基于plc的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于PLC的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　【摘 要】 目前，我國大多數(shù)污水處理控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平不高、安全性低、管理不當(dāng)，效率普遍低于世界標(biāo)準(zhǔn)。污水是破壞環(huán)境的一個(gè)最主要的因素，嚴(yán)重影響著我們的生活。所以建立既有效又經(jīng)濟(jì)的自控系統(tǒng)才是解決污水處理問題的關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)采用西門子S7-200PLC控制旋轉(zhuǎn)流管式微濾膜污水處理系統(tǒng)。其具有成本低，操作簡單，高技術(shù)可行性等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)有兩套凈

2、化處理裝置,當(dāng)一套處于凈化狀態(tài)時(shí),二套處于備用狀態(tài)。而當(dāng)一套發(fā)生堵塞時(shí)進(jìn)行一套反沖，同時(shí)二套開始凈化。凈化和反沖期間均有相應(yīng)儀表對(duì)流量和壓力進(jìn)行檢測和記錄。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行可靠、故障率低的功能。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】PLC 微濾膜 污水處理</p><p>　　【Abstract】At present, China's most sewage treatment con

3、trol system automation level is not high, safety, efficiency, low improper management generally lower than the world standard. Water damage to the environment is a major factor, a serious impact on our lives. so the est

4、ablishment of effective and economical automatic control system is the key to solving the problem of sewage treatment. This design uses the Siemens S7-200PLC control the rotation flow tubular membrane wastewater treatmen

5、t sys</p><p>　　【Keywords】PLC Configuration microfiltration sewage treatment</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.緒論2</b></p><p>　　1.1 凈水控制系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)

6、狀分析2</p><p>　　1.2 論文研究的意義2</p><p>　　1.3 課題主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容3</p><p>　　2.凈水控制系統(tǒng)的原理概述4</p><p>　　2.1 微濾膜技術(shù)4</p><p>　　2.1.1 概念4</p><p>　　2.1.2 微濾原理及操作

7、工藝4</p><p>　　2.2 微濾膜凈水控制系統(tǒng)的工作原理4</p><p>　　2.2.1 微濾膜凈水控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容4</p><p>　　2.2.2 微濾膜凈水控制系統(tǒng)的工作過程5</p><p>　　3. 凈水控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與論證7</p><p>　　3.1 凈水控制系統(tǒng)的控制要求7&

8、lt;/p><p>　　3.2控制系統(tǒng)方案的確定7</p><p>　　4.系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)8</p><p>　　4.1 微濾膜凈水控制系統(tǒng)的總體框圖8</p><p>　　4.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)8</p><p>　　4.2.1 PLC及模塊的選擇8</p><p>　　4.2.

9、2 PLC的I/O資源配置9</p><p>　　4.3 變頻器的選擇11</p><p>　　4.4 接觸器選型12</p><p>　　4.5 熱繼電器的選擇12</p><p>　　4.6外圍電路的設(shè)計(jì)12</p><p>　　5.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)15</p><p>　　5.1

10、系統(tǒng)控制信號(hào)15</p><p>　　5.2 系統(tǒng)程序的主要部分15</p><p>　　5.3 PLC程序的編寫18</p><p>　　5.4 程序的調(diào)試運(yùn)行25</p><p>　　6.系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)29</p><p>　　6.1 組態(tài)王簡介29</p><p>　　6.

11、2 系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)29</p><p>　　6.2.1 圖形畫面設(shè)計(jì)29</p><p>　　6.2.2 數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建30</p><p>　　6.2.3 動(dòng)畫連接與命令語言32</p><p>　　6.2.4 組態(tài)調(diào)試與運(yùn)行34</p><p><b>　　結(jié)論37</b></p&

12、gt;<p><b>　　致謝語38</b></p><p><b>　　引用文獻(xiàn)39</b></p><p><b>　　1.緒論</b></p><p>　　1.1 凈水控制系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀分析</p><p>　　目前,國產(chǎn)化污水處理設(shè)備具有品種不全,結(jié)

13、構(gòu)不合理,技術(shù)水平比較低,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的特點(diǎn)。我國自主生產(chǎn)的設(shè)備在很大程度上是依托國外相關(guān)設(shè)備的構(gòu)造,再經(jīng)過自我消化、研發(fā)和生產(chǎn)實(shí)踐,逐步填補(bǔ)國內(nèi)空白，并在此基礎(chǔ)上不斷發(fā)展壯大。目前在水污染治理技術(shù)上，我國已能提供下列工藝技術(shù)：傳統(tǒng)活性污泥法技術(shù)、各種新型活性污泥工藝如：SBR法和氧化溝技術(shù)等、酸化水解好氧技術(shù)和多種類型的穩(wěn)定塘技術(shù)等，這些污水治理技術(shù)已經(jīng)在水體污染、改善水體環(huán)境方面發(fā)揮了突出的作用，標(biāo)志著我國工業(yè)污水處理事業(yè)發(fā)展到了

14、一個(gè)嶄新的階段。不過,我國污水處理設(shè)備會(huì)在相當(dāng)長的時(shí)內(nèi)落后于其他國家,還有許多空白,很多設(shè)備還停留在仿制的水平上,對(duì)于其理論研究尚顯不足。因而,國產(chǎn)化設(shè)備將會(huì)在未來相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)在技術(shù)水平上處于劣勢,特別是先進(jìn)設(shè)備的技術(shù)保密與知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng),其競爭力將在未來市場中不斷接受考驗(yàn)。</p><p>　　國外的一些發(fā)達(dá)國家，如美國、日本、西歐等國，由于這些國家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，并較早的實(shí)現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)代化。這些國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展較

15、早而且較快，環(huán)境問題特別是水資源污染的嚴(yán)重性也較早的體現(xiàn)出來，同時(shí)也得到了這些國家政府的重視，投入了大量的人力、物力進(jìn)行水處理的研究。這些國家在研究水處理新理論和工藝的同時(shí)，也重視污水處理自控系統(tǒng)的研究。這些國家先后投資研究高效型、智能型、集約型污水處理設(shè)備和自動(dòng)化控制儀表。一些發(fā)達(dá)國家經(jīng)過幾十年的努力，污水處理率已經(jīng)達(dá)到80%-90%，成功的解決了來自于城市和工業(yè)的水污染問題。至70年代末，美國投入了數(shù)千億美元興建了18000余座城市

16、工業(yè)污水處理廠，英國、法國、德國更耗費(fèi)了巨額資金興建了7000至8000座城市工業(yè)污水處理廠。這些工業(yè)污水處理廠的投入對(duì)國家的水體污染改善起了關(guān)鍵的作用，也為人類治理水污染積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)在，這些國家的工業(yè)污水處理水平又有了進(jìn)一步提高，興建了一批具有脫氮除磷功效的設(shè)施，對(duì)水體質(zhì)量改善和水環(huán)境保護(hù)起了重大的作用。</p><p>　　1.2 論文研究的意義</p><p>　　據(jù)監(jiān)測，目

