【正文】 括機(jī)架，以及接口模塊的選擇。由于主機(jī)架上面安裝的模塊有限，當(dāng)安裝的模塊大于主機(jī)架所能允許的模塊的數(shù)量時(shí)或者設(shè)備比較分散不能裝在同一個(gè)地方就必須用擴(kuò)展機(jī)架。這里機(jī)架選擇型號(hào)為PS307 5A。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備比較分散，因此不可能全部裝在主機(jī)架上，因此現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要采用ETM200遠(yuǎn)程模塊與主機(jī)架實(shí)現(xiàn)通訊，通過(guò)把相應(yīng)的輸入輸出模塊插在遠(yuǎn)程通訊模塊ET200M上。表33 模塊選型表序號(hào)設(shè)備部件名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量主要技術(shù)參數(shù)生產(chǎn)廠家1S7300CPU模塊CPU3152DP22最多處理中央?yún)^(qū)模擬通量256通道，數(shù)字量1024通道，模塊繼集成多個(gè)高速輸入計(jì)數(shù)通道和輸出脈沖通道。它為集散控制系統(tǒng)提供系統(tǒng)運(yùn)行的信息。當(dāng)傳感器發(fā)生故障時(shí)候，系統(tǒng)也就失去了信息的輸入源，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)盲目運(yùn)轉(zhuǎn)。一、液位傳感器以及液位差傳感器的選擇超聲波液位計(jì)是一種非接觸式液體液位測(cè)量?jī)x。超聲波液位計(jì)的工作原理是由超聲波換能器發(fā)出高頻脈沖聲波，高頻脈沖聲波遇到被測(cè)物位(物料)表面被反射折回，反射回波被換能器接收轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。聲波傳輸距離S與聲速C和I聲傳輸時(shí)間T的關(guān)系可用公式表示:S=C X T/2。其中自區(qū)大小與超聲波的量程有關(guān)，因此必須選擇合適的量程。一方面原因是產(chǎn)品系列化，連接比較方便，有利用使用。二、超聲波液位差計(jì)是由微處理器控制的數(shù)字物位儀表。本課題中選擇北京華德世紀(jì)科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的HD4000超聲波液位差計(jì)。 三、模擬量輸入部分：超聲波液位差計(jì)傳感器和超聲波液位計(jì)傳感器，如31圖所示。它包含了自動(dòng)化項(xiàng)目從啟動(dòng)、實(shí)施到測(cè)試及維護(hù)的每一個(gè)階段所需的全部功能。SIMATIC Manager用于管理所有的工具以及自動(dòng)化項(xiàng)目數(shù)據(jù)。硬件配置用于配置和參數(shù)化硬件。STEP7中集成三種編程語(yǔ)言:梯形圖語(yǔ)言，STL語(yǔ)言，F(xiàn)BD語(yǔ)言。本課題現(xiàn)場(chǎng)控制站(下位機(jī))PLC控制程序主要對(duì)預(yù)處理區(qū)進(jìn)行控制，其中包括粗格柵、細(xì)格柵、提升泵和沉淀池四個(gè)子控制區(qū)。(2)確定I/O設(shè)備根據(jù)被控對(duì)象對(duì)PLC制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。3)選擇合適的PLC類(lèi)型根據(jù)已確定的用戶I/O設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的PLC類(lèi)型，包括機(jī)型的額選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊選擇等。接著就可以進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，同時(shí)也可以進(jìn)行控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。這一步是整個(gè)應(yīng)用程序核心的工作。（7)進(jìn)行軟件測(cè)試程序輸入到PLC后，應(yīng)先進(jìn)行測(cè)試工作。(8)應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試在PLC軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜以及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整體調(diào)試。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要逐一排除，直至調(diào)試成功。