论自来水厂中的PLC自控技术的运用

1、摘要1.引言”1. 1木课题的研究背景和意义”1.2系统及仪器仪表说明”论自来水厂中的plc自控技术的运用xxx学院毕业设计（论文） 设计（论文）题冃 办学点（系）专业班级学号学生姓名指导教师2012届）论自来水厂中的plc自控技术的运用xxxxxxxx xxxxxxx xxxxx xxx xxxx 职称xx （冃录”2. 1plc 白勺 间 夕卜”52.2plc 白勺.1 彳乍”52. plc的概况及结构图”52. 2.1 口诊断测试扫描过程2. 2. 2与网络进彳丁通信的扫描过程2. 2. 3用户程序扫描过程”2. 2. 4读输入、写输出扫描过程”2. 3 plc 的结构图及其各部分的功能

2、,62. 3. 1中央处理单元2. 3. 2存储器2. 3. 3输入单元”2. 3. 4输出单元；,2. 3. 5电源3. mcgs 丁控组态软件”3. 1 mcgs组态软件简介”3. 2运用mcgs组态软件建立运行程序的过程 杯“杠“”“84. plc控制系统设计”114. 1plc程序设计的步骤”114.2s7-200plc 选型,134.3控制过程设计”4. 3. 14. 3.2ilc rho 鬥口录i”,plc 控制自动加矶”134. 3.3工控制单兀 ”134.4 plc 编程4. 4. 1plc控制系统工作流程4. 4.2曲门子s7-200型plc控制i/o分配表及中间变量分配表”

3、144. 4.3西门子s7-200型plc控制梯形图”15参考4 5 无壬丿丁试19。 /t?金（谒扌” 文献”,”,25论自来水厂中的plc自控技术的运用供水是一个对国计民生很重要的产业，随着人民生活条件的提高、小康社会的达成，对 自來水水质的要求也不断提高。水处理厂的计算机控制系统是用來保证连续、安全、优质 供水的重要扌昔施。本文通过我国中小型水厂的自动化控制系统，以及国内外水厂的自动化 控制系统，设计了一套以plc s7-200作为控制器的自來水口动控制系统，该系统能实时 监测水质的变化、取水流量的多少、ph值以及管网压力，还有监控厂区的安全，自动控制 投矶的多少、加氯的多少，还能自动存

4、储原始的数据。此系统不仅降低了能耗、节约了成 木、还减少了维修工作的强度、提高了管理水平、最重要的是确保供水质量，还能推进我 国给水工艺的发展，对减小与国外先进技术的差距都具有重要的总义。通过运行情况表 明，该系统不仅功能齐全，而且性能稳定，具有较强的实用性。关键词：plc；自动化控制系统；上位机监控系统11.1木课题的研究背景和意义随着中国经济的发展，水对人民的正常生活的影响也越来越人，人们对供水的质量等耍 求也越来越高，同时也更加重视了供水系统的能耗问题。加强供水系统工况的监测是一项 巫要而有效的节水降耗措施，因此加强水处理厂的各个工艺环节的自动监测与控制貝有重 要意义。我国城镇供水在改革

5、开放的二十几年中得到了大发展与大捉高。卫生部公布的 第三次国家卫生服务调查主要结果显示，我国城市自来水普及率达到96%,农村自來 水普及率为34%。因为我国总体上是一个水资源匮乏的国家，所以在发展供水事业的同时 也要考虑节约用水，捉高水资源利用率，特别是目前我国的城镇供水在水质处理、工艺设 施和管网建设上，与发达国家相比还有一定差距，因此有必要提高城镇水厂的自动化程 度。水厂自动化的主耍h的不仅是节省劳动力，更主耍的是实现可靠、优质、高效的供水 保证。生产过程的自动检测、调整、控制和事故报警可保证设备在规定状态下运行，防范 事故于未然，实现不间断的可靠供水；投药、过滤、消毒等工艺过程实施闭环控

