1、基于plc的污水凈化處理控制 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要：本文介紹了利用西門(mén)子公司的 s7-224型plc,來(lái)實(shí)現(xiàn)含氧化 鐵雜質(zhì)的污水凈化處理系統(tǒng)的自動(dòng)控制，本文詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件 配置以及軟件設(shè)計(jì)流程圖，并且介紹了編程中的關(guān)鍵問(wèn)題。關(guān)鍵詞：plc污水凈化處理系統(tǒng) 順序功能圖 故障診斷 硬件配置編程方法競(jìng)爭(zhēng)調(diào)度算法abstract: this paper introduced a method of automatic control system design which decontaminate sewage carried with oxidized iron impurity ,contro

2、l system based on plc type of s7-224 belong to siemens company. in this paper the system' s hardware and software is alsointroduced in detail.keywords: plc; sewage treatment system; sequential function chart;break down diagnosis; hardware; programming-skill; competition adjusting calculate way1、

3、前言：在冶金企業(yè)中，有大量的工業(yè)用水用于冷卻，為此每天要消耗大 量的水資源，由于用過(guò)的冷卻水中含有大量的氧化鐵雜質(zhì)，不宜多次 循環(huán)使用。為了保護(hù)環(huán)境、節(jié)約用水，需要對(duì)含有氧化鐵雜質(zhì)的污水 進(jìn)行凈化處理。2、系統(tǒng)介紹：污水凈化處理系統(tǒng)組成示意圖如下:,去冷卻塔圖1、污水凈化處理系統(tǒng)組成示意圖2.1 工藝流程介紹：(1)濾水工序：打開(kāi)進(jìn)水閥和出水閥，污水流經(jīng)磁濾器時(shí)，如 果磁濾器的線圈一直通電，則污水中的氧化鐵雜質(zhì)會(huì)吸附在磁濾器的 磁鐵上，使水箱中流出的是凈化水。(2)反洗工序：濾水一段時(shí)間后，必須清洗附著在磁鐵上的氧 化鐵雜質(zhì)。這時(shí)只要切斷磁濾器線圈的電源，關(guān)閉進(jìn)水閥和出水閥， 打開(kāi)排污閥和壓縮

4、空氣閥，讓壓縮空氣強(qiáng)行把水箱中的水打入磁濾器 中，沖洗磁鐵，去掉附著的氧化鐵雜質(zhì)，使沖洗后的污水流入污水池, 進(jìn)行二次處理。2.2 控制任務(wù)和要求：（ 1） 兩臺(tái)機(jī)組的濾水工序，可單獨(dú)進(jìn)行，也可同時(shí)進(jìn)行。而反洗工序只允許單臺(tái)機(jī)組進(jìn)行，一臺(tái)機(jī)組反洗時(shí)，另一臺(tái)必須等待。兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)要求反洗時(shí)， 1 號(hào)機(jī)組優(yōu)先。（ 2） 為保證濾水工序的正常進(jìn)行，在每臺(tái)機(jī)組的管道上均安裝了壓差檢測(cè)儀表，只要出現(xiàn)了 “管壓差高 ”信號(hào)，則應(yīng)立即停止濾水工序，自動(dòng)進(jìn)入反洗工序。（ 3） 為了增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，將每臺(tái)機(jī)組的磁濾器及各個(gè)電磁閥線圈的接通信號(hào)反饋到 plc 的輸入端， 一旦某一輸入信號(hào)不正常，要立即停止系統(tǒng)工

5、作，這樣可避免發(fā)生故障。（ 4） 執(zhí)行器輸出故障檢測(cè)及報(bào)警。3、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：3.1 硬件設(shè)計(jì)：（ 1） 確定 plc 的 cpu 型號(hào)和擴(kuò)展模塊型號(hào)：下表為凈水器的 1 號(hào)機(jī)組的輸入和輸出地址分配表：1號(hào)機(jī)組的輸入/輸出地址分配表編程元件靖子電路元件作用r漏加qsbil號(hào)凈水器啟動(dòng)按鋁10.1sb21樗凈水器停止掖鈕a10.2yj11號(hào)凈水器壓差檢被表，壓差過(guò)高開(kāi)關(guān)信號(hào)103sb3系統(tǒng)急閘貿(mào)鈕繼回4ya11號(hào)磁隱器的輔助觸點(diǎn)，用于yai的歆降診斷ya2】號(hào)出水1閨而輔助觸點(diǎn)，用于江的故障的電10.6w1號(hào)進(jìn)水?dāng)叩妮S助觸點(diǎn)，用于ya3的歆陵診斷10 71號(hào)掛污閥的制助觸息.用于x4的故附診斷器

6、h.0ya51號(hào)壓隔空，闌的地曲觸點(diǎn)，用于ya5的故障港斯慚q001號(hào)磁建器姣圖q0.1號(hào)出水偶線圖出q02、川1號(hào)進(jìn)水間線圖1號(hào)棒污同線圈播q04n1號(hào)壓蛹空氣圈線圈q0.5ha反洗鈴電q0 6hl1故障指示燈q0 7hai故障報(bào)警睥器因?yàn)?號(hào)機(jī)組和2號(hào)機(jī)組的工作原理相同，故凈水系統(tǒng)總的輸入 點(diǎn)數(shù)為18點(diǎn)，總的輸出點(diǎn)數(shù)為16點(diǎn)。為此選擇西門(mén)子公司的s7-200 系列的cpu224可編程控制器和s7-200的數(shù)字量擴(kuò)展模塊em223, 它們可以提供22點(diǎn)輸入和18點(diǎn)輸出。(2)壓差檢測(cè)儀表的選擇：壓差檢測(cè)儀表的作用是檢測(cè)磁濾器 的入口和出口的壓差，如果壓差過(guò)高，表示磁濾器有堵塞故障，需要 進(jìn)入