17、前全國多數(shù)城市地下水受到一定程度的點(diǎn)狀和面狀污染，且有逐年加重的趨勢。日趨嚴(yán)重的水污泥不僅降低了水體的使用功能，進(jìn)一步加劇了水資源短缺的矛盾，對(duì)我國正在實(shí)施的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略帶來了嚴(yán)重影響，而且還嚴(yán)重威脅到城市居民的飲水安全和人民群眾的健康。</p><p>　　現(xiàn)在的污水處理一般都采用傳統(tǒng)的污水處理工藝，采用絮凝沉淀、砂濾系統(tǒng)，設(shè)計(jì)投加氯化鐵藥劑于A2/O系統(tǒng)終沉池配水井中，強(qiáng)化生物除磷，降低終沉池出水中磷的濃度

18、。沉淀后出水經(jīng)提升泵站至砂濾池，采用氣水反沖洗濾池，過濾后水至清水池，加壓后進(jìn)入回用水管網(wǎng)。傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)中，采用沉淀池進(jìn)行污水凝沉淀，它不能形成顆粒凝聚的良好的條件，不能生成團(tuán)粒型絮凝體，使得固液分離效率很低。</p><p>　　本系統(tǒng)采用效率較高，效果較好的膜微濾污水處理工藝。微濾膜可以截留水中大部分懸浮物、 膠體和細(xì)菌，其出水水質(zhì)好，裝置簡單緊湊，處理水中不添加混凝劑 ，因此無化學(xué)污泥產(chǎn)生。達(dá)到了無污

19、染，無傷害，固液分離效率高的目的。</p><p>　　1.3 課題主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p><p>　　本課題設(shè)計(jì)并完成了污水的凈化目的。采用西門子S7-200PLC控制技術(shù)，控制凈水系統(tǒng)的凈化過程和反沖過程，并記錄了處理過程的流量和壓力。本文主要由以下內(nèi)容組成：</p><p>　　了解污水處理的工藝方法，主要介紹旋轉(zhuǎn)流管式微濾膜污水處理的原理和工藝流程。<

20、/p><p>　　介紹了PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并對(duì)凈水控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。</p><p>　　具體分析設(shè)計(jì)凈水控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。主要介紹PLC的I/O資源配置以及外圍電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　　具體分析設(shè)計(jì)凈水控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)。對(duì)程序設(shè)計(jì)作了全面的分析以及調(diào)試。</p><p>　　通過組態(tài)王對(duì)凈水控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真。<

21、;/p><p>　　2.凈水控制系統(tǒng)的原理概述</p><p><b>　　2.1 微濾膜技術(shù)</b></p><p><b>　　2.1.1 概念</b></p><p>　　微濾膜分離技術(shù)是以靜壓差為推動(dòng)力,利用篩網(wǎng)狀過濾介質(zhì)膜的“篩分”作用進(jìn)行分離的膜過程。它主要用于從氣相和液相懸浮液中截留微粒、

22、細(xì)菌及其它污染物，以達(dá)到凈化、分離和濃縮等目的。實(shí)施微孔過濾的膜稱為微濾膜。微濾膜是均勻的多孔薄膜，孔隙率一般在70%-80%，所以過濾精度高，速率快。微濾是所有膜過程中應(yīng)用最普遍、銷售額最大的一項(xiàng)技術(shù)。工業(yè)上，微濾主要用于將大于0.1um的粒子與溶液分開的場合，它的最大市場是制藥行業(yè)的除菌過濾和電子工業(yè)用高純水的制備。其最新的應(yīng)用領(lǐng)域是生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域技術(shù)。</p><p>　　微濾膜可以截留水中大部分懸

23、浮物、膠體和細(xì)菌， 其優(yōu)點(diǎn)包括： ①出水水質(zhì)好且穩(wěn)定； ②處理裝置緊湊 ；③可以去除細(xì)菌等微生物，出水可以不用再經(jīng)消毒處理；④處理水中可以不添加混凝劑，因此無化學(xué)污泥產(chǎn)生；⑤系統(tǒng)中需要處理的污泥量大大降低,在某些情況下，可以省去建造二沉池；⑥處理規(guī)模較小的系統(tǒng)其成本比一般處理工藝低。</p><p>　　2.1.2 微濾原理及操作工藝</p><p>　　膜分離的基本工藝原理是較為簡單的。

24、在過濾過程中料液通過泵的加壓，料液以一定流速沿著濾膜的表面流過，大于膜截留分子量的物質(zhì)分子不透過膜流回料罐，小于膜截留分子量的物質(zhì)或分子透過膜，形成透析液。故膜系統(tǒng)都有兩個(gè)出口，一是回流液（濃縮液）出口，另一是透析液出口。其基本原理屬于篩網(wǎng)狀過濾，在靜壓差作用下，小于膜孔的粒子通過濾膜，大于膜孔的粒子則被截留到膜表面，使大小不同的組分得以分離，操作壓力為0.7-7kPa。除此以外，還有膜表面層的吸附截留和架橋截留，以及膜內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)中截留

25、。</p><p>　　微濾有兩種操作工藝：一種死端過濾、一種錯(cuò)流過濾。在死端過濾時(shí)，溶劑和小于膜孔的溶質(zhì)在壓力驅(qū)動(dòng)下透過膜，截留大于膜孔的顆粒，通常堆積在膜表面上。死端過濾只需克服膜阻力的能量，在許多場合下，實(shí)驗(yàn)室的真空泵或增壓泵就可提供足夠的能量使微濾的流速達(dá)到要求。但隨著操作時(shí)間的增加，在膜面上堆積的顆粒越來越多，過濾阻力越來越大，膜的滲透速率將下降。所以死端過濾是間隙式的，必須周期性地停下來清洗膜表面的污

26、染層或更換膜。</p><p>　　第二種操作工藝是錯(cuò)流工藝，在泵的推動(dòng)下料液平行于膜面運(yùn)動(dòng)，與死端過濾不同的是料液流經(jīng)膜面時(shí)產(chǎn)生的剪切力把膜面上滯留的顆粒帶走，從而使污染層保持在一個(gè)較薄的水平。</p><p>　　2.2 微濾膜凈水控制系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　2.2.1 微濾膜凈水控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容</p><p>　　旋轉(zhuǎn)流

27、管式膜微濾裝置在城市污水處理廠中被廣泛應(yīng)用，而且應(yīng)用的效果很明顯，處理的污水凈化程度比其他裝置凈化程度高，該裝置在運(yùn)行壓力為 0.12～ 0.15MPa ,反沖洗間隔為 1 8min時(shí) ,噸水能耗僅為 0.45kWh。此時(shí)對(duì)COD、濁度有較高的去除率 ,分別為 75 .71 %和 94 .49% ,對(duì)氨氮也有一定的去除效果 ,去除率為 40.26%；處理后出水COD、氨氮、濁度均很明顯優(yōu)于其他裝置。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是成本低、操作簡單,用于污

28、水處理回用具有較高技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性。</p><p>　　2.2.2 微濾膜凈水控制系統(tǒng)的工作過程</p><p>　　本設(shè)計(jì)的污水處理采用旋轉(zhuǎn)流管式微濾膜的污水處理工藝。旋轉(zhuǎn)流管式微濾膜污水處理系統(tǒng)的工藝流程如圖2-1所示。被控系統(tǒng)有兩套污水凈化裝置，這兩套污水凈化裝置不允許同時(shí)工作，當(dāng)一套處于凈化狀態(tài)時(shí)，另一套處于反沖狀態(tài)或備用狀態(tài)。凈化時(shí)，進(jìn)水加壓泵M1工作（變頻器控制）；反沖時(shí)，反沖

