自來(lái)水廠水處理監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

自來(lái)水廠水處理監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要：本設(shè)計(jì)技術(shù)，為自來(lái)水廠的水處理實(shí)時(shí)監(jiān)控提供了一套完整通用的解決方案，該設(shè)計(jì)方案行之有效，已在河?xùn)|水廠應(yīng)用，并可應(yīng)用于其它自來(lái)水廠。關(guān)鍵詞：PLC，組態(tài)軟件，監(jiān)控系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)英文文摘：ABSTRACTThisthesismakesananalysismainlyofthebasicmodeofthedesignanddevelopmentofthetopandbottommachinesbasedontheprogrammablecontrollerPLCandgroupsoftware.Tillnow,thissupervisionsystemhasbeenappliedtosuperviseautomaticallythewholeproductioninHedongWaterworksofMaomingCityforaperiod.Itfunctionsverywellandachievesbettersocialandeconomicresults.Inconclusion,thedesignofthesystemprovidesasetoffeasiblesolutionto第一章緒論1.1課題來(lái)源和意義在全球水資源饋乏的今天，水資源是否得到高效利用，影響著國(guó)計(jì)與民生，水處理特別是自來(lái)水處理自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展的重要性日益凸現(xiàn)。自來(lái)水行業(yè)引入自動(dòng)化控制技術(shù)是90年代水廠發(fā)展最顯著的特點(diǎn)。隨著自動(dòng)化技術(shù)、控制設(shè)備和機(jī)電儀表設(shè)備的發(fā)展，水處理過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)包括過(guò)濾自動(dòng)化、投加藥自動(dòng)化、送水自動(dòng)化、水質(zhì)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的日益成熟，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的日益普及，使水行業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展成為可能。雖然國(guó)內(nèi)供水行業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但相對(duì)于其他行業(yè)是滯后的和落伍的。對(duì)我國(guó)中小城市自來(lái)水公司而言，采用現(xiàn)代電子信息技術(shù)及綜合自動(dòng)化技術(shù)來(lái)建設(shè)和改造各個(gè)生產(chǎn)部門和進(jìn)行企業(yè)管理是極其重要的，這也是改變目前我國(guó)中小城市自來(lái)水企業(yè)被動(dòng)局面的最有效辦法之一。目前，水廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)遵循著分散控制，集中監(jiān)測(cè)和管理的控制思想，利用PLC十PC組成的控制系統(tǒng)是水廠自動(dòng)化技術(shù)的一條較好的發(fā)展方向，利用該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)集散控制，穩(wěn)定性好，開發(fā)操作簡(jiǎn)便。選擇國(guó)內(nèi)外著名品牌的軟硬件產(chǎn)品構(gòu)成的系統(tǒng)，不但可以滿足工程周期的要求，更可以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、開發(fā)性和選進(jìn)性。茂名河?xùn)|自來(lái)水廠是茂名市主力供水廠，日供水能力為20萬(wàn)噸，是為緩解茂名市的供水緊張狀況，市政府加大對(duì)自來(lái)水公司的投資力度，引進(jìn)外資(無(wú)息貸款)和德國(guó)THYSSEN公司的自控設(shè)備，建成的茂名市第二水廠。本論文目的是通過(guò)茂名河?xùn)|自來(lái)水廠基于PLC工控網(wǎng)的水處理實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，找出一套通用的集成方案平臺(tái)。自來(lái)水廠水處理過(guò)程中混凝投藥和過(guò)濾過(guò)程的自動(dòng)控制是保證優(yōu)質(zhì)供水的關(guān)鍵所在，它關(guān)系到千家萬(wàn)戶的用水衛(wèi)生和身體健康。目前對(duì)自來(lái)水的水處理過(guò)程實(shí)行自動(dòng)監(jiān)控是國(guó)內(nèi)外大中型水廠的迫切要求，也是自來(lái)水廠實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和管理一體化的必要途徑。建設(shè)水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的目的有兩個(gè):一個(gè)是對(duì)水處理過(guò)程的設(shè)備工作情況、余氯、PH值、濃度、流量等工藝參數(shù)及漏氯、氣瓶欠壓等現(xiàn)場(chǎng)狀況進(jìn)行監(jiān)視和自動(dòng)調(diào)控，防止水處理過(guò)程設(shè)備運(yùn)行在非正常的狀態(tài)之下，提高管理人員的事故處理能力和應(yīng)變速度，并且可通過(guò)各種報(bào)警手段和緊急處理程序把事故隱患消滅于萌芽之中。另一主要目的是實(shí)現(xiàn)水處理過(guò)程全方位自動(dòng)控制，通過(guò)操作員工作站、參數(shù)調(diào)節(jié)PLC與投加設(shè)備進(jìn)行互動(dòng)，控制投加設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行、停止和自動(dòng)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和過(guò)程的無(wú)人值守管理制度過(guò)渡的目標(biāo)。本設(shè)計(jì)就是利用先進(jìn)的電子信息技術(shù)和綜合自動(dòng)化技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)自來(lái)水廠的水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控方案為自來(lái)水廠的生產(chǎn)過(guò)程提供一套通用的質(zhì)量可靠、成本適宜。目前，茂名市河?xùn)|自來(lái)水廠己投入運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，滿足系統(tǒng)的監(jiān)控要求，取得良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。1.2國(guó)內(nèi)外自來(lái)水廠自動(dòng)化控制技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)自來(lái)水生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顟B(tài):水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無(wú)到有、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過(guò)程。從一開始僅有常規(guī)儀表檢測(cè)，到加藥、加氯的局部自動(dòng)控制，直至九十年代，隨著可編程控制器(PLC)的大量推廣使用，水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)才真正建立起來(lái)。PLC具有可靠性高、編程簡(jiǎn)單、使用方使、以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)的特點(diǎn)。水廠以PLC為主控設(shè)備建立的控制系統(tǒng)一般模式為:由設(shè)在中控室的上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)及若干現(xiàn)場(chǎng)PLC聯(lián)網(wǎng)組成集散型監(jiān)控系統(tǒng)。開始建立的系統(tǒng)，各分站以功能劃分，站內(nèi)設(shè)有監(jiān)控計(jì)算機(jī)，這是針對(duì)當(dāng)時(shí)PLC的通訊能力不夠強(qiáng)大，控制系統(tǒng)可靠性不高所采用的措施，即一旦其它分站出現(xiàn)故障或網(wǎng)絡(luò)中斷后，未出故障的分站還可以在局部區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。近幾年隨著PLC網(wǎng)絡(luò)通訊能力的增強(qiáng)和控制及電氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性的提高，這一模式逐漸被打破。取消了各分站內(nèi)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)，各分站的控制區(qū)域由以功能劃分改為以距離劃分，了在中控室內(nèi)監(jiān)視水廠運(yùn)行的全過(guò)程，應(yīng)由分站1控制的遠(yuǎn)方設(shè)備工況或采集的檢測(cè)儀表參數(shù)可送入附近的分站2通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可靠、及時(shí)地傳輸保證系統(tǒng)的正常、協(xié)調(diào)運(yùn)行。目前大部分水廠都是采用的這種模式。在這基礎(chǔ)上，對(duì)水廠自動(dòng)化又提出了新要求:即廠內(nèi)僅配備少量管理、維修人員，生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，由中央控控制室的工業(yè)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和管理的控制系統(tǒng)，也稱無(wú)人值守控制系統(tǒng)。水處理工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)是管理一一控制的一體化，而現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的飛速發(fā)展為管控一體化鋪平道路。信息技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的普及，將會(huì)使管控一體化的重要性日益顯露，可以預(yù)見，以PLC為基礎(chǔ)的集散控制系統(tǒng)向以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的管控一體化分布式網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)渡是必然的發(fā)展趨勢(shì)。1.3本論文研究的內(nèi)容本論文主要介紹以可編程控制器PLC和組態(tài)軟件為核心，采用上、下位機(jī)方式設(shè)計(jì)水處理計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的基本思路和方法。本文研究的主要內(nèi)容包括:基于PLC的水處理計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)整體方案的設(shè)計(jì)、PLC控制系統(tǒng)原理、水處理工藝設(shè)備控制方法、監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)各PLC子站軟、硬件的設(shè)計(jì)，監(jiān)控系統(tǒng)PLC工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)通信功能的實(shí)現(xiàn)，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。1.4本論文完成的工作本論文的工作在于提出了采用可編程控制器PLC與工業(yè)計(jì)算機(jī)PC機(jī)組成的兩級(jí)集散控制系統(tǒng)，建立通用的自來(lái)水廠計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。本論文作者在整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中主要參與了以下工作:(1)通過(guò)分析整個(gè)自來(lái)水處理的工藝流程，與水處理工藝設(shè)計(jì)專家緊密合作，建立完整和實(shí)用的水處理過(guò)程的監(jiān)控要求。(2)深入分析國(guó)內(nèi)外自來(lái)水自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，深刻了解PLC,DCS的新技術(shù)，采用可編程控制器PLC與工業(yè)計(jì)算機(jī)PC相結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)出適合水處理過(guò)程特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。