plc在污水处理控制系统中的应用

20062007 学年 第二学期 毕业论文毕业论文 课题名称： PLC 在污水处理控制系统中的应用 设计时间：_ 系 部：_ 班 级：_ 姓 名：_ 指导教师：_ _ 毕 业 设 计 任 务 书 一、设计题目 PLC 在污水处理控制系统中的应用。 二、设计目的 1 通过毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析和解决 实际问题的能力。 2 使学生受到 PLC 系统开发的综合训练，达到能够进行 PLC 系统设计和实施的目的。 3 掌握污水处理控制系统的工作原理和设计思路。 三、控制要求及技术指标 1 系统设计需求分析 随着中国经济的发展和人民生活水平的逐步提高，必然对环境质量提出更高的要求。解决 好污水污染问题，对污水进行处理后再进行排放，是生态环境保护以及为人们营造舒适生活环 境的重要条件。PLC 在污水处理控制系统中的应用，具有巨大的经济和社会价值。 2 污水处理的工艺流程 污水处理常采用 SBR 污水生物处理工艺，是按“进水、反应（曝气等） 、沉淀、排水”步 骤周期性进行生化反应。从污水流入开始，到排水结束算做一个周期。 （1）进水 进水阀门打开，污水通过粗格栅过滤，经过水泵，然后细格栅过滤到达 SBR 池。 （2）反应 进水到一定液位后，停止进水，空气阀门打开，鼓风机启动，开始曝气，同时潜水搅拌器 和回流污泥泵运行。 （3）沉淀 当 SBR 池停止曝气以后，空气阀门关闭，潜水搅拌器和回流污泥泵停止运行，开始重力 沉淀和泥水分离。 （4）排水 SBR 池水位达到最高水位，并经过沉淀工艺以后，上清液由滗水器缓慢排出池外。当池水 位达到处理周期开始时的最低水位时，停止滗水。剩余污泥泵再滗水器停止运行后开始运行， 排泥至储泥池。 3 设备控制要求 该控制系统中所有设备都具有自动/手动功能。当设备处于自动工作方式下时，所有设备按 PLC 程序中设定的时间间隔工作。 在值班室设有一个 PLC 控制箱，负责对所控设备状态监控及有关模拟量的采集工作。PLC 将采集 SBR 池内液位、总水量参数作为控制。 模拟显示屏可以直观地了解格栅除污机、水泵、空气阀门、滗水器、剩余污泥泵、脱水机 等主要设备的工作状态。 （1）两台粗格栅排污机，由时间间隔来控制其开或者停。一般开 10 分钟，停 1 小时。 （2）两台水泵，由浮球控制。当集水池处于低水位时，关闭所有泵；当水位较高时，开 一台水泵；当水位高时，开两台水泵；当水位很高时，发报警信号。 （3）两台细格栅由时间控制其开或者停。一般开 10 分钟，停 1 小时。 （4）当有一台细格栅工作时，皮带运输机滞后 10 秒开机。 （5）SBR 池内进水阀门依次开启，当 1 号池水位升到一定液位后关闭阀门，然后开 2 号 进水阀门，2 号池水位升到一定液位后关阀门，然后开 3 号进水阀门，依此类推。 （6）进水阀门关闭后，空气阀门开启，潜水搅拌器和回流污泥泵同时开启。曝气 3 小时 后关闭空气阀门，潜水搅拌器和回流污泥泵液随之关闭。 （7）空气阀门关闭 1 小时后，滗水器开始运行。当 SBR 池液位下降到一定液位后停止运 行。 （8）剩余污泥泵在滗水器停止运行后开始运行，排泥至储泥池。储泥池液位达到高液位 或者 1 小时后停止运行。 （9）当开启 1 个空气阀门时，开启一台鼓风机，当开启 2 个或 3 个空气阀门时，开两台 鼓风机。 （10）脱水机按水处理工艺要求工作。 四、毕业设计的基本过程 1 分析被控对象和明确控制要求 了解被控设备的工作原理、工艺流程和操作方法。 2 PLC 选型及相关电气设备的选择 根据系统的控制要求，确定系统的输入设备的数量及种类，明确输入信号的特点，选择与 之相匹配的输入模块。根据负载的要求选用合适的输出模块。确定输入输出点数。 3 控制流程设计 对确定的控制对象，要明确划分控制的各个阶段及各阶段的特点，阶段之间的转换条件， 归纳出各执行元件的动作节拍表，画出控制流程图。 4 控制程序设计 包括梯形图、指令表等 2 种形式。 五、毕业设计的基本内容 1 明确 IO 的点数和类型 2 PLC 选型和配置 3 硬件设计：包括 IO 口设备的选择与 IO 点分配 4 软件设计：梯形图及程序的设计 六、应完成的技术资料 1 开题报告 2 毕业设计论文 七、设计时间进度安排 11 月 21 日11 月 30 日：毕业调查实习，与指导老师交流设计事宜。 12 月 1 日12 月 20 日：查阅文献、收集资料。 12 月 21 日12 月 31 日：确定系统的设计方案，撰写开题报告。 元月 1 日元月 31 日：总体设计、 、编程等内容。 2 月 1 日4 月 30 日：撰写毕业论文。 5 月 1 日5 月 20 日：最后修订。 5 月 21 日左右：毕业设计答辩。 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 电子信息工程电子信息工程 系系 07 届届 毕业设计（论文）开题报告书毕业设计（论文）开题报告书毕业设计（论文）开题报告书毕业设计（论文）开题报告书（表（表（表（表 1 1 1） 学生姓名专业电子信息技术班级0401 电专学号 题 目PLC 在污水处理控制系统中的应用 指导教师职称学 位 题目类别 工程设计 基础研究 应用研究 其它 【课题的内容与要求】 1 课题内容 工艺流程图，PLC 程序及梯形图控制程序的编制，并画出流程图。 