（控制理论与控制工程专业论文）污水处理控制系统开发及冗余技术研究.pdf

摘要 本论文涉及的科研课题来源于杨凌某制药厂的污水处理工程，由我校承担其 控制系统的开发。文章主要论述了污水处理控制系统的研究设计过程，并对p l c 控制系统冗余问题进行了相关的研究和探讨。 文章首先对污水处理工艺及控制要求进行了叙述，确定了控制系统总体方案。 随后着重对p l c ( 下位机) 和上位机的硬件集成和程序开发进行了论述。控制系 统由管理级、控制级和现场级三部分组成，控制级采用西门子冗余s 7 3 0 0p l c 作 为主控器，以s t e p 7 为软件开发环境。控制程序采用模块化结构，提出了一种针 对s b r 工艺的新的程序设计思路。管理级偏重于数据储存和监控，采用w o n d e r w a r e 公司的i n t o u c h 组态软件来开发人机界面，以实现工艺状态的监控。现场级采用 e t 2 0 0 m 分布式i o 模块和信号模块相连。最后，对上下位机的冗余原理及实现方 法进行了相关论述，并提出了一种基于l n t o u c h 组态软件的上位机冗余方法。 本文中的设计内容已通过仿真实验。但由于前期工程的延误，控制系统的现 场联调将推迟到三月份。 关键词：p l c 污水处理控制系统冗余 a b s t r a c t t h et h e s i st h a tr e l a t e dt ot h i sp a p e ri sd e r i v e df r o mas e w a g et r e a t m e n tp r o j e c ti n y a n gl i n g w ed e v e l o pt h ec o n t r o ls y s t e md e s i g no ft h ep r o j e c t t h ep a p e rm a i n l y d e s c r i b e st h ed e s i g n i n gp r o c e s so ft h ec o n t r o ls y s t e ma n dd o e ss o m er e s e a r c ho nt h e r e d u n d a n c yo ft h ep l c c o n t r o ls y s t e m a tf i r s t ，t h ep a p e ri n t r o d u c e st h es e w a g et r e a t m e n tt e c h n i q u e s e l e c t i o na n dt h e b a s i ct h e o r yo fc o n t r o ls y s t e m ，l a y so u tat o t a ls c h e m ef o rt h ec o n t r o ls y s t e m ，a n dt h e n c o m p r e h e n s i b l y d e s c r i b l e st h eh a r d w a r e i n t e g r a t i o na n ds o f t w a r ed e v e l o p m e n to f s u p e r i o rc o m p u t e ra n dp l c t h ec o n t r o ls y s t e mi sm a d e o fa d m i n i s t r a t i o nl a y e r , c o n t r o l l a y e ra n df i l e dl a y e r t h ec o n t r o ll a y e ra d o p t sr e d u n d a n ts i e m e n ss 7 - 3 0 0p l ca si t s m a i nc o n t r o l l e ra n ds t e p 7a si t sp r o g r a m - d e v e l o p i n gt 0 0 1 t h ew h o l ec o n t r o lp m g r a m i sm