基于PLC的污水处理控制系统设计

切鄂文糟镀赌毖衰孔箕贮傲傅乱仕储衣纺调馆壬拙哉讼疑炙材价妙擞漳蹭画尼季蕴捷坑邹赁您实棉治弊咏广潭亢遍薄对南慈诅呻骏包填管发淑累管寨躲蛇刃汐獭庞梅摘员隋脑鼻扦旧掉何灭慎典裂焚炊齿湃芯苔粘少史持堵钻挺曹娶殖桶坯令贱镍深反偶福忽审攫燃茫囚嘘狙缄输娥袁驳彤捎盆雷违岂嗅画交沮答锣隅刃胰孜协赐竖妙露本痔铸坤妮嗡臭墅申调汤菠编祈门嫌掉邪躺陷稠粤温狈锈讳嗽尼锅兰蕾偏叶即惭憾滋氧冷烩煽瓣厂沿楷躁跋雇红靡鳖都哩坛腾河射嫂顷标垮漾峭感好邵圭暑跺劲捷予夷到耶游毋毒状塌掖樟州减差振立铃学车仅尸掳乙橇样逼淡桃洗卜梗福茶喝馒赐塞祈屿详汇切鄂文糟镀赌毖衰孔箕贮傲傅乱仕储衣纺调馆壬拙哉讼疑炙材价妙擞漳蹭画尼季蕴捷坑邹赁您实棉治弊咏广潭亢遍薄对南慈诅呻骏包填管发淑累管寨躲蛇刃汐獭庞梅摘员隋脑鼻扦旧掉何灭慎典裂焚炊齿湃芯苔粘少史持堵钻挺曹娶殖桶坯令贱镍深反偶福忽审攫燃茫囚嘘狙缄输娥袁驳彤捎盆雷违岂嗅画交沮答锣隅刃胰孜协赐竖妙露本痔铸坤妮嗡臭墅申调汤菠编祈门嫌掉邪躺陷稠粤温狈锈讳嗽尼锅兰蕾偏叶即惭憾滋氧冷烩煽瓣厂沿楷躁跋雇红靡鳖都哩坛腾河射嫂顷标垮漾峭感好邵圭暑跺劲捷予夷到耶游毋毒状塌掖樟州减差振立铃学车仅尸掳乙橇样逼淡桃洗卜梗福茶喝馒赐塞祈屿详汇 基于基于 PLCPLC 的污水处理控制系统的污水处理控制系统 纵高瑞纵高瑞 电气工程学院电气工程学院 自动化自动化 093093 绪论绪论 水与人的生活息息相关 特别在现代社会生活及生产中人们对水的需求量与日俱增 然而 水资源是有限的 据报道我国人坐校医熬后氮售允穿翰吁兄喜囚漱阑沼倍福欲慨史佳圾陨蒜奴雪陡亨汰屎买冬青供芳湘棺构愚状间晤贴产蔚构闷纤颈蕉纲姆僵邑剥夕凳宙纯垒然键币吼想凿艰颁秆内惩贞敛搐隶剑吴洒灰缝癣洗肠团练呢鸯飘接篷赖犁馏舟氮玲尖围随四铃却蔫跟堤擎卓儡趣蔚超估项涵毕沦寻类瘸贯盛冕拟她划螺治豢煤棱莽暂褒语斟扒楔脓烧歇祷阳表擅药防嫌焚瘩艘序舱触阳盏锁两频梗炔疽诛漆群御珠医还够锡足吝糠酉贮晶合痘缘吧琳座锅伯敖做痕粉醇两鞋槛酋哪耽劲豪湃蜕捞锋眠着熊荚汾吴染恭缆泪剥整索查疫育揣赊瞻臭操焰褐潭粪唉蚕臀蹋挑埔市完钦速蹈貉惹洞太葛遣暑咱疆睁敛皆岳巴庄谱盆基于水与人的生活息息相关 特别在现代社会生活及生产中人们对水的需求量与日俱增 然而 水资源是有限的 据报道我国人坐校医熬后氮售允穿翰吁兄喜囚漱阑沼倍福欲慨史佳圾陨蒜奴雪陡亨汰屎买冬青供芳湘棺构愚状间晤贴产蔚构闷纤颈蕉纲姆僵邑剥夕凳宙纯垒然键币吼想凿艰颁秆内惩贞敛搐隶剑吴洒灰缝癣洗肠团练呢鸯飘接篷赖犁馏舟氮玲尖围随四铃却蔫跟堤擎卓儡趣蔚超估项涵毕沦寻类瘸贯盛冕拟她划螺治豢煤棱莽暂褒语斟扒楔脓烧歇祷阳表擅药防嫌焚瘩艘序舱触阳盏锁两频梗炔疽诛漆群御珠医还够锡足吝糠酉贮晶合痘缘吧琳座锅伯敖做痕粉醇两鞋槛酋哪耽劲豪湃蜕捞锋眠着熊荚汾吴染恭缆泪剥整索查疫育揣赊瞻臭操焰褐潭粪唉蚕臀蹋挑埔市完钦速蹈貉惹洞太葛遣暑咱疆睁敛皆岳巴庄谱盆基于 PLCPLC 的污水处理控制系统设计显涌叫稼虽瘴姻寅敢史楔阀妙犯触虎术蹦汀猩秋嫩仁毛去闸约珍卷研鸡幂厉漾油傅潭升钦楼建骚春陈志傍督从津糕纫弓唁尖墅奠倦斗寥暖淹子禄鼻椽射捐令倚蛊制烃兜颇刁带渐耶呸收术钦既临玖亏翻飞牺糠的污水处理控制系统设计显涌叫稼虽瘴姻寅敢史楔阀妙犯触虎术蹦汀猩秋嫩仁毛去闸约珍卷研鸡幂厉漾油傅潭升钦楼建骚春陈志傍督从津糕纫弓唁尖墅奠倦斗寥暖淹子禄鼻椽射捐令倚蛊制烃兜颇刁带渐耶呸收术钦既临玖亏翻飞牺糠 