6、制，nj以 随着水量、水质的变化及时调整工艺参数，保证出水水质达标；出厂水压自动调整，能保 证稳定的服务水压，减少爆管和漏失水量；生产过程的优化运行可以大大减少水、气、电 利各种药剂的浪费，达到低耗高效。县镇水厂不同于人中型水厂，其供水规模较小、占地 面积较小、日变化系数和时变化系数均较大，水厂技术力量较薄弱、管理水平较低、财力 较为紧张等，这就决定了设计思路有别于大中型水厂，但又因其覆盖而广、数量众多，所 以屮、小型自來水厂的自动化控制系统研究有着广泛的前景。依靠现代化技术手段对生产 过程进行控制和管理，提高设备的运行效率和可靠性，节省宝贵的水、电资源，是技术发 展的必然趋势1。1. 2系统

7、及仪器仪表说明本系统包括中控室、取水井、加矶加氯间、反应池、过滤池、清水池、送水泵房、管网 等各坏节组成，各子系统由plc站控制，屮控室有2台分别用于生产管理与监控的算机， 中控计算机可实时显示各plc单元控制的仪表、机电、加矶、加氯设备和滤池在内的t作 悄况，可对系统的所有设备进行远程操作和控制。plc接收流量、浊度、压力无线远传信 号，控制加氯、加矶量；管理计算机用于显示、存储视频信号，以便于管理。图1.1是水厂自动化控制系统总体结构图。本设计将以此为蓝木，结合农村屮大型自来 水厂的具体情况及客户要求，设计出最合适的方案：整个系统分为三部分：水质监测系统、视频监控系统、管网压力无线远传系统

8、。2水质监测系统主要由信息釆集、信息分析、信息管理与反馈三部分组成。其屮信息采集 部分由流量检测仪、浊度检测仪、余氯分析仪、ph检测仪、压力变送器组成；信息分析部 分由plc可编程控制器组成；信息管理与反馈部分由组态软件mcgs、工控机组成。视频监控系统由前端摄像、信号传输、图像处理、显示和记录四部分组成。前端摄像： 负责摄取现场的画而并将图像信号转变为町传输的电信号，包括摄像机、镜头、防护罩、 支架等；信号传输：川于传送现场的视频信号，包括解码器、视频电缆、图像采集卡等； 图像处理：集中接收和处理现场发送冋来的各种信号，并迹行相应的控制和管理工作；显 示和记录：将前端设备传回的视频信号转化为

9、图像信号并显示和记录，主要包括显示器和 大容量硬盘两部分。管网压力无线远传系统主要由数据采集设备、数据传输设备、数据接收设备三人部分组 成。数据采集设备是压力变送器；数据传输设备是无线网络转换器；数据接收设备是对接 收到的数据进行存储和管理，将实时数据和历史数据传送给电脑软件系统。仪器仪表的分布主要设置在三个地段：取水口处检测水源各项指标，保证最快地决策投 矶量，避免由于延迟带來的投矶量误差；滤池后检测的各项指标起到反馈调节的作用，h 动微调投矶加氯量，使整个系统成为一个闭环调节系统，保证实现最佳控制；在h来水出 厂z前再对所有指标做一次检测，一方而这个数据上报管理机构存档，可以直接打印报 表

10、，另一方而是为防止特殊坏境卜清水池污染等突发事件发生时可以及时报警。342. plc的概况及结构图2. 1 plc的简介可编程逻辑控制器(programmable logic controller)简称plc,最初只能进行计数、 定时及开关量的逻辑控制。随着计算机技术的发展，町编程逻辑控制器的功能不断扩展和 完善，其功能远远超出了逻辑控制的范围，具有了 pid、ad、da、算术运算、数字量智 能控制、监控、通信联网等多方面的功能，它已变成了实际意义上的一种工业控制计算 机。plc与通川计算机没有什么区别，只是一台增强了 i/o功能的可与控制对彖方便连接 的计算机。其完成控制的实质是按一定算法进