2 课题要求 （1）系统设计需求分析，认真研究工艺流程的工作原理； （2）明确 IO 的点数和类型，进行 PLC 选型和配置； （3）硬件设计：包括 IO 口设备的选择与 IO 点分配； （4）软件设计：梯形图的设计，PLC 程序等； （5）绘制 PLC 程序清单及注释。 【前言】 当今这个世界，随着生产力的发展，生活水平的提高，人对新事物的追求也越来越高，大 气污染，环境污染，污水污染等各种问题也越来越多，根据各种统计报告指出，这些问题严重 危害社会，对整个世界的破坏也乘上升趋势，面对着这紧张局势，我们对这些问题的处理要求 也日趋严格，迫切需要掌握更多对这些污染问题的解决方法与解决这些问题的专业技术人员来 保证污染问题处理的正常运行。 污水对环境有很大的影响。为了避免对环境的污染，污水必须得到妥善的处理。目前国内 各污水的处理基本上都是进行加药、沉降、过滤、回注等处理工序。为了保证污染处理过程的 安全性、可靠性和生产的连续性，需要对污水处理的沉降和过滤过程进行控制。 【方案的比较与评价】 目前在工业作业等过程中，对污水处理必须妥善处理。这个严峻的问题必须深思熟虑，这 样才能解决问题。怎样才能克服污水，这必须依靠 PLC 在过滤流程控制系统中的应用。通过可 编程逻辑控制器（PLC）进行程序设计，然后将相应的输出存储单元的运算结果传送到输出模块 上，并通过输出模块向外部设备传送输出信号，开始控制外部设备。 但是在实行的过程中，存在着很多问题。我们目前决大多数的研究都集中在一些比较简单 的过滤处理问题，而对有利于社会方面的发展则涉及的不多，也不够宽广，这也是目前存在的 主要问题。 本文采用目前工业控制常用的 PLC 作为主控元件的控制系统，其特点是价格低，编程简单， 一般工程技术人员以及稍懂电气维修人员都能编程，并且易于功能扩展。 为了避免对环境的污染，污水必须得到妥善的处理。PLC 在过滤流程控制系统中的应用， 具有巨大的经济和社会价值。这些优点能够极大地提高 PLC 在污水处理控制系统中的应用的效 率,也是企业的科学化、正规化管理,与世界接轨的重要条件。因此，学习这门技术是很有必要的。 【预期的效果及指标】 1 分析被控对象和明确控制要求 2 根据系统的控制要求，确定系统的输入设备的数量及种类，明确输入信号的特点，选择与 之相匹配的输入模块。根据负载的要求选用合适的输出模块。确定输入输出点数。 3 对确定的控制对象，要明确划分控制的各个阶段及各阶段的特点，阶段之间的转换条件， 归纳出各执行元件的动作节拍表，画出控制流程图。 4 控制程序设计 【进度安排】11 月 21 日11 月 30 日：毕业调查实习，与指导老师交流设计事宜。 12 月 1 日12 月 20 日：查阅文献、收集资料。 12 月 21 日12 月 31 日：确定系统的设计方案，撰写开题报告。 元月 1 日元月 31 日：总体设计、 、编程等内容。 2 月 1 日4 月 30 日：撰写毕业论文。 5 月 1 日5 月 20 日：最后修订。 5 月 21 日左右：毕业设计答辩。 【参考文献】 1孙平 可编程控制器原理及应用.高等教育出版社.2003 年 2华成英电子技术.中央广播电视大学出版社.1996 年 3欧姆龙cpm2ah 编程手册.2005 年 4李建兴可编程序控制器应用技术.北京机械工业出版社.2004 年 5陈伯时电力拖动自动控制系统. 北京机械工业出版社.2000 年 6吴俐君电力拖动自动控制系统实验.徐州:中国矿业大学出版社.2002 年 7 郝力文 车间运输小车的智能控制. 机械. 2001 年 【指导教师意见】 （有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等） 同意提交开题论证 修改后提交 不同意提交（请说明理由） 指导教师签章： 年 月 日 【系部意见】 同意指导教师意见 不同意指导教师意见（请说明理由） 其它（请说明） 队系（部）主任签章： 年 月 日 PLC 在污水处理控制系统中的应用在污水处理控制系统中的应用 .(name) 0401 电子信息 摘摘 要要随着中国经济的发展和人民生活水平的逐步提高，必然对环境质量提出更高的要求。 解决好污水污染问题，对污水进行处理后再进行排放，是生态环境保护以及为人们营 造舒适生活环境的重要条件。PLC 在污水处理控制系统中的应用，具有巨大的经济和 社会价值。 关键词关键词污水处理 PLC 控制系统 The application of PLC in sewage disposal control system Yafeng Liu 0401 Electrical Information Abstract: With the development of Chinas economy and the improvement of peoples living standards, higher requirement of environment quality is put forward unavoidably. To solve the problem of the sewage pollution and discharge the sewage after disposal is the important