工業(yè)污水處理的PLC控制(共29頁(yè))

1、工業(yè)污水處理的PLC控制摘要由于一個(gè)城市的工業(yè)門(mén)類(lèi)較多，廢水排量大，因此城市污水處理是一個(gè)非常復(fù)雜而龐大的工程。污水中BOD、COD、SS、，堿及有機(jī)磷、盼、氯化物、硫化物、石油、苯、三氯乙醒、甲醇絡(luò)離子等濃度較高。若不經(jīng)處理直接排放則不僅影響人民的健康，危害農(nóng)業(yè)的和工業(yè)的生產(chǎn)，也嚴(yán)重污染自然水體，因此必須對(duì)污水進(jìn)行綜合治理，以使其達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。污水廠為例，說(shuō)明其工藝流程及實(shí)施方案。如圖所示，污水被粗格柵房清除，然后入曝氣沉淀池，吸砂機(jī)吸出的沉砂送到分離器，沉砂連同水一起排入輸砂槽，與沉沙一起處理，然后污水排入曝氣池，曝氣池中設(shè)有溶解氧測(cè)定儀，根據(jù)水質(zhì)的變化及污水中溶解的含量控制調(diào)節(jié)進(jìn)氣量

2、，再經(jīng)中間沉淀池，到最終沉淀地等多道工序刮泥，除砂，調(diào)節(jié)溶解氧進(jìn)入量，使污水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。目前污水處理的PLC控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。此次設(shè)計(jì)的工業(yè)污水凈化處理系統(tǒng)的工藝流程為：按下啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)并運(yùn)行攪拌器；打開(kāi)凈化反應(yīng)池的進(jìn)水閥，使工業(yè)午睡流入凈化反應(yīng)池，并檢測(cè)流量；水位在正常范圍內(nèi)，開(kāi)始測(cè)量酸堿度并測(cè)量水溫；流量、酸堿度和水溫的數(shù)字信號(hào)送給PLC，進(jìn)行中和處理，水溫調(diào)節(jié)以及進(jìn)水閥開(kāi)口度的調(diào)節(jié)；檢測(cè)水位并調(diào)節(jié)排水閥，控制處理好水的排出。關(guān)鍵詞：污水處理 PLC 控制系統(tǒng) Industrial wastewater treatment PLC controlAs a city

3、more categories of industrial wastewater discharge, therefore municipal sewage treatment is a very complex and large projects. Sewage in BOD, COD, SS, alkali and organic phosphorus, I hope, chlorides, sulfides, oil, benzene, Peter triclosan B, methanol concentration higher Tongxinluo ions. If not tr

4、eated directly emissions not only affect the health of people and endanger agricultural and industrial production, but also serious pollution of natural water, it is necessary to carry out comprehensive treatment of sewage, and to make it reach the state emission standards. Wastewater treatment plan

5、t as an example to illustrate the process and the implementation of the programme. As shown, the sewage was removed rough grid, and then into the aeration sedimentation tanks, sand suction aspiration of the desilting machines to the separator, desilting together with the water discharged into the tr

6、ough lose sand, sand and dealt with, Then the sewage into the aeration tanks, aeration pond with dissolved oxygen detector, according to the changes in water quality and sewage dissolved in regulating the content of the feed rate control, then the middle sedimentation tanks, and to the final sedimen

7、tation processes, such as multi-channel scratch mud, Desanding, regulating access of dissolved oxygen, the sewage reached state emission standards. At present sewage treatment in the PLC control system has been widely applied at home and abroad. The industrial design of the sewage purification proce

8、ss for the treatment system: Press the start button and up and running blender; The open-purification tank valve, the inflow of industrial nap purification tank, and to detect flow; The water level in the normal range, and begin measuring pH and temperature measurement; Flow, pH and temperature digi

9、tal signal gave PLC, and in the processing, as well as temperature-regulating valve opening of the regulation; Detection and regulate water drainage valve, the control handle from the water. Key words: sewage treatment PLC Control System目 錄第一章 6 1.1 設(shè)計(jì)課題的目的和意義.62.3 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).第五章 可編程序控制器系統(tǒng)的抗干擾措施. 5.3 I

10、/O端的接線.設(shè)計(jì)總結(jié).第一章 概述1.1 設(shè)計(jì)課題的目的和意義高等院校工科專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)本科培養(yǎng)目標(biāo)要求的重要階段. 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在畢業(yè)前的綜合訓(xùn)練階段;是學(xué)習(xí),深化,拓寬,綜合教學(xué)的重要過(guò)程;是學(xué)生學(xué)習(xí),研究與實(shí)踐成果的全面總結(jié);是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和工程實(shí)踐能力的重要方法.畢業(yè)設(shè)計(jì)著重培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決問(wèn)題的能力,組織管理和社交能力,獨(dú)立工作能力,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)和認(rèn)真的工作態(tài)度,樹(shù)立事業(yè)心和責(zé)任感,畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于提高畢業(yè)生全面素質(zhì)具有重要意義。1.2 我國(guó)水資源基本情況 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人口的增加，人民生活水平逐步提高，工業(yè)化和城市化步伐的加快，用水量急劇增加，污水