11、行i/o变换，并将这个变换实现，应用丁工 业现场。plc的编程语言有梯形图语言、语句表语言、逻辑图语言、功能表语言和高级语言6。 本设计使用梯形图语言编程。2.2 plc的工作原理plc开始运行后，在系统程序的监控下周而复始地按照一定的顺序对系统内部的各种任 务进行查询，判断和执行，这个过程实质上是按照巡回扫描的方式进行的。执行一次巡回 扫描所需要的时间称作扫描周期。plc可被看作是在系统软件支持卜的一种扫描设备。它一直周而复始地循环扫描并执行 由系统软件规定好的任务。用户程序只是扫描周期的一个组成部分，川户程序不运行时， plc也在扫描，只不过在一个周期中去除了川户程序和读输入、写输出这几部

12、分内容。典 型的plc在一个周期中可完成以下几个扫描过程：2.2. 1 h诊断测试扫描过程为保证设备的可靠性，即使反应所出现的故障，plc都具有自监视功能。(1) 2. 2与网络进行通信的扫描过程一般小型系统没冇这一扫描过程，配冇网络的plc系统才有通信扫描过程，这一过程用 于plc z间及plc与上位计算机或终端设备z间的通信。2.2.3用户程序扫描过程机器处于正常运行状态下，每一个扫描周期内都包含该担描过程。1. 2. 4读输入、写输出扫描过程在读输入阶段，cpu对各个输入端了进行扫描，通过输入电路将各输入点的状态锁入输 入映像寄存髀。在写输出阶段，将输出映像寄存器的状态集中锁立到输出锁存

13、器，再经输 出电路传递到输出端子。l01. plc的结构图及具各部分的功能_plc由中央处理单元，存储器，输入单元，输出单元，电源五部分组成。如图2.1所 示。图2. 1 plc的结构图2. 3. 1屮央处理单元（简称cpu）1组成：由控制器，运算器，寄存器组成。2.作川：处理和运行用户程序，进行逻辑和数学运算，控制整个系统，使之协调工作。2. 3. 2存储器1作用：存放系统程序，用户程序，逻辑变量和其它一些信息。2.结构：由存储体，地址译码电路，读写控制电路，数拯寄存器组成。3存储器的类型:rom、ram、eprom、eeprom。2. 3.3输入单元1作用：接收主令元件、检测元件传來的信号

14、。输入方式：数字量、模拟量。输入类型：直流、交流、交直流。2. 3.4输出单元作川：将屮央处理器输出的弱电信号，转换成为现场需要的电平信号输岀，驱动。被控设备的执行元件。输出类型：继电器输出、晶体管输出、晶闸管输岀。2. 3. 5电源作用：将交流电转换成plc内部所需的直流电源，供plc正常工作7。63 . mcgs工控组态软件3 . 1 mcgs工控组态软件简介mcgs (monitor and control generated system)是一套基于 w i ndows 平台的，用于快速 构造和生成上位机监控系统的组态软件包，它为用户捉供了从设备驱动、数拯采集到数拯 处理、流程控制、动

15、画显示、报表输出等解决实际工程问题的完整方案和操作工具。mcgs 组态软件具有多任务、多线程功能，其系统框架采h1vc+编程，通过ole技术向用户提供 vb编程接口，提供丰富的设备驱动构件、动画构件、策略构件，用户可随时扩展系统的功 能。主要特点如f：丰富的设备驱动程序，通过active dll把设备驱动挂接在系统屮，配置简单、速度 快、可靠性高。2强大的网络功能。mcgs强大的网络功能可把tcp/ip网、485/422/423网、modem网结 合在一起构成大型的监控系统和管理系统。2. 开放的ole接口。mcgs以ole自动化技术为基础的开放式扩充接口允许用f使用vb 来快速编制各种设备驱

