基于PLC的污水处理系统设计

1、 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页基于PLC的污水处理系统设计摘要随着工业的发展，不同类型的工厂都建立起来，污水的组成变得十分复杂，污水的处理成为了一个很大的问题，应该加快实施污水处理项目。我国在研究污水处理系统的过程中不断地提升自己，控制和监控技术也逐渐的提高。该系统的发展过程分很多个阶段，传统的污水处理厂一般都是工人用仪表手动进行操作，而现在的污水处理厂使用自动控制系统，很大程度的提高了处理污水的效率。本文设计了一个基于PLC技术的污水处理系统，首先指出污水中所含杂质和处理标准，介绍PLC相关知识；然后提出污水处理的主要流程，其中需要的设备包括粗格栅除污机、SBR池、滗水器、鼓风

2、机等，这些都通过计算机、PLC等进行控制，本设计主要使用S7-300 PLC对主要流程进行程序的开发。本设计采用先进的PLC控制技术，有很高的可靠性，抗干扰能力强，能很稳定的进行工作，通过自动控制实现了污水的处理。关键词：PLC；污水处理；STEP7Design of Wastewater Treatment Control System Based on PLCABSTRACTWith the development of industry, different kinds of factories are set up, the composition of wastewater beco

3、mes very complex, how to deal with wastewater has become a big problem, we should speed up the implementation of wastewater project. We improve ourselves in the process of the research of wastewater treatment system, the technology of control and monitoring are also gradually improved. The developme

4、nt of the system is divided into a number of stages, the traditional wastewater treatment plants generally use instrument manually operation by workers, but todays wastewater treatment plants use automatic control system, greatly improve the efficiency of wastewater treatment. The article design a w

5、astewater treatment control system based on PLC, first it points out that the impurity content in the wastewater and processing standards, introduces the relevant knowledge of PLC, and then put forward the main wastewater treatment process, among it the required equipments including coarse grille de

6、contamination machine, SBR, water decanter, blower, etc, these are all controlled by computers, PLC, etc. This design mainly uses S7-300 PLC to develop the program for the main process. This design uses advanced control system based on PLC with a high reliability, it has a strong anti-interference a

7、bility, it can work stably, wastewater treatment is realized through the automatic control.Keywords: PLC; treatment of wastewater; STEP7目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc421795701 摘要 PAGEREF _Toc421795701 h I HYPERLINK l _Toc421795702 ABSTRACT PAGEREF _Toc421795702 h II HYPERLINK l _Toc421795703 1

8、绪论 PAGEREF _Toc421795703 h 1 HYPERLINK l _Toc421795704 1.1 课题研究背景 PAGEREF _Toc421795704 h 1 HYPERLINK l _Toc421795705 1.2 课题研究的目的和意义 PAGEREF _Toc421795705 h 1 HYPERLINK l _Toc421795706 1.3 国内外污水处理厂自动化现状 PAGEREF _Toc421795706 h 2 HYPERLINK l _Toc421795707 1.3.1 国内污水处理厂自动化现状 PAGEREF _Toc421795707 h 2

9、HYPERLINK l _Toc421795708 1.3.2 国外污水处理厂自动化现状 PAGEREF _Toc421795708 h 2 HYPERLINK l _Toc421795709 1.4 软件的选择 PAGEREF _Toc421795709 h 3 HYPERLINK l _Toc421795710 1.5 课题研究的主要内容及章节安排 PAGEREF _Toc421795710 h 3 HYPERLINK l _Toc421795711 2 污水处理系统相关介绍 PAGEREF _Toc421795711 h 4 HYPERLINK l _Toc421795712 2.1 污

10、水处理系统相关介绍 PAGEREF _Toc421795712 h 4 HYPERLINK l _Toc421795713 2.1.1 污水分类 PAGEREF _Toc421795713 h 4 HYPERLINK l _Toc421795714 2.1.2 污水直接排放的后果 PAGEREF _Toc421795714 h 4 HYPERLINK l _Toc421795715 2.1.3 污水净化后流向 PAGEREF _Toc421795715 h 5 HYPERLINK l _Toc421795716 2.1.4 水质指标分类 PAGEREF _Toc421795716 h 5 HY