factor to ecological environment and the construct of comfortable surroundings for people. The application of PLC in sewage disposal control system has huge economic and social value. Key words: Sewage disposal PLC control system 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论1 1 1.1 课题背景 .1 1.2 PLC 的发展趋势3 第二章第二章 污水处理控制系统的工艺流程及设备控制要求污水处理控制系统的工艺流程及设备控制要求4 4 2.1 污水处理的工艺流程 .4 2.2 系统组成 .4 2.3 设备控制原理 .5 第三章第三章 污水处理控制系统的污水处理控制系统的 PLCPLC 选型和资源配置选型和资源配置7 7 3.1 控制系统构成图 .7 3.2 远程 I/O 框架配置图 .8 3.3 模块功能概述 .8 第四章第四章 污水处理控制系统流程图污水处理控制系统流程图9 9 4.1 编程软件 .9 4.2 流程图 .9 4.3 I/O 对应的内部寄存器地址.10 第五章第五章 污水处理控制系统的污水处理控制系统的 PLCPLC 程序程序1212 5.1 程序的构成 12 5.2 系统资源分配 12 5.3 源程序 22 第六章第六章 设计小结设计小结5454 致致 谢谢5555 参考文献参考文献5656 第一章第一章 绪论绪论 1.1 课题背景 可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上 开发起来的，最初叫做可编程控制器（Programmable Logic Controller） ，即 PLC。用途广泛，用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的 程序不仅可以进行逻辑控制，还可以定时、计数和算术运算等，通过数字量和 模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。1968 年美国通用汽车公司首 先提出可编程控制器的概念。在 1969 年，美国数字设备公司（DEC）终于研 制出第一台 PLC。 1、PLC 的组成 （1）中央处理器（CPU） （2）存储器 （3）输入/输出（I/O）单元 （4）电源部分 （5）通信端口 （6）编程器 （7）特殊功能单元 2、PLC 的特点 （1）高可靠性 硬件方面，由于采用性能优良的开关电源，并对采用的器件进行严格的筛选等， 具有很强的振动冲击性能等。 软件方面，PLC 的监控定时器可用于监视执行用户程序的专用运算处理器的延 迟，保证在程序出错和程序调试时，避免因程序错误而出现死循环，等。 （2）应用灵活、使用方便 用户可以根据自己控制系统的大小来选择。 用户可以根据自己控制系统的工艺流程来选择。 用户可以根据自己控制系统的控制要求来选择。 当用户控制系统要求改变时，不改动 PLC 外部接线，只须修改程序。 （3）面向控制过程的编程语言，容易掌握 PLC 的编程语言采用继电器控制电路的梯形图语言，清晰直观。 （4）易于安装、调试、维修 在安装时，由于 PLC 的输入/输出接口做的很好，因此可以直接和外部设备相 连，而且不须专业的接口电路。 调试可以先在试验室模拟完成，模拟调试完成后再现场安装、调试。从而缩短 周期。 在维修方面，PLC 完善的诊断和显示功能，通过模块上的显示或编程器等很容 易地找出故障的模块。 （5）网络功能强大 PLC 不仅能做到远程控制、进行 PLC 内部通信与上位机进行通信，还具备专 业上网、无线上网等功能。从而提高经济效应。 （6）体积小、重量轻 PLC 内部电路采用微电子技术设计。 3、PLC 的应用领域 目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、 汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类： （1）开关量逻辑控制 取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制， 也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨 床、包装生产线、电镀流水线等。 （2）工业过程控制 在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化 的量（即模拟量） ，PLC 采用相应的 A/D 和 D/A 转换模块及各种各样的控制算法程 序来处理模拟量，完成闭环控制。PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种 调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 （3）运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如 可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、 机器人、电梯等场合。 （4）数据处理 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算） 、数据传送、数据转 换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一 般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 （5）通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化 网络的发展，现在的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 1.2 PLC 的发展趋势 PLC 具有可靠性高、使用方便、编程简单、体积小、重量轻等特点。目前，全 世界 PLC 生产厂家约为 200 家，生产 300 多个品种。作为控制装置，它在许多工 业领域都得到广泛的应用。随着微处理器技术和现代通信技术的发展，PLC 也得到 了迅速发展，其技术和产品日趋完善。PLC 的主要发展趋势主要表现在以下几个方 面。 （1）高速度、高 I/O 容量、功能强大 随着 CPU 处理速度的提高，PLC 程序执行的速度也越来越快；大规模和超大 规模集成电路的发展，相应地使 I/O 的容量也得到增加；智能模块的增加，使 PLC 能够实现的功能越来越多。 （2）强大的 PLC 联网能力 随着人们对工业自动化的要求越来越高，人们已经不再满足对几个设备、几 条生产线的 PLC 控制，而是要求实现对全工厂的自动化，所以提高 PLC 控制系统 的网络功能成为 PLC 的发展趋势。以后人们不仅能通过通信模块进行 PLC 与 PLC、PLC 与上位机之间的连接，还能通过拨号或者无线的方式使 PLC 联网。 （3）编程软件多样化 PLC 的梯形图语言、助记符语言和功能模块语言虽然使用方便，而且也能很好 地实现控制要求，但是在处理一些高级功能（BASIC、C、FORTRAN 等） 、图形语 言、汇编语言兼容。这样不仅可以通过梯形图语言、助记符语言和功能模块语言来 编写程序，也可以通过高级语言来编程。 第二章第二章 污水处理控制系统的工艺流程及设备控制要求污水处理控制系统的工艺流程及设备控制要求 2.1 污水处理的工艺流程 污水处理采用 SBR 污水生物处理工艺，是按“进水、反应（曝气等） 、沉淀、 排水”步骤周期性进行生化反应。从污水流入开始到排水结束算做一个周期。工艺 流程图如图所示，基本操作运行程序如下。 （1）进水 进水阀门打开，污水通过粗格栅过滤，经过水泵，然后细格栅过滤到达 SBR 池。 （2）反应 进水到一定液位后，停止进水，空气阀门打开，鼓风机启动，开始曝气，同时 潜水搅拌器和回流污泥泵运行。 （3）沉淀 当 SBR 池停止曝气以后，空气阀门关闭，潜水搅拌器和回流污泥泵停止运行， 开始重力沉淀和泥水分离。 （4）排水 SBR 池水位达到最高水位，并经过沉淀工艺以后，上清夜（上面的清夜）由滗 水器缓慢排出池外。在池水位达到处理周期开始时的最低水位时，停止滗水。剩余 污泥泵在滗水器停止运行后开始运行，排泥至储泥池。 污水 污水池水泵 SBR 池 储泥池 鼓风机 处理后的污水 肥料 图 1 SBR 工艺流程图 2.2 系统组成 本工程为污水处理厂污水处理工程，所有设备都具有自动/手动功能。当设备 处于自动工作方式下时，所有设备按 PLC 程序工作。 在中央控制室设有一台上位监控机，一个模拟显示屏。在值班室设有一个 PLC 控制箱，负责对所控设备状态监控及有关模拟量的采集工作。监控管理机与 PLC 通过通信电缆（屏蔽双绞线）连接。 2.3 设备控制原理 （1） 两台粗格栅除污机，由时间间隔来控制其开或者停。一般开 10min,停 1h。 （2） 两台水泵，由浮球控制。当集水池处于低水位时，关闭所有泵；当水位 较高时，开一台水泵；当水位高时，开两台水泵；当水位很高时，发报警信号。 （3） 两台细格栅由时间控制其开或停。一般开 10min,停 1h。 （4） 当有一台细格栅工作时，皮带运输机滞后 10s 开机。 （5） SBR 池内进水阀门依次开启，当 1#池水位升到一定液位后关阀门，然后 开 2#进水阀门，2#池水位升到一定液位后关阀门，然后开 3#进水阀门，依次类推。 （6） 进水阀门关闭后，空气阀门开启，潜水搅拌器和回流污泥泵同时开启。 曝气 3 h 后关闭空气阀门，潜水搅拌器和回流污泥泵也随之关闭。 （7） 空气阀门关闭 1h 后，滗谁器开始运行。SBR 池液位下降到一定液位后 停止运行。 （8） 剩余污泥泵在滗水器停止运行后开始运行，排泥至储泥池。储泥池液位 达到高液位或 1h 后停止运行。 （9） 当开启 1 个空气阀门时，开启一台鼓风机，当开启 2 个或 3 个空气阀门 时，开两台鼓风机。 （10） 脱水机按水处理工艺要求工作，单体为自动化组。 设备与其在工艺中代号的对应关系表如表 1 所示。 