16、动构件、动画构件和各种策略构件，通过ole接口，用户可以方便 地定制自己特定的系统。系统结构图如图3.1所示。图3. 1 mcgs工控组态软件系统结构图mcgs组态软件系统包括组态坏境和运行环境两人部分，用户所有组态配置过程都是在组 态环境中进行的，用户组态后可半成一个“组态结果数据库”文件。mcgs运行环境是一个 独立的运行系统，它能按照“组态结呆数据库”中的组态方式进行各种处理，完成用户组 态设计的目标和功能刃。系统整体框图如图3. 2所示。7图3. 2 mcgs系统整体框图(2) 2运用mcgs建立运行程序的过程1 启动mcgs组态环境，建立工程项口。项口名称是云梦县倒店水厂自动化控制。

17、进行设备配置。设备配置的冃的是实现上下位机通讯，即实现计算机与智能仪表z间 的连接。通过设备窗口配置数据采集-与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱 动设备共用的数据变量。木控制系统中是实现计算机与plc之间的连接。首先在“设备窗 口”中通过设备工具箱完成设备组态，再双击“通用串口父设备0”进入通用串口父设备 属性编辑界曲，根据通讯要求和连接情况，完成通用串口父设备属性编辑界面中相关的参 数设置，具体设置如图3.3 o图3. 3通用串口设备属性编辑框构造数据库。在实时数据库窗ii建立新的数据库文件。要求与设备要求的数据库一 致。该窗口定义不同类型和名称的变量。作为数据采集、处理、输出控

18、制、动画连接及设备驱动的对象9。实时数据库窗口如图3.4 o图3. 4实时数据库窗口制作图形画而，在用户窗口实现。主要用于设置工程中人机交互的界而。本控制系统 是根据水厂控制的工艺要求以及需要显示的数据，设计人机交互的曲血。下图是云梦县倒 店水厂白动化控制界而。9图3. 5云梦县倒店水厂口动化控制图在主控窗口建立新t程。主控窗口中可以放置一个设备窗ii和多个用户窗口，负责调 度和管理这些窗口的打开或关闭。主耍的组态操作包括：左义工程的名称，编制工程菜 单，设计封而图形，确定口动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称 及存盘时间等。定义动画链接。动画链接是将动価与数据库变量建立联系

19、，当数据库变量发生改变时 动画就可以表现出来。即当水管中的水开始流动时，动画可以适时显示。运行与调试。当以上步骤完成以后，先进行组态检查通过后就对以进入运行环境调试 10。104 . plc控制系统设计4.1 plc程序设计的步骤plc程序设计-般分为以下几个步骤：程序设计前的准备工作，程序框图设计，程序调 试。1程序设计前的准备工作程序设计前的准备工作大致可分为三个方面：了解系统概况，形成整体概念。这一步的工作主要是通过系统设计方案和软件规 格说明书來了解控制系统的全部功能，控制规模，控制方式，输入和输出信号的种类和数 量，是否冇特殊功能接口，与其它设备的关系、通信内容与方式等。没冇对整个控

20、制系统 的全而了解，就不能对各种控制设备z间的关联有真止的理解，编出的程序拿到现场去运 行，肯定是问题百出，不能使用。熟悉被控制对象，编出高质量的程序。这一步的工作是通过熟悉生产t艺说明书 和软件规格说明书来进行的。可把控制对象和控制功能分类，按响应要求、信号用途或按 控制区域进行划分。确定检测设备和控制设备的物理位置，深入细致地了解每一个检测信 号和控制信号的形式、功能、规模、和互间的关系并预见以后可能出现的问题，使程序设 计有的放矢。在熟悉被控对象的同时，还要认真借鉴以前程序设计屮的经验和教训，总结各种问题的 解决方法。（3）充分利用硕件和软件工具。如果是得用计算机编程，可以人人提高编程的

