內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）微濾污水處理系統(tǒng)的PLC控制及組態(tài)王的顯示畢業(yè)論文目 錄摘要.IAbstractII第一章 緒 論11.1國(guó)內(nèi)外污水處理自控系統(tǒng)的發(fā)展形勢(shì)11.1.1國(guó)外污水處理自控系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r11.1.2國(guó)內(nèi)污水處理自控系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r11.2設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容2第二章 污水來(lái)源及污水處理的概述32.1污水來(lái)源概述32.2 污水處理概述32.2.1 污水處理中的幾個(gè)常見(jiàn)指標(biāo)32.2.2 污水處理的方法4第三章 污水處理的工藝技術(shù)的現(xiàn)狀53.1污水處理的工藝技術(shù)現(xiàn)狀53.2膜和膜分離技術(shù)的分類(lèi)及特點(diǎn)53.2.1膜的定義和分類(lèi)53.2.2膜分離技術(shù)的分類(lèi)63.2.3膜分離技術(shù)的特點(diǎn)8第四章 PLC介紹及設(shè)計(jì)方案的確定104.1PLC的介紹104.2 PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析114.2.1 PLC的結(jié)構(gòu)114.2.3PLC設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容124.3旋轉(zhuǎn)流管式膜微濾污水處理的基本內(nèi)容134.4污水處理PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析134.4.1膜微濾污水處理的過(guò)程134.4.2污水處理的控制要求144.4.3變頻器介紹154.4.4變頻器的選型154.4.5電機(jī)參數(shù)及變頻器參數(shù)16第五章 硬件部分的設(shè)計(jì)175.1PLC及模塊的選擇175.1.1PLC的選擇175.1.2CPU的選型185.2PLC控制系統(tǒng)的硬件組成195.2.1PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成195.3其他硬件設(shè)備選用205.3.1斷路器的選用205.3.2熔斷器的選用205.3.3熱繼電器的選用215.4系統(tǒng)I/O點(diǎn)的配置215.5系統(tǒng)I/O地址分配表24第六章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及組態(tài)監(jiān)控276.1系統(tǒng)流程圖的設(shè)計(jì)分析276.2系統(tǒng)的程序流程圖276.3 PLC程序的編寫(xiě)286.4組態(tài)軟件介紹336.4.1組態(tài)軟件產(chǎn)生的背景336.4.2組態(tài)軟件的功能特點(diǎn)發(fā)展方向336.5組態(tài)監(jiān)控顯示346.5.1組態(tài)王數(shù)據(jù)庫(kù)346.5.2組態(tài)監(jiān)控界面366.5.2實(shí)時(shí)曲線的顯示376.5.3歷史曲線的顯示386.6組態(tài)王監(jiān)控程序39結(jié) 論42參考文獻(xiàn)43附 錄44致 謝5355第一章 緒 論1.1國(guó)內(nèi)外污水處理自控系統(tǒng)的發(fā)展形勢(shì)1.1.1國(guó)外污水處理自控系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r國(guó)外的一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)，由于這些國(guó)家經(jīng)濟(jì)十分發(fā)達(dá)，并較早地實(shí)現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)代化。由于工業(yè)的高度發(fā)展，因此環(huán)境污染問(wèn)題特別是水資源污染的嚴(yán)重性也較早的體現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)也得到了國(guó)家政府的重視，因此投入了大量的人力、物力進(jìn)行污水處理的研究。這些國(guó)家在研究污水處理新理論和新工藝的同時(shí)，也重視污水處理自控系統(tǒng)的研究。同時(shí)有些國(guó)家也開(kāi)始重視污水的凈化回收利用問(wèn)題，列如以色列的污水回收率達(dá)到了90%。污水回用是一項(xiàng)很有發(fā)展工程，不僅能解決污水污染問(wèn)題還能創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。由于控制技術(shù)的飛躍發(fā)展，國(guó)外的污水很早就實(shí)現(xiàn)了污水廠的網(wǎng)絡(luò)控制，如DCS、FCS系統(tǒng)。同時(shí)國(guó)外較早的將SCADA技術(shù)引入到給水排水工程中，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。國(guó)外還注重污水處理中的PLC的開(kāi)發(fā)，如AB公司的SLC系列、Siemens的S7系列等。國(guó)外也重視儀表的研究，國(guó)外污水處理自控系統(tǒng)主要存在以下特點(diǎn)：（1）集散控制系統(tǒng)DCS以及現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS的采用。按照廠區(qū)的自身情況以及工藝來(lái)劃分若干個(gè)控制站，站與站之間可以平級(jí)關(guān)系也可以使上下級(jí)關(guān)系，站與站之間一般獨(dú)立運(yùn)行。（2）大量使用在線監(jiān)測(cè)的水質(zhì)分析儀表，對(duì)全廠的水質(zhì)實(shí)行監(jiān)測(cè)，并且由上位機(jī)記錄下來(lái)，使測(cè)量精度提高了。（3）生產(chǎn)過(guò)程中不同程度上采用了智能控制，可以根據(jù)水質(zhì)和水源的變化自動(dòng)的調(diào)整相應(yīng)的控制方式。1.1.2國(guó)內(nèi)污水處理自控系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r中國(guó)是一個(gè)是以農(nóng)業(yè)為主的國(guó)家，,所以工業(yè)發(fā)展以后,污染問(wèn)題不是很?chē)?yán)重,解放初期由于工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)剛剛開(kāi)始,污水污染程度非常低,并主張污水灌溉,特別是北方地區(qū)將污水灌溉的經(jīng)驗(yàn)促進(jìn),因此只有少數(shù)幾個(gè)城市的建設(shè)污水處理廠、污水處理技術(shù)在落后狀態(tài)。