【正文】 PLC的真正輸出。(三) 輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。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映象區(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。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。PLC掃描過程當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。C、電源 PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。b、存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對(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)。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。二、PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同：a. 中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。 西門子PLC工作原理及特點(diǎn)PLC的基本概念可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的?？傮w結(jié)構(gòu)圖如31圖所示。當(dāng)主操作員站出現(xiàn)問題可以立即切換到另一臺(tái)作為主操作員站。上位機(jī)采用組態(tài)王軟件進(jìn)行監(jiān)控畫面的設(shè)計(jì)。反應(yīng)池區(qū)主要包括兩個(gè)SBR反應(yīng)池。同時(shí)PLC可以適應(yīng)嚴(yán)酷的工作環(huán)境，同時(shí)還能保證工作的穩(wěn)定性。污泥處理區(qū)主要針對(duì)水處理產(chǎn)生的污泥進(jìn)行處理，由于工藝是獨(dú)立的所以單獨(dú)劃分為一個(gè)區(qū)。根據(jù)本課題SBR工藝的具體工藝流程的控制要求，污水處理系統(tǒng)主要分為三個(gè)區(qū)，即預(yù)處理區(qū)、反應(yīng)池區(qū)，污泥處理區(qū)，其中預(yù)處理區(qū)主要實(shí)現(xiàn)機(jī)械處理階段，過濾較大的雜質(zhì)，同時(shí)調(diào)節(jié)水質(zhì)。同時(shí)由于數(shù)據(jù)傳輸量不是很大可以滿足通訊處理要求。上位機(jī)采用普通的PC機(jī)加CP5613通訊卡，通過插在PC工插槽的CP5613通訊卡實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)PLC的通訊。本課題集散控制系統(tǒng)上位機(jī)采用PC機(jī)作為操作員站，主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能和對(duì)現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整的功能。一般都采用專門的工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。同時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性也是由下位機(jī)來保證的。第三章 下位機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)下位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的控制以及進(jìn)行數(shù)據(jù)采集功能。（3）、提升泵超過超高液位的信號(hào)檢測裝置。污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的保護(hù)裝置及信號(hào)傳感器，總結(jié)起來包括以下幾類裝置：（1）、粗格柵污水液位差高于預(yù)設(shè)值的信號(hào)檢測裝置。 設(shè)備就地操作、保護(hù)裝置及信號(hào)傳感器設(shè)備控制的就地執(zhí)行元器件、保護(hù)裝置及傳感器系統(tǒng)，是污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，該部分元件如果選擇不當(dāng)或工作不正常，就要造成整個(gè)控制系統(tǒng)處于大腦發(fā)達(dá)四肢不靈的狀態(tài)。在各 I/O 分站的 PLC 控制柜內(nèi)，主要安裝了遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集的 I/O 模塊、模塊安裝機(jī)架、與 PLC 主機(jī)系統(tǒng)通訊的 I/O 適配裝置等。PLC 控制柜主要用來安裝 PLC 系統(tǒng)，分布在 PLC 本地站和 I/O 遠(yuǎn)程分站內(nèi)。電源柜內(nèi)設(shè)置程控系統(tǒng)所需的成套控制電源，隨 PLC 本地站和 I/O 遠(yuǎn)程分站分別配置，一般系統(tǒng)有幾個(gè) PLC 站就有幾套電源柜。一般采用前、后開門方式，在臺(tái)上安置污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)顯示器，臺(tái)體內(nèi)放置污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)上位主機(jī)，臺(tái)面上布置系統(tǒng)緊急停機(jī)按鈕和電話、廣播呼叫裝置。 