11、PERLINK l _Toc421795717 2.2 污水处理的工艺流程 PAGEREF _Toc421795717 h 6 HYPERLINK l _Toc421795718 3 PLC系统控制功能 PAGEREF _Toc421795718 h 8 HYPERLINK l _Toc421795719 3.1 PLC概述 PAGEREF _Toc421795719 h 8 HYPERLINK l _Toc421795720 3.1.1 PLC介绍 PAGEREF _Toc421795720 h 8 HYPERLINK l _Toc421795721 3.1.2 PLC特点 PAGEREF

12、_Toc421795721 h 8 HYPERLINK l _Toc421795722 3.1.3 PLC分类 PAGEREF _Toc421795722 h 8 HYPERLINK l _Toc421795723 3.1.4 PLC结构 PAGEREF _Toc421795723 h 9 HYPERLINK l _Toc421795724 3.1.5 PLC工作原理 PAGEREF _Toc421795724 h 10 HYPERLINK l _Toc421795725 3.2 S7-300 PLC介绍 PAGEREF _Toc421795725 h 11 HYPERLINK l _Toc4

13、21795726 3.2.1 S7-300简介 PAGEREF _Toc421795726 h 11 HYPERLINK l _Toc421795727 3.2.2 S7-300组成 PAGEREF _Toc421795727 h 12 HYPERLINK l _Toc421795728 4 污水处理系统编程 PAGEREF _Toc421795728 h 13 HYPERLINK l _Toc421795729 4.1 STEP7软件介绍 PAGEREF _Toc421795729 h 13 HYPERLINK l _Toc421795730 4.2 STEP7编程配置 PAGEREF _T

14、oc421795730 h 13 HYPERLINK l _Toc421795731 4.3 程序介绍 PAGEREF _Toc421795731 h 15 HYPERLINK l _Toc421795732 4.4 编程 PAGEREF _Toc421795732 h 16 HYPERLINK l _Toc421795733 结论 PAGEREF _Toc421795733 h 33 HYPERLINK l _Toc421795734 致谢 PAGEREF _Toc421795734 h 34 HYPERLINK l _Toc421795735 参考文献 PAGEREF _Toc421795

15、735 h 351 绪论1.1 课题研究背景在我们的日常生活和生产中水是最重要的一种资源，没有水就没有一切，就不能正常的生活。在生产和生活的过程中必然会有污水的产生，怎样去处理污水从而能达到不污染水资源而且能使水循环再利用是我们所应该思考的问题，也是每个国家都需要重视的问题。全球的水资源都比较少，而我国是水资源非常匮乏的国家之一。而且我国的水资源分布十分的不平衡，像西北地区如甘肃等地水资源十分的稀缺。保护水资源十分重要，能合理的对污水处理才能减少水污染，因此污水处理系统显得尤为重要1。我们国家不仅人均水资源数量少，而且污染非常严重，污水也给我们带来了很多的问题。随着人口的增加和经济的发展，污水

16、的排放量变得越来越多；许多的工厂对污水的处理不恰当，造成了许多河流的污染；而且随着科学的发展，研究的东西越来越复杂，工业污水的成分也更加复杂，不是一个简单的污水处理系统就能控制的，我们需要研究出更强大的污水处理系统。在农村地区污水的处理不被重视，大量的污水没有被处理就直接排放，造成了很严重的水污染。大部分的农村地区甚至没有基础的污水处理设备，大多数的污水没有经过处理就直接被排放了。为了使经济能够持续稳定的增长，我们的生活环境和生态环境的健康，我们应该重视对污水的处理，对污水的处理应该是我国现在的主要任务。目前来说我国污水处理行业处在发展的初级阶段，污水处理应该被重视起来，我们应该更加深入地研究

17、污水处理系统并应用到生活中。1.2 课题研究的目的和意义由于工业的快速发展和人口的不断增加，在生活和生产中污水排放变得越来越多，由于污水的不断排放也导致水污染更加严重，我们的生活离不开水，如何处理好污水是我们迫切需要解决的一个问题。 现在我们的生活环境已经恶化，生态系统也被不断破坏，污水的随意排放可以造成土壤变质等一系列影响，污水处理就变得十分重要，恰当的处理污水能缓解恶化现象，也能保护水资源并且可以使水资源循环利用。 因此，污水处理是一个需要被全世界重视的产业。我们国家水资源越来越少，对污水处理越来越重视，我国不断地给污水处理项目进行投资来促进研发。这就使我们能有更先进，更高端的技术来进行污