11、排放量也相應(yīng)增加，加劇了淡水資源的短缺和水環(huán)境的污染。我國(guó)水資源的總存儲(chǔ)量平均每年28000億立方米，但人均水資源擁有量?jī)H為2340立方米，為世界平均值的四分之一。并且水資源時(shí)空分布不均，造成南多北少，東多西少的局面。在北部降水大部分集中在69月份，此期間的降水量占全年降水量的百分之七十至百分之八十。缺乏生態(tài)保護(hù)意識(shí)，一些急功近利的做法，嚴(yán)重破壞了森林和植被，破壞了生態(tài)系統(tǒng)平衡，導(dǎo)致洪澇和干旱頻繁發(fā)生。1.3 水污染概述我國(guó)水污染的狀況十分嚴(yán)重的，國(guó)家環(huán)?？偩值慕y(tǒng)計(jì)顯示，2003年全國(guó)廢水排放總量為460億噸，其中工業(yè)廢水占46.2%；生活污水占53.8%。但據(jù)水利部統(tǒng)計(jì)，全國(guó)廢水排放總量64

12、0億噸，其中工業(yè)廢水占60%。生活污水占40%。在2003年全國(guó)七大江河水系的407個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中，僅有38.1%的斷面符合III類(lèi)以上水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，劣V類(lèi)水質(zhì)占29.7%。我www.biyezuopin.cc們有限的淡水資源數(shù)量不足，質(zhì)量下降。我國(guó)各級(jí)政府認(rèn)識(shí)到水污染治理和水資源保護(hù)的重要性，認(rèn)識(shí)到經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的持續(xù)發(fā)展有懶于環(huán)境的保護(hù)和資源的合理開(kāi)發(fā)利用，包括水資源的保護(hù)和水資源的合理開(kāi)發(fā)利用，重視加速了水污染治理設(shè)施的建設(shè)。如果把工礦企業(yè)修建的污水處理設(shè)施的處理能力統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，估計(jì)城市污水處理率30%以上，如果把池塘、人工濕地、土地處理（農(nóng)田灌溉）等自然法處理設(shè)施處理的污水量已考慮在內(nèi)，污水處理率

13、可達(dá)40%。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)工業(yè)廢水處理設(shè)施的總處理率已達(dá)到87%。但實(shí)際上處理的工業(yè)廢水量遠(yuǎn)達(dá)不到該值，因?yàn)橐恍┱{(diào)查統(tǒng)計(jì)表明，我國(guó)工業(yè)廢水處理設(shè)施只有1/3是運(yùn)行正常的，3/3運(yùn)行不正常，而另1/3停產(chǎn)不運(yùn)行。 工業(yè)污水處理系統(tǒng):污水處理的各處理設(shè)備分布分散，每個(gè)工藝區(qū)段相對(duì)獨(dú)立；I/O點(diǎn)中以離散量為主，模擬量為輔；由于這些特點(diǎn)，使其更適宜以PLC為主要控制器的集散式控制方案。本文介紹的就是這樣的一套以PLC為主組成的順控系統(tǒng)。第二章 工業(yè)污水的處理系統(tǒng)2 .1 污水處理工藝流程簡(jiǎn)介該污水處理過(guò)程主要分為機(jī)械處理、生化處理、污泥處理三個(gè)階段?，F(xiàn)將其工藝流程介紹如下（見(jiàn)圖2-1所示）。圖2-1工藝流

14、程圖2.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的是對(duì)污水處理過(guò)程的機(jī)械處理階段、生化處理階段、污泥處理階段進(jìn)行順序控制，及在故障情況下的緊急停車(chē)等一系列處理過(guò)程進(jìn)行全自動(dòng)PLC控制。2.2.1 機(jī)械處理段的自動(dòng)控制系統(tǒng)：(1）每臺(tái)格柵前后安裝了一臺(tái)液位差計(jì)，PLC根據(jù)液位計(jì)量檢測(cè)到的水位差值和時(shí)間設(shè)定，自動(dòng)控制格柵除污機(jī)的運(yùn)行；當(dāng)水位差值超過(guò)設(shè)定值或時(shí)間設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)控制格柵和螺旋輸送機(jī)按照預(yù)先編制的程序運(yùn)行。（2）污水提升泵房是全廠的咽喉，一旦出現(xiàn)故障，全廠就得停產(chǎn)，泵的控制至關(guān)重要。設(shè)在前池的液位計(jì)量?jī)x將檢測(cè)到的水位信號(hào)送到控制運(yùn)算器，PLC根據(jù)檢測(cè)值與設(shè)定值的差值來(lái)自動(dòng)控制水泵的運(yùn)行。當(dāng)水位升