o d u l a r i z e da n dan e wm e t h o do fp r o g r a m m i n gf o rs b rt e c h n i q u ei sp u tf o r w a r d a d m i n i s t r a t i o nl a y e re m p h a s i z e sp a r t i c u l a r l yo nm a n a g i n ga n dm o n i t o r i n gf u n c t i o n ， w h i c ha d o p t st h ec o n f i g u r a t i o ns o f t w a r ei n t o u c hp r o d u c e db yw o n d e r w a r ei n ct o d e v e l o ph u m a na n dm a c h i n ei n t e r f a c eb yw h i c ht h em o n i t o r i n ga n dc o n t r o lo ft e c h n i q u e s t a t u si sr e a l i z e d t h ef i e l dl a y e ra d o p t se t 2 0 0t oc o n n e c ts i g n a lm o d e l s ，e t 2 0 0i sa d i s t r i b u t e di om o d e l f i n a l l y ，t h ep a p e rm a k e sas t u d yo ft h et h e o r ya n dr e a l i z a t i o n m e t h o do fs u p e r i o rc o m p u t e ra n dp l cr e d u n d a n c y t h es i m u l a l i o no fc o n t r o ls y s t e mo fs e w a g et r e a t m e n th a sb e e nf i n i s h e d s u c c e s s f u l l y d u et ot h ed e l a yo fp r i o rw o r k , t h ec o o p e r a t i n gd e b u g g i n go fc o n t r o l s y s t e mw i l lb ep u to f ft om a r c h k e y w o r d s ：p l cs e w a g et r e a t m e n tc o n t r o ls y s t e mr e d u n d a n c y 创新性声明 y 8 5 8 5 7 8 本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或 其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：宿耘涟日期：，卫，侈 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位论文期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学：。本人保 证在毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技 大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论 文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复印手段保留论文。( 保密 的论文在解密后遵守此规定) 本人签字：名稚礁 日期，弦_ ，； 导师签字：j 马伯删 日期2 n ：， 第一章绪论 第一章绪论 1 1 污水处理的国内外状况 1 1 1 污水处理的意义 污水是造成环境污染的重要因素之一，也是社会可持续发展必须解决的问题 之一。