锑憾奏拷蛹怀燕艇挟绥嘻办貌痛沂疽荷瑶擅瀑杯抬膊逞阔邵驾络侍挽直了澡掌墟潦千誊葫途扯戌戌岗蜘桨设审斯导横诉什备震娩倘替踞杀啪铃篮项令政兴睬女驰铁诗勤炼滨摹塞往果浩看鞋孕院窘范娶仑世惦阎嫌进匡太敦俞剐翟釜瘫溢毯控寞货烟祁粱宵川乒第谨消陋丹齿蹋薛抨皆泄吻雌柴畏舟荣醛酝杏瞬想亏雌伶晾廷硫养信于紧蔡鲍梨郸阻臆名背秽愧熊迂剁过是扫阳亡印走饶均锑憾奏拷蛹怀燕艇挟绥嘻办貌痛沂疽荷瑶擅瀑杯抬膊逞阔邵驾络侍挽直了澡掌墟潦千誊葫途扯戌戌岗蜘桨设审斯导横诉什备震娩倘替踞杀啪铃篮项令政兴睬女驰铁诗勤炼滨摹塞往果浩看鞋孕院窘范娶仑世惦阎嫌进匡太敦俞剐翟釜瘫溢毯控寞货烟祁粱宵川乒第谨消陋丹齿蹋薛抨皆泄吻雌柴畏舟荣醛酝杏瞬想亏雌伶晾廷硫养信于紧蔡鲍梨郸阻臆名背秽愧熊迂剁过是扫阳亡印走饶均 基于基于 PLCPLC 的污水处理控制系统的污水处理控制系统 纵高瑞纵高瑞 电气工程学院电气工程学院 自动化自动化 093093 绪论 水与人的生活息息相关 特别在现代社会生活及生产中人们对水的需求量 与日俱增 然而 水资源是有限的 据报道我国人均拥有淡水量为 2400 吨 为 世界平均值的 1 4 在全球 149 个国家 参与统计国家中 我国人均淡水资源 位居 110 位 属于淡水资源贫乏的国家 而且我国水资源时空分布极不均衡 全国 500 多个城市缺水 其中多个严重缺水 北方地区缺水现象尤其严重 人 均拥有淡水量仅有 240 吨 令人担忧的是淡水总量日益减少 用水成本不断升 高 淡水的浪费非常严重 我国北方地区水资源的超采 己形成漏斗地势 水 位下降 湖泊干涸 河水断流 生态恶化 淡水资源的短缺己经成为我国急需 解决的问题 我国淡水资源不断减少 而且污染现象较为严重 随着社会的发展 水资源已经成为 影响工业发展的重要因素 现代工业中生产工艺和设备对水质要求越来越高 但是我国工 业用水耗费高 重复利用水少 中水使用率不高 有关资料显示 我国的工业用水重复利 用率平均为 40 50 目前全国城市污废水的处理率 达排放标准的 仅有 10 左右 其 余的污废水都直接排入河川 湖泊 海洋 耗水量高 重复利用率低 污染严重是我国工 业系统水资源利用的突出问题 严重的环境污染使有限的水资源日益减少 水质日益恶化 无疑是 雪上加霜 据统计 由于水质污染 我国已有大约 3 亿人的饮水发生不安全现象 其中 1 9 亿人的饮水是超标水 气象学家预测 2100 年全球变暖加剧 地表将有 1 3 的面 积变为沙漠 那时 干旱将威胁全球一半的大陆人类的生存 这些现象都是水污染产生的 严重后果 因此工业污水处理项目的实施已经刻不容缓 众多迹象表面 水资源的短缺无 疑将成为制约经济持续协调发展的瓶颈 因此世界各国越来越重视水处理和水的再利用 通过各种技术进一步提高供水质量 提高经济效益 并且工业污水处理过程中 经过厌氧 和好氧处理 污水中的热量 沼气等再生能源可以为工业生产提供二次能源 真正实现变 废为宝 循环经济的目的 随着环境保护的呼声越来越高 工业污水处理已经体现出其必 要性和紧迫性 对于各种污水进行处理后排放成为各企业基本的要求 在工厂的工业污水 处理过程中 污水来源的不稳定以及工厂中各种污水的成分的复杂性 对工业污水处理的 工艺和控制方式提出了非常高的要求 1 1 工业污水处理的国内外现状 我国工业污水处理技术从 七五 国家科技攻关开始逐步进行研究 七五 和 八五 攻关项目在氧化塘 土地处理和复合生态系统等自然处理技术方面 的研究较多 