18、水处理，这需要采用先进的自动控制技术和PLC相关软件进行污水处理。污水处理系统中利用计算机进行自动化控制能提高效率、节省开支、节约能源2。怎样能更节能更彻底的处理污水以及如何使污水能在工业上循环使用都是我国未来的研究方向。1.3 国内外污水处理厂自动化现状1.3.1 国内污水处理厂自动化现状污水处理主要采用自动化控制系统，而我国在污水处理方面还处于比较初级的阶段，我国的污水处理分三个阶段，在刚开始我国的污水处理厂一般使用仪表来对污水进行人工的检测；之后DCS系统和分析仪表等系统都被普遍的应用到污水处理厂中3；现在随着我们国家不断发展通信技术和控制系统，自动化技术都被应用到其中。现在，我国的污水

19、处理自动控制系统还有许多困难和缺点：（1）国外引进的设备比较昂贵，而且我们操作不太熟练，而我国研制的相关设备稳定性不是很强，功能比较单一。（2）由于我们国家的自动化水平较其它国家比较落后，控制功能还十分简单，智能化水平不是很高。（3）我国的污水处理系统不能满足需求，随着工业的迅速发展需要有更强大的污水处理能力，而我们的系统大部分只能进行比较初级的净化，导致污水的处理不彻底。（4）比较大型和新型的处理厂采用引进的比较高端的控制系统，自动化程度高，处理污水的能力强；而早期和中小型的比较落后，只能进行简单的污水处理。1.3.2 国外污水处理厂自动化现状在国外的发达国家污水处理问题很早就被重视起来，有

20、很多国家是工业化国家会产生很多的工业废水，这就要求它们有更高端、更先进的污水处理系统来防止污染，而且这些国家的自动化水平比较高，它们对计算机系统的研究比较深入，所以它们的污水处理系统十分先进，能全方面的进行控制，污水处理十分彻底，极好的保护了水资源。国外污水处理系统一般有以下特点：它的整个工作区域都有智能仪表，用智能的仪表对处理的污水进行在线水质的检测和分析，对污水进行精密的监测并记录下来,能够进行实时的监控；而且国外的污水处理系统一般由几个控制站组成，互相都是独立的，它们根据不同的功能各自的进行工作，并由一个总站来进行数据的处理和总结；遥控设备一般都被用于国外的污水处理系统，能够充分的利用各

21、种网络信息资源；国外的污水处理一般采用智能的控制方式来进行生产，能自动的根据污水的处理情况相应的改变方式。1.4 软件的选择 本文污水处理系统主要使用设计紧凑、功能全面的模块化S7-300系列PLC，能够灵活地进行通信，适用于中型系统；编程时需要能实时的对程序进行改进，能够实现程序的全过程，需要使用梯形图方便的编制程序，因此选择STEP7的编程软件。1.5 课题研究的主要内容及章节安排本课题主要是基于我们的实际生活来展开的，需要完成通过PLC自动控制对污水进行处理的设计，论文的各章节安排如下：第一章主要介绍污水处理的背景，指出国内外污水处理的发展情况，我国研发的污水处理系统还不太先进。还表明了

22、本课题需要的相关软件，本设计需要S7-300系列PLC，软件为STEP7。第二章主要介绍污水处理的相关内容，说明污水的分类、污水所含成分以及最终流向，介绍了污水处理的工艺流程，介绍每个设备的功能。第三章主要介绍了PLC的相关知识，介绍了PLC的工作原理、功能等，PLC的功能强大、易于使用，介绍了S7-300系列PLC和其各模块的主要功能。第四章先介绍STEP7软件相关知识，说明如何使用STEP7，然后介绍STEP7电源、CPU等配置，根据设计的流程编写主程序和各功能块。2 污水处理系统相关介绍2.1 污水处理系统相关介绍2.1.1 污水分类（1）工业废水：制造行业和工厂生产在工作的过程中，水被

23、工业污染包括一些废气和固体废物，形成了工业废水。工业废水一般都有污水处理站在工厂中，只有达到了要求才能对废水进行排放，由于各厂的污水杂质类型、污染物含量都不相同，所以需要的处理方法也不太相同，这就要求工厂先进行一下处理4。（2）生活污水：水被广泛的使用于人们生活中，在洗漱、做饭、清洁等过程中产生许多污水，人们日常生活中污染比较小，所以生活污水有比较小的污染物浓度，在生活中包含油脂的污水占大多数，有些污水中还有垃圾、渣土、果蔬皮和排泄物等。（3）地表污水：主要指地面会有农药或者垃圾，雨水和雪水沿着地面流入下水道的过程受到污染，也属于一种需要被净化的污水。（4）商业污水：在一些商业地区，例如商场、