随着工农业的发展和人口的增加，自然环境普遍性地恶化，水污染问题已 经引起了各个国家的广泛关注，成为了人类共同的研究课题。 污水处理是一项紧迫性的任务，它可以避免环境恶化和更大的经济与资源损 失。它既是防止水资源污染的重要手段，又可开发新的水源，有着事半功倍的效 果，而且污水处理的持续发展是保证水资源长期不受污染和水资源持续再生的重 要保证。因此，发展污水处理产业具有重要的社会意义。 1 1 2 国外污水处理状况 在国外，尤其是发达国家对水污染问题重视较早，污水处理产业已在国民经 济中占有着较为重要的地位，污水处理的规模、工艺、自动化程度也都处于领先 位置。美国每万人拥有一座污水处理厂，瑞典每五千人就有一座污水处理厂，其 城市污水处理率已达8 0 9 0 。采用的工艺也趋多样化，如鼓曝法、a 2 o 法、 氧化沟法、a b 法、s b r 法、生物膜法等1 1 1 。国外污水处理自动控制系统的发展一 般具有以下特点，采用分布式计算机控制、工艺的自动调整、工艺过程趋于复杂、 冗余化设计、大量采用智能仪表、无线控制等1 2 】。 1 1 3 我国污水处理状况 我国的水污染较为严重，并且污水的排放量在逐年增加。目前我国每年排放 的污水量已超过4 0 0 亿立方米，且处理率低，大量污水直接排入天然水体，造成 了严重的水体污染。据统计己有超过8 0 的河流受到不同程度的污染，因此加快 污水处理工程建设，提高污水处理率，保护有限的水资源，己经成为我国环境保 护工作的紧迫任务。 我国污水处理水平低，不论是设备还是技术，或者是处理的深度和广度，都 远远落后于发达国家。截止1 9 9 8 年底，我国有污水处理厂1 8 7 座，年处理能力4 3 亿吨。我国平均6 6 8 万人拥有一座污水处理厂，并且在污水处理深度上也存在着 很大欠缺。仅有的1 8 7 座污水处理厂绝大部分是一、二级污水处理，与实际需要 相差甚远。污水设备存在着效率低、能耗高、维修率高、自动化程度低等缺点。 现存的污水处理的设备运行状况是1 3 运行正常、1 3 不正常、1 3 处于停止状态， 前景堪忧【1 1 。污水处理控制系统的自动化程度普遍偏低，但发展较快。总的来说， 污水处理控制系统存在着以下特点及不足： 2 污水处理控制系统开发及冗余技术研究 ( 1 ) 各种类型及层次的控制系统并存，良莠不齐。大型污水处理厂一般是全 套引进，控制系统技术先进、可靠性高，但投入和维护成本巨大，且不利于消化。 中小型处理厂则不同程度存在着应变能力差、自动化程度低、故障率高等问题。 ( 2 ) 开始采用新技术、新工艺及智能元件。分布式控制系统开始大量应用， 总线控制系统也发展迅速，并结合自身条件去探索新的工艺。 ( 4 ) 控制系统的监控及通讯功能存在着极大不足，控制系统之间协调性不够， 一般不使用远程控制功能。 ( 5 ) 自动控制系统的相关配套产品的质量、技术、品种急需提高。 1 2 课题的来源及研究目的 2 0 0 5 年，我校承担了杨凌某制药厂污水处理项目控制系统的开发任务。项目 所处理的污水包括工业废水和生活污水。本论文的内容即为该项目控制系统研制 开发情况的介绍。 通过参与项目控制系统的设计及开发，可以很大程度上提高自己的实践能力， 同时深化理论知识。对控制系统设计的流程、规则、操作会有一个整体性认识， 从而达到知识应用的层次化和体系化。同时，可以大大丰富自己的工程经验，对 元器件的选择、电路规划等相关知识等都会有一个更为深刻的理解和认识，从而 使设计更为全面和适应实际情况，为将来进一步的工程实践打下坚实的基础。 1 - 3 本文研究内容 本文以我校承担的污水处理项目为背景，重点介绍了项目的开发的一般过程， 最后对p i l e 的软冗余技术进行了探讨。可分为以下五章： 第一章主要介绍了课题的来源和污水处理的国内外发展状况以及进行研究的 目的和意义。 第二章介绍了控制系统的总体方案。其中主要是工艺的选择和控制系统的初 步确定，对污水处理工程的相关知识做了一定的说明。 第三章介绍了控制系统的硬件集成。包括了控制总线、上位机、下位机及相 关元器件的选用。 第四章是本文的重点，主要介绍了p l c 控制程序和上位机监控程序的开发以 及程序的仿真情况。 第五章介绍了冗余技术在控制系统中的应用。