(3)參與系統(tǒng)的調(diào)試和試運(yùn)行。第二章水處理監(jiān)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)及其過(guò)程控制設(shè)計(jì)2.1河?xùn)|自來(lái)水廠工藝流程簡(jiǎn)介自來(lái)水廠水處理基本過(guò)程如下圖2-1所示:圖2-1河?xùn)|水廠工藝流程圖河?xùn)|水廠的源水由高州長(zhǎng)坡水庫(kù)通過(guò)東干渠輸送到山閣鎮(zhèn)老虎嶺調(diào)節(jié)水庫(kù)，然后通過(guò)1.6米為了正常控制水質(zhì)，河?xùn)|水廠水質(zhì)控制指標(biāo)為:1.PH值:源水、待濾水、出廠水PH值為6.5-7.5;2.濁度3.余氯待濾水<3NTU,濾后水<0.5NTU，出廠水<0.5NTU;濾后水余氯為，出廠水余氯為0.50-0.80mg/L;2.2河?xùn)|自來(lái)水廠水處理監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)2.2.1水處理監(jiān)控系統(tǒng)的整體構(gòu)想本水廠擬采用可編程控制器和工業(yè)計(jì)算機(jī)組成兩級(jí)的實(shí)時(shí)多任務(wù)集散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分散控制、集中管理，系統(tǒng)分為監(jiān)控級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行級(jí)。根據(jù)水廠水處理工藝要求和的水廠的建設(shè)布局情況，該自控系統(tǒng)共設(shè)四個(gè)PLC子站，即:加藥間子站(PLC1),濾池子站(PLC2)，清水泵子站(PLC3)和中控室模擬屏子站(PLC4)，監(jiān)控系統(tǒng)主要對(duì)加藥間、濾池、清水泵站及高低壓設(shè)備實(shí)施監(jiān)控。河?xùn)|水廠擬采用法國(guó)得利滿公司先進(jìn)的水處理工藝?？删幊炭刂破鬟x用Thyssen公司的PLC,PLC之間組成了網(wǎng)絡(luò)彼此進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。工業(yè)機(jī)采用Wondware公司的Intouch組態(tài)軟件作人機(jī)界面，通過(guò)光纖為主干網(wǎng)的LWL高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與中控室主機(jī)進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)督及控制功能。中央控制級(jí)分為工程師站和操作員站，工程師站主要完成系統(tǒng)組態(tài)及控制參數(shù)的在線修改和設(shè)置等:操作員站主要完成對(duì)整個(gè)水處理廠的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、報(bào)表及打印等功能。在不需組態(tài)式修改參數(shù)時(shí)，工程師站與操作員站互為備用，提高了系統(tǒng)的可靠性。為提高系統(tǒng)通訊的安全性，可靠性，整套系統(tǒng)考慮水廠的實(shí)際情況，擬采用雙網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。即各子站設(shè)有上位機(jī)，可顯示各站監(jiān)控畫面及參數(shù)，當(dāng)子站與中控室主機(jī)之間出現(xiàn)通訊故障時(shí)，各子站的上位機(jī)可以與自己站的PLC進(jìn)行通訊，確保暢通。各子站PLC也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與中控室的PLC進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與命令的執(zhí)行。水處理控制系統(tǒng)的監(jiān)控要求根據(jù)水廠自來(lái)水處理的生產(chǎn)工藝流程，控制系統(tǒng)的預(yù)期設(shè)計(jì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)以下設(shè)備、參數(shù)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)完善的系統(tǒng)功能。1。中央控制級(jí):監(jiān)控級(jí)設(shè)在中央控制室，中央控制室是水廠的生產(chǎn)指揮中心，要求操作人員在中控室就可對(duì)全廠設(shè)備的情況進(jìn)行監(jiān)視和控制，并可用電腦作數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)，顯示和通信，主要功能要求為:(1)控制、操作功能:在中央控制室能對(duì)全廠設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制和人工干預(yù)，能對(duì)各子站的PLC的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定及修改:(2)顯示功能:能形象、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)顯示各生產(chǎn)過(guò)程的主要技術(shù)參數(shù)，能顯示所有設(shè)各的運(yùn)行狀態(tài);(3)十R警功能:當(dāng)某一參數(shù)異常或設(shè)備故障，能給出聲、光報(bào)警，顯示相應(yīng)的提示信息和畫面，并實(shí)時(shí)打印報(bào)警信息:(4)數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能:能建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，存貯生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計(jì)、分析用;能建立故障數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄PLC錯(cuò)誤、系統(tǒng)錯(cuò)誤及事故等:(5)報(bào)表輸出及打印功能:可打印日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表及可實(shí)時(shí)打印故障記錄;(6)信息傳送功能:及時(shí)將水廠的生產(chǎn)情況通過(guò)無(wú)線電收發(fā)系統(tǒng)與總公司調(diào)度室互傳;(7)統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能。2.分布式控制站對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的要求投藥間子站PLCi(1)監(jiān)控兩臺(tái)投礬泵、兩臺(tái)加氯機(jī)、兩臺(tái)增壓泵、兩臺(tái)提升泵等設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程及監(jiān)示它們的運(yùn)行狀態(tài)(運(yùn)行、停止、故障);(2)監(jiān)示兩個(gè)礬池液位;(3)監(jiān)示源水的濁度、PH值、流量、溫度。(4)監(jiān)示SCD儀的檢測(cè)值;(5)對(duì)進(jìn)水電機(jī)閥門和攪拌器實(shí)施監(jiān)控;(6)對(duì)前加氯機(jī)加氯量，并實(shí)施監(jiān)控;(7)對(duì)每個(gè)礬池上的兩個(gè)注水閥、一個(gè)三通閥狀態(tài)實(shí)施監(jiān)示:(8)對(duì)兩路氯瓶壓力狀態(tài)實(shí)施監(jiān)示;(9)將以上信息傳送到中控室，以便中控室實(shí)現(xiàn)對(duì)投礬加氯系統(tǒng)的自動(dòng)控制。濾池子站PLC2:(1)對(duì)V型恒速快濾池12個(gè)格濾池的運(yùn)行狀態(tài)(過(guò)濾、停止、故障)，實(shí)施監(jiān)視;(2)對(duì)每格濾池的濾速，實(shí)施監(jiān)控;(3)對(duì)濾池的反沖洗過(guò)程(分三步:氣沖洗、氣水混合洗、水洗)，進(jìn)行監(jiān)控;(4)對(duì)兩臺(tái)反沖洗水泵、反沖洗風(fēng)機(jī)實(shí)施監(jiān)控;(5)監(jiān)示每個(gè)濾格的過(guò)濾時(shí)間和液位:(6)監(jiān)示待濾水的濁度，濾后水的濁度，反沖洗流量;(7)監(jiān)示反沖洗貯水池的水位:(8)監(jiān)示兩臺(tái)刮泥機(jī)的運(yùn)行狀態(tài);(9)對(duì)濾后水投氯值實(shí)施監(jiān)測(cè)。清水泵PLC3站:(1)監(jiān)示所有高壓開關(guān)柜有關(guān)工作狀態(tài);(2)監(jiān)示進(jìn)線高壓開關(guān)柜的電流、電壓、有功、無(wú)功、累計(jì)電量值;(3)監(jiān)示每臺(tái)泵的電流、功率、壓力、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間;(4)對(duì)出廠水的壓力、余氯、PH值、流量、濁度、累計(jì)流量值進(jìn)行在線監(jiān)測(cè):(5)對(duì)變頻泵電機(jī)的頻率進(jìn)行控制:(6)對(duì)六臺(tái)加壓水泵進(jìn)行控制;(7)對(duì)回收池的每一臺(tái)泵及出口蝶閥進(jìn)行控制。水處理控制系統(tǒng)操作方式的要求整個(gè)水廠的設(shè)備要求采用三級(jí)控制:(1)就地手動(dòng)控制:此方式指在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)或按鈕直接操作設(shè)備。此方式用設(shè)備調(diào)試和維修，在系統(tǒng)調(diào)試和投入運(yùn)行之前，檢驗(yàn)設(shè)備安裝和接線是否正確，投入運(yùn)行之后，檢測(cè)設(shè)備故障。設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)(現(xiàn)場(chǎng)控制箱)的“自動(dòng)/手動(dòng)”選擇開關(guān)打向現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備線路和PLC控制系統(tǒng)斷開，不受PLC控制，直接由接線控制，由現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)控制啟動(dòng)及停止。另外某些特殊設(shè)備有緊急停止開關(guān)，在緊急情況下，拉動(dòng)急停開關(guān)，設(shè)備立即停止，PLC檢測(cè)到此信號(hào)后，按設(shè)備故障處理。(2)各子站PLC控制:各子站PLC執(zhí)行自己的控制程序，完成控制功能。在與中控室脫機(jī)或通訊網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，各個(gè)子站PLC能獨(dú)立完成該站的控制任務(wù)。(3)中控室集中控制:自動(dòng)流程方式指在計(jì)算機(jī)監(jiān)控畫面上用鍵盤或鼠標(biāo)操作流程的自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)停止，它是控制系統(tǒng)工作的主要方式。主控室控制柜面板上“計(jì)算機(jī)自動(dòng)/現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)”操作開關(guān)打向計(jì)算機(jī)自動(dòng)方式，系統(tǒng)受自動(dòng)控制裝置監(jiān)視控制。監(jiān)控程序進(jìn)入自動(dòng)流程操作畫面，操作員在工控機(jī)的CRT畫面上進(jìn)行流程操作。用鍵盤或鼠標(biāo)選擇工藝流程控制參數(shù)后，連同啟動(dòng)或停止流程命令傳送給下位PLC,PLC運(yùn)行梯形圖程序，選擇流程路徑，控制系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)流程或停止流程。在流程的各個(gè)運(yùn)行階段，系統(tǒng)隨時(shí)檢測(cè)流程故障，有故障發(fā)生時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，并根據(jù)故障種類進(jìn)行相應(yīng)的故障處理。另外在自動(dòng)流程畫面上有緊急停止按鈕，在系統(tǒng)出現(xiàn)重大險(xiǎn)情時(shí)，按此按鈕，可使所有運(yùn)行設(shè)備立即停止。水處理監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)原則:(1)系統(tǒng)性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠;(2)操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便;(3)易于擴(kuò)展:(4)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)節(jié)能，維護(hù)費(fèi)用低;(5)性能I價(jià)格比高。2.3水處理過(guò)程控制設(shè)計(jì)對(duì)投藥間(包括:投礬、投氯)和濾池的設(shè)備建立以PLC為主要控制核心的水處理自控系統(tǒng)，進(jìn)行水處理，并對(duì)PLC控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，是實(shí)現(xiàn)水廠全自動(dòng)化操作的關(guān)鍵。