7、反洗工序。壓差檢測(cè)儀表應(yīng)該具有設(shè)定壓差、顯示壓差、壓差信 號(hào)輸出功能。綜上所述選擇美國(guó)德威爾公司(dwyer)的3000imr系 列的photohelic壓力表/開(kāi)關(guān)。(3)其它的輸入和輸出元件的選擇比較容易，限于篇幅限制， 從略。3.2 軟件的設(shè)計(jì):根據(jù)凈水機(jī)組的工藝要求和控制任務(wù)設(shè)計(jì)如下的順序功能圖:圖2、凈水機(jī)組的控制系統(tǒng)順序功能圖根據(jù)以上的順序功能圖，很快能寫(xiě)出梯形圖，在此不詳細(xì)列出梯 形圖。只列出梯形圖設(shè)計(jì)的幾個(gè)小技巧：(1) plc的其它編程元件的地址和作用在順序功能圖上有明確 的標(biāo)本，故沒(méi)有列表。(2)為了避免系統(tǒng)工序的切換所造成的沖擊，閥門(mén)和磁濾器的 開(kāi)啟和關(guān)閉采用延時(shí)順序動(dòng)作

8、。（ 3） 1 號(hào)機(jī)組和 2 號(hào)機(jī)組的反洗工序的調(diào)度算法：如果1 號(hào)機(jī)組和 2 號(hào)機(jī)組同時(shí)進(jìn)入反洗工序，由于 2 號(hào)機(jī)組延時(shí)0.1 秒，故 1 號(hào)機(jī)組優(yōu)先執(zhí)行;如果不同時(shí)進(jìn)入反洗工序，由于 1 號(hào)機(jī)組和 2 號(hào)機(jī)組反洗工序有互鎖功能， 則哪個(gè)機(jī)組先進(jìn)入反洗工序， 另一機(jī)組只能等待。（ 4） 故障診斷子程序：（4. 1） 診斷子程序的作用：相對(duì)于 plc 而言，外部輸出器件如電磁閥、磁濾器容易出現(xiàn)故障。 如果電磁閥和磁濾器出現(xiàn)故障而不能及時(shí)處理， 容易造成系統(tǒng)工作不正常，甚至?xí)p壞系統(tǒng)。處理的方法是：外部主要輸出器件如果出現(xiàn)故障，必須停機(jī)并且報(bào)警，提醒工作人員維修。（4. 2） 4.2）故障診斷

9、子程序的設(shè)計(jì)：本控制系統(tǒng)共有8 個(gè)故障診斷子程序， 它們的故障診斷算法都是類(lèi)似的。具體的算法是：如果某個(gè)線圈通電，對(duì)應(yīng)的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)應(yīng)該閉和 ;如果沒(méi)有閉和，判斷該器件損壞。如果某個(gè)線圈斷電，對(duì)應(yīng)的常閉觸點(diǎn)應(yīng)該閉和 ;如果沒(méi)有閉和，判斷該器件損壞。下面以故障診斷子程序 1 為例，談?wù)劰收显\斷子程序的實(shí)現(xiàn)。故障診斷子程序的梯形圖見(jiàn)右圖。它用順序功能的邏輯語(yǔ)言解釋 如下：在m1.1步即濾水工序如果磁濾器或者出水閥或者進(jìn)水閥 沒(méi)有打開(kāi)、或者排污閥或者壓縮空氣閥打開(kāi)了，則報(bào)警并且進(jìn)入停機(jī) 狀態(tài)。(5)磁濾器的壓差保護(hù)：如果磁濾器的入口和出口壓差大于設(shè) 定壓差，則濾水工序無(wú)條件結(jié)束，順序進(jìn)入反洗工序。4、本文作者的創(chuàng)新點(diǎn)：利用plc實(shí)現(xiàn)了污水凈化處理系統(tǒng)的自動(dòng)控制，詳細(xì)介紹了污 水凈化處理控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)方法。軟件設(shè)計(jì)給出了控 制系統(tǒng)的順序功能圖，并且采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法。硬件設(shè)計(jì)采用 了壓差檢測(cè)儀表，保證濾水工序的性能指標(biāo)并且有防止濾水器堵塞的 功能。由于采用plc作為控制器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，可靠性高，系統(tǒng)很少出故障；由于控制系統(tǒng)的控制算法由軟件實(shí) 現(xiàn)，易于系統(tǒng)升級(jí)，易于聯(lián)網(wǎng)。為了解決1號(hào)機(jī)組和2號(hào)機(jī)組在反洗 工序競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題，采用了延時(shí)和互鎖的算法。為了保證系統(tǒng)可靠地工作， 設(shè)計(jì)了外部輸出器件自診斷程序， 能夠判斷外部執(zhí)行器