重点对西门子p i c 的软冗余技 术及上位机的冗余技术进行了初步的探讨研究。 第二章污水处理工艺及控制系统 第二章污水处理工艺及控制系统 2 1 污水处理工艺选用 2 1 1 污水处理简介 污水处理就是利用各种设施、设备和工艺技术，将污水中所含的污染物质从 水中分离去除，使有害的物质转化为无害的物质或有用的物质，水得到净化，并 使资源得到充分利用。按污水处理的程度，可分为一级、二级和三级处理。 污水一级处理。一级处理也称机械处理，主要采用物理法或化学法将污水中 漂浮物和部分悬浮物、污染物除去，调节p h 值，以减轻水韵腐化程度和后续处理 的工艺负荷。常用的办法有沉淀法、上浮法、曝气法等。一级处理一般不作为终 级处理，而作为二级处理的前级处理。 污水二级处理。二级处理是指污水经一级处理后，除去污水中呈胶体和溶解 状态的有机污染物。常采用的方法主要有活性污泥和生物膜法，并在此基础上又 有所发展。 污水三级处理。三级处理又称污水高级处理或深度处理。污水经过二级处理 后，仍含有磷、氯、病原微生物、矿物质和难生物降解的有机物等，需要进行三 级处理，以便进一步去除上述污染物或回收利用有用物质。经三级处理后的污水 可供再利用。 2 1 2 污水相关指标 污水所含有的污染物随着污水的来源的不同而千差万别，可以通过检测和分 析定性、定量地确定污水的水质。概括起来说，反映污水承质的指标可以分为物 理指标、化学指标和生物指标三大类【”。 物理指标一般分为温度、色度、嗅和味、固体物质。一些工业废水具有较高 的温度，这些废水进入水体后会使水体温度升高，引起水体热污染。水温度的升 高会影响水生物的生存以及水资源的利用价值，同时水温的升高会降低饱和溶解 氧的浓度，从而导致水体缺氧或水质恶化。色度是一种感官指标，纯净的水是无 色的，但含有有机化合物的或金属化合物污染物的污水会呈现各种颜色，影响观 瞻；嗅和味也是一种感官指标，水体受污染后会发出异味，还原性硫、挥发性有 机物和氯气等污染物会使水发出异臭，不同的盐分也会使水产生不同的异味；水 中所有残渣的总和称为总固体( t s ) ，总固体包括溶解性物质( d s ) 和悬浮固体 物质( s s ) 。溶解性固体表示水中盐类物质的含量，悬浮固体表示水中不溶性固 态物质的量，挥发性固体则表示不溶性有机物的含量。 4 污水处理控制系统开发及冗余技术研究 化学指标包括有机物指标、无机物指标、生物指标。污水所含的碳水化合物、 蛋白质、脂肪等有机物在微生物的作用下分解时，会大量的消耗水中的溶解氧， 使水体产生黑臭。污水中有机污染物组成复杂，一般很难测定各种有机物的含量。 由于有机污染物的主要危害是消耗水中的溶解氧，因此在实际工作中一般采用生 物化学需氧量( b o d ) 、化学需氧量( c o d ) 、总有机含碳( t o c ) 、总耗氧量 ( t o d ) 等指标来反映水中需氧有机物的含量。污水中的无机性指标包括植物元 素( 或富营养化物质) 、p h 值、重金属离子等。 生物指标有两个，即细菌总数和大肠菌群数。污水中的细菌总数反映了污水 受细菌污染的程度，但细菌总数不能说明污染的来源，必须结合大肠群数来判断 水体污染的来源和安全程度，大肠菌群数的值可表明水体被粪便污染的程度，可 间接反映污水中有无肠道病菌存在的可能性。 工程要求出水水质满足污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 - - 1 9 9 6 ) 二级排放标 准。 ( 1 ) p h 值：6 9 ( 2 ) 氨氮含量： 2 5m g l ( 3 ) 化学需氧量( c o d ) ： 1 5 0m g l ( 4 ) 生物化学需氧量( b o d ) ： = 8 ，0 o 1 或l i c 为超低液位。p h c 低限位为6 5 ； 高限位为8 0 。 3 0 5 刮泥板 就地控制和上位机手动控制启停；与其 他设备不联锁。 3 0 6 a b潜水排 开始运行时间由上位机控制，运行时间 污泵 t ，自动停止；两台设备，一备一用，出 现故障时，手动切换；t 参考时间：1 小 时。 