15、高到預(yù)定的水位值時(shí)，自動(dòng)控制水泵按照預(yù)先編制的程序依此逐臺(tái)啟動(dòng)；當(dāng)水位減低到預(yù)定的水位值時(shí)，自動(dòng)控制水泵按預(yù)先編制的程序依此逐臺(tái)關(guān)閉。同時(shí)累積水泵運(yùn)行時(shí)間，自動(dòng)輪換水泵，保證水泵累計(jì)運(yùn)行時(shí)間均等，并處于在最佳運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)水位降到設(shè)定下限水位時(shí)，干運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)起動(dòng)，自動(dòng)控制水泵全部停止運(yùn)行，以保證水泵的安全。 （3）鐘式沉砂池是由一套變速及調(diào)整系統(tǒng)機(jī)構(gòu)控制箱來(lái)就地控制，其轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速和高度均可根據(jù)除砂效率和有機(jī)物分離效率的要求，哪個(gè)更高而定來(lái)進(jìn)行調(diào)整。另外進(jìn)出水口及池中水位可視需要去除的砂粒的粒徑而定。沉砂池各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及故障信號(hào)送至中控室去顯示監(jiān)控。2.2.2 生化處理段的自動(dòng)控制系統(tǒng)：氧化溝的運(yùn)

16、行控制：我們?cè)谕鉁?、中溝、?nèi)溝都各設(shè)置1臺(tái)溶解氧測(cè)量?jī)x表，將儀表檢測(cè)到的溶氧儀測(cè)量值送至現(xiàn)場(chǎng)PLC控制子站，PLC根據(jù)氧化溝中的溶解氧含量，按照預(yù)先已編制好的程序（為保證氧化溝內(nèi)流速均勻；所預(yù)先編制的動(dòng)作順序），自動(dòng)控制轉(zhuǎn)碟的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)和運(yùn)行時(shí)間；以滿足外、中、內(nèi)溝的溶氧值穩(wěn)定在生化反應(yīng)的設(shè)定值。在外溝，因所需溶氧值較低，溶氧儀將不能工作在其測(cè)量范圍的精確量程內(nèi)，檢測(cè)值的誤差較大，為此在外溝另設(shè)一臺(tái)氧化-還原電位計(jì)，用來(lái)校正被監(jiān)控參數(shù)的測(cè)量。同時(shí)，還可調(diào)節(jié)氧化溝的出水堰板，以改變轉(zhuǎn)碟浸沒(méi)水深來(lái)增減空氣曝氣量，既保證了氧化溝生物處理過(guò)程的穩(wěn)定又節(jié)約了能源。根據(jù)以往的氧化溝的運(yùn)行情況，在編制氧化溝的

17、運(yùn)行控制程序時(shí)，還需注意三點(diǎn)：1，考慮水中溶解氧的變化速率，避免控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定，需設(shè)置溶解氧的控制死區(qū)；2，為避免轉(zhuǎn)碟的控制不穩(wěn)定，在程序中設(shè)置轉(zhuǎn)碟的時(shí)間死區(qū)，在此時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)碟是不可啟停的；3，為了平衡轉(zhuǎn)碟的工作時(shí)間，應(yīng)開(kāi)轉(zhuǎn)碟和應(yīng)停轉(zhuǎn)碟要符合先開(kāi)先停的原則，目的是減少轉(zhuǎn)碟電機(jī)的損耗，達(dá)到節(jié)能的要求。另外，在中溝我們還設(shè)置了混合液濃度檢測(cè)儀表，在外溝設(shè)置了檢測(cè)液位的超聲波液位計(jì)。以加強(qiáng)對(duì)氧化溝生物反應(yīng)情況的監(jiān)控。2.2.3 污泥沉淀濃縮處理段的自動(dòng)控制系統(tǒng)：（1）在污泥濃縮加藥系統(tǒng)，我們根據(jù)容積比例設(shè)置了一套自動(dòng)控制配藥系統(tǒng)（見(jiàn)圖2所示）圖 2-2 加藥系統(tǒng)帶控制點(diǎn)流程圖加藥系統(tǒng)按照預(yù)先編制的程