表 1 控制设备与其在工艺中代号的对应关系表 代号对应的设备代号对应的设备 M1011#粗格栅除污机M1022#粗格栅除污机 M2011#水泵M2022#水泵 M2033#水泵M3011#细格栅除污机 M3022#细格栅除污机M4皮带运输机 M5011#沉砂池M5022#沉砂池 M6砂水分离器M7011#SBR 池进水阀门 M7022#SBR 池进水阀门M7033#SBR 池进水阀门 M7044#SBR 池进水阀门M8011#SBR 池潜水搅拌器 M8022#SBR 池潜水搅拌器M8033#SBR 池潜水搅拌器 M8044#SBR 池潜水搅拌器M9011#SBR 池空气阀门 M9022#SBR 池空气阀门M9033#SBR 池空气阀门 M9044#SBR 池空气阀门M10011、M100121#SBR 池两个滗水器 M10021、M100222#SBR 池两个滗水器M10031、M100323#SBR 池两个滗水器 M10041、M100424#SBR 池两个滗水器M11011#SBR 池剩余污泥泵 M11022#SBR 池剩余污泥泵M11033#SBR 池剩余污泥泵 M11044#SBR 池剩余污泥泵M12011#SBR 池回流污泥泵 M12022#SBR 池回流污泥泵M12033#SBR 池回流污泥泵 M12044#SBR 池回流污泥泵M13011#鼓风机 M13022#鼓风机M13033#鼓风机 M14总的空气电动阀LT101集水池 1#浮球开关 LT102集水池 2#浮球开关LT103集水池 3#浮球开关 LT104集水池 4#浮球开关LT301储泥池 1#浮球开关 LT302储泥池 2#浮球开关LT2011#SBR 池超声波液位计 LT2022#SBR 池超声波液位计LT2033#SBR 池超声波液位计 LT2044#SBR 池超声波液位计FT1液体流量计 FT2气体流量计AT1011#SBR 池 DO 仪 AT1022#SBR 池 DO 仪AT1033#SBR 池 DO 仪 AT1044#SBR 池 DO 仪M15脱水机 第三章第三章 污水处理控制系统的污水处理控制系统的 PLC 选型和资源配置选型和资源配置 3.1 控制系统构成图 （1）监控系统图 监控系统图如图 2 所示： 水 泵 鼓 风 机 DO 仪 液 位 计 图 2 污水处理监控系统图 （2）主控 PLC 框架配置图 主控 PLC 框架配置图如图 3 所示： 图 3 主控 PLC 框架配置图 上位监控机打印 机 模拟显示屏 主控 PLC远程 I/O 3.2 远程 I/O 框架配置图 远程 I/O 框架配置图如图 4 所示： U-02RSU-05T Q100-Q117 U-05T Q120-Q137 U-05T Q140-Q157 图 4 远程 I/O 框架配置图 3.3 模块功能概述 （1）U-01DM 专门为华光 SU-5/SU-6 系列 PLC 而生产的数据通信模块，使用 U-01DM 就可以与其他 PLC 或上位计算机进行串行通信。 （2）U-55N 数字量输入模块，输入点数为 16 点，主要用来将外部一些信号 输入到 PLC，如行程开关信号等。 （3）U-05T 数字量输出模块，输出点数为 16 点，主要用来将控制信号输出 到相应的器件，实现控制。 （4）U-01AD 模拟量输入模块，用于将模拟量信号（电压、电流）变换成数 字信号。本模块具有 4 个通道，各通道将模拟输入信号分时变换成（04095）或 （-4095+4095）的数字信号，并逐个向 CPU 输出。 （5）U-02RM 和 U-02RS 远程 I/O 模块，主控 PLC 利用 U-02RM 模块，采用 串行通信的方式控制扩展 I/O。 （6）U-DMY 填空模块，它的外形尺寸和输入/输出模块一样。 第四章第四章 污水处理控制系统流程图污水处理控制系统流程图 4.1 编程软件 编程软件采用华光公司为其生产的 PLC 而设计的编程软件 DirectSOFT2.3。 DirectSOFT2.3 是INDOS 环境下的 PLC 编程软件，使用方便、简单、功能 强大，利用它可进行程序设计、编程实现、编写注释说明文档、语法检查及与 PLC 进行通讯等。 4.2 流程图 程序主要依据 SBR 法污水处理工艺（进水、反应、沉淀、排水） 、根据各环节 设备的运行状况进行编制。具体一个 SBR 池、一个周期的流程图如图 6 所示。而 整个工程有 4 个 SBR 池，整个工程的进程时序图如图 5 所示。 程序主要有以下几种模式：自动模式、手动模式、报警模式等。 （1）自动模式 在这种模式下，PLC 将运行已经设置好的程序和参数（适用 于一切都工作正常的情况） 。 （2）手动模式 此模式主要是针对测试或出现问题时适用的（如水泵出现故 障、阀门开不到位等情况） 。本工程中，所有设备都具有手动功能。在手动模式下， 设备运行不再按照 PLC 程序运行，完全是通过人的操作来完成。 （3）报警模式 为了确保整个系统的安全运行，特设置了此模式。当 SBR 池 水位过高时，开始报警，防止 SBR 池内水溢出。 1#SBR 池 进水沉淀反应排水进水反应 2#SBR 池 进水沉淀反应排水进水反应 进水沉淀反应排水进水 进水沉淀反应排水 3#SBR 池 4#SBR 池 图 5 整个工程的进程时序图 低 开始 集水池水位 高 进水 SBR 池水位 反应（曝气等） 沉淀 排水 结束 曝气 3 小时 沉淀 1 小时 低 高 时间未到 时间未到 时间到 时间到 图 6 一个 SBR 池子、一个周期的流程图 4.3 I/O 对应的内部寄存器地址 输入量对应的内部寄存器地址范围 R40400R40423，所以对应的寄存器地址从 R40400 开始。