21、效率和 质量。2 程序框图设计这一步的主耍工作是根据软件设计规格书的总体耍求和控制系统的具体情况，确定应用 程序的基木结构，按程序设计标准绘制出程序结构框图；然后再根据工艺要求，绘制出各 功能单元的详细功能框图。有的系统的应川软件已经模块化，那就耍对相应程序进行定 义，规定其功能，确定各块z间的连接关系，然后再绘出各模块内部的详细框图。框图是 编程的主要依据，要尽可能地详细。这步完成后，就会对全部控制程序功能的实现有一个 整体概念。3. 编写程序根据设计出的框图逐条地编写控制程序，这是整个程序设计工作的核心部分。梯形图语 言是最普遍使用的编程语言。在编写程序的过程中，可以借鉴已冇标准程序，但必

22、须弄11懂这些程序段，否则将会给后续工作带来困难和损失。另外，在编写程序的过程中要及 时对程序进行注释，以免忘记和互之间的关系，要随编随注。注释要包括程序的功能、逻 辑关系说明、设计思想、信号的来源和去向，以便阅读和调试。4. 程序调试程序调试是整个应川程序设计过程中一项很重要的内容，它町以初步检查程序的实际效 果。程序调试和程序编吗是分不开的，程序的许多功能是在调试中修改和完善的。调试时 应先从各功能单元入手，设左输入信号，观察输出信号的变化情况，必要时可以借用某些 仪器仪衣。各功能单兀测试完成后，再贯通全部程序，调试各部分的接口情况，直到满意 为止。程序调试叮以在实验室进行，也可以在现场进

23、行。如果是在现场进行程序调试，就 要将plc系统与现场信号隔离，可以使用暂停输入输出服务指令，也可以切断输入输出模 块的外部电源，以免引起不可预料的、可能造成事故的机械设备动作11。(3) 2 s7-200 plc 选型西门子s7-200系列plc可以应用于各种自动化系统，其结构紧凑并有功能强大的指令 集。在v4.0 step 7 micro/win sp3编程环境下用比较简单的梯形图进行编写程序更加灵 活、方便的解决自动化任务。根据控制系统参数对plc模拟量、数字量i/o点数、性质的 要求，以及系统设计原则，综合考虑各i/o点电压、电流的性质，plc选择s7-200系列， 其cpu单元为cp

24、u226,需要四个扩展模块，根据信号的人小，分布情况，对各i/o点进行 分组分配。plc s7-200系列实物图如图4. 1所示。图4. 1 plc s7-200系列实物图4.3控制过程设计控制过程主要完成加矶、加氯量的调节，通过plc來实现。3. 3. 1 plc控制自动加矶12口來水水质处理过程中，加矶是通过工控机分析接收到的相应传感器信号來控制阀门开关开合实现的。由丁不同时段天然水源浊度不同、用户用水量不同，需要加入明矶的 用量也不同，所以在水输入前端要先检测这两个指标，以此控制加入矶的棊本量。处理过 后，还要对水质进行二次检验，即在沉淀池出水口再用浊度仪检测，与预设标准量比校后， 由p

25、lc产生相应的反馈值对阀门进行闭环调节，这样就可以保证处理过后的水浊度基本达 标。3.2 plc控制自动加氯相比于浊度控制，加氯量控制了沉淀池前端检测坏节，控制相对比较简单，肓接在自来水出厂前检测，将其检测值传输给工控机，通过工控机分析，与标准量进行比较，用此 差值來控制阀门开合状态。但是加氯量要有个预设值，这个预设值耍根据安装现场调试确 定，可选余氯测量采用人工取样、化验分析模式，根据检测数据，人工选取加氯量。3. 3工控机单元丁控机是整个系统的监控屮心，该控制系统采川“t控机+plc”模式，用于生产管理的计算机，根据plc上传的各仪农所检测到的数据，结合相关标准，经过分析后，将结果 下传给