18、序運(yùn)行，定時(shí)加藥、配水及攪拌。首先進(jìn)行藥液的配置控制，由PLC根據(jù)所確定的容積比去自動(dòng)控制除磷藥劑原液與稀釋水的投加量，配制成所需濃度的除磷藥劑；在配藥罐上還設(shè)有超聲波液位計(jì)，液位信號(hào)送至PLC，當(dāng)藥液量和水量比例滿足配比要求，配藥過(guò)程結(jié)束后，PLC自動(dòng)控制打開(kāi)配藥罐出口的電動(dòng)球閥，進(jìn)入加藥階段。除磷藥劑的投加量，由PLC控制計(jì)量泵去完成。 （2）脫水機(jī)房設(shè)帶式脫水機(jī)及全部附屬裝置。負(fù)責(zé)脫水、加藥、進(jìn)泥、出泥、反沖洗等設(shè)備的連鎖控制，整套脫水系統(tǒng)按照預(yù)先編制的程序運(yùn)行，PLC負(fù)責(zé)對(duì)各設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控及連鎖保護(hù)。2.3 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.3.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成(1)PLC控制系統(tǒng)由工藝過(guò)程監(jiān)

19、控系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、可編程序控制器及檢測(cè)儀表組成。采用分布式計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠的工藝流程進(jìn)行分散控制、集中管理?？刂葡到y(tǒng)采用了過(guò)程監(jiān)控級(jí)（即中央監(jiān)控站-主站）和現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)（即兩個(gè)智能子站PLC站）的兩層結(jié)構(gòu)，劃分為中央控制室、第一分控室、第二分控室三個(gè)區(qū)域。(2)過(guò)程監(jiān)控級(jí)設(shè)在中央控制室（主站）內(nèi)，由兩臺(tái)工控機(jī)、兩臺(tái)打印機(jī)和通訊卡等組成工程師站、操作員站及數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。 操作員站是操作員用以完成對(duì)整個(gè)污水處理廠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的崗位，負(fù)責(zé)對(duì)全行操作，但在同一時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)站操作同一個(gè)設(shè)備；工程師站可以實(shí)現(xiàn)在線控制系統(tǒng)的編程及各種參數(shù)的設(shè)定與修改等任務(wù)；數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)則用來(lái)提供或接受工

20、業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)信息及與上級(jí)管理站的通訊等任務(wù)。(3)現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)為兩個(gè)智能子站，分別設(shè)置在兩個(gè)分控室內(nèi)，由PLC控制器、I/O處理單元及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表組成，用以完成數(shù)據(jù)采集、處理等功能，負(fù)責(zé)對(duì)污水處理廠各個(gè)反應(yīng)處理階段進(jìn)行就地分散控制，分站的操作權(quán)限由主站來(lái)分配。兩個(gè)智能子站和主站通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)通訊總線相連.PLC選用的是FX-2可編程序控制器，它具有模擬量、開(kāi)關(guān)量的采集處理和計(jì)算功能以及邏輯控制、計(jì)時(shí)比較等順序控制功能，并且具有集成的批處理功能和高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)，以滿足連鎖控制的快速響應(yīng)的要求。根據(jù)系統(tǒng)的要求，我們選用以下設(shè)備：工業(yè)計(jì)算機(jī)、激光打印機(jī)、投影儀、針式打印機(jī)、通信電纜和可編程序控制器。2.3.

21、2 系統(tǒng)軟件FX-2 PLC控制系統(tǒng)軟件為兩部分：（1） 監(jiān)控級(jí)應(yīng)用軟件監(jiān)控級(jí)應(yīng)用軟件為Monitor Pro監(jiān)控軟件。具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、趨勢(shì)和實(shí)時(shí)圖表、模擬畫(huà)面、報(bào)警管理、數(shù)據(jù)庫(kù)巡航等功能，監(jiān)控軟件采用全漢化界面，設(shè)計(jì)有工藝流程圖、各工藝單元流程圖、趨勢(shì)圖、報(bào)表、報(bào)警、各種電量參數(shù)圖、各種設(shè)備的操作和參數(shù)設(shè)定畫(huà)面。操作員通過(guò)菜單命令或鼠標(biāo)點(diǎn)擊，可瀏覽所有工藝過(guò)程畫(huà)面，顯示當(dāng)前狀態(tài)并按順序記錄、輸出；能完成各類(lèi)數(shù)據(jù)的記錄、存盤(pán)、報(bào)警，處理打印各種生產(chǎn)報(bào)表、曲線圖和站圖表（顯示出泵和閥的狀態(tài)，提供最重要的檢測(cè)值和報(bào)警），以及對(duì)各www.17chaogu8.wang階段的反應(yīng)時(shí)間和給定值的調(diào)整等。同