29、加壓泵M2工作。不管是在凈化狀態(tài)還是在反沖狀態(tài)，都有相應(yīng)的儀表對(duì)流量跟壓力信號(hào)進(jìn)行檢測和記錄。</p><p>　　圖2-1旋轉(zhuǎn)流管式膜微濾污水處理系統(tǒng)工藝流程</p><p><b>　　其工作過程如下：</b></p><p>　　啟動(dòng)I套凈化啟動(dòng)按鈕，由接觸器KM1控制的進(jìn)水加壓泵M1（由變頻器控制）開始工作，同時(shí)電磁閥YV1、YV2、Y

30、V3、YV4打開，進(jìn)行I套凈化工作。</p><p>　　為保證凈水工序的正常進(jìn)行，在其管道上裝了壓力表PIT1、PIT2，流量計(jì)FIT1、 FIT2、FIT5，對(duì)其管道中的壓力與流量進(jìn)行檢測。只要流量計(jì)FIT5所檢測到的流量值小于某一給定的流量值，說明I套的凈化裝置中發(fā)生了堵塞，此時(shí)I套凈化停止，加壓泵M1停止工作，電磁閥YV1、YV2、YV3、YV4關(guān)閉，進(jìn)行I套反沖。由KM2控制的反沖泵M2工作，電磁閥

31、YV5、YV6、YV7打開，反沖一段時(shí)間后自動(dòng)停止；同時(shí)啟動(dòng)II套凈化裝置進(jìn)行凈化。</p><p>　　II套裝置凈化時(shí)，由由接觸器KM1控制的進(jìn)水加壓泵M1（由變頻器控制）開始工作，同時(shí)打開電磁閥YV1、YV8、YV9、YV10，通過壓力表PIT3、PIT4，流量計(jì)FIT3、FIT4、FIT5對(duì)管道中的壓力和流量進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)流量計(jì)FIT5 所檢測到的流量值小于某一給定的流量值時(shí)，說明II套的凈化裝置中發(fā)生堵塞

32、，此時(shí)II套凈化裝置停止，進(jìn)水加壓泵M1停止工作，電磁閥YV1、YV8、YV9、YV10關(guān)閉，進(jìn)行II套反沖。由KM2控制的反沖泵M2開始工作，電磁閥YV5、YV11、YV12打開，反沖一段時(shí)間后自動(dòng)停止；同時(shí)，啟動(dòng)I套凈化裝置進(jìn)行凈化，如此反復(fù)循環(huán)。</p><p>　　進(jìn)水加壓泵采用變頻器進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。</p><p>　　當(dāng)接觸器KM1、KM2過載，或變頻器故障時(shí)，會(huì)進(jìn)行報(bào)警，以提示

33、操作人員進(jìn)行處理。</p><p>　　系統(tǒng)停止工作時(shí)，先停止水泵再關(guān)閉閥門。</p><p>　　I套和II套裝置在工作過程中可通過停止按鈕隨時(shí)停止工作，I套和II套裝置也可以單獨(dú)進(jìn)行反沖。</p><p>　　3. 凈水控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與論證</p><p>　　3.1 凈水控制系統(tǒng)的控制要求</p><p>　

34、　凈水控制系統(tǒng)有以下要求：</p><p>　　由接觸器控制進(jìn)水加壓泵和反沖泵的開啟與停止。</p><p>　　進(jìn)水加壓泵的運(yùn)行速度由變頻器控制。</p><p>　　凈水過程中通過壓力表和流量計(jì)對(duì)管道中的壓力和流量進(jìn)行檢測。</p><p>　　變頻器故障時(shí)提供相應(yīng)的控制信號(hào)</p><p>　　系統(tǒng)完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

35、操作。</p><p>　　3.2控制系統(tǒng)方案的確定</p><p>　　方案一：繼電器——接觸器控制系統(tǒng)。繼電接觸器控制采用的是固定接線方式，一旦生產(chǎn)過程有所變動(dòng)，就得重新設(shè)計(jì)線路連接安裝，過程很繁瑣。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，控制要求的不斷提高，該類控制方法已不能滿足現(xiàn)代污水處理系統(tǒng)的控制要求，因此已逐漸被淘汰。</p><p>　　方案二：單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)

36、是指把組成微型計(jì)算機(jī)的各種功能部件,包括CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、基本輸入/輸出接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等部件都制作在一塊集成芯片上,構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)控制系統(tǒng)是基于芯片級(jí)的系統(tǒng)，主要應(yīng)用于小型電器的控制，作為工業(yè)生產(chǎn)中的控制方式，電路比較復(fù)雜，調(diào)試比較麻煩；若需要追加或者修改功能時(shí)，要對(duì)電路進(jìn)行修改，不靈活也不方便；電路的可靠性和抗干擾性能不好。</p><p>　　方案三：

37、PLC系統(tǒng)。PLC專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要由CPU、電源、存儲(chǔ)器和專門設(shè)計(jì)的輸入/輸出接口電路等組成。用它作為處理系統(tǒng)的控制器，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能要求，也可利用計(jì)算機(jī)作為其上位機(jī)，通過網(wǎng)絡(luò)連接PLC，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。其控制功能時(shí)通過存放在存儲(chǔ)器內(nèi)的程序來實(shí)現(xiàn)的，若要對(duì)控制功能作必要的修改，只需改變軟件指令即可，使硬件軟件化?？删幊炭刂破鞯膬?yōu)點(diǎn)從軟件來講，它的程序可編，也不難編，從硬件上講，它的配置可

38、變，也易變。其特點(diǎn)如下：編程方便，開發(fā)周期短，維護(hù)容易。通用性強(qiáng)，使用方便?？刂乒δ軓?qiáng)。模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。</p><p>　　根據(jù)凈水控制系統(tǒng)的控制要求，為實(shí)現(xiàn)污水處理技術(shù)的簡易、高效、低能耗的功能， 并且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制過程，采用PLC作為核心控制器是個(gè)較好的方案。因此選擇方案三。</p><p>　　4.系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 微濾

39、膜凈水控制系統(tǒng)的總體框圖</p><p>　　微濾膜凈水控制系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)總框圖如圖4-1所示，PLC為核心控制器，通過檢測操作面板按鈕的輸入、熱繼電器的輸入，以及相關(guān)模擬量的輸入，完成相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行、停止和調(diào)速控制。</p><p>　　圖4-1電氣系統(tǒng)控制框圖</p><p>　　4.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.