與國(guó)外相比,中國(guó)的污水處理自動(dòng)控制開(kāi)始后,七十年代開(kāi)始使用熱插裝,集中檢查;八十時(shí)間程序分析儀器和DCS系統(tǒng);到九十年時(shí)間,隨著大量的使用國(guó)際貸款的大型污水處理工廠就竣工投產(chǎn),我國(guó)污水處理控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平極大改進(jìn)。從國(guó)外引進(jìn)污水處理廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和各種新技術(shù)、新設(shè)備?？梢哉f(shuō)中國(guó)污水處理自動(dòng)化狀態(tài)是:手動(dòng)和自動(dòng)準(zhǔn)備,自制,同時(shí)參考。中國(guó)的污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):(1)對(duì)新的污水處理廠,引入計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)、自動(dòng)和手動(dòng)控制方式并存。之前的大部分建筑物污水處理工廠自動(dòng)化程度仍然很低,仍然使用手動(dòng)檢查方法。(2)自制儀器的穩(wěn)定性,未達(dá)到要求,所以大多數(shù)進(jìn)口儀器,但由于進(jìn)口價(jià)格是昂貴的,所以應(yīng)用程序并不是非常廣泛的。(3)的各個(gè)控制站是完全獨(dú)立的,沒(méi)有的信息交換。和每個(gè)控制單元由于其內(nèi)部資源的限制,只有實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的時(shí)間控制和邏輯1.2設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容論述了污水處理工藝及污水處理系統(tǒng)的組成和PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要包括以下內(nèi)容：1、介紹了旋轉(zhuǎn)流管式膜微濾污水處理的基本內(nèi)容，包括污水處理的發(fā)展、現(xiàn)狀以及污水處理的工藝流程；2、介紹了PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并對(duì)污水處理控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析3、具體分析設(shè)計(jì)污水處理的硬件系統(tǒng)4、具體分析設(shè)計(jì)污水處理的軟件系統(tǒng)第二章 污水來(lái)源及污水處理的概述2.1污水來(lái)源概述根據(jù)廢水的來(lái)源、污水處理一般分為生產(chǎn)污水處理和污水處理。生產(chǎn)污水包括工業(yè)污水,農(nóng)業(yè)污水和醫(yī)療污水、廢水的.日常生活污水,指的是各種形式的無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物在復(fù)雜的混合物,其中包括:浮動(dòng)和懸浮固體顆粒的膠體大小;和凝膠擴(kuò)散,純粹的解決方案。根據(jù)屬性的污水,水質(zhì)污染有兩種:一種是自然污染;另一個(gè)是人為的污染。當(dāng)前的水環(huán)境污染危害更大。水污染根據(jù)不同的污染主要分為化學(xué)污染,物理污染和生物污染在這三個(gè)類(lèi)。主要的污染物是:未經(jīng)處理的工業(yè)廢水排放;未經(jīng)處理的生活污水排放;大量使用化肥、農(nóng)藥、除草劑被堆放在農(nóng)田污水;廢料;水土流失;礦山污水。污水處理成本能源消費(fèi)高能源消耗,低效率。目前,城市生活污水已經(jīng)是我國(guó)城市水環(huán)境污染的主要來(lái)源,城市污水處理是當(dāng)前和未來(lái)城市節(jié)約用水和城市水環(huán)境保護(hù)工作是沉重的,這要求我們把污水處理設(shè)施建設(shè)作為城市基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重的內(nèi)容來(lái)抓, 而且是急不可待的事情。2.2 污水處理概述2.2.1 污水處理中的幾個(gè)常見(jiàn)指標(biāo)1、BOD（biochemical oxygen demand）：即“生化需氧量”或“生化耗氧量”，又稱生物需氧量，是水中有機(jī)物含量的一個(gè)間接指標(biāo)。一般指在1L污水或待測(cè)水樣中所含有的一部分易氧化的有機(jī)物，當(dāng)微生物對(duì)其氧化、分解時(shí)，所消耗的水中的溶解氧毫克數(shù)（其單位為mg/L）。BOD的測(cè)定條件一般規(guī)定在20下5晝夜，故常用BOD5符號(hào)表示。2、COD（chemical oxygen demand）：即化學(xué)需氧量，是表示水體中有機(jī)物含量的簡(jiǎn)便的間接指標(biāo)，指1L污水中所含有的有機(jī)物在用強(qiáng)氧化劑將它氧化后，所消耗氧的毫克數(shù)（單位為mg/L）。常用的化學(xué)氧化劑有K2Cr2O7或KMnO4。其中常用K2Cr2O7，由此測(cè)得的COD用“COD Cr”表示。3、TOD：即總需氧量，指污水中能被氧化的物質(zhì)（主要是有機(jī)物）在高溫下燃燒變成穩(wěn)定氧化物時(shí)所需的氧量。4、DO：即溶解氧量，指溶于水體中的分子態(tài)氧，是評(píng)價(jià)水質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。5、SS：即懸浮物含量，指污水中不溶性固態(tài)物質(zhì)的含量。6、TOC：即總有機(jī)碳含量，指水體內(nèi)所含有機(jī)物的全部有機(jī)碳的量?？赏ㄟ^(guò)把水樣中的所有有機(jī)物全部氧化成CO2和H2O，然后測(cè)定生產(chǎn)CO2的量來(lái)計(jì)算5。2.2.2 污水處理的方法用物理方法，化學(xué)方法和生物方法處理污水。每種方法都有其特點(diǎn)，可與對(duì)方，互補(bǔ)匹配。使用最廣泛的是生物的方法，其優(yōu)點(diǎn)是效率高，成本低，操作簡(jiǎn)單。污水處理程度大致可分為一級(jí)處理，二級(jí)和三級(jí)。基層處理也稱為預(yù)處理，主要是通過(guò)電網(wǎng)和過(guò)濾除去除固體級(jí)的兩個(gè)過(guò)程稱為常規(guī)治療，主要用于去除可溶性有機(jī)物，方法包括生物法，化學(xué)法和物理的方法，被稱為三級(jí)先進(jìn)的加工，主要是氮，磷等礦物質(zhì)，還包括水加氯，也有生物，物理，化學(xué)的方法。（1）一級(jí)處理水；主要去除污水懸浮狀態(tài)的固體污染物，物理處理法最能完成加工要求的水平。經(jīng)過(guò)初級(jí)處理的污水，生化需氧量，一般可以將30左右，刪除，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。一級(jí)處理屬于二級(jí)處理的預(yù)處理。（2）二級(jí)處理；主要去除膠體和溶解的有機(jī)污染物（BOD，COD的物質(zhì)），去除率達(dá)到90以上，有機(jī)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。（3）三級(jí)處理；進(jìn)一步處理難降解的有機(jī)物。難降解有機(jī)物，氮和磷的水溶性無(wú)機(jī)化合物可引起富營(yíng)養(yǎng)化。生物脫氮除磷法，混凝沉淀，砂率法，活性炭吸附，離子交換和電滲分析方法的主要方法。 