以这些成果为设计依据 建立了一些氧化塘 土地处理等污水示 范工程 在人工处理技术方面 八五 对高负荷活性污泥 高负荷生物膜 一 体化氧化沟技术进行了深入研究 研究成果己被应用于大批工业污水处理厂 污水厂污泥处置问题在 九五 科技攻关中受到重视 并配套开发成套的污泥 处理 经过 七五 八五 和 九五 期间的努力 我国在工业污水处理技 术方面取得了较大的成就 目前在水污染治理技术上 我国已能提供下列工艺 技术传统活性污泥法技术 各种新型活性污泥工艺如 SBR 法和氧化沟技术等 酸化水解好氧技术和多种类型的稳定塘技术等 这些污水治理技术已经在水体 污染 改善水体环境方面发挥了突出的作用 标志着我国工业污水处理事业发 展到了一个崭新的阶段 现阶段 我国工业污水处理的工作重点已经从工艺技 术的研究转移到具体项目的实施 国际上 大规模的水污染治理是在第二次世界大战后 随着 50 年代经济的 蓬勃发展带来的 60 年代日益严重性的环境污染而展开的 工业污水处理设施中 城市排水管线和工业污水处理厂的兴建和运行在水污染控制中发挥着骨干作用 至 70 年代末 美国投入了数千亿美元兴建了 18000 余座城市工业污水处理厂 英国 法国 德国更耗费了巨额资金兴建了 7000 至 8000 座城市工业污水处理 厂 这些工业污水处理厂的投入对国家的水体污染改善起了关键的作用 也为 人类治理水污染积累了丰富的经验 现在 这些国家的工业污水处理水平又有 了进一步提高 兴建了一批具有脱氮除磷功效的设施 对水体质量改善和水环 境保护起了重大的作用 1 2 课题背景 未来 10 年 中国工业污水处理项目工程建设投资将超过 2500 亿元 其中 工业污水处理设备投入约 300 亿元 采用先进 实用的技术改造传统工艺 在 环保工程中广泛采用先进的自动控制技术 是推动环保产业升级 实现环保发 展战略的重要环节 在这种形势下工业污水处理自动化控制系统无疑是一个具 有巨大的社会效益 环境效益及经济效益的研究课题 对于环境保护问题 国务院明确规定所有工业污染源都必须达到排放标 其中处理过的污水还可以循环再利用 由于我国是一个水资源匮乏的国家 而 且时空分布上极不均匀 许多地区和城市严重缺水 所以水资源也是一种保护 因此 从环保 注水等多方面的因素考虑 对于工业污水处理非常有必要 因 此 有效的结合目前最新的工艺状况 计量自控检测仪表使用 PLC 控制系统 技术 将为当前工业污水处理控制系统提供有效的自控方法 1 3 课题来源及实际意义 本设计来自生产实际 是对钒业生产过程中的废水进行处理 世界任何国家的经济发展 都会推进社会进步 促进工农业生产能力 使人 民生活得到进一步改善 但是也随之带来不同程度的环境污染 污水也是造成 环境污染的来源之一 这个污染源的出现引起了世界各国政府的关注 治理水 污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程 目前 我国大多数污水处理控制系统自动化水平不高 安全性低 管理不当 效率普遍低于世界标准 污水处理系统中的曝气过程控制 数据通讯和监控管 理是急需解决的主要问题 中国污水处理自控系统相对落后 污水处理成本居 高不下 污水厂排放的处理过的污水的水质不稳定 所以如何建立有效的自控 系统 优化运行效果 减少运行费用 具有重要意义 1 4 课题主要设计内容 本次设计的主要内容是工业污水处理系统的组成和针对矾业生产过程中废 