40、2.1 PLC及模塊的選擇</p><p>　　PLC種類很多，有西門子的、ABB、三菱等。西門子的有s7-200系列和s7-300系列等。s7-200屬于小型PLC模塊，而s7-300屬于中型PLC模塊。s7-200適用于小型PLC系統(tǒng)，且適用的控制對(duì)象一般在256點(diǎn)以下。而s7-300適用了大中型PLC系統(tǒng)，適用的控制對(duì)象在256以上，1024點(diǎn)以下。根據(jù)凈水控制系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的功能要求，以及其復(fù)雜程度，

41、從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面來考慮，選擇西門子S7—200系列PLC作為凈水控制系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的控制主機(jī)。</p><p>　　S7-200的CPU有CPU224、CPU224XP、CPU226等。CUP224集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。</p><p>　　綜合考慮凈水控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)功能要求

42、，采用CPU224作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)。</p><p>　　本系統(tǒng)中的開關(guān)量I/O點(diǎn)共有28點(diǎn)，其中10點(diǎn)輸入，18點(diǎn)輸出。模擬量I/O點(diǎn)共有10點(diǎn)，其中9點(diǎn)輸入，1點(diǎn)輸出。根據(jù)系統(tǒng)中的I/O點(diǎn)數(shù)并考慮一定的余量，還要增加兩個(gè)數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊EM222,三個(gè)模擬量混合擴(kuò)展模塊EM235。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件配置圖如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 旋轉(zhuǎn)流管式微濾膜PLC控制系統(tǒng)的

43、硬件組成</p><p>　　主機(jī)CPU224模塊。CPU224選擇型號(hào)CPU224 AC/DC/繼電器。其本機(jī)集成了14點(diǎn)輸入，10點(diǎn)輸出，共有24點(diǎn)數(shù)字量I/O。它可以連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168點(diǎn)數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O。CPU224配有1個(gè)RS-485通信/編程口，具有PPI通信、MPI通信和自由方式通信能力，是具有較強(qiáng)控制能力的小型控制器。</p><p>　　EM

44、222數(shù)字量輸出模塊。EM222數(shù)字量輸出模塊有兩種類型。一種是8點(diǎn)24V直流輸出型，另一種是8點(diǎn)繼電器輸出型。兩種類型均有隔離，本系統(tǒng)選用8點(diǎn)繼電器輸出型。</p><p>　　EM235模擬量混合模塊。EM235具有4路模擬量輸入和1路模擬量輸出。它的輸入信號(hào)可以是不同量程的電壓或電流。其電壓、電流的量程由開關(guān)SW1-SW6設(shè)定。EM235具有1路模擬量輸出，其輸出可以是電壓，也可以是電流。</p>

45、;<p>　　4.2.2 PLC的I/O資源配置</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對(duì)PLC的I/O進(jìn)行配置，具體分配如下表。</p><p>　?。?）在此控制系統(tǒng)中，共有10個(gè)數(shù)字量輸入，主要包括各種控制按鈕、過載保護(hù)輸入。如表4-1所示。</p><p>　　表4-1 數(shù)字輸入量地址分配</p><p>　　在這個(gè)控

46、制系統(tǒng)中，主要輸出控制的設(shè)備有電磁閥、接觸器、報(bào)警和指示燈，共有18個(gè)輸出點(diǎn)，其具體分配，如表4-2所示。</p><p>　　表4-2 數(shù)字輸出量地址分配</p><p>　　由于需要采集流量計(jì)和壓力表所反饋的數(shù)據(jù)，因此擴(kuò)展了三個(gè)模擬量輸入輸出模塊，具體I/O分配，如下表4-3所示。</p><p>　　每個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊，按擴(kuò)展模塊的先后順序進(jìn)行排序，其中，模擬

47、量根據(jù)輸入、輸出不同分別排序。模擬量的數(shù)據(jù)格式為一個(gè)字長，所以地址必須從偶數(shù)字節(jié)開始。例如：AIW0，AIW2，AIW4……、AQW0，AQW2……。每個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊至少占兩個(gè)通道，即使第一個(gè)模塊只有一個(gè)輸出AQW0,第二個(gè)模塊模擬量輸出地址也應(yīng)從AQW4開始尋址，以此類推。</p><p>　　表4-3模擬量輸入地址分配</p><p>　?。?）在此控制系統(tǒng)中需要將采集回來的模擬量進(jìn)

48、行數(shù)據(jù)處理，然后，通過模擬輸出口對(duì)變頻器進(jìn)行控制，進(jìn)行控制其他設(shè)備的運(yùn)行，如下表4-4所示。</p><p>　　表4-4模擬量輸出地址分配</p><p>　　4.3 變頻器的選擇</p><p>　　變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要

49、由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。</p><p>　　由于進(jìn)水加壓泵采用變頻調(diào)速，本系統(tǒng)選用的變頻器是西門子MM430系列的6SE6430-2UD33-0DA0西門子MM

50、420變頻器，具有多個(gè)繼電器輸出，具有多個(gè)模擬量輸出（0~20 mA），2 個(gè)模擬輸入：AIN1：0~10 V， 0~20 mA 和–10 至+10 V； AIN2：0~10 V， 0~20 mA，6 個(gè)帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換為NPN/PNP 接線。它是一種風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載專用變頻器，能適用于各種變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，尤其是適用于工業(yè)部門的水泵和風(fēng)機(jī)。該變頻器，具有能源利用率高的特點(diǎn)，優(yōu)化了部分結(jié)構(gòu)與功能，便于工作人員進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)其控制功能。

51、在此控制系統(tǒng)中，需要對(duì)變頻器進(jìn)行通信控制，因此需先對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要對(duì)以下幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如表4-5所示。</p><p>　　表4-5變頻器參數(shù)設(shè)置表</p><p>　　一般情況下，選擇變頻器的功率和電機(jī)的功率一樣，在有些特殊情況下（如重載設(shè)備），也會(huì)選擇變頻器的功率大于電機(jī)的額定功率，以保證變頻器帶動(dòng)電機(jī)能夠正常運(yùn)行。合理的容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施。</p&

52、gt;<p>　　變頻器容量選定過程,實(shí)際上是一個(gè)變頻器與電機(jī)的最佳匹配過程,最常見、也較安全的是使變頻器的容量大于或等于電機(jī)的額定功率,但實(shí)際匹配中要考慮電機(jī)的實(shí)際功率與額定功率相差多少,通常都是設(shè)備所選能力偏大,而實(shí)際需要的能力小,因此按電機(jī)的實(shí)際功率選擇變頻器是合理的,避免選用的變頻器過大,使投資增大。對(duì)于輕負(fù)載類,變頻器電流一般應(yīng)按1. 1 In ( In 為電動(dòng)機(jī)額定電流) 來選擇,或按廠家在產(chǎn)品中標(biāo)明的與變頻器

53、的輸出功率額定值相配套的最大電機(jī)功率來選擇。</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用了2臺(tái)污水泵，一臺(tái)是進(jìn)水加壓泵，一臺(tái)是反沖加壓泵，選用的電機(jī)參數(shù)如下：額定功率為22KW，額定電流43A，額定電壓380V，額定轉(zhuǎn)速1470r/min。</p><p>　　變頻器參數(shù)如下：輸入電壓380V，輸入電流59.3A，輸出電流62A，輸入頻率47-63HZ，輸出頻率0—650HZ。調(diào)試功率30K

54、W，可變轉(zhuǎn)矩功率30KW。額定功率22KW。 </p><p><b>　　4.4 接觸器選型</b></p><p>　　在此控制系統(tǒng)中，進(jìn)水加壓泵和反沖泵是根據(jù)控制面板上的按鈕情況或者根據(jù)流量計(jì)和壓力表的反饋值進(jìn)行動(dòng)作的，因此需要PLC根據(jù)當(dāng)前的工作情況，以及按鈕的情況來控制進(jìn)水加壓泵和反沖泵的啟停，在此用到了兩個(gè)接觸器。為此該系統(tǒng)選用施耐德LC1-D0901M5

