(jī)電路中如果過載，電流過大，則熱繼電器發(fā)出一個(gè) 信號(hào)，輸入到控制器中，通過程序來控制電機(jī)的停止，以免損壞電機(jī)。通過對(duì)流量和壓力進(jìn)行檢測(cè)，控制變頻調(diào)節(jié)控制進(jìn)水加壓泵和反沖泵的運(yùn)行。大多數(shù)為人工方式控制的輸入檢測(cè)，主要有一套凈化啟動(dòng)按鈕、二套凈化啟動(dòng)按鈕、一套反沖啟動(dòng)按鈕、二套反沖啟動(dòng)按鈕、一套停止按鈕、二套停止按鈕、以及報(bào)警解除按鈕等。 (1) 輸入信號(hào) 污水處理系統(tǒng)信號(hào)輸入檢測(cè)方面主要涉及五類信號(hào)的監(jiān)測(cè)，主要包括：按鈕的輸入檢測(cè)、壓力的輸入檢測(cè)、流量的輸入檢測(cè)、以及電機(jī)過載保護(hù)的輸入檢測(cè)。 M 1L 模塊二 L+ 0 EM222 4 1 (2) 5 2 6 3 7 接 CPU 224 的 L+ 接 CPU224 的 M 接口 接 CPU224 的L+接口 RA A+ A RB B+ B RC C+ C RD D+ D EM235 (1) M L+ M0 V0 I0 ……… 配置 PIT1 PIT2 PIT3 24V 變頻器 基于 PLC 的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 15 系統(tǒng)控制信號(hào) PLC 作為凈水控制系統(tǒng)的控制器使得設(shè)計(jì)過程變得更加簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)的功能變得更多。 圖 46 EM2351 外圍電路接線圖 其它兩個(gè) EM235擴(kuò)展模塊外圍電路接線圖與此模塊相似，輸入分別接 PIT4， FIT1，F(xiàn)IT2 和 FIT3， FIT4， FIT5。 圖 44 EM2221 外圍電路接線圖 接 CPU224 的 M 接口 接CPU224 的 L+ 接 CPU224 的 L+接口 M 1L 模塊一 EM222 L+ 1 (1) 4 2 基于 PLC 的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 14 圖 45 EM2222外圍電路接線圖 (3) EM235 模擬量輸入輸出模塊的外圍接線圖如圖 46所示。 外圍電路的設(shè)計(jì) (1) 根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計(jì)出凈水控制系統(tǒng)的主機(jī) CPU224 的外圍電路接線圖如圖 43 所示。比如水泵類負(fù)載，為輕載啟動(dòng)用 10A 級(jí)。 首先熱繼電器的脫扣值的不動(dòng)作電流為 ,動(dòng)作電流為 ,是根據(jù)電機(jī)的過載特性設(shè)計(jì)的，所以選熱繼電器時(shí)，熱繼電器的電流調(diào)節(jié)范圍 可以滿足電動(dòng)機(jī)的額定電流就可以了。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，通過發(fā)熱元件的電流超過整定電流，雙金屬片受熱向上彎曲脫離扣板，使常閉觸點(diǎn)斷開。雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬片輾壓而成。 熱繼電器的選擇 熱繼電器 由發(fā)熱元件、雙金屬片、觸點(diǎn)及一套傳動(dòng)和調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。模塊化：產(chǎn)品本體上可以附加輔助觸頭，通電 /斷電延時(shí)觸頭，機(jī)械閉鎖等模塊。寬電壓：線圈控制電壓在 70%120%Uc 之間波動(dòng)，不影響產(chǎn)品正常工作。長(zhǎng)壽命：機(jī)械壽命高達(dá) 2020 萬次；電壽命高達(dá) 200 萬次。為此該系統(tǒng)選用施耐德 LC1D0901M5C 交流接觸，其額定電壓 220 V，額定電流 9 A。額定功率 22KW。 變頻器參數(shù)如下：輸入電壓 380V，輸入電流 ，輸出電流 62A，輸入頻率4763HZ，輸出頻率 0— 650HZ。對(duì)于輕負(fù)載類 ,變頻器電流一般應(yīng)按 1. 1 In ( In 為電動(dòng)機(jī)額定電流 ) 來選擇 ,或按廠家在產(chǎn)品中標(biāo)明的與變頻器的輸出功率額定值相配套的最大電機(jī)功率來選擇。合理的容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施。在此控制系統(tǒng)中，需要對(duì)變頻器進(jìn)行通信控制，因此需先對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要對(duì)以下幾個(gè)參數(shù) 進(jìn)行調(diào)整，如表 45 所示。