22、時(shí)，全廠所有可操作的設(shè)備均可由操作員在工作站上通過(guò)鼠標(biāo)和權(quán)限進(jìn)行遙控操作，完成指揮調(diào)度過(guò)程。由于污水處理廠自控系統(tǒng)需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，獲得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后重新調(diào)整控制系統(tǒng)。所以各種可能需要調(diào)整的參數(shù)均可在上位機(jī)進(jìn)行設(shè)定，如回流污泥泵、剩余污泥泵的工作時(shí)間，溶解氧的控制死區(qū)，轉(zhuǎn)碟工作的時(shí)間死區(qū)等。這樣，操作人員可以隨時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整控制參數(shù)，優(yōu)化工藝的運(yùn)行效果。（2）編程工具軟件：PLC編程工具為PL7 Pro，該軟件可在WINDOWS系列操作系統(tǒng)上運(yùn)行，采用圖形編程界面，具有梯形圖（LD）及結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言等多種編程語(yǔ)言可供編程人員編程時(shí)使用?？蓪?duì)I/O設(shè)備進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)化，能對(duì)任何連接到控制總線

23、的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試和啟動(dòng)，可在線修改系統(tǒng)中任一點(diǎn)的用戶程序。并包括先進(jìn)的系統(tǒng)診斷能力、過(guò)程診斷工具和遠(yuǎn)程維護(hù)等。該系統(tǒng)控制程序流程圖（見(jiàn)圖2-4所示）圖2-4 控制程序流程圖2.4 控制系統(tǒng)的功能和工作狀態(tài)為了確保在PLC系統(tǒng)意外情況下污水處理的順利進(jìn)行，我們配備了自控、手控兩套裝置，各工藝參數(shù)的顯示信號(hào)分別經(jīng)計(jì)算機(jī)和就地常規(guī)儀表顯示，這樣當(dāng)計(jì)算機(jī)由于某種原因產(chǎn)生故障或設(shè)備檢修維護(hù)時(shí)，可以手動(dòng)操作。2.4.1 手動(dòng)狀態(tài)（MAN）在剛開(kāi)始初試階段，系統(tǒng)尚未穩(wěn)定之前，可以使用手動(dòng)操作，用鼠標(biāo)直接遙控現(xiàn)場(chǎng)工藝操作?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和全自動(dòng)運(yùn)行時(shí)故障處理的需要，設(shè)計(jì)的手動(dòng)控制程序，可以對(duì)機(jī)械處理段、生化處理

24、段及污泥濃縮處理段各個(gè)反應(yīng)階段實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制，各工藝根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移，中途可退出狀態(tài)。在需要關(guān)閉整個(gè)控制系統(tǒng)時(shí)，還可在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)重要的部分單元進(jìn)行手工操作。2.4.2 自動(dòng)狀態(tài)（AUTO）當(dāng)工藝處理過(guò)程由不穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)為穩(wěn)定運(yùn)行，工藝參數(shù)達(dá)到工藝要求時(shí)，將系統(tǒng)由手動(dòng)切換為自動(dòng)狀態(tài)。整個(gè)系統(tǒng)完全由PLC可編程控制器來(lái)自動(dòng)控制。無(wú)論由A/M、M/A，偏差是否為零，切換過(guò)程都是無(wú)擾動(dòng)的，調(diào)節(jié)輸出決不會(huì)發(fā)生突變。 2.4.3 自診斷過(guò)程診斷、實(shí)時(shí)時(shí)鐘，狀態(tài)和故障顯示報(bào)警。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，上位機(jī)畫(huà)面對(duì)應(yīng)設(shè)備有紅燈閃爍，直至故障消除。報(bào)警內(nèi)容加入報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)，并在報(bào)警畫(huà)面顯示；報(bào)警信息可通過(guò)打印機(jī)打??；通過(guò)報(bào)

25、警畫(huà)面可以查詢?nèi)繗v史故障情況。第三章 可編程序控制器概述3.1 可編程序控制器的歷史1968年美國(guó)GM(通用汽車(chē))公司提出取代繼電器控制裝置的要求，第二年美國(guó)數(shù)字公司研制出了第一代可編程序控制器，滿足了GM公司裝配線的要求。隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有第五代PLC產(chǎn)品了。 在以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征的制造工業(yè)和以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征的過(guò)程工業(yè)中，除了以連續(xù)量為主的反饋控制外，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開(kāi)關(guān)量為主的開(kāi)環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作號(hào)按照時(shí)序動(dòng)作;另外還有與順序、時(shí)序無(wú)關(guān)的按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制;以及大量的開(kāi)關(guān)量、