具体对应关系如表 2。 表 2 数字输入量对应的内部寄存器地址 数字输入量内部寄存器地址数字输入量内部寄存器地址 101117R40400120137R40401 140157R40402160177R40403 11001117R4040411201137R40405 11401157R4040611601177R40407 模拟量输入模块采用 32 点输入方式，3 个模拟量输入模块对应的输入点依次 为 12001237、12401277、13001337。具体对应关系如表 3 所示。 表 3 模拟输入量对应的内部寄存器地址 模拟输入量内部寄存器地址模拟输入量内部寄存器地址 12001237R4041 R4041112401277R40412 R40413 13001337R40414 R40415 输出量对应的内部寄存器地址范围为 R40500R40523。所以对应的寄存器地址 从 R40500 开始。具体对应关系如表 4 所示。 表 4 数字输出量对应的内部寄存器地址 模拟输入量内部寄存器地址模拟输入量内部寄存器地址 Q0Q17R40500Q20Q37R40501 Q40Q57R40502Q60Q77R40503 远程 I/O 只有输出量，具体对应关系如表 5 所示： 表 5 远程 I/O 输出量对应的内部寄存器地址 模拟输入量内部寄存器地址模拟输入量内部寄存器地址 Q100Q117R40504Q120Q137R40505 Q140Q157R40506 第五章第五章 污水处理控制系统的污水处理控制系统的 PLC 程序程序 5.1 程序的构成 整个程序由以下几个程序模块组成。 （1）主程序 完成对污水处理系统整个工艺流程的控制。 （2）远程 I/O 程序 完成对远程 I/O 的编程,使其按照 PLC 程序工作。 （3）模拟量输入程序 完成模拟量的采集和存储。 5.2 系统资源分配 （1）数字量输入部分 1. 数字量输入模块输入地址分配表 6、表 7、表 8、表 9、表 10、表 11、表 12 和表 13 所示。 表 6 数字量输入模块 1 输入地址分配表 输入地址对应的输入设备 I0M101(1#粗格栅除污机)自动工作方式 I1M101 工作状态信号 I2M102(2#粗格栅除污机)自动工作方式 I3M102 工作状态信号 I4M1(粗格栅除污机)液位超越 I5备用 I6M201 自动工作方式 I7M202 自动工作方式 I10备用 I11M201 工作状态信号 I12M202 工作状态信号 I13备用 I14浮球 LT101 I15浮球 LT102 I16浮球 LT103 I17浮球 LT104 表 7 数字量输入模块 2 输入地址分配表 输入地址对应的输入设备 I20M301(1#粗格栅除污机)自动工作方式 I21M301 工作状态信号 I22M302(2#粗格栅除污机)自动工作方式 I23M302 工作状态信号 I24M4(皮带运输机)自动工作方式 I25M4(皮带运输机)工作状态信号 I26备用 I27备用 I30M501(沉砂池)工作状态信号 I31M502(沉砂池)工作状态信号 I32备用 I33M6 工作状态信号 I34M701(进水阀门)自动工作方式 I35M701(进水阀门)开状态信号 I36M701(进水阀门)关状态信号 I37M702(进水阀门)自动工作方式 表 8 数字量输入模块 3 输入地址分配表 输入地址对应的输入设备 I40M702(进水阀门)开状态信号 I41M702(进水阀门)关状态信号 I42M703(进水阀门)自动工作方式 I43M703(进水阀门)开状态信号 I44M703(进水阀门)关状态信号 I45M704(进水阀门)自动工作方式 I46M704(进水阀门)开状态信号 I47M704(进水阀门)关状态信号 I50M801(潜水搅拌机)运行状态信号 I51M802(潜水搅拌机)运行状态信号 I52M803(潜水搅拌机)运行状态信号 I53M804(潜水搅拌机)运行状态信号 I54M10011(滗水器)自动工作方式 I55M10011(滗水器)运行状态信号 I56备用 I57备用 表 9 数字量输入模块 4 输入地址分配表 输入地址对应的输入设备 I60M10012(滗水器)运行状态信号 I61M10021(滗水器)自动工作方式 I62M10021(滗水器)运行状态信号 I63M10022(滗水器)运行状态信号 I64M10031(滗水器)自动工作方式 I65M10031(滗水器)运行状态信号 I66M10032(滗水器)运行状态信号 I67M10041(滗水器)自动工作方式 I70M10041(滗水器)运行状态信号 I71M10042(滗水器)运行状态信号 I72M1101(剩余污泥泵)自动工作方式 I73M1101(剩余污泥泵)运行状态信号 I74M1102(剩余污泥泵)自动工作方式 I75M1102(剩余污泥泵)运行状态信号 I76备用 I77备用 表 10 数字量输入模块 5 输入地址分配表 输入地址对应的输入设备 I100M1103(剩余污泥泵)自动工作方式 I101M1103(剩余污泥泵)运行状态信号 I102M1104(剩余污泥泵)自动工作方式 I103M1104(剩余污泥泵)运行状态信号 I104浮球 LT301 I105浮球 LT302 I106M1201(回流污泥泵)自动工作方式 