它是一種風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載專用變頻器，能適用于各種變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，尤其是適用于工業(yè)部門的水泵和風(fēng)機(jī)。變頻器靠?jī)?nèi)部 IGBT 的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。 表 44模擬量輸出地址分配 輸出地址 輸出設(shè)備 AQW0 變頻器 基于 PLC 的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 11 變頻器的選擇 變頻器（ Variablefrequency Drive， VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變 電機(jī) 工作電源 頻率 方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。每個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊至少占兩個(gè)通道，即使第一個(gè)模塊只有一個(gè)輸出 AQW0,第二個(gè)模塊模擬量輸出地址也應(yīng)從 AQW4 開始尋址，以此類推。模擬量的數(shù)據(jù)格式為一個(gè)字長(zhǎng)，所以地址必須從偶數(shù)字節(jié)開始。 基于 PLC 的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 10 表 42 數(shù)字輸出量地址分配 輸出地址 輸出設(shè)備 輸出地址 輸出設(shè)備 電磁閥 YV1 電磁閥 YV10 電磁閥 YV2 電磁閥 YV11 電磁閥 YV3 電磁閥 YV12 電磁閥 YV4 接觸器 KM1 電磁閥 YV5 接觸器 KM2 電磁閥 YV6 報(bào)警指示燈 HL1 電磁閥 YV7 報(bào)警指示燈 HL2 電磁閥 YV8 報(bào)警指示燈 HL3 電磁閥 YV9 聲音報(bào)警 （ 3） 由于需要采集流量計(jì)和壓力表所反饋的數(shù)據(jù)，因此擴(kuò)展了三個(gè)模擬量輸入輸出模塊，具體 I/O 分配，如下表 43所示。如表 41 所示。 PLC 的 I/O 資源配置 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對(duì) PLC 的 I/O 進(jìn)行配置，具體分配如下表。其電壓、電流的量程由開關(guān) SW1SW6 設(shè)定。 EM235 具有 4 路模擬量輸入和 1 路模擬量輸出。兩種類型均有隔離，本系統(tǒng)選用 8點(diǎn)繼電器輸出型。 EM222 數(shù)字量輸出模塊有兩種類型。 CPU224 配有 1個(gè) RS485 通信 /編程口，具有PPI 通信、 MPI 通信和自由方式通信能力，是具有較強(qiáng)控制能力的小型控制器。其本機(jī)集成了 14點(diǎn)輸入， 10點(diǎn)輸出，共有 24 點(diǎn)數(shù)字量 I/O。 可 編 程 邏 輯 控 制 器 PLC 控制面板 熱繼電器 輸入 壓力和流量反饋值（模擬量） 變頻器 一套凈化 一套反沖 二套凈化 二套反沖 進(jìn)水加壓泵，反沖泵工作 顯示面板 基于 PLC 的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 9 圖 42 旋轉(zhuǎn)流管式微濾膜 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成 主機(jī) CPU224 模塊。根據(jù)系統(tǒng)中的 I/O點(diǎn)數(shù)并考慮一定的余量，還要增加兩個(gè)數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊 EM222,三個(gè)模擬量混合擴(kuò)展模塊 EM235。 本系統(tǒng)中的開關(guān)量 I/O 點(diǎn)共有 28 點(diǎn)，其中 10 點(diǎn)輸入， 18 點(diǎn)輸出?？蛇B接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 168 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 35路模擬量 I/O 點(diǎn)。 S7200 的 CPU 有 CPU22 CPU224XP、 CPU226 等。而 s7300 適用了大中型 PLC 系統(tǒng)，適用的控制對(duì)象在 256 以上， 1024 點(diǎn)以下。 