控制臺(tái)、柜及附件污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的控制臺(tái)、柜是系統(tǒng)正常使用的輔助設(shè)施，給上位機(jī)及 PLC 元件提供了安裝位置和必要的保護(hù)，包括操作臺(tái)、電源柜、PLC 控制柜、信號(hào)隔離控制柜等。目前的污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)中，PLC 系統(tǒng)與上位機(jī)之間通常采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，通訊協(xié)議為 TCP/IP，通訊介質(zhì)為普通網(wǎng)線或光纖，通訊速率采10/100M 自適應(yīng)方式。目前，PLC 控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊一般都選用DC24V 供電模式，數(shù)字量的輸入、輸出模塊常選用 32 通道模塊，模擬量輸入模塊選用8或16 通道模塊，模擬量輸出模塊選用 4 或 8 通道模塊。一般污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)使用的 PLC 系統(tǒng)都是比較流行的知名品牌，如德國 SIEMENS 品牌S7400\S7300 系列產(chǎn)品、美國 AB 品牌 CONTROLLOGIX5500 系列產(chǎn)品等。在絕大多數(shù)煤傳輸系統(tǒng)中，都配置兩套上位機(jī)人機(jī)界面系統(tǒng)，一套作為系統(tǒng)運(yùn)行的操作員站，另一套作為系統(tǒng)維護(hù)的工程師站（該站兼有備用操作員站的功能）。通過對(duì)粗格柵、細(xì)格柵、提升泵、沉淀池四個(gè)主要工藝設(shè)備的自動(dòng)控制。污泥處理區(qū)主要包括對(duì)輸送機(jī)、濃縮脫水一體機(jī)以及一些進(jìn)出水閥門。其中對(duì)預(yù)處理區(qū)控制主要包括粗格柵、細(xì)格柵、提升泵、沉淀池四個(gè)主要工藝設(shè)備的自動(dòng)控制。反應(yīng)池區(qū)主要是生化處理階段。池底的污泥一部分通過剩余污泥泵返回到反應(yīng)池，另一部分輸送到污泥處理車間進(jìn)行泥餅的制作。污水由提升泵打到反應(yīng)池中進(jìn)行除磷脫氮處理。污水首先經(jīng)過粗格柵過濾掉較大的雜質(zhì)，由提升泵將污水輸送至下個(gè)工序，然后污水經(jīng)過細(xì)格柵過濾掉較小的雜質(zhì)后，最后送到沉淀池。沉淀池、反應(yīng)池和污泥處理池配套一些相關(guān)輔助設(shè)備以及傳感器。粗格柵，細(xì)格柵用于過濾水中的雜質(zhì)。具體工藝流程圖如21圖。出水工藝參數(shù)指標(biāo)為:BOD≤20mg/L,SS≤5mg/L。SS為水中物質(zhì)的存在形態(tài)(膠體物，溶解物)之一。一般二級(jí)污水處理廠都嚴(yán)格控制懸浮固體(SS)和生化需氧量(BOD)兩項(xiàng)指標(biāo)，把它們作為出水水質(zhì)的主要指標(biāo)。它的主要特征是運(yùn)行上的有序和間序操作，SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、沉淀、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。第2章 污水處理廠的系統(tǒng)研究 SBR法的介紹及主要的工藝參數(shù)指標(biāo) SBR法的介紹SBR是序列間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。如何利用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)實(shí)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(jī)的通訊，提高集散控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。 本課題研究的主要內(nèi)容本課題以實(shí)際課題為背景展開工作，主要完成了生活污水處理的PLC自動(dòng)控制和上位機(jī)的組態(tài)監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行的工作如下:討論了本課題的研究背景、國內(nèi)外在這方面的發(fā)展?fàn)顩r、指明了本課題所要做的工作:設(shè)計(jì)生活污水處理控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。(4)大量采用遙測、遙控設(shè)備。(2)大量采用在線監(jiān)測的水質(zhì)分析儀表，對(duì)全廠的水質(zhì)實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并由上位機(jī)記錄下來，提高了測量精度。按照廠區(qū)的自身情況和工藝段來劃分若干個(gè)控制站，站與站之間可以平級(jí)關(guān)系也可以是上下級(jí)關(guān)系，站與站之間一般獨(dú)立運(yùn)行。同時(shí)國外也很重視在線儀表的研制，如德國E一I一H公司，美國的哈希公司相繼研制了溶解氧DO (DissolvedOxygen)、化學(xué)需氧量COD (Chemical Oxygen Demand)分析儀。