基于plc污水處理控制系統的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 洗就 是采用海水。 中國政府水行政主管部門自 1988 年《中華人民共和國水法》頒布起，就確定每年的 7月 1～ 7 日為 中國水周 。考慮到 世界水日 與 中國水周 的主旨和內容基本相同，從 1994年開始，把 中國水周 的時間改為每年的 3 月 22～ 28 日，進一步提高全社會關心水、愛惜水、保護水和水憂患意識，促進水資源的開發、利用、保護和管理。 （ 2） 水污染概述 水污染是指污染物進入水體，引進水質惡化，使水的使用價值降低的現象。水污染一般指： ① 水中污染物的數量超過了水體自凈能力； ② 污染物數量達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的本底值，影響了水的用途。衡量水污染程度一般根據水中某種污染物深度的高低和各種水水質標準進行評價與分類。 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。二、污染物來源 ① 工業廢水。 廢水中有毒、有害物質成分復雜，是造成目前世界性水污染的主要原因。 ② 農田排水。 施用的化肥、農藥，隨農田排水、地表徑流注入水體。 ③ 生活污水。 成分復雜，以耗氧有機物最多。 ④ 城市垃圾和工業廢渣。 垃圾和廢渣傾入水中或堆積在水域附近，經水的溶解或浸漬作用，使垃圾和廢渣中有毒有害成分進入水中。 ⑤ 大氣的。 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。 ⑤ 天然污染物。 火山爆發和特殊地層，會使某些有毒物質進入水體。 畢業設計用紙 共 33 頁 第 頁 7 第 二 章 PLC 概念 及組態技術簡介 PLC 概念 的基本概念 可編程控制器 (Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業控制應用而設計制造的。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現邏輯控制。隨著技術的發展，這種裝置的功能已經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。但是為了避免與個人計算機 (Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 PLC。 PLC 的基本結構 PLC 實質是一種專用于工業控制的計算 機，其硬件結構基本上與微型計算機相同 。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。它按照 PLC 系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、 I/O 以及警戒定時器的狀態，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當 PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，并分別存入 I/O 映象區，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入 I/O 映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢 之后，最后將 I/O 映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。 為了進一步提高 PLC 的可 靠 性，近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構成冗余系統，或采用三 CPU 的表決式系統。這樣，即使某個 CPU 出現故障，整個系統仍能正常運行。 b、存儲器 存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。 存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 c、電源 PLC 的電源在整個系統中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可 *得電源系統是無法正常工作的，因此 PLC 的 制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在 +10%(+15%)范圍內，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網上去。 畢業設計用紙 共 33 頁 第 頁 8 PLC 的工作原理 一、 掃描技術 當 PLC 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間， PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復執行 下 述三個階段。 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和數據，并將它們存入 I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化， I/O 映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入 。 用戶程序執行階段 在用戶程序執行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先 左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統 RAM 存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在 I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在 I/O 映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O 映象區或系統 RAM 存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏 輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用 。 輸出刷新階段 當掃描用戶程序結束后， PLC 就進入輸出刷新階段。在此期間， CPU 按照 I/O 映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是 PLC 的真正輸出。 同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執行的結果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結果有所區別。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區別了 。 一般來說， PLC 的掃描周期包括自診斷、通訊等，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執行、輸出刷新等所有時間的總和。 畢業設計用紙 共 33 頁 第 頁 9 二、 PLC 的 I/O 響應時間 為了增強 PLC 的抗干擾能力，提高其可 靠 性， PLC 的每個開關量輸入端都采用光電隔離等技術。 為了能實現繼電器控制線路的硬邏輯并行控制， PLC 采用了不同于一般微型計算機的運行方式 (掃描技術 )。 以上兩個主要原因，使得 PLC 得 I/O 響應比一般微型計算機構成的工業控制系統滿的多，其響應時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。 所謂 I/O響應時間指從 PLC 的某一輸入信號變化開始到系統有關輸出端信號的改變所需的時間。 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，它最多可有 7 個模塊的擴展能力，在模塊中集成背板總線，它的網絡聯接有 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 的一體化單元設備。 其 中 的 擴 展 模 塊 （ EM ） 有 以 下 幾 種 ： 數 字 量 輸 入 模 塊 （ DI ）—— 24VDC 和 120/230VAC；數字量輸出（ DO） —— 24VDC 和 繼電器；模擬量 輸入模塊（ AI） —— 電壓、電流、電阻和熱電偶；模擬量輸出模塊 —— 電壓和電流。 還有一個比較特殊的模塊 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（傳感器和執行器接口），通過 A