【正文】 LC 具有可靠性高、使用方便、編程簡單、體積小、重量輕等特點。作為控制裝置，它在許多工業(yè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。 PLC 的主要發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 （ 2）強大的 PLC 聯(lián)網(wǎng)能力 隨著人們對工業(yè)自動化的要求越來越高，人們已經(jīng)不再滿足對幾個設(shè)備、幾條生產(chǎn)線的 PLC 控制，而是要求實現(xiàn)對全工廠的自動化，所以提高 PLC 控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能成為 PLC 的發(fā)展趨勢。 （ 3）編程軟件多樣化 PLC 的梯形圖語言、助記符語言和功能模塊語言雖然使用方便，而且也能很好地實現(xiàn)控制要求，但是在處理一些高級功能（ BASIC、 C、 FORTRAN 等）、圖形語言、匯編語言兼容。 4 第二章 污水凈化處理系統(tǒng)設(shè)計方案 物理法處理技術(shù)方案 磁力分離法 磁力分離式利用磁場力截留和分離廢水中污染物質(zhì)的方法。 當(dāng)廢水通過磁場時，水中磁性粒子同時受磁場吸引力、外力和重力、粒子互相作用等的作用，如磁力大于外力磁性粒子既能被磁場 捕獲，從水中分離出來。 使用較多的磁過濾器的主要部分為電磁鐵和鐵磁性過濾介質(zhì)金屬球、鋼毛等。運轉(zhuǎn)時圓盤轉(zhuǎn)動，浸沒部分吸引水中磁性物質(zhì)，轉(zhuǎn)離水面后，將表面泥渣即被掛走。該分離機以其特有的快速分離的特點在生產(chǎn)中得到了實際應(yīng)用。對廢水中有機物和營養(yǎng)物的去除也有幫助。 缺點：對于其他無磁性的固體雜質(zhì)不能及時的處理。系統(tǒng)組成示意圖 21 所示。而反洗工序只允許單臺機組進行工作，一臺機組反洗是，另一臺必須等待。 (2)為保證濾水工序的正常進行，在每臺機組的管道上均安裝了壓差檢測儀表，只出表現(xiàn)了“管壓差高”信號，則應(yīng)立即停止濾水工序，自動進入反洗工序。 (4)執(zhí)行器輸出故障檢測及報警。 (1)濾水工序：打開進水閥和出水閥，污水流經(jīng)磁濾器時，如果磁濾器的線圈一直通電，則污水中的氧化鐵雜質(zhì)會附在磁濾器的磁鐵上，使水箱中流出的是凈化水。這時只要切斷磁濾器線圈的電源，關(guān)閉進水閥和出水閥，讓壓縮空氣強行把水箱中的水打 入磁濾器中，沖洗磁鐵，去掉附著的氧化鐵雜質(zhì)使沖洗后的污水流入污水池，進行二次處理。它利用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，來控制各類型的機械或生產(chǎn)的過程。 PLC的特殊功能模塊用來完成某些特殊的任務(wù)。系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、 調(diào)試工作量少，維護工作量少，維護方便，體積小，能耗低。 (4)PLC 工作過程 PLC 通電后，需要對硬件和軟件作一些初始化的工作。 8 圖 32 掃描過程 污水凈化過程 PLC 控制的必要性 伴隨這經(jīng)濟的發(fā)展需要，對于工行工業(yè)自動化控制的需求也在不斷的增加，可編程控制器是應(yīng)用時分廣泛的微機控制裝置，是自動化控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。 對于污水凈化處理系統(tǒng)中可編 程控制的使用也使相當(dāng)?shù)膹V泛，因為可編程控制器編程方法簡單易學(xué)，功能強，性能價格比高，硬件配齊全，用戶使用放便，使用性強，可靠性高，抗干擾能力強。所以在使用 PLC 來控制污水凈化處理的過程，可以增強達到凈化的目的。 硬件的選擇 (1)PLC 選擇 污水處理主要是邏輯控制，著正是 PLC 的優(yōu)勢所在，在眾多的 PLC 生產(chǎn)廠家中，西門子中的 S7200PLC 系列產(chǎn)品以較高的性價比成為眾多的用戶首選。結(jié)構(gòu)模塊用多機架配置時連接主機架和擴展機架 ,S7200 通過分布式的主機架和二個擴展機架可以操作達到 32 個模塊。中央處理器集成有 PROFIBUSDP 和 MPI 通信接口，多點接口可 9 以同時連接編程器、 PC 機和人機界面。