26、脈沖量、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器、模擬量的越限報(bào)警等狀態(tài)量為主的離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視。由于這些控制和監(jiān)視的要求，所以PLC發(fā)展成了取代繼電器線路和進(jìn)行順序控制為主的產(chǎn)品。在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中，逐漸形成了PLC、DCS與IPC三足鼎立之勢(shì)，還有其它的單回路智能式調(diào)節(jié)器等在市場(chǎng)上占一定的百分比。3.2 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)PLC種類(lèi)繁多，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。用可編程序控制器實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個(gè)變換予以物理實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。PLC專(zhuān)為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要是由CPU、電源、存儲(chǔ)器和專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的輸入輸出接口電路等組成。 PLC的結(jié)構(gòu)框圖

27、（見(jiàn)圖3-1所示）圖3-1 PLC的結(jié)構(gòu)框圖 3.3 可編程序控制器的特點(diǎn)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)是復(fù)雜多樣的，它們對(duì)控制的要求也各不相同。可編程序控制器一經(jīng)出現(xiàn)就受到了廣大工程技術(shù)人員的歡迎。它的主要特點(diǎn)如下： （1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高； （2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)； （3）編程方便，易于使用； （4）功能完善； （5）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短； （6）體積小，維護(hù)操作方便。 3.4 PLC的應(yīng)用范圍（1） 開(kāi)關(guān)量邏輯控制；（2）運(yùn)動(dòng)控制；（3）過(guò)程控制；（4）數(shù)據(jù)處理； (5) 通信聯(lián)網(wǎng)。3.5 可編程序控制器的工作原理PLC的控制邏輯實(shí)現(xiàn)原理：繼電器控制系統(tǒng)是一種“硬件邏輯系統(tǒng)”，如圖3-

28、7（a）所示，它的三條支路是并行工作的，當(dāng)按下按鈕SB1，中間繼電器K得電，K的兩個(gè)觸點(diǎn)閉合，接觸器KM1、KM2同時(shí)得電并產(chǎn)生動(dòng)作。所以繼電器控制系統(tǒng)采用的是并行工作方式。 可編程控制器是一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理基礎(chǔ)之上的，即通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于CPU是以執(zhí)行程序來(lái)處理各項(xiàng)任務(wù)的，所以在每一瞬間只能做一件事，屬于串行工作方式。通過(guò)程序的執(zhí)行按程序順序依次完成各相應(yīng)的動(dòng)作。PLC的工作方式：為了滿足工業(yè)邏輯控制的要求，同時(shí)結(jié)合計(jì)算機(jī)控制的特點(diǎn)，PLC的工作方式采用不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期或工作周期。CPU

29、從第一條指令執(zhí)行開(kāi)始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開(kāi)始新的一輪掃描。PLC就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的。PLC工作的全過(guò)程可用圖3-8所示的運(yùn)行框圖來(lái)表示。整個(gè)過(guò)程可分為以下幾個(gè)部分： 第一部分是上電處理。PLC上電后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化，包括硬件初始化和軟件初始化，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等。 第二部分是自診斷處理。PLC每掃描一次，執(zhí)行次自診斷檢查，確定PLC自身的動(dòng)作是否正常。如CPU、電池電壓、程序存儲(chǔ)器、IO和通訊等是否異?；虺鲥e(cuò)，如檢查出異常時(shí)，CPU面板上的LED及異常繼電器會(huì)接通，在特殊寄存器中會(huì)存入出錯(cuò)代碼。當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)，C

30、PU被強(qiáng)制為STOP方式，所有的掃描便停止。（如圖3-2所示）圖3-2 PLC運(yùn)行框圖第三部分是通訊服務(wù)。PLC自診斷處理完成以后進(jìn)入通訊服務(wù)過(guò)程。首先檢查有無(wú)通訊任務(wù)，如有則調(diào)用相應(yīng)進(jìn)程，完成與其他設(shè)備的通訊處理，并對(duì)通訊數(shù)據(jù)作相應(yīng)處理；然后進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新處理等工作。 第四部分是程序掃描過(guò)程。PLC在上電處理、自診斷和通訊服務(wù)完成以后，如果工作選擇開(kāi)關(guān)在RUN位置，則進(jìn)人程序掃描工作階段。先完成輸入處理，即把輸入端子的狀態(tài)讀入輸入映像寄存器中，然后執(zhí)行用戶程序，最后把輸出處理結(jié)果刷新到輸出鎖存器中。 在上述幾個(gè)部分中，通訊服務(wù)和程序掃描過(guò)程是PLC工作的主要部分，其工作周期稱(chēng)為掃描

