【正文】 同功能編寫不同功能模塊，這樣寫出的程序條例清晰，既方便編寫，也便于調(diào)試。 處于手動方式時， 可以通過按鈕對粗細(xì)格柵機 、 清污機、轉(zhuǎn)碟曝氣機、污泥回流機機，以及各類泵進(jìn)行控制，對于轉(zhuǎn)碟曝氣機的控制，可以通過按鈕增大或減小變頻器的頻率來改變其速度，以檢測調(diào)試性能。如圖所示 : 手動操作模式流程圖 處于自動方式時，系統(tǒng)上電后，按下自動啟動確認(rèn)按鈕后系統(tǒng)運行，系統(tǒng)開始工作，其工作過程包括以下幾個方面： （ 1）系統(tǒng)上電后，按下自動啟動確認(rèn)按鈕，啟動潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C； （ 2）啟動粗格柵系統(tǒng)； （ 3）啟動潛水泵； （ 4）啟動細(xì)格柵系統(tǒng)； 13 （ 5）啟動曝氣沉砂系統(tǒng)； （ 6）啟動污泥回流系統(tǒng)； （ 7）啟動污泥脫水系統(tǒng)。以下將分別介紹各個子程序的工作過程。 14 粗格柵系統(tǒng)工作流程圖如圖所示： 粗 格 柵控 制自 動 過程 開始 ？轉(zhuǎn) 手 的控 制檢 查 液面 差粗 格 柵及 啟 動運 行 時間 到 ？粗 格 柵機 停 止啟 動 清污 泥停 止 時間 到 ？超 過 設(shè)定 值低 于 設(shè)定 值 ？停 止 轉(zhuǎn)股 清 污機NYYNYNYNNY 粗格柵系統(tǒng)工作流程圖 潛水泵程序主要控制潛水泵的運行和停止，其工作過程包括以下幾個方面： （ 1）自動過程開始啟動潛水泵； （ 2）檢測液位高度，低于最低位傳感器時，開始定時防止誤判； （ 3）定時到后，若仍低于最低位傳感器，則停止?jié)撍眠\行，否則潛水泵繼續(xù)運行； （ 4）檢測液位處于中位和高位傳感器之間 時，開始定時防止誤判； （ 5）定時到后，若液位仍持續(xù)處于高位傳感器，則輸出報警信號。 16 細(xì)格柵機的工作流程圖如圖所示： 細(xì) 格 柵 控 制自 運 行 過 程開 始 ？細(xì) 格 柵 機 啟 動運 行 時 間到 ？細(xì) 格 柵 機 停 止停 止 時 間到 ？轉(zhuǎn) 手 動 控 制檢 測 液 面 差超 過 設(shè) 定值 ？低 于 設(shè) 定值 ？啟 動 轉(zhuǎn) 鼓 清 污機停 止 轉(zhuǎn) 股 清 污機NYNYNYNYNY 細(xì)格柵系統(tǒng)工作流程圖 17 曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖如圖所示： 曝 氣 沉 砂 池 控制自 動 過 程 開始 ？啟 動 分 離 機 和變 頻 啟 動 轉(zhuǎn) 碟曝 氣 機轉(zhuǎn) 手 動 控 制檢 測 污 水 含 氧量含 氧 量 超 過設(shè) 定 值 ？變 頻 器 速 度達(dá) 到 1 0 0 % ?轉(zhuǎn) 碟 曝 氣 機 工頻 運 行維 持 現(xiàn) 有 狀 態(tài)YNYNNY 曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖 污泥回流系統(tǒng)程序主要控制污泥回流泵的運行和停止，其工 作過程包括以下幾個方面： （ 1）自動過程開始首先檢測液位高低，若低于最低位傳感器，則啟動定時； （ 2）定時到，若液位仍低于最低位傳感器則停止回流泵運行； （ 3）若液位處于最高位和最低位之間，啟動污泥回流泵； （ 4）若液位高于最高位傳感器時，啟動定時； （ 5）定時到，若液位仍處于最高位傳感器時，輸出報警信號。 19 污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖如圖所示： 污 泥 脫 水 控 制自 動 控 制 開始 ？啟 動 離 心 式 脫水 機定 時 開 始延 時 到 ？啟 動 聚 合 物 泵轉(zhuǎn) 手 動 控 制 定 時 到延 時 到 ？