本節(jié)以自來(lái)水廠的生產(chǎn)工藝流程為順序，重點(diǎn)介紹水處理過(guò)程中幾個(gè)重要環(huán)節(jié)，即:投藥間子站(PLC1站)，濾池子站(PLC2站)，清水泵子站(PLC3站)各設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程及其系統(tǒng)控制方法。。投藥間子站的過(guò)程控制投藥間包括投礬和投氯兩部分。投藥間現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的配置為:(1)4臺(tái)加氯機(jī)(2臺(tái)前加氯機(jī)、2臺(tái)后加氯機(jī)，各1用1備。)、2臺(tái)增壓泵;(2)2臺(tái)加磯泵、2臺(tái)提升泵，各1用I備;(3)2套漏氯檢測(cè)系統(tǒng)、I套超聲波流量計(jì);(4)4套PID調(diào)節(jié)器;(5)1套PLC1和一套MCC1柜。1.投礬系統(tǒng)投礬環(huán)節(jié)是整個(gè)投加藥過(guò)程的最重要部分，它的控制效果的好壞將直接影響到自來(lái)水的水質(zhì)好壞，因此該環(huán)節(jié)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)是本次設(shè)計(jì)的最主要的一環(huán)之(1)水處理混凝投加機(jī)理源水之所以渾濁不清，是因?yàn)樗泻写罅恳阅z體形式存在的粘土顆粒。由于這些粘土顆粒一般都帶有一定的負(fù)電荷，在靜電的相斥作用下，這些顆粒一般不易結(jié)大而沉淀，原水始終表現(xiàn)為渾濁現(xiàn)象。要讓這些顆?；ハ嗄?、結(jié)大而沉淀出來(lái)，最有效的辦法之一是加入致沉作用強(qiáng)的三價(jià)鋁離子[A13+]。在鋁離子的衍生物中，由于以聚合物形式存在的聚合氯化鋁具有反應(yīng)時(shí)間短、混凝效果好、形成礬花大、沉淀速度快、適應(yīng)不同水質(zhì)及較寬的pH范圍等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)上我們采用加入聚合氯化鋁水溶液的方法使渾濁的原水變得清澈。聚合氯化鋁的分子式可表示為:[Alm(OH)nCl3m-n]o我們把一定量的致沉劑(聚合氯化鋁)溶液按比例混合到原水中，并在混合槽和反應(yīng)池中充分混合、反應(yīng)，凝聚成較大顆粒的礬花的過(guò)程稱為混凝。在混凝過(guò)程中起混凝作用的致沉劑，也可稱為混凝劑。水的混凝機(jī)理是水處理的一個(gè)重要的課題?；炷叟c絮凝兩種過(guò)程。凝聚是指膠體被壓縮雙電層而脫穩(wěn)的過(guò)程。凝聚是瞬間的，只需將化學(xué)藥劑擴(kuò)散到全部水中即可。絮凝則是指膠體脫穩(wěn)后(或由于高分子物質(zhì)的吸附橋作用)聚結(jié)成大顆粒絮體的過(guò)程。絮凝過(guò)程是需要一定的時(shí)間去完成的。但是一般情況下二者很難區(qū)分，因此把能起凝聚與絮凝作用的藥劑通稱為混凝劑。值得注意的是，混凝劑的添加量存在一個(gè)最佳的范圍。添加少了，致沉作用不大;添加多了，反而會(huì)因過(guò)多的鋁離子致使原來(lái)帶負(fù)電荷的膠粒變?yōu)閹д姾?，顆粒間的斥力又增加了，從而導(dǎo)致凝聚效果下降。因此，在投礬工藝中，必須準(zhǔn)確控制添加量，且應(yīng)經(jīng)常跟蹤投加效果。(2)投礬系統(tǒng)的工藝過(guò)程礬劑投入礬池并由電動(dòng)攪拌器攪拌，提升泵將礬池中配制好的磯液提升到加藥泵(計(jì)量泵)的入口處，由隔膜計(jì)量泵根據(jù)源水的流量按比例加入到源水管道中，并在混合槽進(jìn)行充分地混合，然后進(jìn)入折板反應(yīng)池中充分反應(yīng)，水中膠體雜質(zhì)凝聚成較大的礬花顆粒后，在后續(xù)的平流沉淀池中被排泥機(jī)除去。①混合槽混合槽是讓礬液迅速而均勻地分散到水中，生成氫氧化鋁膠體，可和水中雜質(zhì)膠體相互凝聚，結(jié)成微小的礬花。②反應(yīng)池折板反應(yīng)池是使微小的礬花在緩慢的水流中經(jīng)過(guò)多次的碰撞和吸附，凝聚成0.6-1.0mm大小的礬花顆粒，以便在平流沉淀池內(nèi)迅速沉淀。折板反應(yīng)池的主要原理都是利用隔板產(chǎn)生紊流，以增加礬花顆粒間的碰撞次數(shù)。源水在反應(yīng)池的反應(yīng)時(shí)間約為25分鐘。③沉淀池該廠的沉淀池是平流沉淀池，其構(gòu)造按作用可分成四個(gè)區(qū)進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、積泥區(qū)和出水區(qū)。源水在沉淀池的反應(yīng)時(shí)間為1.5小時(shí)左右。④沉淀池的排淤泥沉淀池的排泥是運(yùn)轉(zhuǎn)中的重要問(wèn)題，它關(guān)系到沉淀池的正常運(yùn)行。排泥設(shè)備有兩種，一種是穿孔排泥管，另一種是刮泥機(jī)。該廠采用虹吸刮泥機(jī)。它是原理也相當(dāng)簡(jiǎn)單，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)鋼析架，析架沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，刮泥板將池底的淤泥刮到虹吸管末端的吸泥口處，軸流泵將壓力水充滿虹吸管產(chǎn)生虹吸，虹吸管就能將池底的淤泥連續(xù)不斷地吸到池外了。(3)投礬系統(tǒng)的自動(dòng)控制本投礬系統(tǒng)的每組投加設(shè)備由投礬泵、變頻器，伺服電機(jī)、伺服控制器等組成。投礬即是將礬液投加到源水管道的過(guò)程。投礬量的大小是取決于水的濁度和礬液濃度(或流量)。下面介紹本投礬系統(tǒng)幾個(gè)主要環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)思路。①信號(hào)檢測(cè)在信號(hào)檢測(cè)部分，考慮到混凝效果受自來(lái)水輸出流量、濁度、PH,混凝劑的流量和濃度等多方面因素的影響，如采用簡(jiǎn)化參數(shù)的方法將存在精度差、建模難、可靠性差的缺點(diǎn)，于是本次設(shè)計(jì)采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的SC-4200型流動(dòng)電流檢測(cè)儀(SCD儀)來(lái)采集信號(hào)。該流動(dòng)電流檢測(cè)儀的特征是僅僅在線檢測(cè)一項(xiàng)混凝本質(zhì)參數(shù)(單因子)，就可以準(zhǔn)確地概括各項(xiàng)表現(xiàn)參數(shù)(流量、濁度、PH,混凝劑的流量和濃度等)，因此只要檢測(cè)和控制該參數(shù)即可，這樣控制就簡(jiǎn)單了。②自動(dòng)投礬的控制模型投礬系統(tǒng)的執(zhí)行部件是投礬泵(隔膜計(jì)量泵)，控制核心為PID調(diào)節(jié)器。本投礬系統(tǒng)采用2套隔膜計(jì)量泵投加藥，每個(gè)計(jì)量泵均配有變頻調(diào)速器，計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速由變頻調(diào)速器控制，變頻器運(yùn)行頻率由水流量信號(hào)控制，控制流量為源水流量與回收反沖洗水流量之和，這樣，水流量就控制了投磯泵的變頻電機(jī)，改變投礬泵的轉(zhuǎn)速。計(jì)量泵行程由流動(dòng)電流檢測(cè)儀SCD值來(lái)控制，SCD值控制投礬泵沖程伺服電機(jī)，改變投礬泵的沖程，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)投礬量的控制。該系統(tǒng)過(guò)程控制器中設(shè)置的限流器可避免投藥泵的速度/行程超出低限或高限值。當(dāng)SCD值為0時(shí)，為投礬效果已達(dá)最佳點(diǎn);當(dāng)SCD值為正值時(shí)，則是加礬量已過(guò)大;當(dāng)SCD值為負(fù)值時(shí)，則是加礬量不足。源水中只要發(fā)生微小變化就能被在線檢測(cè)儀SCD檢測(cè)到，投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)就能迅速和準(zhǔn)確地加以控制。在雷雨期間，濁度劇增，SCD儀即就能增大投藥量，自動(dòng)保持最優(yōu)的絮凝劑設(shè)定值。投礬系統(tǒng)的控制方案如圖2-2所示，該自控系統(tǒng)通過(guò)在線檢測(cè)水中渾濁物的脫穩(wěn)程度，配以沉淀池出水濁度，建立反饋數(shù)學(xué)模式，通過(guò)串級(jí)主控反饋回路，形成高精密度雙閉環(huán)控制，并曾加流量比例復(fù)合控制環(huán)，進(jìn)一步加強(qiáng)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)能全自動(dòng)直接控制沉淀池出水濁度，解決負(fù)荷干擾，檢測(cè)漂移，系統(tǒng)誤差，人為失誤等因素的影響。圖2-2投礬控制模型③執(zhí)行機(jī)構(gòu)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分主要是采用變頻調(diào)速的方法，即使用變頻器改變投藥計(jì)量泵電機(jī)的交流電源頻率，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使投礬計(jì)量泵輸出達(dá)到最優(yōu)投藥量，最終確保實(shí)現(xiàn)最佳的混凝和沉淀效果。變頻器采用AB公660v/500kw的變頻器。與本控制系統(tǒng)匹配的投礬泵選用美國(guó)MILTONROY公司MILROYALB系列液壓驅(qū)動(dòng)高性能隔膜計(jì)量泵。計(jì)量泵電動(dòng)沖程調(diào)節(jié)器EEC專為自動(dòng)調(diào)節(jié)計(jì)量泵沖程配套，每個(gè)泵頭配一個(gè)，接受流動(dòng)電流檢測(cè)儀SCD值，輸出4-20mA沖程位置信號(hào)用于監(jiān)視和反饋。計(jì)量泵的頻率調(diào)節(jié)由變頻器控制。④投礬系統(tǒng)控制方式A.沖程控制投礬計(jì)量泵沖程調(diào)節(jié)控制擬實(shí)現(xiàn)兩種控制方式:手動(dòng)、.PLC遠(yuǎn)程控制。#手動(dòng):該控制方式通過(guò)人工設(shè)定調(diào)節(jié)器上的參數(shù)來(lái)控制計(jì)量泵沖程。#.PLC遠(yuǎn)程控制:PLC接受現(xiàn)場(chǎng)的SCD值信號(hào)，經(jīng)PLC處理后輸出控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量泵沖程的調(diào)節(jié)。圖2-3計(jì)量泵控制Fig2-3ThecomputingbumpcontrolB.頻率控制投礬系統(tǒng)計(jì)量泵頻率調(diào)節(jié)控制擬實(shí)現(xiàn)三種控制方式，分別為:現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)、PLC遠(yuǎn)程自動(dòng)/手動(dòng)控制。#手動(dòng):該控制方式通過(guò)人工操作變頻控制柜上的開停按鈕和調(diào)節(jié)旋鈕來(lái)控制計(jì)量泵的開停和頻率調(diào)節(jié)。#自動(dòng):設(shè)置水質(zhì)目標(biāo)，讓系統(tǒng)根據(jù)該目標(biāo)自動(dòng)完成對(duì)計(jì)量泵頻率的控制。#PLC遠(yuǎn)程自動(dòng)/手動(dòng)控制:在監(jiān)控工作站設(shè)置或計(jì)算投加量控制信號(hào)，通過(guò)PLC輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量泵頻率的進(jìn)行調(diào)節(jié)和開?？刂?或者通過(guò)對(duì)頻率進(jìn)行控制。⑤礬池自動(dòng)切換的控制投藥間設(shè)有兩個(gè)礬池，一用一備。當(dāng)正在使用的1號(hào)礬池液位低于干液位時(shí)，且2號(hào)礬池的液位又己達(dá)高液位，則礬池自動(dòng)切換到2號(hào)礬池使用。切換完畢后，1號(hào)礬池開始打開加水閥加水，當(dāng)水位達(dá)到中液位時(shí)，報(bào)警并延時(shí)一段時(shí)間通知加礬，最后加水達(dá)到高液位。等2號(hào)礬池使用完后，又按上述類似方法切換回1號(hào)礬池。2.投加氛控制系統(tǒng)(1)加氛系統(tǒng)工藝過(guò)程源水在經(jīng)過(guò)混凝，沉淀，過(guò)濾后，水中的大量懸浮物已被除去，水變清了，但還有一定數(shù)量的微生物，包括對(duì)人體有害的病原菌，因此，必須用消毒的方法去除。消毒的方法有多種，如加漂白粉法，加漂白粉精片法和加氯法等等。該擬廠采用國(guó)內(nèi)各大水廠普遍采用的加氯消毒法，也就是將液氯氣化成氯氣后通過(guò)水射器加到水中，起到殺菌的目的。該廠的加氯系統(tǒng)是德國(guó)W&T公司的V-2020系列的40kg/h加氯系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為“前加氯”和“后加氯”兩部分，前加氯的主要目的是殺死水體中的青苔、氧化部分有機(jī)物和降低亞硝酸鹽的生成;后加氯的主要目的是殺死細(xì)菌、病毒和其它致病微生物，保證出廠水有適量的余氯量，以抑制水中殘存細(xì)菌的繁殖及防止管網(wǎng)再度被污染。加氯系統(tǒng)主要由氯瓶、自動(dòng)切換閥、真空調(diào)節(jié)止回裝置、加氯機(jī)、水射器等組成。