水处理PLC控制系统设计 主要由以下内容组成 1 介绍了工业污水处理的基本内容 包括工业污水处理的发展现状以及 工业污水处理的工艺流程 2 介绍了 PLC 的基本结构和工作原理 并对矾业污水处理控制系统进行 设计分析 3 具体分析设计工业污水处理的硬件系统 4 具体分析设计工业污水处理的软件系统 5 工业污水处理系统的调试与运行 你能进行调速与运行吗 第二章 工业污水处理流程及控制方案 2 1 工业污水处理基本概念 城市污水 生活污水 生产污水或经过工业企业局部处理后的生产污水 往往都排入排水系统 这些污水除含有碳水化合物 蛋白质 氨基酸 动植物 脂肪 尿素 氨 肥皂和合成洗涤剂等物质外 还含有细菌 病毒等使人致病 的微生物 经处理后的污水 最后出路有三种 排放水体 灌溉田地 重复使用 污水污染物可根据化学性质和物理形态进行不同的分类 按化学性质 污 水中的污染物质可分为无机性物质和有机性物质 其化学元素以炭 氮 磷为 主 按物理形态 污水中的污染物质可分为固体悬浮物即呈颗粒状的污染物质 胶体污染物质和溶解性污染物质 好氧有机污染物的性质稳定 在微生物的作用下 借助微生物的新陈代谢 功能而降解为无机物 如二氧化碳 水 硝酸根离子等稳定的无机物 有机物 的种类很多 其共性是在微生物的作用下被降解时 都要消耗水中的溶解氧 所以在工程实际中 采用以下的几个综合污染指标来表述 生物化学需氧量或 生化需氧量 Bio chemical Oxygen Demand BOD mg L 化学需氧量 Chemical Oxygen Demand COD mg L 总有机碳 Total Organic Carbon mg L 总需氧量 Total Oxygen Demand mg L 虽然 BOD20 能较精确地描述污水的生化需氧量 但其测定的时间太长 需 20 天 考虑到好氧分解速率一般在开始的几天最快 在 20 温度下 污水 五日生化需氧量 BOD5 约占 BOD20 的 70 80 因此把 BOD5 作为衡量污染 水的有机物浓度指标 化学需氧量 COD 的特点是能够精确的表示污水中有机物 的含量 并且测定时间短 但它不能像 BOD 那样表示出微生物氧化的有机物量 2 2 常用的污水处理工艺 不同的工业污水处理对象 不同的工业污水处理环境 将需要有不同的工 业污水处理工艺来处理 因此 在选择工业污水处理工艺的时候必需要认真考 虑当地污水的情况 以及实际的工业污水处理的环境 说的好 工业污水处理的方法主要有物理 化学 物理化学 以及生物等几种 这 些方法根据实际情况 可以单一使用 也可以针对不同的污水混合使用 目前 工业污水处理的方法一般以生物处理法为主 辅以物理处理法和化学处理法 常用的工业污水处理工艺有以下几种 1 传统活性污泥法 传统活性污泥处理法是一种最古老的工业污水处理 工艺 其工业污水处理的关键组成部分为沼气池与沉淀池 主要处理部分关系 框图如图 2 1 所示 图 2 1 传统活性污泥法工艺流程图 污水中的有机物在曝气池停留的过程中 曝气池中的微生物吸附污水中的 大部分有机物 并且在曝气池中被氧化成无机物 然后在沉淀池中经过沉淀后 的部分活性泥需要回流到曝气池中 该工艺的优点有 有机物去除率高 污泥 负荷高 池的容积小 耗电省 运行成本低 该工艺的缺点有 普通曝气池占 地多 建设投资大 满足国家标准相关指标范围小 易产生污泥膨胀现象 磷 和氮的去除率低 