55、C交流接觸，其額定電壓220 V，額定電流9 A。其特點(diǎn)有：高標(biāo)準(zhǔn)：符合IEC60947-4-1和GB14048.4標(biāo)準(zhǔn)。長壽命：機(jī)械壽命高達(dá)2000萬次；電壽命高達(dá)200萬次。強(qiáng)適應(yīng)性：“TH”防護(hù)處理，可以在濕熱的環(huán)境中使用。寬電壓：線圈控制電壓在70%-120%Uc之間波動(dòng)，不影響產(chǎn)品正常工作。強(qiáng)通用性：具有50Hz-60Hz通用線圈，可以全世界通用。模塊化：產(chǎn)品本體上可以附加輔助觸頭，通電/斷電延時(shí)觸頭，機(jī)械閉鎖等模塊。也可以很

56、方便地組合成可逆接觸器、星—三角起動(dòng)器。</p><p>　　4.5 熱繼電器的選擇</p><p>　　熱繼電器由發(fā)熱元件、雙金屬片、觸點(diǎn)及一套傳動(dòng)和調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。發(fā)熱元件是一段阻值不大的電阻絲，串接在被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的主電路中。雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬片輾壓而成。熱繼電器用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，它是利用電流熱效應(yīng)使雙金屬片受熱后彎曲，通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)使觸點(diǎn)動(dòng)作的。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，通過發(fā)

57、熱元件的電流超過整定電流，雙金屬片受熱向上彎曲脫離扣板，使常閉觸點(diǎn)斷開。由于常閉觸點(diǎn)是接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中的，它的斷開會(huì)使得與其相接的接觸器線圈斷電，從而接觸器主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)的主電路斷電，實(shí)現(xiàn)了過載保護(hù)。</p><p>　　首先熱繼電器的脫扣值的不動(dòng)作電流為1.05,動(dòng)作電流為1.2,是根據(jù)電機(jī)的過載特性設(shè)計(jì)的，所以選熱繼電器時(shí)，熱繼電器的電流調(diào)節(jié)范圍 可以滿足電動(dòng)機(jī)的額定電流就可以了。</p>

58、;<p>　　其次要根據(jù)電動(dòng)機(jī)是輕載啟動(dòng)還是重載啟動(dòng)來選熱繼的脫扣特級(jí)，一般分10A、10、 20、30幾個(gè)等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)7.2熱繼電器的脫扣時(shí)間（環(huán)境溫度20度的條件下）。比如水泵類負(fù)載，為輕載啟動(dòng)用10A級(jí)。風(fēng)機(jī)類負(fù)載為重載啟動(dòng)，用20等級(jí)的。</p><p>　　4.6外圍電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計(jì)出凈水控制系統(tǒng)的主機(jī)CPU224的外圍

59、電路接線圖如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 主機(jī)模塊外圍電路接線圖</p><p>　　EM222兩塊數(shù)字量輸出模塊的外圍接線圖如圖4-4和圖4-5所示。</p><p>　　圖4-4 EM222-1外圍電路接線圖</p><p>　　圖4-5 EM222-2外圍電路接線圖</p><p>　　EM235

60、模擬量輸入輸出模塊的外圍接線圖如圖4-6所示。</p><p>　　模擬量擴(kuò)展模塊的接線方法：對(duì)于電壓信號(hào)，按正、負(fù)極直接接入X＋和X－；對(duì)于電流信號(hào)，將RX和X＋短接后接入電流輸入信號(hào)的“＋”端；未連接傳感器的通道要將X＋和X－短接。</p><p>　　圖4-6 EM235-1 外圍電路接線圖</p><p>　　其它兩個(gè)EM235擴(kuò)展模塊外圍電路接線圖與此模塊

61、相似，輸入分別接PIT4，F(xiàn)IT1，F(xiàn)IT2和FIT3，F(xiàn)IT4，F(xiàn)IT5。輸出不接。</p><p><b>　　5.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1 系統(tǒng)控制信號(hào)</p><p>　　PLC作為凈水控制系統(tǒng)的控制器使得設(shè)計(jì)過程變得更加簡單，可實(shí)現(xiàn)的功能變得更多。</p><p>　　利用PLC作為控制

62、器的污水處理系統(tǒng)主要涉及的控制信號(hào)有：一是輸入信號(hào)；二是輸出信號(hào)。</p><p><b>　　(1) 輸入信號(hào)</b></p><p>　　污水處理系統(tǒng)信號(hào)輸入檢測方面主要涉及五類信號(hào)的監(jiān)測，主要包括：按鈕的輸入檢測、壓力的輸入檢測、流量的輸入檢測、以及電機(jī)過載保護(hù)的輸入檢測。</p><p>　　按鈕輸入檢測。大多數(shù)為人工方式控制的輸入檢測

63、，主要有一套凈化啟動(dòng)按鈕、二套凈化啟動(dòng)按鈕、一套反沖啟動(dòng)按鈕、二套反沖啟動(dòng)按鈕、一套停止按鈕、二套停止按鈕、以及報(bào)警解除按鈕等。</p><p>　　壓力和流量檢測。通過對(duì)流量和壓力進(jìn)行檢測，控制變頻調(diào)節(jié)控制進(jìn)水加壓泵和反沖泵的運(yùn)行。</p><p>　　電機(jī)過載保護(hù)的輸入檢測。電機(jī)電路中如果過載，電流過大，則熱繼電器發(fā)出一個(gè)信號(hào)，輸入到控制器中，通過程序來控制電機(jī)的停止，以免損壞電機(jī)。

64、 </p><p><b>　　(2)輸出信號(hào)</b></p><p>　　信號(hào)輸出部分主要包括兩個(gè)方面：一個(gè)是數(shù)字量輸出，即各類設(shè)備的電磁閥、接觸器；另外一個(gè)是模擬量輸出，用來控制變頻器。</p><p>　　數(shù)字量輸出?？刂聘黝愒O(shè)備的啟動(dòng)和停止以及設(shè)備故障的報(bào)警。包括：一套凈化啟停、二套凈化啟停、一套反沖啟停、二套反沖啟停；接觸器過載的報(bào)警

65、、變頻器故障的報(bào)警等。</p><p>　　模擬量輸出。通過PLC中運(yùn)算后的數(shù)據(jù)，通過其功能模塊輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)輸入到變頻器的控制端子上，改變變頻器的輸出頻率，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　5.2 系統(tǒng)程序的主要部分</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用西門子公司為S7—200系列PLC開發(fā)的STEP 7—Micro/WIN SP9軟件編寫與調(diào)

66、試程序，程序語言采取易讀性和移植性更高的梯形圖編寫。</p><p>　　系統(tǒng)程序主要分為凈化過程控制程序，反沖過程控制程序與主程序幾部分。</p><p>　　在充分理解控制要求及工藝后，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)主程序流程圖。首先，設(shè)置啟動(dòng)按鈕，控制系統(tǒng)開始初始化，然后啟動(dòng)一套凈化裝置，監(jiān)控KM1有沒有過載，當(dāng)過載后系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，然后由變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，使其能正常工作。當(dāng)KM1沒有過載時(shí)，檢測流量計(jì)

67、和壓力表的數(shù)值是否與給定相同，如果相同系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)FIT5檢測到的流量值小于系統(tǒng)給定時(shí)啟動(dòng)一套反沖，同時(shí)啟動(dòng)二套凈化裝置。再監(jiān)控KM2有沒有過載運(yùn)行，當(dāng)過載后由變頻器控制電機(jī)使其正常工作，當(dāng)KM2沒有過載時(shí)系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)FIT5檢測到的流量值小于系統(tǒng)給定時(shí)啟動(dòng)二套反沖，同時(shí)啟動(dòng)一套凈化裝置。系統(tǒng)循環(huán)反復(fù)運(yùn)行。主程序流程圖如圖5-1所示。</p><p>　　圖5-1 主程序流程圖</p>&l