加氯間共有2臺(tái)加氯機(jī)，氯氣從儲(chǔ)氯間被送往前加氯機(jī)和后加氯機(jī)。總是有一臺(tái)加氯機(jī)和一個(gè)儲(chǔ)氯罐做為備用的。(2)加氛系統(tǒng)的控制原理加氯機(jī)的控制既可手動(dòng)調(diào)節(jié)，又可自動(dòng)控制。為提高加氯系統(tǒng)的控制精度，該廠采用了余氯分析儀在線分析，并與超聲波流量計(jì)、PID控制器、加氯機(jī)等組成復(fù)合環(huán)控制系統(tǒng)，見圖2-4所示。圖2-4加氯系統(tǒng)的控制原理Fig.2-4controltheoryofprojectingchlorine(3)濾前加氯部分前加氯采用與源水流量成比例的開環(huán)控制方式，該環(huán)節(jié)只需檢測(cè)一個(gè)單獨(dú)信號(hào)(流量)到流量比例控制器SCU。執(zhí)行器被設(shè)定與輸入信號(hào)成比例，這種關(guān)系如下表達(dá)為:濾前氯氣投加量:output2=k×Flow其中:Flow為源水流量，k為比例系數(shù)。(4)濾后加氯部分①.濾后投氯系統(tǒng)簡(jiǎn)介濾后投氯機(jī)采用復(fù)合環(huán)控制器PCU，對(duì)于加氯機(jī)進(jìn)行濾后復(fù)合環(huán)控制的情況，系統(tǒng)通過(guò)在線檢測(cè)濾后水余氯和取水量?jī)陕沸盘?hào)反饋，建立反饋數(shù)學(xué)模式，通過(guò)調(diào)節(jié)滯后時(shí)間、比例系數(shù)和靈敏度等控制器PCU配置參數(shù)，形成比例復(fù)合控制環(huán)，以達(dá)到濾后水的自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)效果。在這種控制形式之下，控制器和電動(dòng)執(zhí)行單元一起組成了實(shí)現(xiàn)給料裝置(投氯)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制器使用一個(gè)微處理器根據(jù)特定的算法來(lái)處理輸入的信號(hào)，移動(dòng)執(zhí)行器到一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢脧亩鴮?shí)現(xiàn)了投氯量的調(diào)節(jié)。②.濾后投氯復(fù)合環(huán)控制的數(shù)學(xué)模型和控制算法濾后投氯控制模型姐圖2-5所示:圖2-5后投氯控制模型Fig2-5Backprojectingchlorinecontrolmodel濾后氯氣投加量:Outputc/2=（K+1/T2+∫(E)dT2)×Flow）(2-2)其中:Flow為取水量，K為比例系數(shù)E=設(shè)定值SP-濾后水中余氯氣值PVT2為積分時(shí)間程序運(yùn)行過(guò)程:設(shè)定三個(gè)計(jì)時(shí)器T1,T2T3,(T1，其中滯后時(shí)間，即從改變投加量到氯氣分析儀器探測(cè)濾后余氯改變并穩(wěn)定的時(shí)間，該時(shí)間隨水量的變化而變化:T2，為偏差的積分時(shí)間;T3,為采樣時(shí)間，在程序開始運(yùn)行時(shí)，首先開始T3,,采樣后水中的余氯量，并把余氯量(PV)與設(shè)定值(SP)比較得出一個(gè)偏差，在T2時(shí)間后計(jì)算出一個(gè)平均偏差，該值和取水量相乘得出所需增加和減少的投氯量，然后得出恰當(dāng)?shù)耐堵攘?，最后通過(guò)PLC輸出到投氯機(jī)。與此同時(shí)，啟動(dòng)T1,計(jì)時(shí)器，在T1,時(shí)間后，重復(fù)執(zhí)行以上的步驟。③.投氯系統(tǒng)擬實(shí)現(xiàn)兩種控制方式:現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)、PLC遠(yuǎn)程控制。#現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng):該控制方式允許操作人員在現(xiàn)場(chǎng)控制柜操作旋鈕來(lái)改變投加量。#PLC遠(yuǎn)程控制:PLC接收現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)余氯信號(hào)，通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)直接余氯控制，或?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制。(5)氯氣瓶自動(dòng)切換裝置自動(dòng)控制當(dāng)1#管道的氯氣用完時(shí)，壓力表電接觸點(diǎn)動(dòng)作，關(guān)閉1#管道的電動(dòng)球閥，然后打開2#管道電動(dòng)球閥，當(dāng)2#管道有氯氣時(shí)，壓力表電接觸點(diǎn)復(fù)位，管道自動(dòng)切換完畢。當(dāng)2#管道的又氯氣用完時(shí)，則按上述類似方法又切換回1#管道。(6)漏氯自動(dòng)吸收控制氯庫(kù)裝有電子秤和自動(dòng)切換單元，同時(shí)裝有泄漏報(bào)警儀，當(dāng)氯瓶間的漏氯超過(guò)1.5pmm時(shí)，開始報(bào)警;當(dāng)漏氯超過(guò)5pmm時(shí)，漏氯吸收裝置亦將自動(dòng)啟動(dòng)，吸收氯瓶間的氯氣到中和塔，并用堿液進(jìn)行中和。3.投藥間子站的監(jiān)控和信息傳送要求:根據(jù)投藥間工藝過(guò)程和設(shè)備運(yùn)行情況，本站對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控要求為:(1)對(duì)兩個(gè)池磯池的水位，實(shí)施監(jiān)示;(2)對(duì)每個(gè)礬池上的兩個(gè)注水閥、一個(gè)三通閥狀態(tài)實(shí)施監(jiān)示;(3)對(duì)兩個(gè)提升泵實(shí)施監(jiān)控;(4)對(duì)兩臺(tái)投礬泵，實(shí)施監(jiān)控;(5)對(duì)水質(zhì)PH值、濁度、溫度實(shí)施監(jiān)示;(6)對(duì)進(jìn)廠水的流量、SCD值、實(shí)施監(jiān)示:(7)對(duì)兩路氯瓶壓力狀態(tài)實(shí)施監(jiān)示;(8)對(duì)前加氯機(jī)加氯量，并實(shí)施監(jiān)控;(9)對(duì)后加氯機(jī)加氯量，并實(shí)施監(jiān)控;(10)對(duì)加氯機(jī)增壓泵實(shí)施監(jiān)控:(11)對(duì)進(jìn)水電機(jī)閥門和攪拌器實(shí)施監(jiān)控;2.3.2濾池子站的過(guò)程控制濾池子站共有12個(gè)濾格，全套引進(jìn)德國(guó)THYSSEN公司自動(dòng)控制設(shè)備?；九渲脼?(1)12個(gè)濾格，每格安裝有一個(gè)壓差式液位計(jì)，并配備一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)PID調(diào)節(jié)器。(2)2臺(tái)380V,50KW基本反沖洗泵電機(jī)，1用1備。(3)2臺(tái)380V,70KW鼓風(fēng)機(jī)，1用1備。(4)1套PLC和一套MCC2控制柜。(5)一套超聲波流量計(jì)，一套超聲波液位計(jì)，一套在線濁度計(jì)、一套余氯計(jì)。1.濾池過(guò)濾工藝河?xùn)|水廠采用的濾池工藝為先進(jìn)的V型濾池，此工藝是由法國(guó)德利滿公司發(fā)明并推行到全世界的。其過(guò)程為:從平流沉淀池來(lái)的水通過(guò)蝶型閥進(jìn)入每個(gè)濾池的濾艙室，從濾艙室那里的水被均分在濾池中，濾后的水通過(guò)槽流向?yàn)V池的出水閥門，然后流入清水池站。濾池中的濾沙積聚有沉淀物，要定時(shí)進(jìn)行反沖洗。整個(gè)濾池的工藝過(guò)程分為:正常過(guò)濾，整理過(guò)程，反沖洗過(guò)程。2.過(guò)濾的自動(dòng)控制該水廠的V型快濾池采用恒水位恒速快濾方式。恒速是指為保證水質(zhì)，率速應(yīng)保持在一個(gè)范圍內(nèi)。恒水位過(guò)濾是指無(wú)論進(jìn)水量多或少，濾格內(nèi)的水量是固定的，應(yīng)保持在濾料上的1.2米處，因?yàn)樵谶@個(gè)水位上，過(guò)濾的效果最好。濾格的開啟個(gè)數(shù)由源水量決定。采用濾池水位控制可以實(shí)現(xiàn)恒速過(guò)濾控制方式，調(diào)節(jié)原理如圖2-6所示圖2-6恒水位調(diào)節(jié)原理圖Fig2-6Invariablewaterlevelcontrol每個(gè)濾池由液位計(jì)將測(cè)得濾池水位值送到調(diào)節(jié)器和水位設(shè)定值進(jìn)行比較，得到的偏差，經(jīng)PID運(yùn)算，計(jì)算值通過(guò)伺服功能塊對(duì)出水電動(dòng)閥進(jìn)行開關(guān)控制。伺服功能塊將電動(dòng)閥作為具有開和關(guān)兩個(gè)動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)執(zhí)行PID控制，當(dāng)偏差大于零，開電動(dòng)閥門;當(dāng)偏差小于零，關(guān)電動(dòng)閥門;當(dāng)偏差等于零，電動(dòng)閥門保持原狀態(tài)。3.反沖洗的自動(dòng)控制(1)反沖洗工藝及反沖洗周期V型濾池為氣水反沖洗工藝，過(guò)程為:空氣反沖洗一一氣水混合洗一一水洗。濾池根據(jù)運(yùn)行周期自動(dòng)進(jìn)行反沖洗，同一時(shí)間內(nèi)只能對(duì)一個(gè)濾池沖洗。也可進(jìn)行定時(shí)反沖洗或額外反沖洗，其條件是:濾池液位高于430毫巴和清水閥門全部打開。額外反沖洗并不影響正常反沖洗的順序。每個(gè)濾格(池)的正常反沖洗時(shí)間由監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)日期值定時(shí)進(jìn)行(如每隔一天反沖洗一次)，反沖洗時(shí)間可根據(jù)工作環(huán)境來(lái)改變(污染、水質(zhì))。操作員也可在監(jiān)控系統(tǒng)的控制畫面設(shè)定反沖洗周期。具體為:1號(hào)濾池9:502號(hào)濾池10:203號(hào)濾池10:504號(hào)濾池11:205號(hào)濾池11:506號(hào)濾池12:207號(hào)濾池12:508號(hào)濾池13:209號(hào)濾池13:5010號(hào)濾池14:2011號(hào)濾池14:5012號(hào)濾池15:20凡滿足下列條件之一即自動(dòng)進(jìn)行反沖洗:條件1:過(guò)濾時(shí)間己超過(guò)設(shè)定時(shí)間(如48小時(shí))，且每天設(shè)定的時(shí)間己到，仍未反沖洗的;條件2:液位己超過(guò)高液位的設(shè)定值(1.5米)仍未反沖洗的條件3:在中控室用VDU計(jì)算機(jī)手動(dòng)強(qiáng)行請(qǐng)求反沖洗的。當(dāng)某一格濾池正在反沖洗時(shí)，若又有一個(gè)或多個(gè)濾池提出反沖洗請(qǐng)求的，控制系統(tǒng)要能根據(jù)發(fā)出請(qǐng)求時(shí)間的先后排隊(duì)，然后用先進(jìn)先出算法選擇要反沖洗的濾池，排隊(duì)等待反沖洗的濾池則維持正常的生產(chǎn)。(2)反沖洗順序關(guān)閉源水閥→關(guān)閉清水閥→開排污閥→關(guān)閉排氣閥→開進(jìn)氣閥→啟動(dòng)1臺(tái)風(fēng)機(jī)→(氣洗2分鐘)→開反沖洗進(jìn)水閥→啟動(dòng)1臺(tái)水泵→(氣水混合洗5分鐘)→關(guān)閉風(fēng)機(jī)→關(guān)閉進(jìn)氣閥→(水洗6分鐘，其中要開源水閥漂洗2鐘)→停反沖洗水泵→關(guān)閥反沖洗進(jìn)水閥→關(guān)閉排污閥→打開排氣閥→開源水閥→開清水閥。氣洗階段:啟動(dòng)一臺(tái)風(fēng)進(jìn)行反沖洗;氣水棍合洗階段:氣洗階段完成后，再啟動(dòng)一臺(tái)水泵，進(jìn)行氣水混合洗:水洗階段:停風(fēng)機(jī)，進(jìn)行水洗;4.控制方式本站控制方式擬設(shè)計(jì)為現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。當(dāng)在本站的PIC2出現(xiàn)故障時(shí)由現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制。12格濾池的正常過(guò)濾、反沖洗過(guò)程及相關(guān)的參數(shù)的監(jiān)控由PLC2來(lái)實(shí)現(xiàn)。5.濾池PLC2子站監(jiān)控和信息傳送要求(1)對(duì)12個(gè)格濾池的運(yùn)行狀態(tài)(過(guò)濾、停止、故障)，實(shí)施監(jiān)視;(2)對(duì)每格濾池的濾速，實(shí)施監(jiān)控;(3)對(duì)濾池的反沖洗過(guò)程，進(jìn)行控制;(4)對(duì)反沖洗水泵、反沖洗風(fēng)機(jī)實(shí)施監(jiān)控:(5)監(jiān)視12個(gè)濾格的過(guò)濾時(shí)間和液位:(6)監(jiān)視濾水的濁度，濾后水的濁度，反沖洗水流量:(7)監(jiān)視沖洗貯水池的水位;(8)監(jiān)視虹吸刮泥機(jī)的運(yùn)行狀態(tài):(9)對(duì)投氯值實(shí)施監(jiān)測(cè)。信息傳送到中控室，以便中控室實(shí)現(xiàn)對(duì)濾池的自動(dòng)控制。(10)把以上信息傳送到中控室，以便中控室實(shí)現(xiàn)對(duì)濾池的自動(dòng)控制。