同時(shí)國外較早的將SCADA技術(shù)引入到了給水排水工程中，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。同時(shí)一些國家開始重視污水的回用，如以色列的污水回用率達(dá)到了90%。這些國家先后投資研究高效型、智能型、集約型污水處理設(shè)備和自動(dòng)化控制儀表。這些國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展較早而且較快，環(huán)境問題特別是水資源污染的嚴(yán)重性也較早的體現(xiàn)出來，同時(shí)也得到了這些國家政府的重視，投入了大量的人力、物力進(jìn)行水處理的研究。(4)自動(dòng)控制系統(tǒng)的相關(guān)配套產(chǎn)品的質(zhì)量、技術(shù)、品種急需提高。分布式控制系統(tǒng)開始大量應(yīng)用，總線控制系統(tǒng)也發(fā)展迅速，并結(jié)合自身?xiàng)l件去探索新的工藝。中小型處理廠則不同程度存在著應(yīng)變能力差、自動(dòng)化程度低、故障率高等問題。污水處理控制系統(tǒng)存在著以下特點(diǎn)及不足:(1)各種類型及層次的控制系統(tǒng)并存，良蕎不齊。而在歐美、日本等一些發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)普遍施行了城市污水的集中二級(jí)處理、二級(jí)強(qiáng)化處理，以及一定程度的二級(jí)處理。污水處理廠絕大部分是一、二級(jí)污水處理，與實(shí)際需要相差甚遠(yuǎn)。此外污泥沒有真正達(dá)到無害化，沒有最終處置的途徑，給環(huán)境帶來再次污染的隱患。第三，污水處理工藝選擇不結(jié)合本地區(qū)的實(shí)際情況，而是選組熱門工藝。其次，市場發(fā)育的不完善也是一個(gè)重要制約因素。市場競爭力脆弱產(chǎn)品加工一般比較簡陋，產(chǎn)品質(zhì)量保障體系不健全，產(chǎn)品質(zhì)量不高。總的來說，臨著重重困難，我國污水處理仍處于發(fā)展階段，目前還存在很多制約因素，其發(fā)展過程面臨著重重困難，主要表現(xiàn)在以下二方面：首先，受水污染治理行業(yè)本身發(fā)展水平的制約。由此開發(fā)了許多改進(jìn)型活性污泥工藝技術(shù)，如氧化溝法、A2/0法等。 國內(nèi)外生活污水處理發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)生活污水處理現(xiàn)狀我國現(xiàn)有城市污水處理廠，80%以上采用的是活性污泥法，其余采用一級(jí)處理、強(qiáng)化一級(jí)處理、穩(wěn)定塘法及土地處理法等。采用先進(jìn)、實(shí)用的技術(shù)改造傳統(tǒng)工藝，在環(huán)保工程中廣泛采用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，是推動(dòng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。未來幾年，我國污水處理項(xiàng)目工程建設(shè)投資將超過2500億元，提出了至2015年要求設(shè)置污水處理率不低于60%目標(biāo)。它既是防止水資源污染的重要手段，又可開發(fā)新的水源，有著事半功倍的效果，而且污水處理的持續(xù)發(fā)展是保證水資源長期不受污染和水資源持續(xù)再生的重要保證。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人口的增加，自然環(huán)境普遍性地惡化，水污染問題己經(jīng)引起了各個(gè)國家的廣泛關(guān)注，成為了人類共同的研究課題。眾多跡象表明，水資源的短缺無疑將成為制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的瓶頸，因此世界各越來越重視水處理和水的再利用，通過各種技術(shù)進(jìn)一步提高供水質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，并且污水處理過程中，經(jīng)過厭氧和好氧處理，污水中的熱量、沼氣等再生能源可以為工業(yè)生產(chǎn)提供二次能源，真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。氣象學(xué)家預(yù)測，2100年全球變暖加劇，地表將有1/3的面積變?yōu)樯衬菚r(shí)，干旱將威脅全球一半的大陸人類的生存。目前全國城市廢水的處理率(達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)的)僅有10%左右，其余90%的污廢水都直接排入河川、湖泊、海洋。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大和人口增加，水環(huán)境污染成了一大難題。據(jù)報(bào)道我國人均擁有淡水量為2400噸，為世界平均值的1/4，在全球149個(gè)國家(參與統(tǒng)計(jì)國家)中，我國人均淡水資源位居110位屬于淡水資源貧乏的國家，而且我國水資源時(shí)空分布極不均衡，全國500多個(gè)城市缺水，其中300多個(gè)嚴(yán)重缺水，北方地區(qū)缺水現(xiàn)象尤其嚴(yán)重，人均擁有淡水量僅有240噸，淡水資源的短缺己經(jīng)成為我國急需解決的問題。 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