第三章 污水處理的工藝技術(shù)的現(xiàn)狀3.1污水處理的工藝技術(shù)現(xiàn)狀由于中國(guó)第一次激活在上海的城市污水處理廠的污泥在1921年已經(jīng)完成，在我國(guó)的污水處理項(xiàng)目發(fā)展迅速，污水處理過(guò)程中也出現(xiàn)絡(luò)繹不絕。目前我國(guó)采用的污水處理過(guò)程中有以下主要類(lèi)型：傳統(tǒng)活性污泥法處理工藝，AB工藝，A2 / O工藝，A / O法，水解好氧工藝，氧化溝工藝，SBR工藝及其變種，生物曝氣生物濾池工藝，生物接觸氧化法處理和土地處理技術(shù)。3.2膜和膜分離技術(shù)的分類(lèi)及特點(diǎn)3.2.1膜的定義和分類(lèi)膜可以是固體或液體，膜結(jié)構(gòu)可能是均質(zhì)的，也可能是非均質(zhì)的。膜可以是中性的，也可以帶電的。膜傳輸過(guò)程中可以主動(dòng)的轉(zhuǎn)移過(guò)程，也可以是被動(dòng)的傳輸過(guò)程。膜形態(tài)結(jié)構(gòu)決定了分離機(jī)制，這也決定了它的應(yīng)用。根據(jù)膜結(jié)構(gòu)可分為對(duì)稱膜和非對(duì)稱膜。根據(jù)化學(xué)成分可分為有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料。膜分離技術(shù)是一種仿生技術(shù)。分離的基本原則是選擇性滲透膜。膜分離法是利用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學(xué)電位差為動(dòng)力，雙多組分溶質(zhì)和溶劑分離，分級(jí)，提純和富集方法，可用于液體和氣態(tài)。液相分離，可用于水溶液體系統(tǒng)解決方案，非水溶系統(tǒng)，水溶膠系統(tǒng)，并包含其他粒子在水溶液體系。膜可以是固體，液體或氣體的階段。用各種天然或人工材料，膜品種，在物理，化學(xué)，生物性質(zhì)提出了我國(guó)膜科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展與各種特性。隨著我國(guó)膜科學(xué)技術(shù)的發(fā)展成立了相應(yīng)的學(xué)術(shù)，技術(shù)團(tuán)體。他們成立了以規(guī)范膜行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)電影業(yè)的發(fā)展起到了決定性的作用。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，膜分離技術(shù)已完成從實(shí)驗(yàn)室到大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的過(guò)渡，成為一個(gè)高效節(jié)能的分離技術(shù)。自1925年以來(lái)，幾乎每隔十年在工業(yè)應(yīng)用中有一個(gè)新的膜過(guò)程14根據(jù)膜分離機(jī)制的分類(lèi)，大致可以劃分成多孔膜，無(wú)孔膜和載體薄膜。溶液中的多孔膜，根據(jù)顆粒大小分離，主要用于超濾和微濾。無(wú)孔膜分離系統(tǒng)的組件的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)的差異，主要用于分離，氣體分離，透析，蒸汽滲透過(guò)程。承運(yùn)人的電影是由一組高度特異的親和力，以實(shí)現(xiàn)不同組件之間的分離，通過(guò)膜元件可以是氣體，液體，離子或非離子載體分子按幾何形狀分類(lèi)，有平板式、管式、毛細(xì)管式和中空纖維式、卷式膜。后三種皆為管狀膜，直徑大于10mm的為管式膜；直徑在0.5-10mm之間的是毛細(xì)管式膜；直徑小于0.5mm的為中空纖維膜。管狀膜直徑越小，則單位體積里的膜面積越大。其中卷式膜的應(yīng)用很廣泛。圖3.1為卷式膜的結(jié)構(gòu)15。圖3.1 卷式膜結(jié)構(gòu)3.2.2膜分離技術(shù)的分類(lèi)所有分離過(guò)程都是利用在某種環(huán)境中混合物各組分性質(zhì)的差異進(jìn)行分離。膜分離過(guò)程是以選擇性透過(guò)膜為分離介質(zhì)，在兩側(cè)加以某種推動(dòng)力時(shí)，原料側(cè)組分選擇性地透過(guò)膜，從而達(dá)到分離或提純的目的。根據(jù)膜的種類(lèi)可分為反滲透和納濾、超濾、微濾、透析、電滲析等16。1）反滲透和納濾反滲透已成為海水淡化最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)，也是苦咸水淡化的主要手段，它已成為超純水和純水制備的優(yōu)選技術(shù)；另外在各種料液的分離、純化和濃縮以及廢液的再生回用方面都發(fā)揮了重大作用。a.反滲透原理當(dāng)用一個(gè)半透性膜分離兩種不同濃度的溶液時(shí)，膜僅允許溶劑分子通過(guò)。由于濃溶液中溶劑的化學(xué)勢(shì)低于它在稀溶液中的化學(xué)勢(shì)，稀溶液中的溶劑分子自發(fā)地透過(guò)半透膜向濃溶液中遷移。b.反滲透膜與納濾膜由于反滲透膜與納濾膜多種多樣，主要有平板不對(duì)稱膜、不對(duì)稱平板復(fù)合膜、管式不對(duì)稱膜、中空纖維不對(duì)稱膜、中空纖維復(fù)合膜等。目前平板不對(duì)稱膜和中空纖維膜占據(jù)了市場(chǎng)絕大部分的份額。c.反滲透與納濾工藝流程反滲透與納濾工藝流程通常包括前處理工藝、膜分離工藝和后處理工藝三部分。為減少料液在膜分離過(guò)程中對(duì)膜的污染和化學(xué)損傷，必須對(duì)料液進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理。在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)溶液的分離有不同的要求，必須選用合適的膜和組件形式，應(yīng)該通過(guò)計(jì)算確定組件的排列和操作條件。d.反滲透與納濾應(yīng)用反滲透應(yīng)用領(lǐng)域可分為兩大類(lèi)：水純化和溶質(zhì)濃縮。主要用于水的純化，如海水和苦咸水脫鹽制飲用水，以及制備半導(dǎo)體工業(yè)、醫(yī)藥、化學(xué)工業(yè)中所需的超純水。反滲透是利用高壓泵將待處理的水增壓后借助半透膜的選擇性將水中的雜質(zhì)去除，得到純度較高的水。反滲透的示意圖如圖3.2所示。圖3.2 反滲透示意圖納濾膜對(duì)Na+和Cl-單價(jià)離子的截留率較低，實(shí)踐證明納濾可以代替沉淀、pH調(diào)節(jié)和蒸發(fā)等過(guò)程，達(dá)到產(chǎn)品純化和濃縮的目的，是一新的高效節(jié)能的過(guò)程。此外納濾在有機(jī)小分子與鹽的分離與濃縮、去除無(wú)脂奶粉的異味等方面得到了廣泛的應(yīng)用。2）超濾超濾膜多為不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，由一層極薄、具有一定尺寸孔徑的表皮層和一層較厚、具有海綿狀或指定結(jié)構(gòu)的多孔層組成。前者起分離作用，后者起支撐作用。在超濾膜分離過(guò)程中，膜的孔徑大小和膜表面的化學(xué)性質(zhì)等將分別起著不同的分離作用。一般情況下，超濾膜的性能指標(biāo)有滲透通量和截留率。超濾膜的耐壓性、耐清洗性、耐溫性等性能對(duì)于工業(yè)應(yīng)用是非常重要的。