24、饭店、理发店等，都会产生一些废水，这些水的污染物浓度会比生活污水高一些，需要被集中起来并进行净化处理。2.1.2 污水直接排放的后果（1）富营养的植物：富营养主要指的是在水中水草和藻类等植物如果生长的过多对水也会产生污染，产生的生活污水中包含了很多磷、氮等这些植物所需要的营养成分，如果污水直接排放到河中，这些营养成分被吸收，水中就会长满了这些植物，造成了水的污染，破坏了水质。（2）病原体的产生：家禽饲养场、医院还有生活中所产生的污水会有很多病毒和细菌，如果这些污水没有处理而直接排放会污染水源，其中会产生很多的致病菌，如果严重的话会产生传染病，造成人们死亡，因此应该对这些污水严格的净化，达到标准

25、后再排放。（3）分解消耗氧气：生活生产中产生的油脂等碳水化合物如果直接排放到水中，它们在分解的过程中会需要氧气，当它们过多的排放到水中，会消耗掉大量的氧气，导致水中的动植物缺氧，而且这些物质分解后产生污染，对水造成了进一步的污染。（4）石油污染：油船、清洗油船的船只等未被处理进入水中会在水中残留石油，石油会阻碍动植物呼吸，使它们死亡，造成水质的恶化。（5）温度污染：工业废水往往都会有很高的温度，如果直接投入到河水中，会造成水温升高，动植物生长都需要适当的温度，温度过高会造成水中动植物的死亡，而且水温过高会加速污染物的分解，对水质造成严重的污染。2.1.3 污水净化后流向（1）浇灌植物：污水经过

26、处理后如果水中的各成分含量符合植物所需要求，则可以将处理后的水用于浇灌植物。（2）循环利用：城市中有很多需要用水的地方，如清洗道路、楼房建筑等，生活污水的污染物含量较低，经过一系列的处理过后达到标准就可用于城市中。（3）直接排放：大部分污水最终都还会流入河中，但河水大都会给我们提供水源，因此在排放时应该严格的净化处理，达到一定的标准后才可以排放，如果不净化彻底会对水源造成严重污染。2.1.4 水质指标分类（1）物理性指标：主要是指水质的味和嗅、颜色、温度以及固体含量。污染成分之间的反应会生成味和嗅；胶状或溶液一般会使污水的颜色发生变化，颜色的标准比较重要；温度很高或很低都会对污水产生不同的作用

27、，甚至会产生变化5。（2）化学性指标：无机物：PH值、氯化物、硫化物以及总氮和总磷。污水的处理需要一个适当的PH值范围，当过高或过低都会对相关的反应造成影响；氯化物会腐蚀相关的装置，未经处理排放会影响植物的生长；重金属离子一般会与硫化物进行反应生成沉淀物，造成水质的污染；总氮是含氮化合物总称，无机磷和有机磷被总称为总磷，这些成分会造成水中植物疯长，鱼类死亡，造成水质污染，因此含量不能超标。有机物：农药、油脂、碳水化合物以及蛋白质。农药的毒性比较大，处理分解不是很容易，很容易堆积起来污染水源；碳水化合物成分比较简单，分解比较容易，毒性比较小，不会对水源造成很大的污染；氮元素主要是在蛋白质中产生，

28、蛋白质越多氮就越多，对水的影响就越大。（3）生物性指标：一般指的是细菌总数和大肠菌群指数。各种菌群和病毒的总体为细菌总数，过高就表示水源被污染，水质没有达标；人们生活会产生粪便，其中一般都会有病原菌和大肠菌，当水源被污染后，就会检测出病原菌和大肠菌的存在。2.2 污水处理的工艺流程本设计使用SBR法除污，成本较低，通过粗格栅除污机、细格栅除污机、SBR池、鼓风机、滗水器、排泥电机等对污水进行处理6，污水处理的主要流程如图2.1。（1）粗格栅除污机：过滤出水中较大的杂质，是对污水的第一步处理。（2）细格栅除污机：是对污水进行更深层的过滤，能将细小的杂质排出去。（3）SBR池：在SBR池中主要进行