68、t;p>　　凈化時(shí)的工作過程流程圖如圖5-2所示，由接觸器KM1控制的進(jìn)水加壓泵M1（由變頻器控制）開始工作，同時(shí)相應(yīng)的電磁閥打開，并且通過壓力表、流量計(jì)對(duì)其管道中的壓力與流量進(jìn)行檢測。</p><p>　　圖5-2 凈化過程控制流程圖</p><p>　　反沖時(shí)由KM2控制的反沖泵M2工作，相應(yīng)的電磁閥打開，反沖到達(dá)設(shè)定的時(shí)間后自動(dòng)停止。反沖過程的控制流程圖如圖5-3所示。<

69、/p><p>　　圖5-3 反沖過程控制流程圖</p><p>　　5.3 PLC程序的編寫</p><p>　　本系統(tǒng)采用梯形圖編寫程序。在設(shè)計(jì)程序過程中，會(huì)用到許多中間繼電器、寄存器、定時(shí)器等軟元件，為了便于編程及修改，在程序編寫前先列出可能用到的軟元件，如表5-1所示。</p><p>　　表5-1 軟元件定義</p><

70、;p>　　根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，結(jié)合西門子S7-200型PLC的輸入輸出腳和功能進(jìn)行設(shè)計(jì)程序梯形圖。</p><p><b>　　程序說明：</b></p><p>　　通過傳送指令寄存壓力表和流量計(jì)檢測到的壓力和流量反饋值。</p><p><b>　　程序說明：</b></p><p>　　

71、一套凈化啟動(dòng)的條件是一套凈化啟動(dòng)按鈕I0.0按下或二套凈化時(shí)FIT5流量值小于設(shè)定值時(shí)M1.5開啟，停止條件是二套凈化啟動(dòng)或一套反沖啟動(dòng)或一套凈化停止按鈕I1.0按下。二套凈化啟動(dòng)的條件是二套凈化啟動(dòng)按鈕I0.2按下或一套凈化時(shí)FIT5流量值小于設(shè)定值時(shí)M0.5開啟，停止條件是一套凈化啟動(dòng)或二套反沖啟動(dòng)或二套凈化停止按鈕I1.1按下。一套反沖啟動(dòng)的條件是一套反沖啟動(dòng)按鈕I0.1按下或一套凈化時(shí)FIT5流量值小于設(shè)定值時(shí)M0.5開啟，停止

72、條件是一套凈化啟動(dòng)或二套反沖啟動(dòng)或反沖定時(shí)時(shí)間到。二套反沖啟動(dòng)的條件是二套反沖啟動(dòng)按鈕I0.3按下或二套凈化時(shí)FIT5流量值小于設(shè)定值時(shí)M1.5開啟，停止條件是二套凈化啟動(dòng)或一套反沖啟動(dòng)或反沖定時(shí)時(shí)間到。</p><p><b>　　程序說明：</b></p><p>　　一套和二套凈化時(shí)，都打開接觸器KM1控制進(jìn)水加壓泵工作，同時(shí)分別打開電磁YV1,YV2,YV3,

73、YV4和電磁閥YV1,YV8,YV9,YV10。程序中設(shè)置了定時(shí)器T39和T40，當(dāng)凈化停止時(shí)，用來先關(guān)斷進(jìn)水加壓泵再關(guān)斷電磁閥。</p><p><b>　　程序說明：</b></p><p>　　進(jìn)水加壓泵工作時(shí)，通過壓力表和流量計(jì)的反饋值經(jīng)PLC計(jì)算轉(zhuǎn)化的值與設(shè)定值比較，進(jìn)而輸出給變頻器控制電機(jī)的運(yùn)行速度。</p><p><b&g

74、t;　　程序說明：</b></p><p>　　通過比較FIT5流量值與設(shè)定值來控制反沖的啟動(dòng)。定時(shí)器T37和T38分別為一套和二套的反沖時(shí)間。</p><p><b>　　程序說明：</b></p><p>　　一套和二套反沖時(shí)，都打開接觸器KM2控制反沖泵工作，同時(shí)分別打開電磁YV5,YV6,YV77和電磁閥YV5,YV11,Y

75、V12。</p><p>　　程序說明：凈化停止時(shí)關(guān)閉電磁閥的時(shí)間定時(shí)。</p><p><b>　　程序說明：</b></p><p>　　當(dāng)接觸器過載或變頻器故障時(shí)，指示燈亮通知，同時(shí)進(jìn)行聲音報(bào)警。按下報(bào)警接觸按鈕I0.4，指示燈滅，聲音消失。</p><p>　　5.4 程序的調(diào)試運(yùn)行</p><

76、;p>　　當(dāng)PLC正常工作，進(jìn)入仿真環(huán)境后，點(diǎn)擊一套凈化啟動(dòng)按鈕I0.0，由接觸器KM1（Q3.0）控制的進(jìn)水加壓泵M1開始工作，同時(shí)電磁閥YV1、YV2、YV3、YV4分別為Q0.0，Q0.1，Q0.2，Q0.3打開，進(jìn)行一套污水凈化處理。</p><p>　　一套凈化處理過程如圖5-4所示。</p><p>　　圖5-4 一套凈化過程</p><p>　　

77、當(dāng)流量計(jì)FIT5的值開始下降時(shí)，表明一套凈化裝置已堵塞，開始一套反沖過程和二套污水凈化過程。如圖5-5所示。</p><p>　　圖5-5 一套反沖與二套凈化過程</p><p>　　此時(shí)，進(jìn)水加壓泵M1停止工作，電磁閥YV1、YV2、YV3、YV4關(guān)閉。反沖加壓泵M2(Q3.1)工作，電磁閥YV5、YV6、YV7分別為Q0.4，Q0.5，Q0.6打開，進(jìn)行一套反沖狀態(tài)。反沖一段時(shí)間后自動(dòng)

78、停止。同時(shí)，進(jìn)水加壓泵M1（Q3.0）開始工作，電磁閥YV1、YV8、YV9、YV10分別為Q0.0，Q0.7，Q1.0，Q2.1打開，進(jìn)行二套污水凈化處理。</p><p>　　當(dāng)流量計(jì)FIT5的值開始下降時(shí)，表明二套凈化裝置已堵塞，開始二套反沖過程和一套污水凈化過程。如圖5-6所示。</p><p>　　圖5-6 二套反沖與一套凈化過程</p><p>　　此時(shí)

79、，進(jìn)水加壓泵M1停止工作，電磁閥YV1、YV8、YV9、YV10關(guān)閉。反沖加壓泵M2(Q3.1)工作，電磁閥YV5、YV11、YV12分別為Q0.4，Q2.2，Q2.4打開，進(jìn)行二套反沖狀態(tài)。反沖一段時(shí)間后自動(dòng)停止。同時(shí)，進(jìn)水加壓泵M1（Q3.0）開始工作，電磁閥YV1、YV2、YV3、YV4分別為Q0.0，Q0.1，Q0.2，Q0.3打開，進(jìn)行一套污水凈化處理。系統(tǒng)反復(fù)進(jìn)行。</p><p>　　一套和二套裝置