啟 動 污 泥 泵 和切 割 機NYNYYN 污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖 I/O分配表 根據(jù)控制要求與設(shè)計方案，列出 I/O 分配表，如表所示： 輸入地址 輸入設(shè)備 輸入地址 輸入設(shè)備 急停 手動刮泥機啟動 手動方式 手動污泥回流泵 啟動 自動方式 手動分離式脫水機啟動 自動啟動確認(rèn) 手動污泥泵啟動 手動粗格柵機啟動 手動轉(zhuǎn)碟曝氣機加速 20 手動清污機啟動 手動轉(zhuǎn)碟曝氣機減少 手動潛水泵啟動 粗格柵液位差計 手動細(xì)格柵機啟動 細(xì)格柵液位差計 手動分離機啟動 進(jìn)水泵房液面高位傳感器 手動轉(zhuǎn)碟曝氣機工頻啟動 進(jìn)水泵房液面低位傳感器 手動轉(zhuǎn)碟曝氣機變頻啟動 污泥回流泵液面高位傳感器 手動潛水?dāng)嚢铏C啟動 污泥回流泵液面低位傳感器 輸出地址 輸出設(shè)備 輸出地址 輸出設(shè)備 粗格柵機接觸器 潛水?dāng)嚢铏C接觸器 清污機接觸器 刮泥機接觸器 潛水泵接觸器 污泥回流泵接觸器 細(xì)格柵機接觸器 離心式脫水機接觸器 分離機接觸器 污泥回流泵高報警 轉(zhuǎn)碟曝氣機工頻接觸器 污泥回流泵報警 轉(zhuǎn)碟曝氣機變頻接觸器 潛水泵報警 I/O 分配表 梯形圖程序 根據(jù)控制要求、 I/O 分配表，設(shè)計 PLC 梯形圖，如附錄 C 所示。 它 可用于電力、制冷、化工、機械制造、交通管理等多種工程領(lǐng)域。 使用組態(tài)王 ，可以 實現(xiàn) ： (1) 使用清晰準(zhǔn)確的畫面描述工業(yè)控制現(xiàn)場 。 (3) 設(shè)計復(fù)雜的動畫顯示現(xiàn)場的操作狀態(tài)和數(shù)據(jù) 。 (5) 為任何現(xiàn)場畫面指定鍵盤命令 。 (7) 顯示實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線 。 (9) 時間驅(qū)動和事件驅(qū)動的報表的打印 。 組態(tài)王還具有以下一些特點： (1) 工程管理 對于系統(tǒng)集成商和用戶來說，一個系統(tǒng)開發(fā)人員可能保存有很多個組態(tài)王工程，對于這些工程的集中管理以及新開發(fā)工程中的工程備份等都是比較煩瑣的事情。 (2) 畫面制作系統(tǒng) 組態(tài)王 畫面制作系統(tǒng) 中的 調(diào)色板 和繪圖工具都 支持無限色和過渡色 ，并提供大量控制元件的圖庫，降低了設(shè)計界面的難度，縮短了開發(fā)周期。 (3) 控件支持 組態(tài)王 支持 Windows 標(biāo)準(zhǔn)的 Active X 控件 (主要為可視控件 )，包括 Microsoft 提供的標(biāo)準(zhǔn) Active X 控件和用戶自制的 Active X 控件 ， 用戶通過控件的這些屬性、事件、方法來完成工作 。組態(tài)王的遠(yuǎn)程撥號與組態(tài)王原有驅(qū)動程序無縫連接，硬件設(shè)備端無需更改程序。 除此以外，組態(tài)王 還 全面支持 OPC 標(biāo)準(zhǔn) ，支持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、 分布式歷史數(shù)據(jù)庫和分布式報警系統(tǒng) ，還提供完整的安全系統(tǒng)和冗余系統(tǒng)，使 系統(tǒng)運行時將更加穩(wěn)定、可靠 。這些協(xié)議基于 7 層開放系統(tǒng)互聯(lián)模型 (OSI)。它們都是基于字符的異步通信協(xié)議，帶有起始位、 8 位數(shù)據(jù)、偶校檢和 1 個停止位。只要波特率相同，三個協(xié)議可以在網(wǎng)絡(luò)中同時運行，不會相互影響。如果用戶程序中允許 PPI 主站模式，一些S7200 CPU 在 RUN 模式下可以作 主 站，它們可以用網(wǎng)絡(luò)讀 (NETR)和網(wǎng)絡(luò)寫 (NETW)指令讀寫其他 CPU 中的數(shù)據(jù)。 PPI 沒有限制可以有多少個主站與一個從站通信，但是在網(wǎng)絡(luò)中最多只能有32 個主站。網(wǎng)絡(luò)上的 S7200 CPU226 PLC作為從站，組態(tài)軟件組態(tài)王 作為主站。這樣， PLC 就可以與上位計算機利用通信進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，為實現(xiàn)上位計算機對 污水處理 控制系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的監(jiān)控創(chuàng)造了條件。其中 CPU226 模塊有長度為 5120Byte 的用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)。 