29、曝气、沉淀处理，当SBR池的进水量达到限定值时停止进水，杂质的反应主要通过空气阀门等作用。（4）鼓风机：主要作用于SBR池中的污水，和空气阀门、搅拌电机同时开启，对污水进行曝气处理。鼓风机停止后污泥会通过重力沉淀下降到池底，分离了泥和水。（5）滗水器：将SBR池中的上清液缓慢的排出，通过活性炭的进一步除杂，最终进入储水设备中。（6）排泥电机：主要指剩余污泥泵，排泥电机在滗水器结束工作后开始工作，将污泥全部排到储泥机中。（7）水泵：它的主要作用是将污水提升并抽取到格栅除污机中，当水位过高时会发出报警信号。污水粗格栅除污机水泵1细格栅除污机水泵2污泥处理储泥机排泥电机SBR池鼓风机储水设备活性炭滗

30、水器搅拌电机图2.1 污水处理流程图3 PLC系统控制功能3.1 PLC概述3.1.1 PLC介绍PLC是可编程序控制器，Programmable Logic Controller是其全称。可编程序控制器是为了工业环境而设计的一种电子数字运算操作系统，根据用户的指令逻辑运算、算术运算、顺序控制、计数和定时等都在存储器中操作，其存储器是可编程序的，其输入和输出主要依靠用户指令的数字式和模拟式的转换并对过程和装置进行控制7。3.1.2 PLC特点（1）PLC有很简单的控制系统，不同的要求需要不同的系统，有的系统需要扩展，PLC能够通过很简单的连接对模块进行扩展；控制对象不同时，同一个PLC设备通过

31、简单的修改程序就能继续使用，有很强的通用性。（2）PLC功能全面，在工业生产中有不同的需要，PLC能应用于各行各业的控制系统，无论简单还是复杂都能进行控制；PLC系统的连接不是很复杂，节约了成本。（3）PLC易于人们编程和使用，人们在用PLC之前都用传统的继电器，在使用PLC时编程语言很多都是使用的之前的编程语言，会方便人们接受，有一定基础的人都可以很容易的掌握。（4）PLC有很高的可靠性，PLC的程序代替了连线和逻辑器件，电子存储器应用于PLC的控制系统，提升了它的可靠性；工业生产一般都有很多的干扰，例如温度、湿度、电磁干扰或电压波动等，PLC有很强的诊断故障和抵抗干扰等能力，能实时的对系统

32、进行监控，使其抗干扰能力比较强7。（5）PLC很便于维护，可以通过程序和信号的变化对控制系统进行监控，当系统发现异常能通过控制程序很快的找到故障，提高了效率，减少了维护所需时间。（6）PLC能在很短的时间内进行设计、施工还有调试，PLC主要用程序控制，不需要进行接线，在设计和调试的过程基本都是编制程序，很大程度的缩短了时间。3.1.3 PLC分类PLC可以按两种方式分类：按I/O点数容量分类、按结构形式分类（1）按I/O点数容量分类：可分为大、中、小三种类型。大型机有大于2048的点数，有很强大的监控、调节和计算等能力，在大型的自动化控制系统中起到重要的作用；中型机有1282048的点数，有很

33、好的通信联网和处理模拟量的能力；小型机有小于128的点数，一般比较适用于单一的产品，有简单的控制能力。（2）按结构形式分类：可分为模块式和整体式。由于大中型PLC的I/O点数十分的多，在一个整体上进行构造是很难实现的，所以就分成几个部分，每个部分有自己的功能，可以根据需要进行拼接；整体式结构一般用于小微型PLC，PLC的基本组成都是一体的，对于配置不同提供了很多特殊功能模块，很便于使用。3.1.4 PLC结构 不同的PLC基本结构都大致相同，CPU、I/O模块、电源、存储器等为PLC的基本模块，基本结构如图3.1。图3.1 PLC基本结构图 （1）CPU：全称为中央处理单元，PLC的控制中心是