目前商品化的有機(jī)材質(zhì)的超濾膜都是采用相轉(zhuǎn)化法制得的。3）微濾微濾（MF）是一種與常規(guī)的粗濾十分相似的膜過(guò)程。微孔濾膜具有比較整齊、均勻的多孔結(jié)構(gòu)，孔徑范圍0.05-10um，使過(guò)濾從一般只有比較粗造的相對(duì)性質(zhì)過(guò)度到精密的絕對(duì)性質(zhì)，主要用于對(duì)懸浮液和乳液進(jìn)行截留。a.微濾原理微濾又稱為精過(guò)濾，其基本原理屬于篩網(wǎng)狀過(guò)濾，在靜壓差作用下，小于膜孔的粒子通過(guò)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。b.微濾操作工藝微濾有兩種操作工藝：一種死端過(guò)濾、一種錯(cuò)流過(guò)濾。在死端過(guò)濾時(shí)，溶劑和小于膜孔的溶質(zhì)在壓力驅(qū)動(dòng)下透過(guò)膜，截留大于膜孔的顆粒，通常堆積在膜表面上。死端過(guò)濾是間隙式的，必須周期性地停下來(lái)清洗膜表面的污染層或更換膜。在泵驅(qū)動(dòng)液體平行膜表面流和死端過(guò)濾是通過(guò)膜表面保留顆粒表面上的薄膜產(chǎn)生的剪切力的不同液體流量，從而使污染層保持在細(xì)的水平。c.微濾膜的應(yīng)用微濾是所有膜過(guò)程中應(yīng)用最普遍、銷(xiāo)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(kāi)的場(chǎng)合，它的最大市場(chǎng)是制藥行業(yè)的除菌過(guò)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)。3.2.3膜分離技術(shù)的特點(diǎn)1，膜分離過(guò)程無(wú)相變化，相變的分離與其它分離方法相比，低能源消耗。膜分離技術(shù)也是節(jié)能技術(shù)。2，膜分離過(guò)程是在常溫下進(jìn)行，所以它特別適合熱敏感材料，如果汁，酶，藥物分離，分類(lèi)，集中和濃縮。3，膜分離技術(shù)是不是只適合為有機(jī)和無(wú)機(jī)材料，從病毒，細(xì)菌，在范圍廣泛分離的顆粒，也適用于許多特殊的解決方案，系統(tǒng)分離，如無(wú)機(jī)鹽分離溶液中的大分子一些共沸物或近沸點(diǎn)混合物的分離。4、由于作為膜分離的推動(dòng)力是壓力，因此分離裝置簡(jiǎn)單，操作容易，易自控、維修。5、膜分離效率高，設(shè)備體積小，占地少，適用范圍廣。6、膜分離是可分離相對(duì)分子量為幾千甚至幾百物質(zhì)的高效分離過(guò)程17。第四章 PLC介紹及設(shè)計(jì)方案的確定4.1PLC的介紹窗體頂端可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC或PC（可編程邏輯控制器），在現(xiàn)代工業(yè)控制英寸PLC是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)的發(fā)展起著重要的作用。 1836繼電器問(wèn)世以來(lái)，人們將開(kāi)始使用它巧妙連接線開(kāi)關(guān)設(shè)備，使用不同的邏輯控制和順序控制。進(jìn)入上世紀(jì)60年代末，它不斷吸收微電腦技術(shù)，不斷加強(qiáng)功能，適用于復(fù)雜的控制任務(wù)。隨著微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，微處理器，及加工行業(yè)（如汽車(chē)制造業(yè)）的生產(chǎn)工藝迅速，頻繁的需求變化，PLC技術(shù)和快速發(fā)展的過(guò)程中。目前，PLC在小型，大型，大容量，強(qiáng)大的功能和其他方面的一個(gè)質(zhì)的飛躍，使早期的PLC從最初的邏輯控制，順序控制，發(fā)展成為具有邏輯判斷，定時(shí)，計(jì)數(shù)，記憶和算術(shù)，數(shù)據(jù)處理，網(wǎng)絡(luò)通信和現(xiàn)代PLC的PID回路調(diào)節(jié)功能。但是，仍然使用順序掃描，程序的控制和其他的基本模式和CPU +通訊+ I / O的基本結(jié)構(gòu)PLC具有生命力，這是更適合工業(yè)領(lǐng)域和市場(chǎng)需求：可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，編程易于安裝和使用，價(jià)格低，壽命長(zhǎng)。其輸入和輸出端更接近現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，并不需要增加太多的中間部件或需要更多的接口，從而節(jié)省了用戶的時(shí)間和成本。 PLC是繼電器，晶體管和晶閘管和其他控制元件（輸入），而上端一般是面向用戶的計(jì)算機(jī)。人們用它，不能專門(mén)培訓(xùn)的計(jì)算機(jī)，可編程控制器操作和編程。長(zhǎng)期以來(lái)，PLC一直在工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種自動(dòng)化控制設(shè)備，是非?？煽康目刂品桨?，與DCS和工業(yè)PC形成了三足鼎立的局面的情況。同時(shí)，PLC也遭受影響的其他技術(shù)產(chǎn)品，尤其是工業(yè)PC機(jī)的影響。目前，全世界約200 PLC的制造商，生產(chǎn)300余種產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)PLC市場(chǎng)仍然與國(guó)外產(chǎn)品，如西門(mén)子，莫迪康，AB，歐姆龍，GE，三菱產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)PLC廠商有30左右，但沒(méi)有形成大規(guī)模生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，可以說(shuō)，PLC在我國(guó)尚未形成制造產(chǎn)業(yè)。在PLC應(yīng)用中，我們的國(guó)家是非?；钴S，各行業(yè)的廣泛應(yīng)用。 the200000套（其中進(jìn)口占90左右），約35億人民幣，于2000年P(guān)LC的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷(xiāo)售，每年的增幅是12左右。預(yù)測(cè)2005National PLC需求量將達(dá)到約25萬(wàn)，約四十五億元。PLC市場(chǎng)也反映了世界制造業(yè)中的地位，大幅2000glides。然而，盡管全球經(jīng)濟(jì)下滑，PLC市場(chǎng)將會(huì)復(fù)蘇，估計(jì)全球PLC市場(chǎng)是76億美元的稍微繼續(xù)增長(zhǎng)。小型化，網(wǎng)絡(luò)化，PC和開(kāi)放的PLC是未來(lái)發(fā)展的主要方向。基于PLC自動(dòng)化的早期，PLC的笨重和昂貴。但最近幾年，微型PLC（小于32的I / O）已經(jīng)出現(xiàn)，價(jià)格只有幾百歐元。隨著軟PLC（軟PLC）控制組態(tài)軟件的進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝軟PLC組態(tài)軟件和PC-based控制的市場(chǎng)份額將逐步增長(zhǎng)。