功能說(shuō)明書(shū)是在自動(dòng)化過(guò)程分解的基礎(chǔ)上對(duì)過(guò)程的各部分進(jìn)行分析，把各部分必須具備的功能、實(shí)現(xiàn)的方法和所要求的輸入條件及輸出結(jié)果，以書(shū)面形式描述出來(lái)。 本課題預(yù)處理區(qū)PLC控制程序主要包括粗格柵區(qū)、提升泵區(qū)、細(xì)格柵區(qū)和沉淀池區(qū)四個(gè)子區(qū)域的自動(dòng)控制程序。這是進(jìn)行編寫(xiě)PLC控制程序的第一步，只有在變量分配表中給具體的設(shè)備分配相應(yīng)的地址，程序執(zhí)行時(shí)候才可以找到具體的設(shè)備。粗格柵工作方式主要有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，手動(dòng)方式優(yōu)先于自動(dòng)方式。當(dāng)開(kāi)啟格柵除污機(jī)后，開(kāi)啟壓榨機(jī)，壓榨機(jī)與格柵除污機(jī)實(shí)行聯(lián)動(dòng)。一旦格柵除污機(jī)啟動(dòng)后至少工作10分鐘才允許停機(jī)。若液面高度大于0. 4m則報(bào)警，同時(shí)關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)。圖33 粗格柵流程圖提升泵的主要作用是把污水從一個(gè)處理區(qū)打到另一個(gè)處理區(qū)。具體控制要求如下所述:提升泵的自動(dòng)工作方式主要依靠液位的變化來(lái)工作。當(dāng)處于高液位時(shí)候開(kāi)啟3臺(tái)泵。各個(gè)泵按順序啟動(dòng)，停止時(shí)候按先啟先停的方式進(jìn)行停止。變換方式為1一4(備用泵)，2一1, 3一2, 4一1。圖34 提升泵流程圖細(xì)格柵的主要作用是過(guò)濾掉較小的雜質(zhì)，為后序的沉淀池工藝做準(zhǔn)備。具體控制要求如下所述:細(xì)格柵采用時(shí)間控制方式工作，開(kāi)機(jī)20min停lh。柵渣輸送機(jī)延時(shí)30 S后啟動(dòng)。圖35 細(xì)格柵流程圖沉淀池主要作用是沉淀細(xì)小雜物，調(diào)節(jié)水質(zhì)，為反應(yīng)池水處理做準(zhǔn)備。具體控制要求如下所述:先設(shè)定一個(gè)工藝值3h，當(dāng)除污設(shè)備的停機(jī)時(shí)間達(dá)到3h，則啟動(dòng)攪拌機(jī)。攪拌是目的是先進(jìn)行厭氧反應(yīng)，達(dá)到脫磷目的）。停止時(shí)候順序相反，先停止排泥泵再停止輸送機(jī)。圖36 沉淀池流程圖 安裝STEP 7 +SP1 。（1）應(yīng)用程序的創(chuàng)建（2）應(yīng)用程序的硬件及網(wǎng)絡(luò)組態(tài)步驟如下：建立主站。對(duì)主站進(jìn)行相應(yīng)的選型。在IM153通信卡上設(shè)置畫(huà)面，選擇相應(yīng)的數(shù)字量輸入輸出模塊和相應(yīng)的模擬量輸入輸出，同時(shí)分配相應(yīng)的I/O口。在主站總線上掛接四個(gè)分站模塊及其相對(duì)應(yīng)的選型，分別為粗格柵處理區(qū)、提升泵處理區(qū)、細(xì)格柵處理區(qū)和沉淀池處理區(qū)。圖形界面系統(tǒng)用于生成現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程圖形畫(huà)面；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)的參數(shù)；第三方程序接口組件用于組態(tài)軟件與其他應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)；控制功能組件用于生成監(jiān)控所需的控制策略。 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1. 組態(tài)王的通信參數(shù)設(shè)置:本設(shè)計(jì)中用S7300的ProfibusDP編程電纜實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與CPU模塊的通信。圖41 串行通信接口參數(shù)設(shè)置選中“COM1”后，雙擊右側(cè)工作區(qū)出現(xiàn)的“新建…”圖標(biāo)，在出現(xiàn)的對(duì)話框的“PLC”文件夾中選擇西門(mén)子的S7300系列，通信協(xié)議為ProfibusDP，設(shè)置好單擊“下一步”直至“完成”，這樣在右側(cè)會(huì)出現(xiàn)剛生成的“新IO設(shè)備”圖標(biāo)，通信設(shè)置結(jié)束。雙擊最下面的“新建…”圖標(biāo)，彈出“定義變量”對(duì)話框，開(kāi)始定義輸入輸出變量。圖43 定義變量對(duì)話框3 組態(tài)畫(huà)面:(1) 建立新畫(huà)面單擊工程瀏覽器左側(cè)的“畫(huà)面”圖標(biāo)，雙擊工作區(qū)“新建…”圖標(biāo)，彈出“新畫(huà)面”對(duì)話框，輸入名稱(chēng)點(diǎn)擊確定進(jìn)入組態(tài)王的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。