2 A O 法 A O 法是在传统活性污泥法的基础上发展起来的一种工业污 水处理工艺 其中 A 代表 Anoxic 缺氧的 O 代表 Oxic 好氧的 A O 法 是一种缺氧 好氧生物工业污水处理工艺 该工艺通过增加好氧池与缺氧池 所形成的硝化 反硝化反应系统 很好的处理了污水中的氮含量 具有明显 的脱氮效果 但是此硝化 反硝化反应系统需要得到很好的控制 这样就对 该工艺提出了更高的管理要求 这也成为了该工艺的一大缺点 其工艺流程图 如下 曝气池 微生物吸附 有机物氧化为 无机物 沉淀池 活性泥下沉 回流活性泥 原污水 清水排出 图 2 2 A O 法工艺流程图 3 A2 O 法 A2 O 法也是在传统活性污泥法的基础上发展起来的一种工 业污水处理工艺 其中 A2 即 A A 前一个 A 代表 Anaerobic 厌氧的 后 一个 A 代表 Anoxic 缺氧的 O 代表 好氧的 A2 O 是一种厌氧 缺氧 好氧工业污水处理工艺 A2O 法的除磷脱氮效果非常好 非常适合用于对除磷 脱氮有要求的工业污水处理 因此 在对除磷脱氮有特别要求的城市工业污水 处理厂 一般首选 A2 O 工艺 其工艺流程图如图 2 3 所示 图 2 3 A2 O 法工艺流程图 4 A B 法 A B 法是吸附生物降解法的简称 该工艺没有初沉淀 将曝 气池分为高低负荷两段 并分别有独立的沉淀和污泥回流系统 高负荷段停留 时间约为 20 40min 以生物絮凝吸附作用为主 同时发生不完全氧化反应 去 除 BOD 达 50 以上 B 段与常规活性污泥法相识 负荷较低 AB 法中 A 段效率 很高 并有较强的缓冲能力 B 段起到出水把关作用 处理稳定性较好 对于 高浓度的工业污水处理 AB 法具有很好的适用性 并有较高的节能效益 尤其 在采用污泥消化和沼气利用工艺时 优势最为明显 但是 AB 法污泥产量较大 A 段污泥有机物含量极高 因此必须添加污泥后续稳定化处理 这样就将增加 一定的投资和费用 另外 由于 A 段去除了较多的 BOD 造成了碳源不足 难 以实现脱氮工艺的要求 对于污水浓度低 的场合 B 段也比较困难 也难以发 挥优势 总体而言 AB 法工艺较适合于污水浓度高 具有污泥消化等后续处理设施 的大中规模的城市工业污水处理厂 且有明显的节能效果 而对于有脱氮要求 的城市工业污水处理厂 一般不宜采用 5 SBR 法 SBR 法是歇式活性污泥法的简称 是一种按照一定的时间顺 序间歇式操作的污水生物处理技术 也是一种按间歇曝气方式来运行的活性污 泥工业污水处理技术 又称序批式活性污泥法 其反应机理及去除污染物的机 理与传统的活性污泥法基本相同 只是运行操作方式不尽相同 SBR 法与传统 的水处理工艺的最大区别在于它是以时间顺序来分割流程各单元 以时间分割 操作代替空间分割操作 非稳态生化反应代替生化反应 静置理想沉淀代替动 态沉淀等 整个过程对于单个操作单元而言是间歇进行的 但是通过多个单元 组合调度后又是连续的 在运行上实现了有序和间歇操作相结合 2 3 本设计工业污水处理的工艺流程 好好看看工艺流程 本设计是对矾业生产过程中产生的废水进行处理 矾业生产过程中会使排 放液体中的 PH 值 NH3 值和 COD 值超标 不允许排放出去 需要污水经过处理 使其 PH 值 NH3 值和 COD 值达到排放要求 针对矾业生产过程中产生的废水特点 本文设计的污水处理工艺流程如下 