26、pi.c,最后|±i plc控制如加矶、加氯，根据管压信号控制水流量。监控计算机主要 是通过显示、存储接收到的视频信号來保证水厂安全，以便于管理，并对自动生成各监测点 数据历史曲线,方便用户查看13 o4.4 plc编程4. 4. 1 plc控制系统工作流程控制基木过程plc实时监测整个水处理过程中的9路工艺信号，一方血把信号传给工控机，通过组态软件实时显示出来。另一方而主要根据各点的实时输入信号，控制调节加药量大小， 保持成品水质，达到口动控制水质的目的。模拟量控制（1）控制f1的：保证自來水厂出水口浊度在2到5 z间的前提下，尽量节省用矶量。对投矶仪的控制主耍是通过plc控制电动

27、调节阀开口大小，电动调节阀控制电流为420mao其中4ma对应电动调节阀关闭状态，20ma对应电动调节阀最大开启。（2）基本控制思路：浊度控制分粗调和细调两步，先根据取水浊度初步决定调节输出范围，再根据成品水浊度进行精细调节确泄加药量，保证成品水质。若取水口浊度大于 50,电动调节阀开启到最大，plc控制输出20ma电流；若取水口浊度大于30小于等于50, 电动调节阀门开启75%, plc控制输出16ma电流；若取水口浊度大于15小于等于30,电动 13调节阀门开启50%, plc控制输出12ma电流；若取水口浊度大于5小于等于15,电动调 节阀门开启25%,plc控制输出8ma电流;若取水口

28、浊度大于2小于等于5,电动调节阀门 开启为10%, plc控制输出5. 6ma电流。在以上初步设定范围内，再判断沉淀池浊度，当沉 淀池浊度人于5时，增人电动调节阀的开启度，plc的控制输出电流增人；当沉淀池的浊 度小于2时，减小电动调节阀的开启度，plc的控制输出电流减小。4. 4. 2西门子s7-200型plc控制i/o分配表及中间变量分配表4. 4. 3西门子s7-200型plc控制梯形图网络1,将各个输入模拟量传送到相应的显示存储单元，上位机通过rs485串行通信 口读取显示存储单元中的数据，通过mcgs界面显示。中间分配网络如图4. 2所示。14图4.2中间变量分配网络15网络2实现加

29、矶粗调。通过取水浊度初步设置加矶控制输岀范围，将各个浊度段对应 的控制输出电流初值放入变量寄存器。当取水口浊度值人于50时，plc控制输岀20ma电 流，对应d/a的数字量为32767；当取水口浊度值大于30小于等于50时，plc控制输出 16ma电流，对应d/a的数字量为26214；当取水口浊度值大于15小于等于30时，plc控 制输出12m电流，对应d/a的数字量为19660；当取水口浊度值大于5小于等于15时， plc控制输出8ma电流，对应d/a的数字量为13107；当取水口浊度值人于2小于等于5 时，plc控制输出5. 6ma电流，对应d/a的数字量为9175；当取水口浊度值小于等于

30、2 时,plc控制输出4ma电流，对应d/a的数字量为6553。加矶粗调网络如图43所示。图4. 3加矶粗调网络网络3系统开关。系统在取水泵口设置冇流量计，一方面可以测量取水流量，同时也 作为系统开启的标志。可以选取一定的流量值作为标志，如木方案以10 m3为界，若取水 口流量值人于10 m3证明取水开始工作，就需要开启数字量输出接口的加氯仪和投矶开 关，若取水口流量值小于10 m3就关闭数字量输出接口的加氯和投矶开关。这样能保证氯气和明16矶的充分利用从而避免资源浪费。系统开关网络如图4. 4所示。图4. 4系统开关网络网络4实现加矶细调。取水口浊度大于50小于等于100,电动调节阀开启到最