為實現(xiàn) PLC 與組態(tài)軟件之間的通信，完成對上位計算機對控制系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的監(jiān)控功能，組態(tài)王 將定義一系列 I/O 變量來采集或刷新存放在 PLC 數(shù)據(jù)存儲區(qū)中指定區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)。存放在“數(shù)據(jù)交換存儲區(qū)”中的數(shù)據(jù)輸入映像寄存器 IB0 及中間寄存器 MB10 就和輸出映像寄存器 QB0。 存儲區(qū)地址 VB100 VB101 VB102 VB103 VB104 VB105 VB106 VB107 數(shù)據(jù) QB0 IB0 存儲區(qū)地址 VB108 VB109 VB110 VB111 VB112 VB113 VB114 VB115 數(shù)據(jù) MB10 “數(shù)據(jù)交換存儲區(qū)”中的數(shù)據(jù)和存放地址 組態(tài)軟件與 PLC 的通信設(shè)置 (1) 創(chuàng)建工程路徑 啟動“組態(tài)王”工程管理器 (ProjManager)，選擇菜單“文件 /新建工程”或單擊“新建”按鈕，彈出“新建工程向?qū)б弧睂υ捒?，如圖 6 所示： 新建工程向?qū)D 23 單擊“下一步”繼續(xù)。單擊“下一步”繼續(xù)。在工程描述文本框中輸入對該工程的描述文字。 (2) 創(chuàng)建組態(tài)畫面 進(jìn)入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，就可以為每個工程建立數(shù)目不限的畫面。用戶構(gòu)圖時可以像搭積木那樣 24 利用系統(tǒng)提供的圖形對象完成畫面的生成。 第一步：定義新畫面，如圖所示： 新建畫面圖 點擊“確定”按鈕進(jìn)入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)，如圖所示： 組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)圖 第二步：在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中制作畫面。 (3) 定義 I/O 設(shè)備 組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的設(shè)備都作為外部設(shè)備。 只有定義了外部設(shè)備后，組態(tài)王才能通過 I/O 變量和它們交換數(shù)據(jù)。 選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“設(shè)備 /COM”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙鍵“新建”圖標(biāo)，運行“設(shè)備配置向?qū)А保鐖D所示： 設(shè)備配置向?qū)б粓D 根據(jù)安裝向?qū)О惭b S7200 CPU226 PLC，安裝時設(shè)定的參數(shù)，如表所示： 生產(chǎn)廠家 西門子 設(shè)備名稱 S7200PPI 邏輯名稱 CPU226 連接的串口 COM1 通信方式 PPI 設(shè)備地址 2 嘗試恢復(fù)間隔 30s 最長恢復(fù)時間 24h 使用動態(tài)優(yōu)化 是 組態(tài)王中 PLC 安裝的參數(shù)表 26 雙擊“ COM1”圖標(biāo)，設(shè)定串行通信口 COM1 的通信參數(shù)，如表所示： 波特率 9600kps 數(shù)據(jù)位 8 停止位 1 奇偶校檢 偶校檢 通信方式 RS232 通信超時 3000ms 使用 Modem 否 串口設(shè)定的通信參數(shù)表 (4) 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，操作 者在計算機前發(fā)布的指令也要迅速到達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)，所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機和下位機的橋梁。變量在畫面制作系統(tǒng)組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)中定義，定義時要指定變量名和變量類型，某些類型的變量還需要一些附加信息。 