3 0 4 a b潜水排 当3 3 0 a b 任个开启时，水泵启动；当l s bl s al s a 污泵 3 3 0 a b 全部关闭或l s b 在低位或l f a 在3 04 30 1 高位( 开3 3 0 a 时) 或l e b ( 开3 3 0 b 时)l e a l e a 在高位时，停泵。l e b l e b 5 】4 8 3 3 0 a b电动 由上位机设定起动时间，运行时间t ，自 阀门 动停止；t 参考时间为2 小时。 3 1 0 a b污泥泵 由上位机设定起动时间，运行时间t ，自 动停止：t 参考时间为1 小时。 3 1 1 a b滗水器 由上位机设定起动时间，运行时间t ，自 动停止；t 参考时间为1 小时；l e a b 至 停机位时，复位滗水器。 3 0 9 a j循环 1 0 台水泵，分成两组，每组有4 台设备 水泵 运行，一台备用，如运行设备出现故障， 手动切换到备用设备；由上位机设定起 动时间运行时间t ，自动停止；t 参考 时间为4 小时。 3 1 9 a b甲醇泵 泵启动条件为l f b 为低液位；泵停止条 l f al f a 件为l f b 为高渡位。或l f 为超低演位； 1 2o 2 一备用。 l f bl f b 1 1o 1 3 2 2 a b甲醇计 启动条件；由时钟控制l 挣止条件；l e b u b 量泵为超低液位；一备一用，手动切换 o 1 3 0 7 a b搅拌机 开始运行时间由上位机控制，运行时问t 3 2 0 a b磷酸泵 泵启动条件：l i b 为低液位：泵停止条件： l i al i a l i b 为高液位或l i i 为超低液位。 1 20 2 l i b l i b c 恕f 琶c 内，e 1 10 1 一一 蔓婴童整型丕堡鏊壁墅垄 ! ! 高液低液超高 超低 代号 设备 控制要求位位 液位 液位 ( m ) ( m ) ( i n )( m ) 3 3 1 d e 电磁阔 由上位机设定起动时间，运行时间t ，自 动停止：t 参考时间为2 小时。 3 2 1 a b磷酸计 泵启动条件：3 0 3 a b 启动时；泵停止条件：l i b 量泵 3 0 3 a b 停止或l i b 为超低液位；一备一 o 1 用，手动切换。 3 2 3 a b p a m 泵启动条件：3 0 3 a b 启动时；泵停止条件：l i e 计量泵 3 0 3 a b 停止或l i e 为超低液位；一备一0 1 用，手动切换。 3 2 4 a b p a c 泵启动条件：3 0 3 a b 启动时；泵停止条件：l i d 计量泵3 0 3 a b 停止或l i d 为超低液位；一备一0 1 用，手动切换。 3 3 1 a 电磁闻启动条件：l i c 为低液位时；停止条件：l 工cl i c l i c 为高液位。1 o0 1 3 3 1 b 电磁阀启动条件：l i d 为低液位时；停止条件； l i d l i d l i d 为高液位。 1 o0 1 3 3 1 c 电磁阀 启动条件：l i e 为低液位时；停止条件： l i el i e l i e 为高液位。1 00 1 3 3 2 a b螺杆泵 启动条件：l s d 至高液位时启动，运行tl s dl s dl s d 时间后，自动停止；停止条件：运行t 时2 o3 5 o 5 间后自动停止或l s d 为低液位，一备一用， 手动切换。 3 3 3 空气压 就地手动控制或上位机控制。 缩机 3 2 9 a b 电动启动条件：3 2 6 a b 启动；停止条件：3 2 6 a b 蝶阀停止。 3 2 8 a 皂动 启动条像控制方式：由上位机设定起动 蝶阀时间，运行时间t ，自动停止；t 参考时 间：4 小时。 3 2 8 b c 电动启动条件；控制方式：由上位机设定起动 蝶阀时间，运行时间t ，自动停止；t 参考时 间：2 小时。 f i c 空气上位机显示。 流量 f i a流量计 信号传至中央控制室，显示流量数值 p h a b酸度计 p i a b 超高位报警为8 0 ；超低位报警为 6 5 信号传送至中央控制室，进行显示。 o r p a b氧化还 0 r p a b 超高位报警为4 0 ；超低位报警为 原计0 5 信号传送至中央控制室，进行显示。 3 2 7污泥泵就地控制或上位机控翻。 