【正文】 ng to requirement of process design PLC control system, including the type selection, other PLC system resources configuration, and according to the sewage treatment process of PLC program, finally, using the configuration to implement the simulation of the sewage treatment. Keywords: PLC, Sewage treatment 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 33 頁 第 頁 3 目 錄 第一章緒論 ......................................................................................................... 5 設(shè)計(jì)課題的 目的和意義 ............................................................................... 5 我國水資源基本情況 ................................................................................... 5 水污染概述 ................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。掌握 PLC 的組成原理及編程方法，熟悉PLC 的應(yīng)用技巧，是每一位機(jī)電類專業(yè)技術(shù)人員必須具備的基本能力之一。 工業(yè)污水處理自動(dòng)控制近年來一直是控制領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。 環(huán)境科學(xué)是新興的、綜合性的邊緣科學(xué)。成為當(dāng)前科學(xué)技術(shù)重點(diǎn)研究的課題之一。污水也是造成環(huán)境污染的來源之一。 建設(shè)符合我國國情的污水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)對降低污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會和和諧社會、保持我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義。 有資料顯示，我國是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國家。人均可利用水資源量僅為 900立方米，并且分布極不均衡。 據(jù)監(jiān)測，全國廢污水排放量由 1980 年的 315 億噸增加到 2021 年的 631 億噸。嚴(yán)重威脅到城市居民的飲水安全和健康。我國目前還有大量的工業(yè)企業(yè)仍 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 33 頁 第 頁 6 然是粗放型的生產(chǎn)模式，工業(yè)廢水處理 并不理想，還有大量的污染物排入了江河湖泊中，污染程度已經(jīng)超過了河流湖泊自身的環(huán)境容量。另外，現(xiàn)世界各國紛紛轉(zhuǎn)向非傳統(tǒng)水資源的開發(fā)。 據(jù)介紹，目前我國工業(yè)用水重復(fù)利用率只有 60%，城市廢水利用幾乎沒有。城市廢水的再利用不僅減少了污染，還可以緩解水資源緊張的矛盾。香港很多公用衛(wèi)生場所的沖洗就 是采用海水?？紤]到 世界水日 與 中國水周 的主旨和內(nèi)容基本相同，從 1994年開始，把 中國水周 的時(shí)間改為每年的 3 月 22～ 28 日，進(jìn)一步提高全社會關(guān)心水、愛惜水、保護(hù)水和水憂患意識，促進(jìn)水資源的開發(fā)、利用、保護(hù)和管理。水污染一般指： ① 水中污染物的數(shù)量超過了水體自凈能力； ② 污染物數(shù)量達(dá)到破壞水的原有用途的程度； ③ 污染物含量超過了水中該物質(zhì)的本底值，影響了水的用途。 一、水污染類型 劃分水污染類型的方法很多，主要有： ① 按水存在形式劃分，有地表水污染與地下水污染； ② 按污染物劃分，有汞污染，酚污染、有機(jī)物水污染、熱污染等； ③ 按污染物屬性劃分，有物理水污染、化學(xué)水污染和生物水污染； ④ 按水域分類，有河流污染、湖泊污染、水庫污染、海洋污染等。 廢水中有毒、有害物質(zhì)成分復(fù)雜，是造成目前世界性水污染的主要原因。 施用的化肥、農(nóng)藥，隨農(nóng)田排水、地表徑流注入水體。 成分復(fù)雜，以耗氧有機(jī)物最多。 垃圾和廢渣傾入水中或堆積在水域附近，經(jīng)水的溶解或浸漬作用，使垃圾和廢渣中有毒有害成分進(jìn)入水中。 大氣中污染物種類很多，可以直接降落或溶于雨雪后降落入水體。 火山爆發(fā)和特殊地層，會使某些有毒物質(zhì)進(jìn)入水體。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器 (Programmable Logic Controller)，簡稱 PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī) (Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 PLC。由如下幾部分組成： a. 中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞。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)。 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可 靠 性，近年來對大型 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)。 b、存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 c、電源 PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。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。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。 輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏 輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用 。在此期間， CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。 同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對整個(gè)運(yùn)行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 33 頁 第 頁 9 二、 PLC 的 I/O 響應(yīng)時(shí)間 為了增強(qiáng) PLC 的抗干擾能力，提高其可 靠 性， PLC 的每個(gè)開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。 以上兩個(gè)主要原因，使得 PLC 得 I/O 響應(yīng)比一般微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿的多，其響應(yīng)時(shí)間至少等于一個(gè)掃描周期，一般均大于一個(gè)掃描周期甚至更長。 本文仿真是用西門子 S7200 系列， 針對低性能要求的摸塊化小控制系統(tǒng)，它最多可有 7 個(gè)模塊的擴(kuò)展能力，在模塊中集成背板總線，它的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接有 RS485 通訊接口和 PROFIBUS兩種，可通過編程器 PG 訪問所有模塊，帶有電源、 CPU 和 I/O 的一體化單元設(shè)備。 還有一個(gè)比較特殊的模塊 通訊處理器（ CP） —— 該塊的功能是可以把 S7200 作為主站連接到 AS接口（傳感器和執(zhí)行器接口），通過 AS接口的從站可以控制多達(dá) 248 個(gè)設(shè)備，這樣就可以顯著的擴(kuò)展 S7200 的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)。 狀態(tài)指示 器（ LED）： SF—— 系統(tǒng)錯(cuò)誤或（和） CPU 內(nèi)部錯(cuò)誤； RUN—— 運(yùn)行模式，綠燈； STOP—— 停機(jī)模，黃燈； DP—— 分布式 I/O（僅對 CPU215）。 PPI 口用來連接編程設(shè)備、文本顯示器或其他 CPU。 PLC 較原先的繼電器控制有下列有點(diǎn)： (1)控制程序可改變 在污水廠生產(chǎn)工藝或流程改變的情況下，不必改變 PLC 的硬件設(shè)備， 只要改變相應(yīng)的程序就可滿足用戶的要求。