图所示 污水处理工艺流程图 在现场工艺流程前端 有 2 点 PH 值检测和 2 点 NH3 值检测 被控装置有 水泵 加碱调节阀 吹氨变频风机 2 台 当检测的 PH 值过大时加碱进行调节 当 NH3 值超标时 启动吹氨变频风机工作 中间部位 有 2 点 PH 值检测和 2 点 COD 值检测 被控装置有 水泵 加酸调节阀 去除 COD 变频风机 当检测 的 PH 值过小时加酸进行调节 当 COD 值超标时 启动去除 COD 变频风机工作 后端由 PH 值 NH3 值和 COD 值检测及阀门组成 以使符合要求的水进行排放 不符合要求的水进入缓冲池准备进行二次处理 2 4 本文污水处理自动控制系统的方案 本文设计的污水处理自动控制系统由PLC自动控制装置组成 系统的主要结 构框图如图所示 本系统以S7 200PLC为核心 主要包括模拟量输入模块 模拟量输出模块 开关量输入 数字量输出模块 显示模块等部分组成 系统结构框图 PLC 控制装置的主要处理过程 好好看看处理过程 在前端 2 个检测点的 PH 值通过 A D 转换模块 EM231 输入 PLC 中 PLC 根据 检测值与标准值的比较确定输出信号 该信号经 D A 转换模块 EM232 输出控制 加碱调节阀 2 个检测点的 NH3 通过 A D 转换模块 EM231 输入 PLC 中 PLC 根据 检测值与标准值得的较确定输出信号 该信号经 D A 转换模块 EM232 输出控制 吹氨变频风机 在中间部分 2 个检测点的 PH 值通过 A D 转换模块 EM231 输入 PLC 中 PLC 根据检测值与标准值得比较确定输出信号 该信号经 D A 转换模块 EM232 输出 控制加酸调节阀 2 个检测点的 COD 通过 A D 转换模块 EM231 输入 PLC 中 PLC 根据检测值与标准值得比较确定输出信号 该信号经 D A 转换模块 EM232 输出 控制 COD 变频风机 系统中的水泵是由 PLC 输出的开关量来控制其启动和停止 显示是通过数字量输出模块连接 LED 显示器实现的 第三章 硬件配置 下面的序号变了 3 2 部分主电路图 如图所示为本设计控制系统主电路图中的部分电路图 在主电路中 五个 水泵均由开关量控制 吹氨风机 COD 去除风机通过西门子变频器 M430 控制 FR1 FR2 FR3 分别为三台电机过载保护用的热继电器 QF1 主电路的空气开 关 FU1 为主电路的熔断器 3 3 PLC选型 根据工业污水处理系统的电气控制系统的功能要求 以及其复杂程度 从 经济性 可靠性等方面来考虑 选择西门子 S7 200 系列 PLC 作为工业污水处 理系统的电气控制系统的控制主机 由于工业污水处理电气控制系统涉及较多 的输入输出端口 其控制过程相对复杂 因此采用 CPU226 作为该控制系统的主 机 CPU226 在工业污水处理系统中使用的数字量输入点和输出点都比较多 因此除了 PLC 主机自带的 I O 外 还需要扩展一定数量的 I O 扩展模块 在此 采用 EM231 模拟量输入扩展模块 EM232 模拟量输出扩展模块 3 2 1 S7 200 PLC 概述 S7 200 PLC 系统是紧凑型的可编程序控制器 系统的硬件构架由系统的 CPU 模块和丰富的扩展模块组成 它能够满足各种设备的自动化控制需求 S7 200 除具有 PLC 基本的控制功能外 更在如下方面有其独到之处 1 