34、CPU，CPU可以接收并存储用户的指令，当下达指令后，CPU会按顺序进行工作；它会实时的监测PLC的工作并及时的反馈出产生的问题；可以对现场发出的信号及时的反应，存储相关的数据，PLC的种类不同CPU也不同，CPU的性能越好PLC的功能越强大。（2）I/O模块：即输入/输出模块，可传输控制信号，它主要是用于外部的装置和内部相连通。当外部装置发出了信号，输入单元接收并将信号转换成可以计算的信息，运算结束后将结果发送到输出单元，将结果转换成可以执行装置的信号。输入模块的输入类型不是固定的，方便各种设备的使用，它对电源没有太大要求，可以自身提供也可以外部提供，它通常需要屏蔽外界的干扰以便于正常的进行

35、工作，会使用光电耦合器隔绝外部的干扰；输出模块一般由外部提供电源，根据不同需要有晶闸管、继电器和晶体管三种形式可以选择，基本都使用电气隔离技术，它需要保护装置来避免大电流的瞬间作用对它造成伤害。（3）电源：PLC通常使用24V直流电源或220V交流电源，它内部的如CPU等模块的电源都由内部开关电源提供，开关电源的可控性很高，能提供多种电源。（4）存储器：PLC有ROM、RAM和EEPROM三种类型的存储器。ROM为只读存储器，是不易失型，无论通断电保存的内容都不会丢失，它只能将程序读出，而不能写入程序，不能改变数据；RAM为随机存取存储器，它是易失性存储器，如果断电保存的内容会丢失，一般将临时

36、的数据存在其中，它可以通过读和写改变数据；EEPROM是可电擦除可编程的只读存储器，将ROM与RAM的长处相结合，数据在其中不容易丢失而且可以实时进行改变。PLC存储器包括用户和系统两个部分，用户的程序是用户根据自身的需要编写程序，可以实时的对程序改动；系统存储器的程序是厂家写入的固定程序，保证了使用的各种基本操作，如监控、诊断、管理等。（5）通信接口：根据不同的需要，有的时候PLC需要和其它设备连接来进行控制，可以通过通信接口和计算机、网络或其它PLC连接，构成大型的控制系统。3.1.5 PLC工作原理PLC是工业控制计算机，它的工作原理是通过执行反映控制要求的用户程序来实现的，程序的执行是

37、按程序顺序一次完成。PLC工作分为三个部分，包括上电处理、扫描过程和出错处理。上电处理是对系统进行初始化，扫描过程是输入然后通信，出错处理是执行自诊断检查。PLC工作过程原理图如图3.2。 内部处理输入处理（输入传送、远程I/O）通讯服务（外设、CPU、总线服务）更新时钟、特殊寄存器执行程序输出处理执行自诊断存放自诊断错误结果CPU强制为STOPYSTOPNN电源ONCPU运行方式RUNPLC是否正常错误Y图3.2 PLC工作过程原理图3.2 S7-300 PLC介绍3.2.1 S7-300简介 PLC系统有很多类型，S7-300是中型模块化PLC系统，可根据需要将模块进行扩展。它的网络通信能

38、力、中断处理能力十分强大，处理任务的速度很快，通信数据量可以非常大，这些都使它成为S7系列PLC的主流应用，STEP7是其主要的编程软件。3.2.2 S7-300组成（1）电源模块：S7-300电源模块可单独安装，它能提供24V电源给CPU或控制回路，CPU将电源输送给各部分模块。（2）CPU：根据不同的功能可分为不同型号的CPU，有的只能实现基本功能，有的能适用于简单的设备，它使控制有高效性是因为采用了指令精简芯片。S7-300的CPU可进行启动、运行、驻留和停止的不同动作。有只保存用户指令的装载存储器，有运行用户程序的工作存储器，还有存储数据、堆栈等的系统存储器8。（3）机架：每个S7-3

39、00的机架能容纳8个模块的位置，有可以根据不同大小进行切割的DIN导轨。（4）通信模块：可以进行站点之间的连接，形成一个包括管理、控制、现场的网络，能进行通信。（5）接口模块：成对的接口模块一个用于发送，一个用于接收，能扩展CPU机架，能够扩展多少模块由接口模块类型决定。（6）功能模块：能实现CPU不能实现的如定位、高速计数等功能，每个CPU只能带有一定数量的功能模块。（7）信号模块：通过该模块可以在CPU中处理输入信号然后输出相应的结果，根据信号的不同类型可分为数字量和模拟量，从而实现了输入和输出。4 污水处理系统编程4.1 STEP7软件介绍本设计所用的S7-300主要使用STEP7软件进