當(dāng)前過(guò)程控制領(lǐng)域，最大的以太網(wǎng)技術(shù)的擴(kuò)展，PLC的發(fā)展趨勢(shì)之一是沒(méi)有例外。現(xiàn)在，越來(lái)越多的PLC供應(yīng)商開(kāi)始提供以太網(wǎng)接口?？梢韵嘈牛琍LC將繼續(xù)向開(kāi)放式控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移，尤其是基于工業(yè)PC的控制系統(tǒng)。c4.2 PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析4.2.1 PLC的結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC的基本結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)兩種。1、整體式結(jié)構(gòu)的PLC由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元、電源電路和通信端口等組成，并將這些組裝在同一機(jī)體內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)固定、實(shí)現(xiàn)的功能和控制規(guī)模固定，但靈活性較低?；窘Y(jié)構(gòu)框圖如圖4.1所示。圖4.1 整體式結(jié)構(gòu)2、模塊式結(jié)構(gòu)的PLC是將中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元、電源電路和通信端口等分別做成相應(yīng)的模塊，應(yīng)用時(shí)將這些模塊根據(jù)控制要求插在機(jī)架上，各模塊間通過(guò)機(jī)架上的總線互相聯(lián)系。其中PLC的CPU和存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)在一個(gè)模塊上，有時(shí)把電源也放在這一模塊上，該模塊在總線上的安裝位置一般是固定的。模塊式的PLC安裝完成后，需進(jìn)行登記，以便PLC對(duì)安裝在總線上的各模塊進(jìn)行地址確認(rèn)。模塊式的特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性高?？梢詷?gòu)成不同控制規(guī)模和功能的PLC、但同時(shí)價(jià)格也比較高。基本結(jié)構(gòu)如圖4.2所示。圖4.2 結(jié)構(gòu)式模塊4.2.3PLC設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容PLC控制系統(tǒng)由PLC和用戶的輸入，輸出設(shè)備的連接，以達(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo)和相應(yīng)的控制要求。因此，PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)包括的基本內(nèi)容：（1）根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝要求和現(xiàn)場(chǎng)條件，并建議控制指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)預(yù)算，首先，系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。提出的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段大致。（2）根據(jù)控制要求和過(guò)程，以確定基本的數(shù)字點(diǎn)的I / O和模擬通道的數(shù)量，I / O點(diǎn)的初次分配，I / O點(diǎn)配置圖和繪圖。（3）PLC系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)，主要用于PLC和擴(kuò)展模塊的選擇。 PLC可編程序控制器控制系統(tǒng)的重要組成部分，選擇合適的PLC，以確保整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性能起著重要的作用英寸的PLC的選擇應(yīng)包括類(lèi)型的選擇，容量的選擇，I / O模塊選擇，模塊選擇和電源模塊選項(xiàng)。擴(kuò)展模塊也是非常重要的。擴(kuò)展模塊的類(lèi)型有很多，只適合系統(tǒng)要求模塊，可以使設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)，可行性高。（4）選擇使用者輸入裝置（按鈕，開(kāi)關(guān)，限位開(kāi)關(guān)，傳感器），輸出設(shè)備（繼電器，接觸器，信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)器）和輸出設(shè)備的驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象（電機(jī)，電磁閥）和其他設(shè)備。（5）設(shè)計(jì)控制程序。在深入理解和掌握的控制要求，主要控制的基本途徑和完成的動(dòng)作，自動(dòng)工作循環(huán)的部件，必要的保護(hù)和鏈等，更復(fù)雜的控制系統(tǒng)，可用于形成全面表達(dá)狀態(tài)流程圖。如果有必要，他們可以分成幾個(gè)獨(dú)立的部分，可以簡(jiǎn)化編程和調(diào)試的青睞，控制任務(wù)。方案設(shè)計(jì)包括控制系統(tǒng)的繪制流程圖，編制句子表達(dá)程序列表20。控制程序是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作條件，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行，安全，可靠的重要組成部分。因此，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須是正確的，但經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，修改，直到滿意為止。4.3旋轉(zhuǎn)流管式膜微濾污水處理的基本內(nèi)容旋轉(zhuǎn)流管式膜連續(xù)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(jiǎn)單,用于污水處理回用具有較高技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性21。4.4污水處理PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析4.4.1膜微濾污水處理的過(guò)程本設(shè)計(jì)的污水處理采用旋轉(zhuǎn)流管式膜微濾的污水處理工藝。旋轉(zhuǎn)流管式膜微濾污水處理系統(tǒng)的工藝流程如圖4.3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；反沖時(shí)，反沖加壓泵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(cè)和記錄。圖4.3旋轉(zhuǎn)流管式膜微濾污水處理系統(tǒng)工藝流程4.4.2污水處理的控制要求（1）按下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(kāi)始工作，同時(shí)電磁閥YV1、YV2、YV3、YV4打開(kāi)，進(jìn)行I套凈化工作。