清水泵子站的過(guò)程控制清水泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)是自動(dòng)控制清水泵的啟、停而達(dá)到控制送水壓力。該站的基本配置為:(1)4臺(tái)45OKW、流量為2200M3/h的清水泵，每臺(tái)泵并配備一套電動(dòng)蝶閥和一臺(tái)止回閥;3臺(tái)40OKW、流量為2100M3/h的清水泵，每臺(tái)泵配備一套電動(dòng)蝶閥和一臺(tái)液壓緩閉止回閥。(2)兩臺(tái)IOKV進(jìn)線柜、兩臺(tái)IOKV電容補(bǔ)償柜、三臺(tái)lOKV變壓器柜、兩臺(tái)IOKVPT柜、六臺(tái)IOKV電機(jī)啟動(dòng)柜、一臺(tái)IOKV母聯(lián)柜、兩臺(tái)lOKV/0.4KV/400KVA變壓器、一臺(tái)IOKV/0.66KV/630KVA變頻變壓器、兩臺(tái)IOKV400Kar補(bǔ)償電容、1臺(tái)660V450KW的變頻電機(jī)、3臺(tái)IOKV/450KW的電機(jī)、3臺(tái)IOKV/400KW的電機(jī)。(3)三套電機(jī)保護(hù)裝置IMM7990、二套欠壓保護(hù)裝置TTG7133、二套過(guò)壓保護(hù)裝置TTG7134、八套過(guò)流速斷保護(hù)裝置ITG71660(4)四臺(tái)低壓配電柜MCC3、一臺(tái)+1lov直流屏。(5)一臺(tái)AB公司660V/50OKW的變頻器;(6)一套PLC系統(tǒng);(7)兩套超聲波流量計(jì)、兩超聲波液位計(jì)、一套PH計(jì)、一套濁度計(jì)、一套余氯計(jì)、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器。1清水泵控制過(guò)程清水泵擬可實(shí)現(xiàn)就地控制、泵房控制、中控集中控制三種方式。在中控室遠(yuǎn)程控制狀態(tài)下，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控或全自動(dòng)控制每一臺(tái)清水泵。在全自動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)出廠水的壓力決定清水泵的開、停臺(tái)數(shù)。(1)自動(dòng)恒壓供水控制系統(tǒng)的原理通過(guò)中控計(jì)算機(jī)設(shè)定管網(wǎng)所要控制的壓力值，然后啟動(dòng)變頻器，變頻器輸出電壓驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī)，變頻器慢慢加頻，電機(jī)的轉(zhuǎn)速慢慢上升，中間不斷檢測(cè)管網(wǎng)壓力，如果當(dāng)變頻電機(jī)的頻率達(dá)到最大頻率100%，且((PCW.OUT-PM0419.MAX)>PAR3.5)時(shí)，壓力還不能達(dá)到設(shè)定要求，則先將變頻電機(jī)的頻率設(shè)為最小頻率(70%a)+10%，然后啟動(dòng)累計(jì)時(shí)間最短且無(wú)故障的定速泵，再將變頻電機(jī)的頻率升到最大值100%，壓力還不能達(dá)到要求的，繼續(xù)以此方法啟動(dòng)下一臺(tái)或更多臺(tái)的定速泵，直到壓力升到設(shè)定值為止。PCW.OUT=PM0419.AO+PCW.INPCW.OUT:PID頻率輸出:PM0419.AO:頻率輸出;PCW.IN:PID輸入;PAR3.5:上限死區(qū);PAR3.6:下限死區(qū);PM0419.MAX:最大頻率;PM0419.MIN:最小頻率;當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中，壓力超過(guò)了設(shè)定值時(shí)，變頻電機(jī)慢慢降低頻率，如果當(dāng)變頻電機(jī)頻率達(dá)到最小頻率70%，且((PM0419.MINPCW.OUT)>PAR3.6)時(shí)，壓力還超過(guò)設(shè)定值，則先將變頻電機(jī)的頻率設(shè)為最小頻率(70%)+10%，然后停累計(jì)運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的定速泵，如果壓力還是超過(guò)設(shè)定值的，繼續(xù)以此方法停止下一臺(tái)或更多臺(tái)的定速泵，直到壓力降到設(shè)定值為止。自動(dòng)恒壓供水控制系統(tǒng)圖見圖2-7a內(nèi)置PID給定網(wǎng)壓圖2-7自動(dòng)恒壓供水控制系統(tǒng)圖Fig2-7Controlsystemofwaterpressure(2)壓力泵的自動(dòng)控制順序啟動(dòng)定速泵:累計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的泵先啟動(dòng)，依此類推;若該臺(tái)泵不滿足啟動(dòng)條件，則自動(dòng)跳過(guò)，啟動(dòng)下一臺(tái)泵。停定速泵:累計(jì)運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的泵先停，依此類推。(3)壓力泵的啟動(dòng)條件為電壓正常;吸水井的液位要大于4米(干保護(hù)停機(jī)3米);電動(dòng)閥正常;直流屏正常工作(4)清水電機(jī)閥門自動(dòng)控制清水泵房6臺(tái)定速泵均配有一個(gè)閥門PID調(diào)節(jié)器，泵口千保護(hù)設(shè)為4bar，閥門PID調(diào)節(jié)器能根據(jù)用戶設(shè)定的壓力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。2污水回收自動(dòng)控制在河?xùn)|水廠清水泵房、流量計(jì)井、風(fēng)機(jī)房及反沖洗泵機(jī)房均安裝了自動(dòng)排污控制系統(tǒng)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制，亦可進(jìn)行PLC遠(yuǎn)程控制。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制時(shí)，液位達(dá)到一定液位后，自動(dòng)起動(dòng)四臺(tái)污水泵;當(dāng)PLC遠(yuǎn)程控制時(shí)，液位達(dá)到0.7米時(shí)，先啟動(dòng)3臺(tái)污水泵，液位達(dá)到1.5米后，再啟動(dòng)第四臺(tái)污水泵，液位降到3清水泵子站監(jiān)控和信息傳送要求(1)監(jiān)視所有高壓柜有關(guān)工作狀態(tài)。(2)監(jiān)視進(jìn)線高壓柜的電流、電壓、有功、無(wú)功、累計(jì)電量。(3)監(jiān)視每臺(tái)泵的電流、功率、壓力、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。(4)監(jiān)視出廠水的壓力、濁度、余氯、PH值、流量、累計(jì)流量。(5)監(jiān)控變頻電機(jī)的頻率。(6)控制回收池的每一臺(tái)泵及出口蝶閥。(7)將以上信息送回中控，從而實(shí)現(xiàn)在中控室對(duì)清泵站、污水回收池的監(jiān)控。第三章水處理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)3.1用于過(guò)程控制的戶比3.1.1PLC原理及特點(diǎn)可編程控制器(ProgrammableLogicController)是60年代末在繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的。隨著超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使PLC向大規(guī)模，高性能方向發(fā)展，形成了多種系列化的產(chǎn)品。PLC不僅能實(shí)現(xiàn)繼電器控制所具有的邏輯判斷，計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)等順序控制，同時(shí)還具有執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算，對(duì)模擬量進(jìn)行控制等功能。隨著PLC軟硬件功能的進(jìn)一步加強(qiáng)，PLC己經(jīng)發(fā)展規(guī)律成為一種可提供諸多功能的成熟的控制系統(tǒng)，它能與其他設(shè)備通信，生成報(bào)表，調(diào)度產(chǎn)出，，可診斷自身故障及機(jī)器故障。這些改進(jìn)使PLC符合今天對(duì)高質(zhì)量產(chǎn)出的要求。盡管PLC功能越來(lái)越強(qiáng)，但還是保留了向前簡(jiǎn)單與易于使用的特點(diǎn)。無(wú)疑，PLC將在今后的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域扮演重要的角色。在未來(lái)的工業(yè)生產(chǎn)中，PLC技術(shù)和機(jī)器人、CAD/CAM將成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。PLC可以簡(jiǎn)單的視為具有特殊體系的工業(yè)計(jì)算機(jī)，只不過(guò)它比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的的與工業(yè)過(guò)程相連的接口，具有更加適用于控制要求的編程語(yǔ)言。由于有特殊的接口器件及監(jiān)控軟件，因此其外形不象計(jì)算機(jī)，編程語(yǔ)言甚至工作原理與一般的計(jì)算機(jī)也有一定的差別。PLC的特點(diǎn)表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:1.硬件的可靠性高PLC專為在工業(yè)環(huán)境的惡劣條件下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的PLC能置于有很強(qiáng)的電噪聲、電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)、極端文檔和濕度很大的環(huán)境中。為了及時(shí)診斷故障，有的公司研制了智能可編程I/O系統(tǒng)或故障檢測(cè)程序，供用戶了解I/O組件狀態(tài)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的故障，近來(lái)還發(fā)展規(guī)律了公共回路遠(yuǎn)距離診斷和網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)。2.編程簡(jiǎn)單和使用方便PLC采用面向過(guò)程、面向問(wèn)題的”自然語(yǔ)言”編程，容易掌握.。目前大多數(shù)PLC均采用梯形圖語(yǔ)言的編程方式，既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀感，又顧及大多數(shù)電氣人員的讀圖習(xí)慣及應(yīng)用位機(jī)的水平，很容易被電氣人員所接受，易于編程.，序改變時(shí)也容易修改，很靈活方便。3.接線簡(jiǎn)單和通用性好PLC的接線只需要將輸入信號(hào)的設(shè)備與PLC輸入的端子連接.將接受輸入信號(hào)執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件與PLC輸出端子連接.PLC的編程邏輯提供了能隨要求而改變的”接線連接”‘這樣生產(chǎn)線的自動(dòng)化過(guò)程就能隨意改變，這種性能使PLC有很高的經(jīng)濟(jì)效益.4強(qiáng)大的控制網(wǎng)絡(luò)功能PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。PLC可組成的網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離可達(dá)幾千米，傳輸速率可達(dá)1M-IOMbps，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可達(dá)上千個(gè)。網(wǎng)絡(luò)之間可以級(jí)連，網(wǎng)上可以兼容不同類型的可編程控制器和計(jì)算機(jī)，從而組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò)，并且可通過(guò)INTERNET和外部網(wǎng)絡(luò)連接。從以上各點(diǎn)可見，在工業(yè)應(yīng)用中使用PLC的好處很多，用戶可獲得高性能、高可靠性帶來(lái)的高質(zhì)量和低成本。3.1.2PLC的模塊化結(jié)構(gòu)分析世界上各個(gè)公司的可編程控制器都采用的是模塊化的設(shè)計(jì)思想，模塊化可編程控制器采用搭積木的方式組成系統(tǒng)。即把CPU、信號(hào)的采集和輸出都做成一個(gè)一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊，模塊之間需要用機(jī)架(主機(jī)架，擴(kuò)展機(jī)架)將各模塊聯(lián)成整體;有多塊機(jī)架，由于PLC的主機(jī)架所能裝納的I/O模塊數(shù)量有限，故常用I/O擴(kuò)展機(jī)架來(lái)裝納控制系統(tǒng)所需要的I/O模塊。在一個(gè)機(jī)架上插上CPU、電源、I/O模塊及特殊功能模塊，就構(gòu)成一個(gè)總I/O點(diǎn)數(shù)很多的大規(guī)模綜合控制系統(tǒng)。在某個(gè)特定的工程項(xiàng)目中，用到什么模塊，就使用什么模塊。這種結(jié)構(gòu)形式的好處是:(1)可根據(jù)工程的實(shí)際需求，選用不同檔次的CPU及各種I/O模塊，靈活組織一個(gè)PLC，為工程節(jié)省不必要的開支。