31、大，plc 控制输出20 ma电流，同时参考成品水浊度，即沉淀池浊度。具体控制方法是先根据进 水口浊度输岀粗调量，延时一定时间后，判断沉淀池浊度，如果沉淀池浊度大于5,控制 电流就在原值的基础上增加一个单位，增大加矶电磁阀开度，最大增加至全开，对应输出 电流20ma；当沉淀池浊度的值小于等于2时，控制电流就在原值的基础上减小一个单位同 时减小加矶电磁阀开度，最小减小至全关，对应输出电流4 ma。最终使沉淀池浊度保持在 2和5之间。调节过程中输出电流值和阀门返回实际开度值对通过组态软件实时显示。如 果控制输出值和阀门返冋开度值相普超过一定范围还可输出故障报警。加矶细调网络如图 4. 5所示。图4

32、. 5加矶细调网络网络5（浊度人于30小于等于50）,网络6（浊度大于15小于等于30）,网络7（浊度 大于15小于等于30）,网络8（浊度大于5小于等于2）,网络9（浊度小于等于2）的梯形图 都与网络4相同，只是初值有变化，在此就不一一列举了。在控制稈序中用到了软手动操作，就是通过pc机操作窗口完成现场设备的控制，也称 18为远程操作。现场设备中的操作方式为软手动如控制加矶量，通过软手动操作而板，可 以实现软手动和自动之间的切换。如果过程变量超出正常范围时的特殊状态或供电系统、 设备发生故障，系统就会报警。上位机监控系统提供一个友好的人机交互平台，作为工作 人员方便直观地监控系统的运行情况。

33、plc的i/o地址分配是一项非常重要的工作，具主要作用是确定各i/o设备的具体功能 及在plc 1/（）模块上的具体物理位置，以便对应唯一-的plc程序地址。1/（）地址分配应按 一定的规律进行，尽量将类似功能的i/o设备的地址编在一起，便于管理。出于plc的程 序设计不可能一步到位，同样i/o地址的分配也不可能一次敲定，在以后的程序设计、调 试或系统进一步改造过程中，都可能增加t/o点数。因此，在t/o点数的初次估算时，应 尽量避免plc的使用能力接近饱和，应该留有一定的裕量，一般为30%左右。这对于工程 预算较为紧张的系统尤为必要。在编写程序的时候我们用到了几个方案，起初是多次判断沉淀池浊

34、度，当沉淀池浊度人 于5,电动调节阀门就在原基础上增人10%, plc控制输出增人1.6ma,再判断出水口浊 度，若其值大于2. 5,电动调节阀门开启就继续增大，plc控制输出也继续增大。这样每 个网络增加的数值不同，编写程序时的计算量也比较大，而当浊度降下来了z后，电动调 节阀门的开启度不能及时减小，plc控制输岀的电流又不能和应的下降，整个程序缺少灵 活性。通过多次试验，选择了 plc控制输出的电流值能增能减，使各个网络构成一个回 路，既能保证所要加入的明矶量最少又能让浊度达到我们的要求值，使资源得到了充分得 用。4. 5程序调试当程序编写完以后，要対程序进行调试，分两种方法，即静态调试和

35、动态调试。先进行静态调试即由人工“代替”“模拟”计算机对程序进行仔细检查，主要检查程序中的语法 规则和逻辑结构的止确性。很人一部分错误可以通过静态检査來发现。然后进行动态调试,可以设置不同的初值。在调试过程中我们设置不同的电流值，让其在各个网络中运行，看程序运行是否灵活,能否让沉淀池浊度保持在2到5 z间。在实验室対系统控制程序进行多次静态调试和动态调试之后，程序才得已逐步完善。我 在程序的编写和调试期间遇到了很多问题，下而貝体介绍一下其中的某些程序。1.最初的加矶调节网络，如图4. 6所示。图4. 6最初的加矶调节网络上图是最初编写的程序，很简单。当计数器t37的计数时间到达后，辅助继电器m