（2）I套進(jìn)行污水凈化工作時(shí)，通過(guò)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(cè)。當(dāng)流量計(jì)FIT5所檢測(cè)到的流量值小于某一給定的流量值時(shí)，說(shuō)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YV5、YV6、YV7打開(kāi)，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。（3）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(kāi)始工作，同時(shí)打開(kāi)電磁閥YV1、YV8、YV9、YV10，通過(guò)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(cè)到的流量值小于某一給定的流量值時(shí)，說(shuō)明II套的凈化裝置中發(fā)生堵塞，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(kāi)始工作，電磁閥YV5、YV11、YV12打開(kāi)，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)。（4）I套和II套裝置在工作過(guò)程中可通過(guò)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。（5）進(jìn)水加壓泵采用變頻器進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。（6）當(dāng)M1、M2過(guò)載時(shí)，會(huì)進(jìn)行報(bào)警，以提示操作人員進(jìn)行處理。（7）變頻器故障時(shí)給PLC提供相應(yīng)的控制信號(hào)。（8）系統(tǒng)停止工作時(shí)，先停止水泵再關(guān)閉閥門(mén)。4.4.3變頻器介紹由于進(jìn)水加壓泵采用變頻調(diào)速，本設(shè)計(jì)選用的變頻器為西門(mén)子MM430系列的6SE6430-2UD33-0DA0西門(mén)子MM420是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列。本系列有多種型號(hào)，額定功率范圍從120W到250KW，供用戶選用。本變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開(kāi)關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)。變頻器具有如下特點(diǎn)：易于安裝，參數(shù)設(shè)置和調(diào)試、可由IT電源供電、對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)快速、具有多個(gè)繼電器輸出和模擬量輸出22。4.4.4變頻器的選型一般情況下，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。根據(jù)現(xiàn)有資料和經(jīng)驗(yàn),比較簡(jiǎn)便的方法有三種。(1) 電機(jī)實(shí)際功率確定法。首先測(cè)定電機(jī)的實(shí)際功率,以此來(lái)選用變頻器的容量。(2) 公式法。設(shè)安全系數(shù)取1. 05 ,則變頻器的容量pb 為:pb = 1. 05 pm/ hm cos,kW式中pm 電機(jī)負(fù)載,kWhm 電機(jī)功率,kW計(jì)算出pb 后,按變頻器產(chǎn)品目錄選具體規(guī)格。當(dāng)一臺(tái)變頻器用于多臺(tái)電機(jī)時(shí),至少要考慮一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的影響,以避免變頻器過(guò)流跳閘。電機(jī)額定電流法。變頻器容量選定過(guò)程,實(shí)際上是一個(gè)變頻器與電機(jī)的最佳匹配過(guò)程,最常見(jiàn)、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(guò)大,使投資增大。對(duì)于輕負(fù)載類(lèi),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(lái)選擇,或按廠家在產(chǎn)品中標(biāo)明的與變頻器的輸出功率額定值相配套的最大電機(jī)功率來(lái)選擇。先看電機(jī)的額定功率和額定電流，再看是不是恒轉(zhuǎn)矩還是變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，另外你用的是多少伏的電壓輸入到變頻器。其他的看看通信或者是要不要四象限或者二象限等。4.4.5電機(jī)參數(shù)及變頻器參數(shù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)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。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0650HZ。調(diào)試功率30KW，可變轉(zhuǎn)矩功率30KW。額定功率22KW。 第五章 硬件部分的設(shè)計(jì)5.1PLC及模塊的選擇5.1.1PLC的選擇在滿足控制要求的前提下，選型時(shí)應(yīng)選擇最佳的性能價(jià)格比，具體考慮以下幾點(diǎn)。1、 性能與任務(wù)相適應(yīng)2、 PLC的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制的要求3、 PLC應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型系列統(tǒng)一 PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O的點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲(chǔ)器的容量。PLC種類(lèi)很多，有西門(mén)子的、ABB、三菱等。西門(mén)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。其參數(shù)也有很大的差異。下面分別介紹兩種PLC的參數(shù)如表5.1和5.2所示。