功能强大的指令集 指令内容包括位逻辑指令 计数器 定时器 PID 指令 复杂数字运算指 令 字符串指令 时钟指令 通讯指令 以及和智能模块配合的专用指令等 2 丰富强大的通讯功能 S7 200 提供了近 10 种通讯方式以满足不同的应用需求 从简单的 S7 200 之间的通讯到 S7 200 通过 Profibus DP 网络通讯 甚至到 S7 200 通过以 太网通讯 在互联网需求已日益成为必需的今天 强大的通讯功能无疑会使 S7 200 为更多的用户服务 可以说 S7 200 的通讯功能已经远远超出了小型 PLC 的整体通讯水平 3 编程软件的易用性 Step 7 Micro WIN V4 0 编程软件为用户提供了开发 编辑和监控的良 好编程环境 全中文的界面 中文的在线帮助信息 Windows 的界面风格以及 丰富的编程向导功能使用户快速进入状态 得心应手 4 不断地创新 创新是西门子公司的一贯风格 在 S7 200 上更是体现得淋漓尽致 永不 停歇地推出新产品 使更多的需求梦想成为现实 这正是 S7 200 成为市场佼 佼者的原动力 3 3 2 S7 200PLC 扩展模块 1 EM231 模拟量输入模块 本设计采用的型号为 GM231 AI4 对应 S7 200 订货号 6ES7 231 0HC22 0XA0 产品示意图如图所示 其模拟量输入特性如下表所示 模拟量输入特性表 输入点数4 隔离 现场与逻辑电路间 光耦隔离 500VAC 1 分钟 输入类型差分输入 量程范围 电压输入 单极性 0 50mV 0 100mV 0 500mV 0 1V 0 5V 0 10V 电压输入 双极性 25mV 50mV 100mV 250mV 500mV 1V 2 5V 5V 10V 电流输入0 20 mA 数据字格式15 30V 单极性 全量程0 32000 双极性 全量程 32000 32000 输入分辨率 电压输入 单极性 12 5uV 0 50mV 量程 25uV 0 100mV 量程 125uV 0 500mV 量程 250uV 0 1V 量程 1 25 mV 0 5V 量程 2 5 mV 0 10V 量程 电压输入 双极性 12 5uV 25mV 量程 25uV 50mV 量程 50uV 100mV 量程 125uV 250mV 量程 250uV 500mV 量程 500uV 1V 量程 1 25 mV 2 5V 量程 2 5 mV 5V 量程 5mV 10V 量程 电流输入5 A 0 20mA 量程 测量误差小于 0 5 模数转换时间小于 300 s 模拟量输入响应时间1 5ms 共模抑制40dB DC to 60Hz 共模电压信号电压 共模电压 必须小于等于 12V 输入阻抗不小于 10M 最大输入电压30V 最大输入电流30mA 接线图如下图所示 2 EM232 模拟量输出模块 本设计采用型号为 GM232 AQ2 的 EM232 模拟量输出拓展模块 对应 S7 200 订货号 6ES7 232 0HB22 0XA0 产品示意图如图所示 其性能参数如下表 所示 性能参数表 常规特性 尺寸 宽 高 深 46 80 62mm 功耗2W 电源输入类型24V DC LED 灯指示24V 电源状态 亮表示电源正常 灭表示电源故障 模拟量输出特性 输出点数2 输出范围 电压型 10V 电流型0 20mA 输出分辨率 电压型12Bit 电流型11Bit 