(2)其模塊尺寸統(tǒng)一，安裝整齊，對(duì)于I/O點(diǎn)數(shù)很多的系統(tǒng)造型，安裝調(diào)試，擴(kuò)展，維修等都非常方便。在這個(gè)設(shè)計(jì)之中我們所使用的thyseen公司的可編程控制器也是屬于這個(gè)類型。模板可根據(jù)不同的功能分為電源、CPU,CP通信模板、IM擴(kuò)展模板、信號(hào)處理模板等等;同一類型模板中，還根據(jù)處理信號(hào)的能力，處理信號(hào)的種類不同，分成不同種類的模板。一個(gè)PLC系統(tǒng)可包括以下幾種模板類型:I，電源模板現(xiàn)代PLC一般都配有開關(guān)式穩(wěn)定電源，可供內(nèi)部電路使用，也有一部分電源還可以向外提供24V的直流電源，給開關(guān)量輸入單元連接的現(xiàn)場(chǎng)無(wú)源開關(guān)使用，或給外部傳感器供電，應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，要用多大功率的電源是根據(jù)內(nèi)部電路和外部供電的電流數(shù)之和來(lái)決定的。即先確定模板的個(gè)數(shù)和種類，也就確定它們所消耗的電流之和，從而才能確定使用什么樣的電源。2.中央處理器模板(CPU)CPU板是整個(gè)PLC的中央處理單元，是PLC的運(yùn)算控制中心。CPU板由微處理器、存儲(chǔ)器、系統(tǒng)控制電路、I/O控制接口電路、編程器接口電路及通信借口電路組成，其中存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器用于存放PLC__的系統(tǒng)程序和系統(tǒng)工作參數(shù)。用戶存儲(chǔ)器用于存放用戶編制的程序和工作數(shù)據(jù)，一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)存儲(chǔ)器的內(nèi)容是隨PLC產(chǎn)品的制造要求，有PLC制造廠在產(chǎn)品出廠前設(shè)定，用戶不能訪問(wèn)或更改。用戶存儲(chǔ)器一般分為兩類，一類用于存放用戶編制的控制程序，一般不變動(dòng)，除非生產(chǎn)工藝變動(dòng)使得用戶重新編寫控制程序;另一類是PLC控制程序的工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它在PLC工作過(guò)程中，不斷存放計(jì)算結(jié)果和狀態(tài)數(shù)據(jù)。通常，CPU按照系統(tǒng)程序所賦予的功能完成以下任務(wù):(1)接收并存儲(chǔ)以編程器輸入的用戶程序和數(shù)。(2)診斷電源.PLC內(nèi)部的工作狀態(tài)和編程的語(yǔ)法錯(cuò)誤。(3)用掃描方式接收輸入信號(hào)，送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器保存起來(lái)。(4)PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，根據(jù)存放的先后順序逐條讀取用戶程序，進(jìn)行解釋。(5)將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出。3.通訊處理器(CP)模板當(dāng)今較為先進(jìn)的PLC的結(jié)構(gòu)基本都是屬于總線形結(jié)構(gòu)。即無(wú)論是上位機(jī)還是下位機(jī)都被看作總線上一個(gè)一個(gè)處理單元。他們都是通過(guò)通信處理器(CP)串聯(lián)在總線上的?？偩€上的大量的數(shù)據(jù)都是通過(guò)通信處理器來(lái)進(jìn)行通信。4.信號(hào)模板和輸出控制量的轉(zhuǎn)換接口，輸入單元接收操作指令和現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)信息，如控制按鈕，操作開關(guān)和限位開關(guān)，光電管，繼電器觸點(diǎn)，行程開關(guān)，接近開關(guān)等信號(hào)，并通過(guò)輸入電路的濾波，光電隔離和電平轉(zhuǎn)換等將這些信號(hào)通過(guò)輸出電路的光電隔離和功率放大等轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥、執(zhí)行元件。實(shí)際生產(chǎn)中的信號(hào)電平多種多樣。外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的電平也是多種多樣的，而可編程控制器的CPU所處理的只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，正式通過(guò)I/O接口實(shí)現(xiàn)了這種信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換。為了適應(yīng)各種各樣的過(guò)程信號(hào)，有許多種I/O接口模塊與之對(duì)應(yīng)，其中主要包括的模塊有:(1)數(shù)字量輸入1輸出模塊數(shù)字量輸入/輸出采用光點(diǎn)禍合器或隔離脈沖變壓器將來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)或驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸出信號(hào)與中央處理器完全隔離(絕緣)起來(lái)，以防止由于一般使用環(huán)境中的外來(lái)浪涌(干擾)引起誤動(dòng)作或故障。(2)模擬量的輸入/輸出模塊模擬量輸入的電平大多是從傳感器通過(guò)變換后得到的，模擬量輸入信號(hào)按IEC標(biāo)準(zhǔn)為4-20mA電流信號(hào)，或0-5從，10-lov,0-lov的直流電壓信號(hào)。輸入模塊接受這種模擬信號(hào)之后，把它轉(zhuǎn)換成8位或10位或12位的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)(最大值分別為255,1023或4095)，送給中央處理器進(jìn)行處理。因此，模擬量輸入模塊又叫A/D轉(zhuǎn)換輸入模塊轉(zhuǎn)換輸入模塊。模擬量輸入模塊是將中央處理器的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)(如4095等)轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流輸出信號(hào)或。-lov,0--5的直流電壓輸出信號(hào)，以提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此，模擬量輸出模塊又叫D/A轉(zhuǎn)換輸出模塊。(3)智能模塊生產(chǎn)過(guò)程不僅需要處理開關(guān)量和模擬量，需要閉壞控制功能及機(jī)器間的通信等特殊功能，可編程控制器逐漸加強(qiáng)與完善了這些功能。這是一種是硬件、軟件一起開發(fā)，形成帶自己的CPU模塊，并在模塊系統(tǒng)軟件支持下，通過(guò)執(zhí)行控制程序來(lái)完成任務(wù)，即利用所謂智能接口模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。5.擴(kuò)展模板用于中央控制器和擴(kuò)展單元的連接。為了便于以后的擴(kuò)展，還會(huì)提供通訊接，口存儲(chǔ)接口，編程接口。當(dāng)用戶所需要的1/0點(diǎn)數(shù)或類型超出主機(jī)上的點(diǎn)或類型時(shí)，可以通過(guò)加接1/0擴(kuò)展單元來(lái)解決。主機(jī)與1/0擴(kuò)展單元是通過(guò)擴(kuò)展口連接的。6，編程接口PLC的設(shè)定以及監(jiān)視控制處理程序的編寫一般都由一臺(tái)編程計(jì)算機(jī)(PG)來(lái)完成。所謂的編程實(shí)際上既可以是一臺(tái)單獨(dú)的計(jì)算機(jī)，也可以是上位機(jī)。但它們都有一個(gè)相同的特點(diǎn)，就是裝有PLC的編程組態(tài)軟件。所有的組態(tài)和PLC的編程都是由編程計(jì)算機(jī)來(lái)處理，然后通過(guò)編程接口下載到PLC中去。編程計(jì)算機(jī)也可以通過(guò)編程接口讀出下位機(jī)的組態(tài)數(shù)據(jù)和程序。3.1.3PLC串行通訊原理1.通信模塊目前許多的執(zhí)行機(jī)構(gòu)器件(例如變頻器，過(guò)程控制器等)都提供串行通信接口，這些接口包括:RS-232,RS-422,RS-485,通過(guò)這些通訊接口，執(zhí)行機(jī)構(gòu)器件的工作參數(shù)可以上傳到PLC，同時(shí)也可以接收PLC方面?zhèn)鬟f的指令。從而作出相應(yīng)的動(dòng)作。例如:改變控制參數(shù)，改變頻率等。要實(shí)現(xiàn)以上的功能.在PLC上必須增加相應(yīng)的串行口通訊模塊，其工作原理如下圖3-1所示:圖3-1通訊模塊工作示意圖Fig3-1Showdigrameofworkingtheoryofcommunicationmodule在本次自來(lái)水廠工程設(shè)計(jì)中，我們選用Thyssen公司的通信模塊。通過(guò)該通信模塊實(shí)現(xiàn)PLC和SC-4200型SCD檢測(cè)儀以及投氯機(jī)的PCU單元等等設(shè)備之間的通信。通過(guò)使用該硬件，開發(fā)者可以用C語(yǔ)言開發(fā)出所需的應(yīng)用程序，從而使一些相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以整合到PLC平臺(tái)上。該通信模塊的特點(diǎn):提供豐富的開發(fā)界面(API)，包括:SerialAPI(SerialPortFunctions)、BackplaneAPI(LowLevelBackPlaneFunctions),ADMAPI(DebugPortFunctions,DatabaseFunctions,Timerfunctions、HighLevelBackplaneFunctions、LEDFunctions、FlashReadFunctions).主要參數(shù):#支持RS232/422和RS-485串行口通信協(xié)議，支持硬盤握手(RTS,CTS,DTR)o#內(nèi)置嵌入式IMOSDE的TRANSPUTER處理器。#FLASHROM容量為896Ko#RAM容量為640K.#插槽式接入PLC機(jī)架2.RS-422串行通訊口RS-422通訊采用差動(dòng)的兩線發(fā)送，兩線接收的四線制方式，下位調(diào)節(jié)器的內(nèi)部接收器的接收高(RDA)和低(RSD)線與上位機(jī)RS-422A接口的發(fā)送數(shù)據(jù)總線連接。下位調(diào)節(jié)器內(nèi)部發(fā)送器的發(fā)送高(SDA)和低(SDB)線掛在上位機(jī)RS422A口的接收數(shù)據(jù)總線上，通常內(nèi)部發(fā)送器處于高阻關(guān)閉態(tài)，通常上位機(jī)上講者，下位調(diào)節(jié)器是聽者，并按主，從方式進(jìn)行通訊，通訊時(shí)上位機(jī)必需根據(jù)調(diào)節(jié)器設(shè)定的地址，共同約定的數(shù)據(jù)格式，波特率等通訊規(guī)約，按下圖示的順序首先建立與下位機(jī)間的通訊連接，下位調(diào)節(jié)器在接收地址符合，接收字符格式和校驗(yàn)正確后，將內(nèi)部發(fā)送器發(fā)放(變低阻態(tài))。作為講者回送地址和ACK回答符。指示該調(diào)節(jié)器與上位機(jī)的接收數(shù)據(jù)總線建立了連接，又成為聽者正等待上位機(jī)的繼續(xù)通訊命令.圖3-2RS-422通訊示意圖Fig3-2showdigrameofthecommunicationwithRS-4223.1.4可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則任何一種電器控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求。以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，因此在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下的基本原則:1.最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，設(shè)計(jì)前應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，并與工藝的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定控制方案。2.在滿足控制要求的前提下，力求使用控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，使用和維修方便。3.保證控制系統(tǒng)的安全可靠。4.考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。3.1.5PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟在編寫和實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制方案時(shí)，組織是一個(gè)關(guān)鍵.項(xiàng)目越大，組織工作越多，尤其多個(gè)人參與編程時(shí)，更要注意各方面的規(guī)劃，對(duì)于具體的控制功能，解決問(wèn)題的方法有很多種，但是如果以系統(tǒng)方式完成應(yīng)用程序，出錯(cuò)的可能性就會(huì)減少。