表5.1 s7-200PLC的性能參數(shù)輸入輸出數(shù)字輸入6-24、數(shù)字輸出4-16、模擬輸入16-32、模擬輸出8-28輸入輸出映像（可擴(kuò)展）可擴(kuò)展128輸入、128輸出硬件擴(kuò)展最多7臺(tái)擴(kuò)展模塊中斷輸入4脈沖2（20K-100K）CPU特性8個(gè)PID控制器、最多2個(gè)串行端口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、浮點(diǎn)運(yùn)算、狀態(tài)LED指示CPU處理時(shí)間位處理 0.22us程序存儲(chǔ)器4-25k數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2-10k定時(shí)器256溫度模塊16位分辨率網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展串行通信、AS-interface、MPI、Profibus-DP從站、Modbus主站/從站通訊速率PPI/MPI：187.5kbps、自由口：115.2kbps工作電壓DC24V/AC220V表5.2 s7-300PLC的性能參數(shù)輸入輸出主機(jī)不支持輸入輸出映像（可擴(kuò)展）可擴(kuò)展1024輸入、1024輸出硬件擴(kuò)展最多3臺(tái)擴(kuò)展模塊過(guò)程映像輸入128B、輸出128B數(shù)字量通道輸入266-7856、輸出262-7904、集中輸入266-1008、集中輸出262-1008模擬量通道輸入64-494、輸出64-495、集中輸入64-253、集中輸出64-250CPU處理速度位 0.01us-0.05us程序存儲(chǔ)器32k數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器32k（可通過(guò)MMC擴(kuò)展為8MB）定時(shí)器256溫度模塊16位分辨率網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展串行通訊、MPI、Profibus-DP主站/從站通訊速率PPI/MPI：187.5kbps、自由口：115.2kbps、Profibus-DP：12Mbps工作電壓需要專用的電源模塊由上表可知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)控制要求及工藝本設(shè)計(jì)選擇s7-200系列的PLC。該P(yáng)LC的CPU型號(hào)也具有多種，如何選擇CPU也是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分。5.1.2CPU的選型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)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。 CPU224XP集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，2輸入/1輸出共3個(gè)模擬量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展值至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O點(diǎn)。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的高速計(jì)數(shù)器（100KHz），2個(gè)100KHz的高速脈沖輸出，2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機(jī)還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量I/O,位控特性，自整定PID功能，線性斜坡脈沖指令，診斷LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量I/O和強(qiáng)大控制能力的新型CPU。 CPU226集成24輸入/16輸出共40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248路數(shù)字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 5.2PLC控制系統(tǒng)的硬件組成5.2.1PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成根據(jù)以上分析可確定整個(gè)系統(tǒng)的PLC硬件選擇SIEMENS公司的S7-200系列的PLC，其中主機(jī)為CPU224，考慮到I/O點(diǎn)數(shù)的問(wèn)題，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。根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程及控制要求，系統(tǒng)中的開(kāi)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，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件配置圖如圖5.1所示。圖5.1 旋轉(zhuǎn)流管式膜微濾PLC控制系統(tǒng)的硬件組成（1）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。（2）EM222數(shù)字量輸出模塊。EM222數(shù)字量輸出模塊有兩種類(lèi)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(lèi)型均有隔離，本系統(tǒng)選用8點(diǎn)繼電器輸出型。（3）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(kāi)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。5.3其他硬件設(shè)備選用5.3.1斷路器的選用電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器，以保證設(shè)備安全運(yùn)行。斷路器具有一定的選擇性。斷路器的選擇有以下3種要求：（1）斷路器額定電流按電動(dòng)機(jī)額定電流或線路計(jì)算電流選取。（2）延時(shí)動(dòng)作的過(guò)電流脫扣器的額定電流按電動(dòng)機(jī)額定電流選取。（3）瞬時(shí)動(dòng)作的過(guò)電流整定值，應(yīng)該大于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流選取。對(duì)于可調(diào)試過(guò)電流脫扣器，其瞬時(shí)整定值的調(diào)節(jié)范圍為3-6倍或8-12倍脫扣額定電流，不可調(diào)式的調(diào)節(jié)范圍為5-10倍。在選擇斷路器時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：斷路器的額定電流應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)滿載工作電流；了解斷路器的返回時(shí)間；了解斷路器中熱元件的復(fù)位時(shí)間。5.3.2熔斷器的選用熔斷器可作為長(zhǎng)期工作的電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)及短路保護(hù)用，一般不做過(guò)載保護(hù)用。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流可達(dá)額定電流的4-8倍，起動(dòng)時(shí)間一般可達(dá)3-10s，在此條件下，熔斷器既不會(huì)老化，也不會(huì)熔斷。