帶正負號的電流或電壓在 A/D 轉(zhuǎn)換后二進制補碼表示。模擬量 I/O 模塊的主要任務(wù)就是實現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn) 換和 D/A 轉(zhuǎn)換。 經(jīng)久耐磨 ， 設(shè)計緊湊，精巧美觀 溫升低，無噪音，零泄漏 動作響應(yīng)迅速，高頻率 。 （ 5）差壓檢測儀表的選擇 差壓檢測儀表的作用是檢測磁濾器的入口和出口的差壓，如果差壓過高，表示磁濾器有堵塞故障，需要進行反洗工序。綜上所述選擇美國德維 爾公司的 dwyer300IMR 系列的 Photohelic壓力表和開關(guān)。 (2)“管壓差高”檢測和反洗鈴在每臺機組上均單獨配置。3 ％ RH 的以上的精度，使得差壓傳感器在工作的時候能夠準確的接收和發(fā)送出準確的信號。讓差壓傳感器接收的信號傳送到 PLC的模擬量的輸入模塊使模擬量轉(zhuǎn)換成 數(shù)字量，為了使防止在輸入觸點抖動或外部干擾脈沖引起錯誤的輸入信號，在輸入電路中設(shè)置 RC 濾波電路，可以增加可靠性。采用 DC 0～ 10V，模擬量輸出模塊用于控制電動出水閥、進水閥、水泵等執(zhí)行器。考慮到由接觸器控制這些線圈，當(dāng)接觸器線圈通電時，其動合觸點應(yīng)當(dāng)閉合，動斷觸點應(yīng)當(dāng)斷開；反之亦然，如果接觸線圈通電時 ，其動合觸點不能閉合或者動斷觸點不能閉合，或動斷觸點不能斷開，可能發(fā)生事故。接線圖原理是打開啟動按鈕 1 號機組開始工作， 1 號進水閥打開，污水進入 1 號磁濾器開始過濾。接通 1 號反洗鈴， 1 分鐘反洗時間。 圖 34 PLC 的外部接線圖 11 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件選用和設(shè)計 選用 STEP7Micro/WIN 是建立在 STEP7Micro/WIN 版編程軟件和 2022 出版推出的 S7200 新產(chǎn)品的基礎(chǔ)上的。 程序的設(shè)計，由于 1 號機組和 2 號機組工作狀態(tài)是一樣的，所以只做的 1 號機組的程序編寫。出 1 號水閥打開， 40 分鐘后濾水結(jié)束關(guān)閉 1 號進水閥， 1 秒后關(guān)閉 1 號出水閥， 5 秒后關(guān)閉 1 號磁濾器， 2 秒后進入反洗工序，接通 1 號排污閥， 1 秒后接通 1 號壓縮空氣閥。反洗結(jié)束關(guān)閉 1 號壓縮空氣閥 1 秒后關(guān)閉 1 號排污閥，再延時 5 秒后，又進行濾水工序。如果電磁閥和磁濾器出現(xiàn)故障不能及時的處理，容易 造成系統(tǒng)工作不正常，甚至損壞系統(tǒng)。 故障子程序的設(shè)計 本控制系統(tǒng)共有 8 個故障診斷子程序，它們的故障診斷方法都類似，具體的診斷法是：如果某個線圈通電，對應(yīng)的常開的輔助觸點應(yīng)該閉合。如果某個線圈斷電，對應(yīng)的常閉觸點因該閉合；如果沒有閉合，判斷該元器件損壞。 圖 41 故障診斷子程序 12 系統(tǒng) I/O 分配表 下表為磁濾器 1 號 機組的工作輸入輸出地址分配表。軟件解決了 1 號機組和 2 號機組的反洗競爭問題，采用了延時和互鎖的方法，為了保證了系統(tǒng)的可靠性工作 ，設(shè)計了輸出診斷程序，能判斷執(zhí)行器是否正常工作。 磁濾器的差壓保護：如果磁濾器的入口和出口的差壓大于設(shè)定值，則濾水工作停止，或者是立即進入反洗程序中。 13 第五章 污水處理系統(tǒng)通信調(diào)試 計算機的通信方式概述 近幾年來，計算機控制已被迅速地推廣和普及，相當(dāng)多的企業(yè)已經(jīng)在大量地使用各種各樣的可編程設(shè)備，例如工業(yè)控制計算機、 PLC、變頻器、機器人、數(shù)控機床、柔性制造系統(tǒng)等。因此通信與網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為控制系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，也是控制系統(tǒng)的設(shè)計和維護的重點和難點之一，本文介紹有關(guān)數(shù)字通信與工業(yè)自動化通信網(wǎng)絡(luò)，介紹編程S7200 系列 PLC 的通信功能。