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟是:圖3-3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟Fig3-3DesignstepofPLCcontrolsystem3.2水處理監(jiān)控系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)3.2.1集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜合成果，離開了微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)，就沒有集散系統(tǒng)在工業(yè)控制系統(tǒng)的廣泛影響。集散系統(tǒng)吸取和繼承了常規(guī)儀表的控制分散和單元組合的優(yōu)點(diǎn)，又發(fā)揮了計(jì)算機(jī)控制的監(jiān)視集中和使用靈活的長(zhǎng)處，形成了新一類性能優(yōu)越、使用靈活和可靠性高的產(chǎn)品。1.集散系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上說(shuō)，集散系統(tǒng)是一個(gè)兩級(jí)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。其低層是分散的、獨(dú)立的、功能較為簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)控制或采集裝置，它們通過(guò)數(shù)據(jù)總線或數(shù)據(jù)高速公路與上位機(jī)交換數(shù)據(jù)并控制信息。系統(tǒng)的上層是操作與監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它設(shè)有人機(jī)接口，便于操作者參與系統(tǒng)的運(yùn)行。它向低層計(jì)算機(jī)發(fā)布操作命令和運(yùn)行參數(shù)，接受低層發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)和信息，并將其存儲(chǔ)和在屏幕上顯示，起到監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行的作用。此外，它具有與更高一級(jí)的管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的能力，從網(wǎng)絡(luò)中接受管理級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)布的操作命令和信息，并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送本系統(tǒng)的運(yùn)行信息。2.集散控制系統(tǒng)的組成及功能集散控制系統(tǒng)由過(guò)程輸入一輸出接口、過(guò)程控制單元、數(shù)據(jù)高速通路、CRT操作站、管理計(jì)算機(jī)等五部分組成。如圖3-4所示。圖3-4集散控制系統(tǒng)組成Fig.3-4DiagramDCScontrolsystem輸入一輸出接口它是帶有微處理器的智能裝置，主要用于采集過(guò)程信息(模擬量和數(shù)字量)，又稱其為數(shù)據(jù)采集站。它能完成數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的加工，提供CRT操作站的顯示和打印。同時(shí)，在有管理計(jì)算機(jī)的情況下，它可以用模擬量與開關(guān)量的方式向過(guò)程終端輸出計(jì)算機(jī)的控制指令。過(guò)程控制單元(基本控制器，控制站)它相當(dāng)于若干臺(tái)常規(guī)調(diào)節(jié)器，能完成常規(guī)調(diào)節(jié)器的全部運(yùn)算與控制功能，通過(guò)軟件組態(tài)能靈活地構(gòu)成滿足各種不同控制要求的復(fù)雜控制系統(tǒng)。它接受現(xiàn)場(chǎng)的各種信號(hào)，并進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再通過(guò)內(nèi)部微處理器進(jìn)行各種運(yùn)算處理，輸出轉(zhuǎn)換為DC4-20mA或接點(diǎn)信號(hào)，去操作各類執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。過(guò)程控制單元是集散控制系統(tǒng)的核心。不同的系統(tǒng)其差別較大?？刂苹芈酚?-64個(gè)，固有算法有2-212種。諸如PID控制、非線形增益、選擇性控制和Smith預(yù)估等。數(shù)據(jù)高速公路它又稱數(shù)據(jù)通信總線。它是一條同軸電纜或光導(dǎo)纖維，高速率傳送基本控制單元、過(guò)程輸入輸出接口單元與顯示操作站之間的數(shù)據(jù)。為了提高信息傳輸?shù)目煽啃?，通常DCS除有主通信總線外，還配制有冗余通信總線。CRT操作站它是集散控制系統(tǒng)的人機(jī)接口裝置，主要用于操縱工藝生產(chǎn)過(guò)程，并監(jiān)視工廠的運(yùn)行及回路組態(tài)，調(diào)整回路參數(shù)(如PID值、極限報(bào)警值與設(shè)定值等)，顯示動(dòng)態(tài)流程畫面以及進(jìn)行部分生產(chǎn)管理。通常它由CRT監(jiān)視器、數(shù)據(jù)通信總線接口、操作鍵盤、打印機(jī)、磁帶機(jī)與軟盤驅(qū)動(dòng)裝置組成。管理計(jì)算機(jī)(上位機(jī))它通過(guò)數(shù)據(jù)總線和系統(tǒng)中各智能單元，采集各種數(shù)據(jù)信息，并綜合下達(dá)諸如設(shè)定值等各種高級(jí)命令。它可以進(jìn)行集中管理與最優(yōu)控制，實(shí)現(xiàn)信息一控制一管理一體化。通常管理計(jì)算機(jī)還有可能供用戶進(jìn)一步開發(fā)高級(jí)語(yǔ)言軟件，可完成有關(guān)工藝參數(shù)間復(fù)雜的運(yùn)算和數(shù)據(jù)分析工作等。基于PLC的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制領(lǐng)域中網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用是建立在通信技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上的。由工業(yè)控制的不同特點(diǎn)，控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和通信形成了多種實(shí)用方式，使之具有了自身的特點(diǎn)和廣闊的應(yīng)用前景。以下對(duì)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡述。1.工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)和發(fā)展方向工業(yè)控制系統(tǒng)近年來(lái)的突出發(fā)展表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)方面。各級(jí)計(jì)算機(jī)和越來(lái)越多的智能設(shè)備都提供網(wǎng)絡(luò)通信接口，能接入或直接構(gòu)建工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用極大的提高了控制系統(tǒng)的性能，使之能在大范圍內(nèi)組成分布式結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。由于控制系統(tǒng)的分布一般在幾里以內(nèi)和控制系統(tǒng)的特殊要求，同普通計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相比，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)又具有自身的特點(diǎn)。如它一般采用局域網(wǎng)(LAN),資源共享不再被強(qiáng)調(diào)，而實(shí)時(shí)性，可靠性和可擴(kuò)展性則要求很高。(1).工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)A.實(shí)時(shí)性控制網(wǎng)絡(luò)最大的特點(diǎn)就是要滿足控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求和對(duì)數(shù)據(jù)傳送可靠性的要求。因此工業(yè)控制局網(wǎng)的通信協(xié)議要保證子網(wǎng)中每一個(gè)站都能在響應(yīng)時(shí)間內(nèi)完成通信任務(wù)，對(duì)重要的站優(yōu)先服務(wù)。通信子層愈靠近現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，實(shí)時(shí)性要求愈高。在接近設(shè)備的控制層通信子網(wǎng)中，交換的數(shù)據(jù)一般長(zhǎng)度較短，而通信次數(shù)較多，據(jù)此特點(diǎn)選用適合的通信方式，使系統(tǒng)的通信達(dá)到較高效率，滿足是實(shí)時(shí)性要求。B.擴(kuò)展性各個(gè)控制單元可單獨(dú)工作，也可方便的連接到網(wǎng)絡(luò)上;系統(tǒng)組建成網(wǎng)絡(luò)后，可按照生產(chǎn)發(fā)展變化，方便的刪除設(shè)備或接入新設(shè)備;通信網(wǎng)絡(luò)本身也可擴(kuò)展延伸，采用伸縮性很強(qiáng)的復(fù)合型結(jié)構(gòu)，構(gòu)建靈活。C.多種通信方式集成的復(fù)合型結(jié)構(gòu)工業(yè)控制局網(wǎng)常將多種通信方式集成在某一級(jí)子網(wǎng)上，同時(shí)根據(jù)控制層次的要求，一般采用多級(jí)復(fù)合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在各層子網(wǎng)上采用不同的通信方式或協(xié)議。從結(jié)構(gòu)上看，控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，由于分布范圍小(幾公里或十幾公里以內(nèi))，采用比較簡(jiǎn)單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如主從式總線型結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)、總線邏輯環(huán)、以及星形結(jié)構(gòu)，就能達(dá)到傳送距離要求。D存取控制因?yàn)楣I(yè)控制網(wǎng)不采用網(wǎng)格形拓?fù)?，不存在路徑選擇的問(wèn)題，但也因而出現(xiàn)了存取控制問(wèn)題。在總線型結(jié)構(gòu)中，總線是各結(jié)點(diǎn)的共享資源，對(duì)多節(jié)點(diǎn)共享的通信資源，必須進(jìn)行合理調(diào)度。存取控制的方法可分為三類:集中式存取控制〔即主從式存取控制)、分散式存取控制和隨機(jī)式存取控制。存取控制方式和數(shù)據(jù)傳送方式對(duì)保證控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性非常重要。(2).發(fā)展方向A.開放性控制局網(wǎng)的一個(gè)趨向就是開放性，提供對(duì)異類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)備的接入支持。目前，在實(shí)際應(yīng)用中存在多種類型的工業(yè)控制局網(wǎng)，各種局網(wǎng)分別支持自己的一套設(shè)備，互相之間存在較大差異，相互的連接比較困難。隨著技術(shù)的發(fā)展，迫切需要一種網(wǎng)絡(luò)中提供與其他網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持的設(shè)備的連接支持，一般采用協(xié)議轉(zhuǎn)換器或異種網(wǎng)絡(luò)接口。B.PLC網(wǎng)絡(luò)PLC的功能不斷增強(qiáng)，PLC網(wǎng)絡(luò)將飛速發(fā)展。目前中型以上的PLC一般都具有網(wǎng)絡(luò)通信的功能，能組成多級(jí)的PLC控制網(wǎng)絡(luò)。如A-B公司提供多種PLC網(wǎng)絡(luò)，有信息管理網(wǎng)、DH+網(wǎng)、DH485網(wǎng)和遠(yuǎn)程I/O鏈路等;SIEMES公司的PLC網(wǎng)絡(luò)有三層結(jié)構(gòu)，底層為遠(yuǎn)程I/O鏈路，中間為Profibus總線或主從式多點(diǎn)鏈路，最高一層為工業(yè)以太網(wǎng);松下電工公司提供C-NET,F-LINK,P-LINK,H-LINK,W-LINK及FP以太網(wǎng)共六種PLC網(wǎng)絡(luò):OMRON公司PLC的三層連接系統(tǒng)及近年來(lái)推出的高檔PLC網(wǎng)絡(luò)SYSMACLINKSYSTEM和SYSMACLINKSYSTEM等。C.現(xiàn)場(chǎng)總線的采用和設(shè)備的智能化在控制系統(tǒng)的底層網(wǎng)絡(luò)采用現(xiàn)場(chǎng)總線和智能設(shè)備，也是工業(yè)控制局的發(fā)展趨勢(shì)。2.以PLC網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的集散控制系統(tǒng)PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。