污水处理控制系统开发及冗余技术研究 4 1 4p l c 程序开发 ( 1 ) p l c 硬件组态 用s t e p 7 进行程序开发时，先要对系统进行硬件组态。在本项目中，由于p l c 为冗余配置，所以要先插入两个s i m a t i c3 0 0 s t a t i o n 。这两个站点因为是冗余结 构，所以硬件组态完全相同( 对应元件地址也相同) 。其硬件组态如图4 4 所示。 图4 4s 7 3 0 0 站硬件组态 与一般组态不同的是，由于s 7 3 0 0 要和非西门子公司的上位机组态软件 i n t o u c h 进行通信，系统要插入个站点s i m a t i cp cs t a t i o n ，它相当于一个信息 发布服务器，是s 7 3 0 0 和l n t o u c h 之间的通信桥梁。s i m a t i cp cs t a t i o n 的硬件 组成包括通信卡c p 5 6 1 1 ，如图4 5 所示。 图4 5p cs t a t i o n 硬件组态 第四章控制系统软件开发 3 1 ( 2 ) p l c 程序总体设计 p l c 程序是整个控制系统的关键，p l c 程序完成的功能包括数据采集和处理， 按照工艺要求完成相应的工序。同时，上位计算机中的监控程序读写p l c 中的数 据，完成存贮、显示、设定和报警等功能。按照各控制系统不同的功能要求，可 以把p l c 程序划分为几个不同的部分，其组成框图如图4 6 所示。 图4 6 p l c 程序组成框图 要实现诊断程序中故障检测与处理，需要插入o b s 2 ( d p s l a v e e t 2 0 0 站上的 i m l 5 3 2 模块出错报警，调用该功能块) 、o b 8 3 ( d p 从站的接口模块与主站链按 断开或链接重新建立时调用该块) 、o b 8 5 ( 程序运行出错或d p 从站连接失败调 用该块) 、o b 8 6 ( 主从站通讯出错调用该块) 、o b l 2 2 ( 外围设备访问出错调用 该块) 等模块，用户可以根据要处理的故障选择相应的模块。系统已经为这些模 块建立了相应的暂态变量，代表着不同的故障事件。编程时，可以对这些变量进 行调用来实现相应的故障处理。 本项目采用模块式编程方法，大大提高了程序的可移檀性和通用性。在某些 情况下，只需要改变工艺参数( 可通过上位机) ，就可以使程序满足不同的工艺 要求，从而使程序在工艺相近或相似的环境下能多次重复利用。 根据控制系统功能分析，控制程序可以分为以下几个主要模块：初始化模块 o b l 0 0 、主模块o b l 、顺序控制模块f b l 、联锁控制模块f c l 、手动控制模块f c 2 、 延时模块f c 3 和模拟量滤波及采集模块f b 2 。由于模拟量和数字量的采样频率要 污水处理控制系统开发及冗余技术研究 求不一致，可以在不同的功能块中实现。数字量的采集一般放在模块o b l 中，而 模拟量采集则放在中断模块0 8 3 5 中，它可以实现等间隔精确的定时采样，0 8 3 5 的定时间隔可在s t e p 7 中修改( 缺省值为l o o m s ) ，与模拟量相关的数字滤波程 序也放在o b 3 5 中。 程序设计中一般要大量使用数据块d b 。d b 块有两种用法，一种是作为f b 块的背景数据块：另种则作为参数设定和传递的共享数据块，为f c 块和o b 块 提供实参。在本项目程序设计中，由于冗余程序默认使用了d b 3 、d b l 2 等数据 块，为避免冲突，控制程序对数据块的使用将从d b 2 0 开始。 p l c 程序总体模块调用结构如图4 7 所示。其中o b l 0 0 在p l c 从s t o p 状态 转换到r u n 状态时由p l c 的操作系统自动调用，主要用于初始化数据。o b l 0 0 结束后，操作系统循环调用o b l 。 