并行通信的傳輸速度快，但是傳輸線的根數(shù)多，抗干擾能力較差，一般用于近距離數(shù)據(jù)傳送，例如 PLC 的模塊 之間的數(shù)據(jù)傳送。串行通信需要的信號線少，適用于距離較遠的場合。 (2)異步通信與同步通信 在串行通信中，接收方和發(fā)送方應(yīng)使用相同的傳輸率。如果不采取措施，在連續(xù)傳送大量的信息時，將會因積累誤差造成發(fā)送和接收的 數(shù)據(jù)錯位，使接收方收到錯誤的信息。按同步方式的不同，串行通信可以分為異步通信和同步通信。雙工方式又分為全雙工和半雙工。半雙工方式用同一組線接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，通信的雙方 在同一時刻只能發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)如圖 52B 所示。常用的傳輸速率為 30038400bit/s,從 300 開始成倍數(shù)增加。 系統(tǒng)采用串行通信接口 RS485 是 RS422 的變形， RS485 為半雙工，只有一對平衡差分信號線，不能同時發(fā)送和接收。 圖 53 RS485 網(wǎng)絡(luò) 換向 發(fā)送 接收 接收 發(fā)送 甲站 換向 乙站 發(fā)送 接收 甲站 接收 發(fā)送 乙站 15 硬件 S7200 與 PROFIBUS 通信 PROFIBUADP 協(xié)議通常用于分布式 I/O 設(shè)備遠程 I/O 的高速通信。 S7200CPU 需要通過 EM 277 PROFIBUADP 模塊接入網(wǎng)絡(luò)。通過組態(tài)，主站知道網(wǎng)絡(luò)中 I/O 從站的類型和站地址，主站初始化網(wǎng)絡(luò)并核對網(wǎng)絡(luò)中的從站設(shè)備是否與設(shè)置的相符。當(dāng) DP 主站成功地設(shè)置了一個從站時。如果網(wǎng)絡(luò)中有第二個主站，它只能很有限地訪問第一個主站的從站。 (1)管理級 管理級集中集中監(jiān)控各個設(shè)備的運行狀態(tài)。 (2)控制級和現(xiàn)場級 控制級的主要功能是接收管理層的設(shè)置的數(shù)據(jù)和命令，對污水處理生產(chǎn)過程進行控制，將現(xiàn)場的狀態(tài)輸送到管理層?，F(xiàn)場子站采用 ET200M 遠程單元，每個 ET200M 單元均由 1 個 IMI532 總線接口模塊和其他數(shù)字量和模擬量模塊輸入和輸出模塊組成 。 16 圖 55 濾水調(diào)試 (2) 反洗工序 1 號機組進入反洗 40 分鐘后磁濾器進入反洗工序，接通排污閥 ,再 2 接通空氣壓縮閥 ，后接通反洗鈴 。 圖 56 反洗調(diào)試 注釋： 系統(tǒng)程序 1 號機組和 2 號機組工作狀態(tài)是一樣，所以以上的調(diào)試圖只是 1 號機組的調(diào)試圖。硬件采用差壓儀表，保證濾水工序的性能指標并有防止濾水器堵塞的功能，采 17 用 PLC 控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠，系統(tǒng)很少出現(xiàn)故障；由于控制系統(tǒng)是由控制系統(tǒng)軟件來實現(xiàn)。保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠性。 18 課程設(shè)計小 結(jié) 通過在 PROFIBUS 上組態(tài)安全操作監(jiān)控過程，并組態(tài)污水處理系統(tǒng)的顯示壓力范圍、控制鍵、報警顯示等以達到現(xiàn)場恒定壓力在控制室里實時監(jiān)控，使工作人員可以遠程控制，從而工作室和 現(xiàn)場隔離開，達到安全的工作生產(chǎn)。 用西門子 S7200 PLC 設(shè)計的自動控制系統(tǒng)在該污水處理系統(tǒng)中投入使用，運行穩(wěn)定、可靠。 19 參考文獻 [1] 聶梅生 .廢水處理及再利用 .北京：中國建筑工業(yè)出版社 .許澤美 ,唐建國 ,周丹等主編 .2022 年第一版 . 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