80、也可以單獨(dú)進(jìn)行反沖。一套單獨(dú)反沖過程如圖5-7所示。</p><p>　　二套單獨(dú)反沖過程如圖5-8所示。</p><p>　　圖5-7 一套單獨(dú)反沖過程</p><p>　　點(diǎn)擊一套反沖啟動(dòng)按鈕I0.1，由接觸器KM2（Q3.1）控制的進(jìn)水加壓泵M2開始工作，同時(shí)電磁閥YV5、YV6、YV7分別為Q0.4，Q0.5，Q0.6打開，進(jìn)行一套單獨(dú)反沖處理。</p

81、><p>　　圖5-8 二套單獨(dú)反沖過程</p><p>　　點(diǎn)擊一套反沖啟動(dòng)按鈕I0.3，由接觸器KM2（Q3.1）控制的進(jìn)水加壓泵M2開始工作，同時(shí)電磁閥YV5、YV11、YV12分別為Q0.4，Q2.2，Q2.4打開，進(jìn)行二套單獨(dú)反沖處理。</p><p>　　系統(tǒng)還設(shè)置了自動(dòng)報(bào)警功能。如圖5-9為接觸器過載的自動(dòng)報(bào)警，圖5-10為變頻器故障的自動(dòng)報(bào)警。</

82、p><p>　　圖5-9 接觸器過載報(bào)警</p><p>　　圖5-9所示為在一套凈化過程中，接觸器KM1過載的自動(dòng)報(bào)警。指示燈HL1（Q3.4）長亮。蜂鳴器（Q3.7）長鳴。</p><p>　　圖5-10 變頻器故障報(bào)警</p><p>　　圖5-10所示為在二套凈化過程中，變頻器故障的自動(dòng)報(bào)警。指示燈HL3（Q3.6）長亮。蜂鳴器（Q3.7

83、）長鳴。</p><p>　　6.系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)</p><p><b>　　6.1 組態(tài)王簡介</b></p><p>　　組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)

84、場的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動(dòng)畫。通過對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。組態(tài)軟件也為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗(yàn)者實(shí)時(shí)現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)趨勢曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)

85、據(jù)鏈接功能。動(dòng)控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。</p><p>　　使用組態(tài)王實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)仿真的基本方法：(1)圖形界面的設(shè)計(jì)(2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(3)建立動(dòng)畫連接(4)運(yùn)行和調(diào)試。</p><p>　　6.2 系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)</p><p>　　6.2.1 圖形畫面設(shè)計(jì)</p><p><b

86、>　?。?）建立新畫面</b></p><p>　　為建立一個(gè)新的畫面，在工程瀏覽器中左側(cè)的樹形解構(gòu)中選擇“畫面”，在右側(cè)視圖中雙擊“新建” 。</p><p>　　圖6-1 建立新畫面</p><p>　　如圖6-1所示，在對(duì)話框內(nèi)設(shè)置你所需要的，單擊確定。</p><p><b>　　使用圖庫管理器</b

87、></p><p>　　選擇菜單“圖庫”，單擊打開圖庫。</p><p>　　圖6-2 圖庫管理器</p><p>　　在畫面中選擇“反應(yīng)罐”，從中選擇你所需要的，選中，雙擊鼠標(biāo)，在工程畫面上，鼠標(biāo)位置出現(xiàn)一“L”標(biāo)志。單擊鼠標(biāo)，該圖素就被放置在畫面上了。</p><p>　　直到所有畫面組態(tài)完成。</p><p&g

88、t;　　6.2.2 數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建</p><p>　　數(shù)據(jù)庫是組態(tài)王軟件的核心部分，它是連接計(jì)算機(jī)和PLC設(shè)備的橋梁。而且還記錄了用戶使用數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息數(shù)據(jù)庫中存放的是制作應(yīng)用時(shí)定義的變量。變量可分為基本類型和特殊類型。而基本類型又分為I/O變量和內(nèi)存變量變量的基本類型共有兩類：內(nèi)存變量、I/O變量。IO變量是指可與外部數(shù)據(jù)采集程序直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的變量，如下位機(jī)數(shù)據(jù)采集設(shè)備（如PLC、儀表等）。這種數(shù)據(jù)交換是

89、雙向的、動(dòng)態(tài)的，就是說：在“組態(tài)王”系統(tǒng)運(yùn)行過程中，每當(dāng)I/O變量的值改變時(shí)，該值就會(huì)自動(dòng)寫入下位機(jī)或其它應(yīng)用程序；每當(dāng)下位機(jī)或應(yīng)用程序中的值改變時(shí)，“組態(tài)王”系統(tǒng)中的變量值也會(huì)自動(dòng)更新。所以，那些從下位機(jī)采集來的數(shù)據(jù)、發(fā)送給下位機(jī)的指令，比如“電源開關(guān)”等變量，都需要設(shè)置成“I/O變量”。內(nèi)存變量是指那些不需要和其它應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)、也不需要從下位機(jī)得到數(shù)據(jù)、只在“組態(tài)王”內(nèi)需要的變量，比如計(jì)算過程的中間變量，就可以設(shè)置成“內(nèi)存變量”

90、。</p><p>　　凈水控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面數(shù)據(jù)庫如圖6-3所示。</p><p>　　圖6-3 數(shù)據(jù)庫詞典</p><p>　　6.2.3 動(dòng)畫連接與命令語言</p><p><b>　　1、動(dòng)畫連接</b></p><p>　　在畫面上雙擊圖形對(duì)象“反應(yīng)罐”，彈出該對(duì)象的動(dòng)畫連接對(duì)話框如圖6-

91、4：</p><p>　　圖6-4 動(dòng)畫連接對(duì)話框</p><p>　　設(shè)置屬性，點(diǎn)擊確定。同樣的方法設(shè)置所有的反應(yīng)器。</p><p><b>　　動(dòng)畫顯示液體流動(dòng)</b></p><p>　　在畫面上畫一段線，在復(fù)制幾條兩段線。</p><p>　　將幾條線段設(shè)置為組合圖素，雙擊，彈出動(dòng)畫連接

92、對(duì)話框，點(diǎn)擊“隱含”按鈕，在彈出的“隱含連接對(duì)話框”中作如圖6-5所示：</p><p>　　圖6-5 隱含連接對(duì)話框</p><p>　　條件表達(dá)式為：//本站點(diǎn)/電磁閥1==1，該短線顯示。</p><p><b>　　2、命令語言</b></p><p>　　右擊選擇畫面屬性，選擇命令語言。</p>

93、<p><b>　　組態(tài)監(jiān)控程序如下：</b></p><p>　　if (\\本站點(diǎn)\進(jìn)水加壓泵==1&&\\本站點(diǎn)\閥門1==1&&\\本站點(diǎn)\閥門2==1)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\液位1=\\本站點(diǎn)\液位1+10;\\本站點(diǎn)\壓力1=\\本站點(diǎn)\壓力1+3;</p><p>　　\\本

94、站點(diǎn)\流量1=\\本站點(diǎn)\流量1+10;\\本站點(diǎn)\流量5=\\本站點(diǎn)\流量5+10;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\液位1==200)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\流量5=20;\\本站點(diǎn)\開啟=0;\\本站點(diǎn)\閥門2=0;\\本站點(diǎn)\閥門4=0;</p><p>　　\\本站點(diǎn)\反沖泵=1;\\本站點(diǎn)\閥門1=1;\\本站點(diǎn)\閥門3=0;\\本站