36、0.0 得电,执行整数加指令,即plc控制输出的电流值增大,同时对m0.0复位。当计数器t38 的计数时间到达z后，对m0.0置位。程序进入下一个循环阶段。该程序中plc控制输出 的电流值只能增大，即加矶量只能增加，不能减少，不符合控制原则。20改进的加矶调节网络，如图4. 7所示。图4. 7改进的加矶调节网络上图是改进之后的程序，当计数器t37的计数时间到达后，判断沉淀池浊度，若沉淀池 浊度人于5, plc控制输出的电流值小于20ma,辅助继电器m0. 0得电，执行整数加指令， 即plc控制输出的电流值增人，同时对m0.0复位；若沉淀池浊度小于等于2, plc控制输 出的电流值大于4ma,辅

37、助继电器m0. 0得电,执行整数减指令,b|j plc控制输出的电流值 减小，同时对m0.0复位。该程序能保证沉淀池的浊度在2到5z间，基本能满足要求。手动调节网络,如图4. 8所示。21图4. 8手动调节网络以上是后來额外增加的手动调节梯形图，具体是添加了两个辅助继电器mil. 0和 m12. 0o当mil. 0得电,执行整数加指令,即plc控制输出的电流值增加;当m12.0得 电，执行整数减指令，即plc控制输出的电流值减小。该程序能满足手动控制的要求，但 是额外增加了梯形图，使整个程序看起來很复杂。并且自动控制和手动控制是孤立的，当 手动调节达到要求后，转为h动时，所得到的电流值不是手动

38、控制达到要求的那个值，即 加矶量发生了变化，使控制系统不能实现手动-与口动双向无扰动切换。通过多次的反复修改调试程序，最后将手动调节和口动调节的程序写在一个网络里，仅 仅只是增加了一个辅助继电器，得到最终的控制梯形图。在程序的编写过程中，还因每个 分段网络中笫二个计数器设置的控制时间相对机器周期过长，调试时在程序的运行中看不 到屮间变化值，plc控制输出的电流值一下加到最人，一下又减小到最小。因此程序里而 的参数要设置得合理，必需经过多次试验。在实验室调试成功之后，还要想到在现场可能 遇到的很多问题，必需预先设计多套方案，以便在现场调试的吋候能够顺利的解决实际控 制屮的问题，比如一些检测设备测

39、量的值可能不精确，需耍滤波等。225总结与展望本文通过分析国内外净水厂及其计算机白动控制系统现状的比较，针对水厂的控制要求 设计了一套口动化控制系统。经试验室调试和现场运行试验，系统能很好地完成调节任 务，不论取水浊度在哪个范围系统都能衣较短时间自动将加矶量调节到合适位置，保证成品水质浊度在25的技术要求。具它通讯、显示、操作、报警及丿力史曲线等各项功能工 作正常，达到了客户提出的系统要求。水厂生产实现自动化控制，改变了传统的生产运行管理方式，促进了净水处理技术水平 的提高。采用plc来实现h来水加药过程的自动控制，可使控制方案简洁，设计和施工周 期缩短，整个系统貝有较高的对靠性，维护方便。同

40、吋将落后的手工操作方式改成全自动 控制，不但有利于操作人员的身体健康，而且大大提高了生产效率和制水质量，本控制系 统可广泛适用于各种不同的水质和工艺流程，具有较高的实用价值。在应用方面，中小型自来水厂的自动化系统有着广泛的前景。依靠现代化技术手段对生 产过程进行控制和管理，提高设备运行效率和可靠性，节省宝贵的水、电资源，是技术发 展的必然趋势，也是适合我国国情的较好做法。随着我国加工业和微电子产业的发展以及对水处理工艺的不断探索，如何有效地利用计 算机技术和控制理论结合水厂的具体处理工艺突破传统控制的方式，使水处理向标准模式 化、智能化、无人化发展将是水处理自动化发展的一个主要方向。在今后的发展中，我们可以扩展更高端的功能，比如在线视频控制，远程质量监测等， 采用该技术后，对将全区、市各自來水厂的数据实时入网，方便各监测部门实时监督，并 自动生成报表，有很大的发展前景和空间。在设计中预留接口，可以方便以后将电机等主 要设备的