(3) 編寫(xiě)控制流程程序 雙擊工程瀏覽器左邊窗口“\文件\命令語(yǔ)言\應(yīng)用程序命令語(yǔ)言”進(jìn)行編 程。以下為組態(tài)主界面圖44和組態(tài)開(kāi)關(guān)按鈕圖45。 本課題著重對(duì)上位機(jī)監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)和根據(jù)工藝要求下位機(jī)控制程序的設(shè)計(jì)。 (2)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)預(yù)處理區(qū)的機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)，改進(jìn)系統(tǒng)的監(jiān)控功能。本文研究的內(nèi)容還可以在以下幾個(gè)方面進(jìn)一步完善:首先對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的完善化，對(duì)反應(yīng)池區(qū)，污泥處理區(qū)的完善，其次 PLC控制程序只是根據(jù)工藝要求實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制，引入模糊控制的概念實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。基于PROFIBUSDP的污水處理集散控制系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2008,30（6）：4142[12]錢(qián)易，[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1993.[13][D]..[14][M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.[15][M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.[16][D]..[17]組態(tài)王 Kingview [Z].北京亞控科技發(fā)展有限公司[18][M].北京：人民郵電出版社，2006.[19]、[20]陶炳坤，賈輝然， [21]廖常初 PLC的發(fā)展趨勢(shì) 《電氣時(shí)代》 2003年12期.[22]馬波 自動(dòng)化組態(tài)軟件的發(fā)展《自動(dòng)化博覽》2008年第3期[23]王蘭鳳 談我國(guó)城市污水處理發(fā)展趨勢(shì) 《黑龍江科技信息》2009年第28期[24]余杰 田寧寧 王凱軍 任遠(yuǎn)中國(guó)城市污水處理廠污泥處理處置問(wèn)題探討分析 環(huán)境工程學(xué)報(bào)2007年第1期32附錄1：PLC程序粗格柵PLC程序控制 Next1:A A (L I256L R) =JC 1A A( L I256L R)=JC 2A A(L L R)=JC 3A BEU//手動(dòng)則結(jié)束程序LOOP:Next11:啟動(dòng)1格柵除污機(jī)等其他設(shè)備 A ====A =A L S5T30SSE T1A R T1A T1=BEU2:啟動(dòng)2號(hào)格柵除污機(jī)及其他設(shè)備A =====A A =A L S5T30SSE T1A R T1A T1=BEU3：報(bào)警，液位過(guò)高A =A AN =A AN =A AN =BEU細(xì)格柵PLC控制程序 Next1: A ,2格柵除污機(jī) = A = = A A = A L S5T30S SE T2 A R T2 A T2 = A //開(kāi)始計(jì)時(shí) 10min L S5T600S SE T3 A T3 = A AN = A AN = A AN = A = A //停機(jī)1hL S5T1hSE T3A R T3A T3=//定時(shí)到，且處于自動(dòng)狀態(tài)，則從新開(kāi)始 A A =JC Next//如果處于手動(dòng)模式則程序結(jié)束A BEC提升泵 PLC控制程序Next2:A A( L I 304 L 2 R ) = JC1A A( L I 304 L 2 R )=JC2A A( L I 304 L 5 R )M=JC3LOOP:Next2A BEC1://處于低液位A =2：//處于高液位A A( L I 304 L 4 R )====3：//處于超高液位A =沉淀池PLC控制程序Next:A =A 、2攪拌機(jī)==A L S5T1hSE T4A R T4A T4==A =A AN =A AN =A ==A =A L S5T15minSE T5A T5=A //停止排泥泵AN =A AN =A ==A =A L S5T34min//等待34minSE T6A T6=A A =JC NextA BEU4附錄2：電氣連接原理圖