這種裝置具有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活通用等優(yōu)點(diǎn)，特別是他的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，得到了用戶的公認(rèn)和好評(píng)。它經(jīng)過(guò)短短幾十年發(fā)展后，現(xiàn)己成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱(PLC、機(jī)器人和CAD/CAM)之一，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域中。以PLC作為控制器的PLC控制系統(tǒng)從根本上改變了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的工作原理和方式。繼電器控制系統(tǒng)的控制功能是通過(guò)采用硬件接線的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而PLC控制系統(tǒng)的控制功能是通過(guò)存儲(chǔ)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，不僅可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)量控制，還可以進(jìn)行模擬量控制、順序控制。PLC隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，無(wú)論在功能上、速度上、智能化模塊以及聯(lián)網(wǎng)通訊上，都有很大提高。并開始與小型計(jì)算機(jī)連成網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了以PLC為重要部件的分布式控制系統(tǒng)。隨著PLC網(wǎng)絡(luò)通信功能的不斷增強(qiáng)，PLC與PLC及計(jì)算機(jī)的互聯(lián)，可以形成大規(guī)模的控制系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)高速公路(DataHighway)上掛接在線通用計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)在線組態(tài)、編程和下裝，進(jìn)行在線監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，這樣就已經(jīng)具備了集散控制系統(tǒng)的形態(tài)。隨著構(gòu)成PLC的元器件性能的提高，PLC的可靠性也在提高，另外，PLC程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易學(xué)易懂易維護(hù)，更適用于工程技術(shù)人員。因此，PLC在工業(yè)控制中獲得了極大的成功，成為工業(yè)控制的主流。但是計(jì)算機(jī)在信息處理方面還是優(yōu)于PLC，所以在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，常將兩者結(jié)合起來(lái)，PLC做下位機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，計(jì)算機(jī)做上位機(jī)進(jìn)行信息處理。計(jì)算機(jī)與PLC之間通過(guò)通信線路實(shí)現(xiàn)信息的傳送和交換。這樣相輔相成，構(gòu)成一個(gè)功能較強(qiáng)的完整的控制系統(tǒng)。典型的PLC控制系統(tǒng)的組成如圖3一5所示。圖3-5典型的PLC控制系統(tǒng)的組成Fig.3-5DiagramcombinationofPLCcontrolsystem基于PLC網(wǎng)絡(luò)的自來(lái)水處理監(jiān)控系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隨著微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)的發(fā)展，集散控制系統(tǒng)采用地理上分布，控制功能上分散，管理操作集中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，基本上克服了集中和分布式兩種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用的是整體的設(shè)計(jì)思想，采用上、下兩層結(jié)構(gòu)。上層為監(jiān)控級(jí)，由IBM兼容的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及組態(tài)軟件Intouch構(gòu)成，起監(jiān)控作用。下層為執(zhí)行級(jí)，由THYSSEN公司的可編程控制器組成，起控制作用，上下兩層用網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，兩級(jí)的工作相互協(xié)調(diào)，力求整個(gè)控制系統(tǒng)達(dá)到最佳效果。該監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型如下圖3-6所示:圖3-6監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型1.監(jiān)控級(jí):該級(jí)由主PLC和PC機(jī)組成，設(shè)在中央控制室，是水廠的生產(chǎn)管理和指揮中心。該級(jí)通過(guò)人機(jī)接時(shí)管理人員進(jìn)行友善的人機(jī)管理職能，并監(jiān)控執(zhí)行級(jí)的所有行為，監(jiān)視整個(gè)水廠的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，保證和維持執(zhí)行級(jí)中各個(gè)PLC的正常運(yùn)行，負(fù)責(zé)PLC的協(xié)調(diào)工作，并處理生產(chǎn)信息，打印生產(chǎn)報(bào)表。2.執(zhí)行級(jí):執(zhí)行級(jí)由現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制器實(shí)現(xiàn)。PLC通過(guò)相應(yīng)的模擬量，開關(guān)量輸入卡采集各種一次儀表以及反應(yīng)各類執(zhí)行設(shè)備狀態(tài)的電信號(hào)數(shù)據(jù)(4-200A),PLC對(duì)其中的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，一方面將數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)，另一方面將有關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)相應(yīng)的模擬量，開關(guān)量輸出卡傳送到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，對(duì)于由上位機(jī)發(fā)出的命令則通過(guò)PLC進(jìn)行重新組態(tài)后輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制其動(dòng)作。本章將主要論述PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。根據(jù)第二章對(duì)水廠水處理生產(chǎn)工藝過(guò)程和設(shè)備對(duì)PLC控制系統(tǒng)的需求分析，確定出PLC控制系統(tǒng)所需I/O點(diǎn)數(shù);在此基礎(chǔ)上，概述了所選PLC設(shè)備的特點(diǎn)和性能;然后，完成具體的PLC工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、PLC程序設(shè)計(jì)及其與監(jiān)控上位機(jī)的通訊設(shè)計(jì)。第四章場(chǎng)執(zhí)行級(jí)PLC系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)4.1PLC控制系統(tǒng)I/0點(diǎn)數(shù)的確定根據(jù)前面第二章對(duì)水廠處理生產(chǎn)工藝過(guò)程和設(shè)備對(duì)PLC控制系統(tǒng)的要求的分析，可以確定出PLC控制系統(tǒng)所需1/O點(diǎn)數(shù)，下面是統(tǒng)計(jì)結(jié)果。1.PLC數(shù)字量輸入控制點(diǎn)數(shù)(即DI點(diǎn)數(shù))統(tǒng)計(jì)投藥間子站(PLC1站)的DI點(diǎn)數(shù)為:105濾池子站(PLC2站)的DI點(diǎn)數(shù)為:387清水泵子站(PLC3站)的DI點(diǎn)數(shù)為:152中控室模擬屏(PLC4站)的DI點(diǎn)數(shù)為:32.PLC模擬量輸入控制點(diǎn)數(shù)(即AI點(diǎn)數(shù))統(tǒng)計(jì)投藥間子站(PLCI站)的AI點(diǎn)數(shù)為:105濾池子站(PLC2站)的AI點(diǎn)數(shù)為:14清水泵子站(PLC3站)的AI點(diǎn)數(shù)為:48中控室模擬屏(PLC4站)的AI點(diǎn)數(shù)為:03.PLC數(shù)字量輸出控制點(diǎn)(DO點(diǎn)數(shù))統(tǒng)計(jì)投藥間子站(PLCI站)的DO點(diǎn)數(shù)為:15濾池子站(PLC2站)的DO點(diǎn)數(shù)為:137清水泵子站(PLC3站)的DO點(diǎn)數(shù)為:19中控室模擬屏(PLC4站)的DO點(diǎn)數(shù)為:3744.PLC模擬量輸出控制點(diǎn)數(shù)〔AO點(diǎn)數(shù))統(tǒng)計(jì)投藥間子站(PLC1站)的AO點(diǎn)數(shù)為:0濾池子站(PLC2站)的AO點(diǎn)數(shù)為:0清水泵子站(PLC3站)的AO點(diǎn)數(shù)為:1中控室模擬屏(PLC4站)的AO點(diǎn)數(shù)為:84.2PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)備概述與配置本水廠監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)選用德國(guó)THYSSEN公司的專用PLC。該P(yáng)LC是一個(gè)不斷充實(shí)的大中型可編程控制器，該P(yáng)LC是采用模塊化結(jié)構(gòu)。THYSSEN公司為工業(yè)應(yīng)用提供了可在通用框架上安裝的多種數(shù)字及智能I/O模塊，諸如數(shù)字量I/O模塊、模擬量I/O模塊、通信模塊、PID控制模塊、高速記數(shù)模塊等。這些通用模塊與該公司的PLC的處理器兼容，用戶可跟據(jù)需要進(jìn)行自由組合。模塊式控制器用在組態(tài)系統(tǒng)時(shí)具有額外的靈活性，具有功能強(qiáng)大，體積小，靈活可靠等優(yōu)點(diǎn)，具有較強(qiáng)的組網(wǎng)功能。且其有點(diǎn)數(shù)密度高、結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，完全能滿足水處理控制系統(tǒng)的需要。4.2.1PLC模塊介紹THYSSEN公司PLC的各個(gè)模塊如圖4-1,4-2所示:圖4-1PLC模塊圖F電4-lDiagramofPLCmodul圖4-2PLC模塊圖Fig4-2ChartofPLCmodul1.CPU模塊此模塊用于PLC1-PLC4.CPU模塊是采用英國(guó)INMOS公司TRANSPUTER系列的微處理器，它具有速度非常快的RAM，實(shí)時(shí)時(shí)鐘，硬件多任務(wù)分配器，還有4條20MB的外部通訊鏈。這款為32位T425微處理器，主頻為20MHz,輔助微處理器是同系列的16位M212處理器，工作頻率為15MHz，主存儲(chǔ)器容量RAM1MB,ROM為256KB,4個(gè)總?cè)萘繛镮MB的EPROM。其掃描時(shí)間為12uS，響應(yīng)時(shí)間為12uS。當(dāng)插針插入CPU的ROOTFROMLINK孔時(shí)，CPU復(fù)位時(shí)從通訊網(wǎng)上讀取程序;當(dāng)插針不插時(shí)，則從CPU自帶的EPROM中讀取程序。當(dāng)模塊正常時(shí)，POW指示燈亮、SB1通訊指示燈閃亮:當(dāng)模塊故障時(shí)，POWFALLINTERFACE指示燈、WDERR指示燈均亮，SB1通訊指示燈不亮，此時(shí)，可用插針插入RES-CPU插孔進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位完畢后要拉出插針。LINKSSUB為PC機(jī)與PLC的通訊接口。2.COM/DIF通訊模塊此模塊用于PLC4。當(dāng)模塊正常并正在通訊時(shí)，WDOK指示燈、POW指示燈、圖LWLl-業(yè)笠指示燈全亮;當(dāng)模塊故障時(shí)，WDERR指示燈亮，此時(shí)，可用插針插入RES插孔進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位完畢后要拉出插針。TRAMMOD1為與電臺(tái)的RS232通訊接口，RI,TI,R2,T2分別為通訊光纜接線口1-403.COM通訊模塊此模塊用于PLC1-PLC3。當(dāng)模塊正常并正在通訊時(shí)，WDOK指示燈、POW指示燈全亮(LWL1-SYS指示燈、LWL2-SYS指示燈均不亮);當(dāng)模塊故障時(shí)，WDERR指示燈亮，此時(shí)，可用插針插入RES插孔進(jìn)行復(fù)位，