95、點(diǎn)\閥門5=1;</p><p>　　\\本站點(diǎn)\閥門6=1;\\本站點(diǎn)\閥門7=1;\\本站點(diǎn)\閥門8=1;\\本站點(diǎn)\閥門9=1;</p><p>　　\\本站點(diǎn)\閥門10=1;}</p><p>　　if (\\本站點(diǎn)\閥門7==1)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\液位1=\\本站點(diǎn)\液位1-20;\\本站點(diǎn)\流量2=\\本站點(diǎn)\流

96、量2+10;</p><p>　　\\本站點(diǎn)\壓力2=\\本站點(diǎn)\壓力2+3;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\閥門7==0)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\壓力2=0;\\本站點(diǎn)\流量2=0;}</p><p>　　if (\\本站點(diǎn)\閥門2==0)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\壓力1=0;\\本站

97、點(diǎn)\流量1=0;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\液位1<=5)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\閥門5=0;\\本站點(diǎn)\閥門6=0;\\本站點(diǎn)\閥門7=0;\\本站點(diǎn)\反沖泵=0;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\進(jìn)水加壓泵==1&&\\本站點(diǎn)\閥門1==1&&\\本站點(diǎn)\閥門8==1)</p>

98、<p>　　{\\本站點(diǎn)\液位2=\\本站點(diǎn)\液位2+10;\\本站點(diǎn)\壓力3=\\本站點(diǎn)\壓力3+3;</p><p>　　\\本站點(diǎn)\流量3=\\本站點(diǎn)\流量3+10;\\本站點(diǎn)\流量5=\\本站點(diǎn)\流量5+10;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\液位2==200)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\流量5=20;</p>&l

99、t;p>　　\\本站點(diǎn)\閥門8=0;\\本站點(diǎn)\閥門10=0;\\本站點(diǎn)\反沖泵=1;\\本站點(diǎn)\閥門1=1;</p><p>　　\\本站點(diǎn)\閥門5=1;\\本站點(diǎn)\閥門11=1;\\本站點(diǎn)\閥門12=1;</p><p>　　\\本站點(diǎn)\閥門4=1;\\本站點(diǎn)\閥門2=1;\\本站點(diǎn)\閥門3=1;\\本站點(diǎn)\閥門9=0;}</p><p>　　if(\\本

100、站點(diǎn)\閥門12==1)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\液位2=\\本站點(diǎn)\液位2-25;\\本站點(diǎn)\流量4=\\本站點(diǎn)\流量4+10;</p><p>　　\\本站點(diǎn)\壓力4=\\本站點(diǎn)\壓力4+3;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\閥門12==0)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\壓力4=0;\\本站點(diǎn)\流量4=0;}<

101、/p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\閥門8==0)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\壓力3=0;\\本站點(diǎn)\流量3=0;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\液位2<=5)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\閥門11=0;\\本站點(diǎn)\閥門12=0;\\本站點(diǎn)\反沖泵=0;\\本站點(diǎn)\閥門5=0;}</p><p&g

102、t;　　if (\\本站點(diǎn)\開啟==1)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\閥門1=1;\\本站點(diǎn)\閥門2=1;\\本站點(diǎn)\閥門3=1;\\本站點(diǎn)\閥門4=1;</p><p>　　\\本站點(diǎn)\進(jìn)水加壓泵=1;}</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\關(guān)閉==1)</p><p>　　{\\本站點(diǎn)\進(jìn)水加壓泵=0;\\本站點(diǎn)\反沖泵=0;\\

103、本站點(diǎn)\閥門1=0;\\本站點(diǎn)\閥門2=0;</p><p>　　\\本站點(diǎn)\閥門3=0;\\本站點(diǎn)\閥門4=0;\\本站點(diǎn)\閥門5=0;\\本站點(diǎn)\閥門6=0;</p><p>　　\\本站點(diǎn)\閥門7=0;\\本站點(diǎn)\閥門8=0;\\本站點(diǎn)\閥門9=0;\\本站點(diǎn)\閥門10=0;</p><p>　　\\本站點(diǎn)\閥門11=0;\\本站點(diǎn)\閥門12=0;}</

104、p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\閥門1==1)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流1=\\本站點(diǎn)\水流1+1;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流1=0;</p><p>　　if (\\本站點(diǎn)\閥門2==1)</p><p>

105、;　　\\本站點(diǎn)\水流2=\\本站點(diǎn)\水流2+1;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流2=0;</p><p>　　if (\\本站點(diǎn)\閥門3==1)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流3=\\本站點(diǎn)\水流3+1;</p><p><b>

106、;　　else</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流3=0;</p><p>　　if (\\本站點(diǎn)\閥門5==1)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流4=\\本站點(diǎn)\水流4+1;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流4=0;&l

107、t;/p><p>　　if (\\本站點(diǎn)\閥門6==1)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流5=\\本站點(diǎn)\水流5+1;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流5=0;</p><p>　　if (\\本站點(diǎn)\閥門7==1)</p><

108、p>　　\\本站點(diǎn)\水流6=\\本站點(diǎn)\水流6+1;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流6=0;</p><p>　　if (\\本站點(diǎn)\閥門8==1)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流7=\\本站點(diǎn)\水流7+1;</p><p><

109、b>　　else</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流7=0;</p><p>　　if (\\本站點(diǎn)\閥門9==1)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流8=\\本站點(diǎn)\水流8+1;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流8=

110、0;</p><p>　　if (\\本站點(diǎn)\閥門11==1)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流9=\\本站點(diǎn)\水流9+1;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流9=0;</p><p>　　if (\\本站點(diǎn)\閥門12==1)</p>

111、<p>　　\\本站點(diǎn)\水流10=\\本站點(diǎn)\水流10+1;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\水流10=0;</p><p>　　6.2.4 組態(tài)調(diào)試與運(yùn)行</p><p>　　進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境后，點(diǎn)擊開始按鈕，由接觸器KM1控制的進(jìn)水加壓泵M1開始工作，同時(shí)電磁閥

112、YV1、YV2、YV3、YV4打開，進(jìn)行一套污水凈化處理。此時(shí)右上角的指示燈燈亮表示此時(shí)正在進(jìn)行一套凈化。</p><p>　　仿真畫面如圖6-6所示。</p><p>　　圖6-6 一套凈化監(jiān)控畫面</p><p>　　當(dāng)流量計(jì)FIT5的值開始下降時(shí)，表明一套凈化裝置已堵塞，開始一套反沖過程和二套污水凈化過程。此時(shí)，進(jìn)水加壓泵M1停止工作，電磁閥YV1、YV2、Y

113、V3、YV4關(guān)閉。反沖加壓泵M2工作，電磁閥YV5、YV6、YV7打開，進(jìn)行一套反沖狀態(tài)。反沖一段時(shí)間后自動(dòng)停止。同時(shí)，進(jìn)水加壓泵M1開始工作，電磁閥YV1、YV8、YV9、YV10打開，進(jìn)行二套污水凈化處理。圖右上角的兩個(gè)指示燈燈亮。表示正在進(jìn)行一套反沖和二套凈化的狀態(tài)。二套凈化時(shí)與一套相同。系統(tǒng)反復(fù)進(jìn)行。監(jiān)控畫面如圖6-7所示。</p><p>　　圖6-7 二套凈化與一套反沖監(jiān)控畫面</p>