40、行编程，它能应用于不同条件下的控制需要，它的功能十分强大，能全面的进行自动控制的整个流程，当程序有问题时能及时的进行改善。它是由几个部分组成的，有SIMATIC管理器，是主要的控制部件，对每个部分和相关指令进行管理；硬件需要被配置相关的数据，这时候就需要硬件配置，需要选择合适的电源、CPU、接口模块等；控制系统的各个部分都需要状态的诊断，来判断系统是否正常工作，硬件诊断被应用其中；程序编辑器是用户根据指定需要编程，根据不同需要可以编制梯形图、结构文本还有功能块图，本设计主要使用梯形图，直接就可以通过拖放来进行编程；符号编程器对网络的通信进行配置，它可以建立程序所需要的所有符号并制成表格，可应用

41、于整个过程8。4.2 STEP7编程配置 在电脑上打开“SIMATIC Manager”软件，然后进行图4.1操作，创建一个新项目。图4.1 创建项目本设计电源选择的是“PS 307 5A”。CPU选择的是“CPU 315V1.2”。接口模块选择“DI16xDC24V”,为数字量输入模块 DI16 24V。图4.2 相关配置4.3 程序介绍对污水进行处理需要一个主程序来控制各部分，使各部分按顺序进行工作；同时要编写工艺流程中各部分装置工作的相关子程序，它们能被主程序调用并运行程序。本设计主要使用OB1和FC来分别编写主程序和每部分的程序。功能块界面如图4.3。图4.3 功能块界面（1）组织块（

42、OB）：能够调用并编写其中的程序，每个CPU通过不同种类的组织块完成不同的功能，各组织块根据优先级进行工作，OB1的功能为调用功能块、函数块等程序。（2）功能块（FC）：在整个工作流程中，可用不同的功能块编写各设备作为子程序，结构比较清晰，然后通过OB中的程序进行调用。（3）函数块（FB）：需要给函数块分配背景数据块才能进行调用，一般不作为子程序工作，有存储功能。（4）数据块（DB）：用于中间变量的存储，可应用于任何程序，也可只作为FB的数据块使用。（5）系统函数块（SFB）和系统函数（SFC）：SBF和SFC有很多型号，对应能实现不同的系统功能，用户可进行调用但不能随意更改。编写程序需要对程

43、序的输入点和输出点进行定义，图4.4为数字量输入部分说明，图4.5为数字量输出部分说明。4.4 编程污水通过水泵进行抽水排入粗格栅除污机，作用是过滤比较大的污染物。处理过的污水通过水泵继续进入细格栅中处理，进行比较细致过滤。之后污水到达集水池，集水池需要报警装置来判断水量是否过多。当集水池达到一定的水量后进水阀门可以开启，这时污水就流入了SBR池，本设计采用4个SBR池进行工作，水量到达限定值后关闭进水阀门，同时搅拌电机、污泥泵和空气阀门的开启可以促进污水中部分物质分解，鼓风机工作使污水开始曝气处理。分解结束后关闭相关设备，杂质会沉到池底使水和杂质分离开。图4.4 数字量输入图4.5 数字量输

44、出滗水器先工作排出水，通过活性炭进一步除杂，最终进入储水装置。之后运行排泥电机，将SBR池中污泥全部排到储泥机中。这样本设计的整个流程就都完成了。其流程图如图4.6。YN上电初始化进水启动粗格栅除污机程序启动细格栅除污机程序水位判定报警启动进水阀门程序启动搅拌电机、污泥泵和空气阀门程序启动鼓风机程序启动滗水器程序启动排泥电机程序结束图4.6 污水处理流程图（1）粗格栅程序：本设计设置2台粗格栅除污机，当按下启动按钮后程序开始运行，通过定时器设定时间段进行交替工作。其程序如图4.7。图4.7 粗格栅程序图（2）细格栅程序：设置2台细格栅除污机，通过定时器设定时间段交替进行工作。其程序如图4.8。图4.8 细格栅程序图（3）进水阀门程序：集水池集满水后通过进水阀门依次流入四个SBR池，第一个进水阀门先工作，流入第一个SBR池的水到达限定值时第一个进水阀门关闭，第二个阀门开始工作，流入第二个池的水到达限定值时同样关闭并开启第三个，三、四号阀门同上。其程序如图4.9。图4.9 进水阀门程序图（4）搅拌电机、污泥泵和空气阀门运行程序：关闭进水阀门后，同时开