31、周期。可以看出掃描周期直接影響控制信號(hào)的實(shí)時(shí)性和正確性，為了確保控制能正確實(shí)時(shí)地進(jìn)行，在每個(gè)掃描周期中，通訊任務(wù)的作業(yè)時(shí)間必須被控制在一定范圍內(nèi)。PLC運(yùn)行正常時(shí)，程序掃描周期的長(zhǎng)短與CPU的運(yùn)算速度、與I/O點(diǎn)的情況、與用戶應(yīng)用程序的長(zhǎng)短及編程情況等有關(guān)。通常用PLC執(zhí)行l(wèi) KB指令所需時(shí)間來(lái)說(shuō)明其掃描速度，一般為零點(diǎn)幾ms到上百ms。值得注意的是，不同指令其執(zhí)行時(shí)間是不同的，從零點(diǎn)幾u(yù)s到上百u(mài)s不等，故選用不同指令所用的掃描時(shí)間將會(huì)不同。而對(duì)于一些需要高速處理的信號(hào)，則需要特殊的軟、硬件措施來(lái)處理。當(dāng)PLC處于正常運(yùn)行時(shí)，它將不斷重復(fù)掃描過(guò)程。分析上述掃描過(guò)程，如果對(duì)遠(yuǎn)程I/O、特殊模塊

32、和其他通訊服務(wù)暫不考慮，這樣掃描過(guò)程就只剩下“輸入采樣”、“程序執(zhí)行”和“輸出刷新”三個(gè)階段了。這三個(gè)階段是PLC工作過(guò)程的中心內(nèi)容。第四章 系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)工業(yè)污水處理示意圖如圖（4-1）所示，控制要求如下：圖4-1 工業(yè)污水處理示意圖 4.1流量控制由流量計(jì)計(jì)量流量，并由進(jìn)水閥調(diào)整流量。4.1.1當(dāng)流量計(jì)檢測(cè)到水的流速過(guò)慢時(shí)，其過(guò)慢觸點(diǎn)（X2）接通，進(jìn)水閥門(mén)開(kāi)大（Y1有輸出），使水的流速加快。4.1.2當(dāng)流量計(jì)檢測(cè)到水的流速過(guò)快時(shí)，其過(guò)速觸點(diǎn)（X3）接通，進(jìn)水閥門(mén)關(guān)?。╕2有輸出），使水的流速減慢。4.1.3當(dāng)流量計(jì)檢測(cè)到水的流速適中時(shí)，其適中觸點(diǎn)（X4）接通，進(jìn)水閥門(mén)不動(dòng)作（Y1、Y2無(wú)

33、輸出）。其梯形圖如下:其梯形圖程序如下：LD X2OR Y1ANI Y2ANI X4OUT Y1LD X3OR Y2ANI Y1ANI X4OUT Y24.2 中和處理 由PH值量計(jì)，測(cè)量污水的酸堿值，控制加酸閥、加堿閥門(mén)進(jìn)行中和作業(yè)。4.2.1 若為強(qiáng)酸時(shí)，PH值量計(jì)強(qiáng)酸觸點(diǎn)（X5）接通，報(bào)警器發(fā)出警報(bào)（Y5有輸出），加堿閥門(mén)打開(kāi)（Y3有輸出）。4.2.2 若為強(qiáng)堿時(shí)，PH值時(shí)計(jì)強(qiáng)堿點(diǎn)（X6）接通，報(bào)警器發(fā)出警報(bào)（Y5有輸出），加酸閥門(mén)打開(kāi)（Y4有輸出）。4.2.3 若酸堿適中時(shí)，PH值觸點(diǎn)（X7）接通，加堿閥門(mén)和加酸閥門(mén)關(guān)閉，報(bào)警器不報(bào)警。其梯形圖如下:其梯形圖程序如下：LD X5OR Y

34、3ANI Y4ANI X7OUT Y3LD X6OR Y4ANI Y3ANI X7OUT Y4LD Y3OR Y4OUT Y54.3 溫度處理 由溫度計(jì)計(jì)量，若水溫過(guò)高，加水降溫。4.3.1 若水溫過(guò)高，溫度計(jì)觸點(diǎn)（X8）接通，加水閥門(mén)打開(kāi)（Y6有輸出）。4.3.2 若水溫適中，溫度計(jì)觸點(diǎn)（X9）接通，加水閥門(mén)關(guān)閉（Y6無(wú)輸出）。其梯形圖控制如下:其梯形圖程序如下：LD X8OR Y6ANI X9OUT Y64.4 水位控制 由水位控制器，控制處理池水位，并由排水閥門(mén)調(diào)整水位。4.4.1 若處理池中水位過(guò)高時(shí)，水位控制器觸點(diǎn)（X10）接通，排水閥門(mén)開(kāi)大（Y7有輸出）。4.4.2 若處理池水中位