選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“數(shù)據(jù)庫 /數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出“定義變量”對話框如圖所示： 創(chuàng) 建內(nèi)存變量圖 27 (5) 建立動畫連接 定義動畫連接是指在畫面的圖形對象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系，當(dāng)變量的值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表示出來；或者由軟件使用者通過圖形對象改變數(shù)據(jù)變量的值。為了讓矩形動起來，需要使變量能夠動態(tài)變化，選擇“編輯 /畫面屬性”菜單命令，彈出對話框如圖所示： 畫面 屬性圖 單擊“命令語言 ...”按鈕，彈出畫面命令語言對話框。 28 選擇“文件 /全部存”菜單命令。在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中選擇“文件 /切換到 View”菜單命令，進(jìn)入組態(tài)王運行系統(tǒng)。顯示出組態(tài)王運行系統(tǒng)畫面，即可看到動態(tài)變化。在組態(tài)王 中，用戶通過定義 I/O 變量，就可以非常方便的實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集。 2 個 I/O 整型變量 QB0 和 IB2 定義時的各項主要參數(shù)如下所示： 變量類型： I/O 整型 初始值： 0 最大值： 99999 連接設(shè)備： SP200PPI 采集頻率： 250ms 數(shù)據(jù)類型： BYTE 讀寫屬性：讀寫 轉(zhuǎn)換方式：線性 在組態(tài)王 中，運用這些采集來的數(shù)據(jù)，通過一種類似 C 語言的“應(yīng)用程序語言”編寫程序，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將程序語言和組態(tài)軟件中的豐富“動畫連接”功能相結(jié)合，就可以實現(xiàn)對污水處理控制系統(tǒng)現(xiàn)場的監(jiān)控，以生動、直觀的圖像和指示信號顯示在監(jiān)控界面上。調(diào)試時，可根據(jù)功能模塊分類分別調(diào)試，最后進(jìn)行總體調(diào)試。 運行結(jié)果 通過系統(tǒng)調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn) PLC 在系統(tǒng)控制中的手動、自動模式的控制。 當(dāng)在手動模式時，可通過各控制按鈕實現(xiàn)對污水處理系統(tǒng)中各電機的控制運行。各模塊程序在仿真軟件上進(jìn)行調(diào)試時也能實現(xiàn)相應(yīng)功能的控制。 第 8 章 結(jié)束語 工業(yè)污水處理監(jiān)控系統(tǒng)是一個比較復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，它包括與之相關(guān)的生產(chǎn)工藝流程、相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備，現(xiàn)場計量自控檢測儀表的選用、控制流程的模型建立、對 PLC 系統(tǒng)軟硬件應(yīng)用研究等。通過 3 個月的課題設(shè)計和調(diào)試，基本上完成了對 PLC 污水處理系統(tǒng)的設(shè)計，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。進(jìn)一步加深了解了 PLC 在實踐當(dāng)中的應(yīng)用。在設(shè)計過程中主要從硬件和軟件兩個方面的問題進(jìn)行，污水處理系統(tǒng)中，主要的硬件問題包括機械結(jié)構(gòu)、硬件選型和 PLC 的外圍電路設(shè)計和接線處。由于輸出都是何接觸器等元件連接，接觸器的突然斷開和閉合會形成突波對 PLC 的輸出端子造成損壞，因此需要加裝一些保護(hù)裝置，例如，續(xù)流二極管等，增加觸點的壽命。然后通過模擬硬件的方式檢查程序，主要檢查程序是否存在邏輯上的錯誤