在電氣設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，熔斷器不應(yīng)熔斷；在出現(xiàn)短路時(shí)，應(yīng)立即熔斷；在電流發(fā)生正常變動(dòng)（如電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程）時(shí)，熔斷器不應(yīng)熔斷；在用電設(shè)備持續(xù)過(guò)載時(shí)，應(yīng)延時(shí)熔斷。對(duì)熔斷器的選用主要包括類(lèi)型選擇和熔體額定電流的確定。選擇熔斷器的類(lèi)型時(shí)，主要依據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流的大小；熔斷器的額定電壓要大于或等于電路的額定電壓；熔斷器的額定電流要依據(jù)負(fù)載情況而選擇23。（1）電阻性負(fù)載或照明電路，這類(lèi)負(fù)載起動(dòng)過(guò)程很短，運(yùn)行電流較平穩(wěn)，一般按負(fù)載額定電流的1-1.1倍選用熔體的額定電流，進(jìn)而選定熔斷器的額定電流。（2）電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載，這類(lèi)負(fù)載的起動(dòng)電流為額定電流的4-7倍，一般選擇熔體的額定電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.5-2.5倍。這樣一般來(lái)說(shuō),熔斷器難以起到過(guò)載保護(hù)作用,而只能用作短路保護(hù),過(guò)載保護(hù)應(yīng)用熱繼電器才行。5.3.3熱繼電器的選用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(guò)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。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(lái)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(lèi)負(fù)載，為輕載啟動(dòng)用10A級(jí)。風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載為重載啟動(dòng)，用20等級(jí)的。5.4系統(tǒng)I/O點(diǎn)的配置（1）CPU224的I/O點(diǎn)配置圖如圖5.2所示。圖5.2 CPU224的I/O配置圖（2）EM222兩塊數(shù)字量輸出模塊的I/O配置圖如圖5.3和5.4所示。圖5.3 EM222-1I/O配置圖圖5.4 EM222-2I/O配置圖（3）三塊EM235模擬量混合模塊的配置圖如圖5.5圖5.7所示。圖5.5 EM235-1I/O配置圖圖5.6 EM235-2I/O配置圖圖5.7 EM235-2I/O配置圖5.5系統(tǒng)I/O地址分配表根據(jù)以上各模塊的I/O配置圖，可以得到系統(tǒng)的I/O地址分配表，它是編寫(xiě)系統(tǒng)梯形圖的依據(jù)。I/O地址分配合理，有利于程序的編寫(xiě)，否則會(huì)給系統(tǒng)的編程帶了不必要的麻煩。I/O地址分配表如表5.3所示。表 5.3 I/O地址分配表名 稱地 址1一套凈化啟動(dòng)I0.02一套反沖啟動(dòng)I0.13二套凈化啟動(dòng)I0.24二套反沖啟動(dòng)I0.35報(bào)警解除按鈕I0.46熱繼電器FR1I0.57熱繼電器FR2I0.68熱繼電器FR3I0.79一套停止I1.010二套停止I1.112YV1Q0.013YV2Q0.114YV3Q0.215YV4Q0.316YV5Q0.417YV6Q0.518YV7Q0.619YV8Q0.720YV9Q1.021YV10Q2.122YV11Q2.223YV12Q2.424KM1Q3.025KM2Q3.126HL1Q3.427HL2Q3.528HL3Q3.629聲音報(bào)警Q3.730PIT1AIW231PIT2AIW432PIT3AIW1033PIT4AIW1234FIT1AIW1635FIT2AIW1836FIT3AIW2037FIT4AIW838FIT5AIW30第六章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及組態(tài)監(jiān)控6.1系統(tǒng)流程圖的設(shè)計(jì)分析在充分理解控制要求及工藝后，分析設(shè)計(jì)繪制工藝流程圖，首先，設(shè)置啟動(dòng)按鈕，控制系統(tǒng)開(kāi)始初始化，然后啟動(dòng)一套凈化裝置，監(jiān)控KM1有沒(méi)有過(guò)載，當(dāng)過(guò)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(méi)有過(guò)載時(shí)，檢測(cè)流量計(jì)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(cè)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(méi)有過(guò)載運(yùn)行，當(dāng)過(guò)載后由變頻器控制電機(jī)使其正常工作，當(dāng)KM2沒(méi)有過(guò)載時(shí)系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)FIT5檢測(cè)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。6.2系統(tǒng)的程序流程圖充分了解旋轉(zhuǎn)流管式膜微濾污水處理的工藝流程后繪制系統(tǒng)工藝流程圖如圖6.1所示。圖6.1 轉(zhuǎn)流管式膜微濾污水處理的工藝流程圖6.3 PLC程序的編寫(xiě)在充分理解工藝流程和控制要求后，根據(jù)系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)的配置，編寫(xiě)系統(tǒng)的PLC控制程序。首先編寫(xiě)流量和壓力檢測(cè)程序控制。然后編寫(xiě)一套啟動(dòng)程序及二套啟動(dòng)程序，再編寫(xiě)打開(kāi)泵和閥門(mén)的控制程序。編寫(xiě)流量值與給定是否相符和泵是否過(guò)載運(yùn)行的控制程序，然后編寫(xiě)一套反沖和二套反沖定時(shí)控制程序，最后編寫(xiě)先停泵后關(guān)閉閥門(mén)的控制程序。程序STL語(yǔ)言如下所示。梯形圖見(jiàn)附錄。LD SM0.0 MOVW PIT1，VW2MOVW PIT2，VW4MOVW PIT3，VW10MOVW PIT4，VW12MOVW FIT1，VW16MOVW FIT2，VW18MOVW FIT3，VW20MOVW FIT4，VW8MOVW FIT5，VW30LD I0.0O M0.0O M1.5AN M0.1 AN M0.3AN M0.5AN I1.0= M0.0LD I0.2O M0.1O M0.5AN M0.0AN M0.4AN I1.1AN M1.5= M0.1LD I0.1O M0.3O M0.5AN M0.4AN M0.0AN T37= M0.3LD I0.3O M0.4O M1.5AN M0.3AN M0.1AN T38= M0.4LD M0.0= Q3.0LD M0.0O M3.5AN M3.0= M3.5LD M3.5= Q0.0= Q0.1= Q0.2= Q0.3LD M0.1= Q3.0LD M0.1O M3.6AN M3.1= M3.6LD M3.6= Q0.0= Q0.7= Q1.0= Q2.1LDW=VW30，+100LPSA M0.0= M0.5LPPA M0.1