35、過(guò)低時(shí)，水位控制器觸點(diǎn)（X11）斷開(kāi)，排水閥門(mén)關(guān)小（Y8有輸出）。4.4.3 若處理池水中位適中時(shí)，水位控制器觸點(diǎn)（X12）接通，排水閥門(mén)不動(dòng)作（Y7、Y8無(wú)輸出）。其梯形圖如下:其梯形圖程序如下：LD X10OR Y7ANI Y8ANI X12OUT Y7LDI Y7ANI X11ANI X12OUT Y84.5 按下起動(dòng)按鈕（X0），該水處理系統(tǒng)投入運(yùn)行，在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中攪拌器一直攪拌（Y0有輸出）。按下停止按鈕（X1），該水處理系統(tǒng)停止工作。其梯形圖如下:其梯形圖程序如下： LD X0 OR Y8 ANI X1 OUT Y0 4.6 程序系統(tǒng)   4.6.1 根據(jù)污水

36、處理中的輸入、輸出要求，系統(tǒng)梯形圖見(jiàn)附錄1所示。4.6.2 PLC與現(xiàn)場(chǎng)器件的系統(tǒng)接線圖見(jiàn)附錄2所示。4.6.3 (1) I/O地址分配見(jiàn)表4.6所示：表4.6 I/O地址分配輸入端輸出端X0：?jiǎn)?dòng)按鈕YO:攪拌器X1：停止按鈕Y1: 進(jìn)水閥門(mén)開(kāi)大X2：流量計(jì)量過(guò)慢開(kāi)關(guān)Y2： 進(jìn)水閥門(mén)關(guān)小X3：流量計(jì)量過(guò)快開(kāi)關(guān)Y3: 加堿閥門(mén)X4：流量計(jì)量適中開(kāi)關(guān)Y4: 加酸閥門(mén)X5：PH值強(qiáng)酸檢測(cè)開(kāi)關(guān)Y5: 報(bào)警器X6：PH值強(qiáng)堿檢測(cè)開(kāi)關(guān)Y6: 進(jìn)水閥門(mén)X7: PH值適中開(kāi)關(guān)Y7： 排水閥門(mén)開(kāi)大X8: 溫度計(jì)量過(guò)高開(kāi)關(guān)Y8: 排水閥門(mén)關(guān)小X9: 溫度計(jì)量適中開(kāi)關(guān) X10: 水位控制器過(guò)高開(kāi)關(guān) X11: 水位

37、控制器過(guò)低開(kāi)關(guān)(2) 全程控制程序如下：步序 指令 數(shù)據(jù)0 LD X01 OR Y82 ANI X13 OUT Y04 MC N05 SP M1006 LD X27 OR Y18 ANI Y29 ANI X410 OUT Y111 LD X312 OR Y213 ANI Y114 ANI X415 OUT Y216 LD X517 OR Y318 ANI Y419 ANI X720 OUT Y321 LD X622 OR Y423 ANI Y324 ANI X725 OUT Y426 LD Y327 OR Y428 OUT Y529 LD X830 OR Y631 ANI X932 OUT Y

38、633 LD X1034 OR Y735 ANI Y836 ANI X1237 OUT Y738 LDI Y739 ANI X1140 ANI X1241 OUT Y842 MCR N043 END第五章 可編程序控制器系統(tǒng)的抗干擾措施5.1 控制系統(tǒng)中干擾及其來(lái)源 現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見(jiàn)也是最易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一，所謂治標(biāo)先治本，找出問(wèn)題所在，才能提出解決問(wèn)題的辦法。因此必須知道現(xiàn)場(chǎng)干擾的源頭。 （1） 干擾源及一般分類(lèi) 影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因是電流改變產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；磁場(chǎng)改變產(chǎn)生電流，電磁高速產(chǎn)生電磁波。 （

39、2）PLC系統(tǒng)中干擾的主要來(lái)源及途徑 : A.強(qiáng)電干擾 PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，刀開(kāi)關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線路傳到電源原邊。 B.柜內(nèi)干擾 控制柜內(nèi)的高壓電器，大的電感性負(fù)載，混亂的布線都容易對(duì)PLC造成一定程度的干擾。C.變頻器干擾 一是變頻器啟動(dòng)及運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生諧波對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；二是變頻器的輸出會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊設(shè)備的正常工作。5.2 可編程序控制器的工作環(huán)境(1) 溫

40、度 PLC要求環(huán)境溫度在055oC，安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。 （2） 濕度 為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對(duì)濕度應(yīng)小于85%（無(wú)凝露）。 （3） 震動(dòng) 應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為1055Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施，如采用減震膠等。 （4） 空氣 避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對(duì)于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。5.3 I/O端的接線 輸入接線: （1）輸入接線一般不要太長(zhǎng)。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。 （2）輸入/輸出線不能用同一根電纜，輸入/輸出線要分開(kāi)。 （3）盡可能采用常開(kāi)觸點(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。 輸出連接: （1）輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類(lèi)型和電壓等級(jí)的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類(lèi)型、同一電壓等級(jí)的電源。 （2）由于PLC的輸出元件被封裝在印制電