I107M1201(回流污泥泵)运行状态信号 I110M1202(回流污泥泵)自动工作方式 I111M1202(回流污泥泵)运行状态信号 I112M1203(回流污泥泵)自动工作方式 I113M1203(回流污泥泵)运行状态信号 I114M1204(回流污泥泵)自动工作方式 I115M1204(回流污泥泵)运行状态信号 I116M1301 自动工作方式 I117M1302 自动工作方式 表 11 数字量输入模块 6 输入地址分配表 输入地址对应的输入设备 I120备用 I121M1301 运行状态信号 I122M1302 运行状态信号 I123备用 I124M14(电动阀)自动工作方式 I125M14(电动阀)开状态信号 I126M14(电动阀)关状态信号 I127备用 I130M901(空气阀门)自动工作方式 I131M901(空气阀门)开状态信号 I132M901(空气阀门)关状态信号 I133M902(空气阀门)自动工作方式 I134M902(空气阀门)开状态信号 I135M902(空气阀门)关状态信号 I136M903(空气阀门)自动工作方式 I137M903(空气阀门)开状态信号 表 12 数字量输入模块 7 输入地址分配表 输入地址对应的输入设备 I140M903(空气阀门)关状态信号 I141M904(空气阀门)自动工作方式 I142M904(空气阀门)开状态信号 I143M904(空气阀门)关状态信号 I144M15(脱水机)运行状态信号 I145M15(脱水机)故障信号 I146备用 I147备用 I150M10012 自动工作方式 I151M10022 自动工作方式 I152M10032 自动工作方式 I153M10042 自动工作方式 I154M10011 高位 I155M10011 低位 I156M10012 高位 I157M10012 低位 表 13 数字量输入模块 8 输入地址分配表 输入地址对应的输入设备 I160M10021 高位 I161M10021 低位 I162M10022 高位 I163M10022 低位 I164M10031 高位 I165M10031 低位 I166M10032 高位 I167M10032 低位 I170M10041 高位 I171M10041 低位 I172M10042 高位 I173M10042 低位 I174备用 I175备用 I176备用 I177备用 （2）模拟量输入部分 模拟量输入模块输入地址分配表如表达式 14、表达式 15 和表 16 所示。 表 14 模拟量输入模块 1 输入地址分配表 表 15 模拟量输入模块 2 输入地址分配表 输入地址对应的输入设备 通道 1液体流量计 FT1 通道 2气体流量计 FT2 通道 3备用 通道 4备用 输入地址对应的输入设备 通道 1超声波液位计 LT201 通道 2超声波液位计 LT202 通道 3超声波液位计 LT203 通道 4超声波液位计 LT204 表 16 模拟量输入模块 3 输入地址分配表 输入地址对应的输入设备 通道 1DO 仪 AT101 通道 2DO 仪 AT102 通道 3DO 仪 AT103 通道 4DO 仪 AT104 （3）数字量输出部分 数字量输出模块输出地址分配表如表 17、表 18、表 19 和表 20 所示。 表 17 数字量输出模块 1 输出地址分配表 输出地址对应的输出设备 Q0开 1#粗格栅除污机(M101) Q1开 2#粗格栅除污机(M102) Q2开 1#水泵(M201) Q3开 2#水泵(M202) Q4备用 Q5开 1#粗格栅除污机(M301) Q6开 2#粗格栅除污机(M302) Q7备用 Q10开皮带运输机(M4) Q11备用 Q12备用 Q13备用 Q14开 1#进水阀门(M701) Q15开 1#进水阀门(M701) Q16开 2#进水阀门(M702) Q17开 2#进水阀门(M702) 表 18 数字量输出模块 2 输出地址分配表 输出地址对应的输出设备 Q20开 3#进水阀门(M703) Q21开 3#进水阀门(M703) Q22开 4#进水阀门(M704) Q23开 4#进水阀门(M704) Q24开 1#潜水搅拌机(M801) Q25开 2#潜水搅拌机(M802) Q26开 3#潜水搅拌机(M803) Q27开 4#潜水搅拌机(M804) Q30开 1#滗水器(M10011) Q31关 1#滗水器(M10011) Q32开 2#滗水器(M10012) Q33关 2#滗水器(M10012) Q34开 1#剩余污泥泵(M1101) Q35开 2#剩余污泥泵(M1102) Q36开 3#剩余污泥泵(M1103) Q37开 4#剩余污泥泵(M1104) 表 19 数字量输出模块 3 输出地址分配表 输出地址对应的输出设备 Q40开 1#回流污泥泵(M1201) Q41开 2#回流污泥泵(M1202) Q42开 3#回流污泥泵(M1203) Q43开 4#回流污泥泵(M1204) Q44开 1#鼓风机(M1301) Q45开 2#鼓风机(M1302) Q46备用 Q47备用 Q50开电动阀(M1401) Q51关电动阀(M1401) Q52开 1#空气阀门(M901) Q53关 1#空气阀门(M901) Q54开 2#空气阀门(M902) Q55关 2#空气阀门(M902) Q56开 3#空气阀门(M903) Q57关 