s7200 屬于小型 PLC 模塊，而 s7300 屬于中型 PLC 模塊。 圖 41電氣系統(tǒng)控制框圖 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PLC 及模塊的選擇 PLC 種類很多，有西門子的、 ABB、三菱等。因此選擇方案三。模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。通用性強(qiáng)，使用方便?？删幊炭刂破鞯膬?yōu)點(diǎn)從軟件來講，它的程序可編，也不難編，從硬件上講，它的配置可變，也易變。用它作為處理系統(tǒng)的控制器，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能要求，也可利用計(jì)算機(jī)作為其上位機(jī)，通過網(wǎng)絡(luò)連接 PLC，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。 方案三： PLC 系 統(tǒng)。單片機(jī)是指把組成微型計(jì)算機(jī)的各種功能部件 ,包括CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、基本輸入 /輸出接口電路、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器等部件都制作在一塊集成芯片上 ,構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，控制要求的不 斷提高，該類控制方法已不能滿足現(xiàn)代污水處理系統(tǒng)的控制要求，因此已逐漸被淘汰。 控制系統(tǒng)方案的確定 方案一：繼電器 —— 接觸器控制系統(tǒng)。 （ 3） 凈水過程中通過壓力表和流量計(jì)對(duì)管道中的壓力和流量進(jìn)行檢測(cè)。 基于 PLC 的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 7 3. 凈水控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與論證 凈水控制系統(tǒng)的控制要求 凈水控制系統(tǒng)有以下要求： （ 1） 由接觸器控制進(jìn)水加壓泵和反沖泵的開啟與停止。 ，先停止水泵再關(guān)閉閥門。 。當(dāng)流量計(jì) FIT5 所檢測(cè)到的流量值小于某一給定的流量值時(shí)，說明 II套的凈化裝置中發(fā)生堵塞，此時(shí) II 套凈化裝置停止，基于 PLC 的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 6 進(jìn)水加壓泵 M1 停 止工作，電磁閥 YV YV YV YV10 關(guān)閉，進(jìn)行 II 套反沖。由 KM2控制的反沖泵 M2 工作，電磁閥 YV YV YV7 打開，反沖一段時(shí)間后自動(dòng)停止；同時(shí)啟動(dòng) II 套凈化裝置進(jìn)行凈化。 ，在其管道上裝了壓力表 PIT PIT2，流量計(jì) FIT FIT FIT5，對(duì)其管道中的壓力與流量進(jìn)行檢測(cè)。不管是在凈化狀態(tài)還是在反沖狀態(tài)，都有相應(yīng)的儀表對(duì)流量跟壓力信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和記錄。被控系統(tǒng)有兩套污水凈化裝置，這兩套污水凈化裝置不允許同時(shí)工作，當(dāng)一套處于凈化狀態(tài)時(shí)，另一套處于反沖狀態(tài)或備用狀態(tài)。 基于 PLC 的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 5 微濾膜凈水控制系統(tǒng)的工作過程 本設(shè)計(jì)的污水處理采用旋轉(zhuǎn)流管式微濾膜的污水處理工藝。此時(shí)對(duì) COD、濁度有較高的去除率 ,分別為 75 .71 %和 94 .49% ,對(duì)氨氮也有一定的去除效果 ,去除率為 %；處理后出水 COD、氨氮、濁度均很明顯優(yōu)于其他裝置。 第二種操作工藝是錯(cuò)流工藝，在泵的推動(dòng)下料液平行于膜面運(yùn)動(dòng)，與死端過濾不同的是料液流經(jīng)膜面時(shí)產(chǎn)生的剪切力把膜面上滯留的顆粒帶走，從而使污染層保持在一個(gè)較薄的水 平。但隨著操作時(shí)間的增加，在膜面上堆積的顆粒越來越多，過濾阻力越來越大，膜的滲透速率將下降。在死 端過濾時(shí)，溶劑和小于膜孔的溶質(zhì)在壓力驅(qū)動(dòng)下透過膜，截留大于膜孔的顆粒，通常堆積在膜表面上。除此以外，還有膜表面層的吸附截留和架橋截留，以及膜內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)