o b l o o 初始化程序 一f b l - l - f j 卅磷卜二 延时模映 f c l 0 动作执 _ 一勰4 行模块 o b l 主循环 f io b 3 5 叫手删i 模块+ 1 模块i 中断 = 隔 模块 图4 7 控制程序模块调用图 另外，p l c 程序的冗余部分还需要添加和使用o b 8 0 ( 在主系统与备用系统切 换时间超时时，调用该块) 、o b 8 2 ( d p - s l a v ee t 2 0 0 站上的i m l 5 3 2 模块出错报警， 调用该功能块) 、o b 8 3 ( d p 从站的接口模块与主站链接断开或链接重新建立时调 用该块) 、o b 8 5 ( 程序运行出错或d e 从站连接失败调用该块) 、o b 8 6 ( 主从站 通讯出错调用该块) 、o b 8 7 ( 通讯失败调用该块) 等组织块。下面将对程序设计 的一些关键性问题进行说明。 ( 3 ) 主程序模块o b l 主程序模块o b l 是p l c 程序必执行的模块。在本项目中，o b l 执行大部分用 户程序，它不但调用f b l 、f c l 、f c 2 等控制模块，还调用f b l 0 1 、f b l 0 4 等冗余 第四章控制系统软件开发 功能模块。模拟量的采集不在o b l 中，因为许多控制输出量都以模拟量的处理为 前提，所以对模拟量的处理转换都放在o b l 中。 程序设计中，模拟量主要用于联锁控制、报警和上位机数值显示，模拟量的 转换主要是为了便于上位机的显示和设定工程值。模拟量在p l c 中是以工程量所 对应的数字量进行处理的。上位机如直接读取p l c 中的数据进行显示，则不能直 观反映设备的状态，对设备参数设置时，遇到的则是相反的问题。这种情况下， 需要对p l c 内部数值( a m 转换得到的数据或d a 转换待输出的数据) 与外部实 际工程数值( 用于a d 转换的输入模拟量或准备进行d a 转换的输出数据) 迸行 对应转换，转换可通过s t e p 7 编程软件自带的功能块来实现，对于第一种情况， 用f c l 0 5 ( s c a i 正) 把p l c 内部数值转化为实际工程数值进行显示，第二种情况， 用f c l 0 6 ( u n s c 越正) 把实际工程数值转化为p l c 内部数值进行设定。 功能f c l 0 5 ( s c a l e ) 用以将输入p l c 对应的数据转换为直观的实际工程值， 对应的数值类型则从整型转化为实型。其实现公式如下： o u t = 0 ，则c o u t e r - - - o ；i i n = i n e w 程序设计时，要先依据所测量信号的种类，给a 和n 设定参数，再根据实际 情况给予调整。限幅滤波的缺点是无法抑制周期性的干扰，平滑度差。消抖滤波 的对于快速变化的参数不宜，如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰 值，则会将干扰值当作有效值导入系统。两种方法一起使用，则继承了两种方法 的优点，并且改进了消抖滤波法中的某些缺陷，避免将干扰值导入系统。 在应用过程中，有不少模拟量都需要滤波处理，所以可以将滤波程序做成功 能块f b 2 ( 因为需要静态变量，背景数据块为d b 2 3 ) ，程序流程如图4 9 所示。 第四章控制系统软件开发 图4 9 限幅消抖滤波程序流程 模拟量经数字滤波后，直接被存放到数据块中。编程时，我们建立了数据块 d b 2 4 来存放所有的模拟采入量，这样便于对模拟量进行集中管理。模拟量采集程 序如图4 1 0 所示。 ( 4 ) 延时模块f c 3 图4 1 0 模拟董采集程序 污水处理控制系统开发及冗余技术研究 工程中要多次调用延时模块，也就是定时器模块。在进行模块设计时，要兼 顾和上位机通信的简单性和灵活性。 定时器输入字符格式复杂，不利于集成到模块中以及上位机设置。考虑到本 工程中，对时间的要求一般以分钟为单位，所以我们可以单独设计一个以分钟为 单位的延时模块。当需要改变延时时间时，只需在上位机输入所需时间的整数值， 就可以做到延时模块的灵活调用。这里我们定义这个延时模块为f c 3 ，这个模块 对外接口可分为四个部分，输入时间数、输入使能端、输出端、计数器输出和复 位端。 编程中不能使用s t e p 7 中自带的定时器模块t 计数器模块c ，而要使用安装 了冗余软件包后的i e c 定时器和计数器，本项目中使用两个开定时器( s f b 3 ) 和一个c t u 计数器( s f b 0 ) 。这三个