3#空气阀门(M903) 表 20 数字量输出模块 4 输出地址分配表 输出地址对应的输出设备 Q60开 4#空气阀门(M904) Q61关 4#空气阀门(M904) Q62LT104 超高报警 Q63开 3#滗水器(M10021) Q64关 3#滗水器(M10021) Q65开 4#滗水器(M10022) Q66关 4#滗水器(M10022) Q67开 5#滗水器(M10031) Q70关 5#滗水器(M10031) Q71开 6#滗水器(M10032) Q72关 6#滗水器(M10032) Q73开 7#滗水器(M10041) Q74关 7#滗水器(M10041) Q75开 8#滗水器(M10042) Q76关 8#滗水器(M10042) Q77备用 （4）远程 I/O 数字量输出部分 远程 I/O 数字量输出模块输出地址分配表如表 21、表 22 和表达式 23 所示。 表 21 远程 I/O 数字量输出模块 1 输出地址分配表 输出地址对应的输出设备 Q1001#粗格栅除污机(M101) Q1012#粗格栅除污机(M102) Q1021#水泵(M201) Q1032#水泵(M202) Q104备用 Q105集水池 1#水位(LT101) Q106集水池 2#水位(LT102) Q107集水池 3#水位(LT103) Q110集水池 4#水位(LT104) Q1111#细格栅除污机(M301) Q1122#细格栅除污机(M302) Q113皮带运输机(M4) Q1141#沉砂池(M501) Q1152#沉砂池(M502) Q116砂水分离器(M6) Q1171#进水阀门(M701) 表 22 远程 I/O 数字量输出模块 2 输出地址分配表 输出地址对应的输出设备 Q1202#进水阀门(M702) Q1213#进水阀门(M703) Q1224#进水阀门(M704) Q1231#潜水搅拌器(M801) Q1242#潜水搅拌器(M802) Q1253#潜水搅拌器(M801) Q1264#潜水搅拌器(M802) Q1271#空气阀门(M901) Q1302#空气阀门(M902) Q1313#空气阀门(M903) Q1324#空气阀门(M904) Q1331#滗水器(M10011、M10012) Q1342#滗水器(M10021、M10022) Q1353#滗水器(M10031、M10032) Q1364#滗水器(M10041、M10042) Q1371#剩余污泥泵(M1101) 表 23 远程 I/O 数字量输出模块 3 输出地址分配表 输出地址对应的输出设备 Q1402#剩余污泥泵(M1102) Q1413#剩余污泥泵(M1103) Q1424#剩余污泥泵(M1104) Q1431#回流污泥泵(M1201) Q1442#回流污泥泵(M1202) Q1453#回流污泥泵(M1203) Q1464#回流污泥泵(M1204) Q1471#鼓风机(M1301) Q1502#鼓风机(M1302) Q151备用 Q152电动阀(M14) Q153储泥池 1#水位(LT301) Q154储泥池 2#水位(LT302) Q155脱水机(M15) Q156备用 Q157备用 5.3 源程序 5.3.1 主程序 根据污水处理控制系统的工艺流程及设备要求，编写的控制程序如下。 （1） 粗格栅除污机 在自动工作方式下，由时间间隔来控制两台粗格栅除污机开或者停，一般开 10min，停 1h。它的助记符程序为： LD I0 OR I2 OUT M0 LD M0 ANDN T1 TMR T0 K6000 LD M0 AND T0 LDN T0 ATMR T1 K3600 LD M0 AND T0 LDN T0 ATMR T1 K3600 LD M0 ANDN T0 OUT Q0 ；开 1#粗格栅除污机,开 10min,停 1h OUT Q1 ；开 1#粗格栅除污机,开 10min,停 1h 所对应的梯形图如图 7 所示： I0 I2 M0 M0 T0 M0 T0 T1 T0 M0 OUT TMR T0 K6000 ATMR T1 K36000 Q0 OUT Q1 OUT 图 7 粗格栅除污机梯形图 （2）进水阀门 辅助继电器 在本段程序中，辅助继电器 M1 在集水池水位高、很高或超高为“ON” 。当 2#、3#、4#进水阀门有一个打开，M2 为“ON” ；当 1#、3#、4#进水阀门有一个打 开，M3 为“ON” ；当 1#、2#、4#进水阀门有一个打开，M4 为“ON” ；当 1#、2#、3#进水阀门有一个打开，M5 为“ON” 。它的助记符程序为： LD I15 OR I16 OR I17 ANDN I14 OUT M1 ；水位高、很高或超高 LD Q16 OR Q20 OR Q22 OUT M2 ；2#、3#、4#进水阀门其中一个是开的 LD Q14 OR Q20 OR Q22 OUT M3 ；1#、3#、4#进水阀门其中一个是开的 LD Q14 OR Q16 OR Q22 OUT M4 ；1#、2#、4#进水阀门其中一个是开的 LD Q14 OR Q16 OR Q20 OUT M5 ；1#、2#、3#进水阀门其中一个是开的 所对应的梯形图如图所示： I14 M1 OUT I15 I16 I17 Q16 Q20 Q22 Q14 Q20 Q22 Q14 Q16 Q22 Q14 Q16 Q20 M5 O