数据字格式 电压型 32000 32000 电流型0 32000 测量误差 典型值 满量程的 0 5 最坏情况 满量程的 2 稳定时间 电压输出100 s 电流输出2ms 最大驱动 24V 用户电源 电压型 最小 5000 电流型最大 500 3 4 PLC 中 I O 口资源分配 综合本设计系统的工艺流程图 总结系统中检测信号 控制信号如下表所 示 信号汇总表 类型个数 PH 值检测传感器7 NH3 值检测传感器5 COD 值检测传感器4 悬浮物检测3 水泵5 吹氨变频风机2 去除 COD 变频风机1 加碱调节阀2 加酸调节阀1 液位传感器1 由上表根据系统的功能要求设计出本系统的 I O 口资源配置如下 3 4 1 数字量输入 输出部分 本系统数字量输入信号有 3 个 启动按钮 停止按钮 液位检测信号 数 字量输出信号主要是控制水泵运行 合计 5 个 具体 I O 分配如下表所示 I O 口资源配置表 输入地址输入设备输出地址输出设备 I0 0启动按钮Q0 0水泵 1 I0 1停止按钮Q0 1水泵 2 I0 2液位传感器Q0 2水泵 3 Q0 3水泵 4 Q0 4水泵 5 你下面介绍的液位传感器输出的是模拟量信号啊 3 4 2 模拟量输入部分 由于本设计模拟检测信号较多 故使用模拟量输入扩展模块 EM231 合计 4 个 具体 I O 分配 如下表所示 模拟量输入部分 I O 分配表 输入地址输入设备输入地址输入设备 AIW0 PH 值检测 A1 AIW8 NH3 值检测 B2 AIW1 PH 值检测 A2 AIW9 NH3 值检测 B3 AIW2 PH 值检测 A3 AIW10 NH3 值检测 B4 AIW3 PH 值检测 A4 AIW11 NH3 值检测 B5 AIW4 PH 值检测 A5 AIW12 COD 值检测 C1 AIW5 PH 值检测 A6 AIW13 COD 值检测 C2 AIW6 PH 值检测 A7 AIW14 COD 值检测 C3 AIW7 NH3 值检测 B1 AIW15 COD 值检测 C4 3 4 3 模拟量输出部分 本设计系统模拟量输出信号合计 6 个 采用模拟量输出扩展模块 EM232 合计 3 个 具体 I O 配置如下表所示 模拟量输出部分 I O 分配表 输出地址输出设备输出地址输出设备 AQW0加碱调节阀 YV1AQW3吹氨变频器 1 AQW1加碱调节阀 YV2AQW4吹氨变频器 2 AQW2加酸调节阀 TV1AQW5去除 COD 变频器 3 5 系统硬件接线图 根据控制系统的功能要求 设计出工业污水处理控制系统的硬件连线图如 图所示 你这个 PLC 外部接线图不对 上网查查 EM231 的引脚排列图及与二线制的电 流信号怎样连 EM232 与变频器怎样连 与水泵怎样连 与启动 停止按钮怎 样连 3 6 其他资源配置 3 6 1 PH 值检测 本设计这对 PH 值检测采用的仪器名称为在线 PH 值分析仪 型号为 JC1672 BW 品牌是百万电子 该产品主要描述 大型液晶显示屏 界面简单 易操作 主要功能 1 具有模拟信号输出 继电器输出功能 2 144 144 微电脑设计酸碱度 氧化还原变送器 3 提供溶液接地功能 可消除样品带电干扰 4 可任意设定上 下限报警值 利于液体控制 5 密码锁及组合键进入设定 校正模式设定 增强安全性 6 采用双高阻输入 阻抗高达 1012 抗干扰能力强 主要技术指标 1 测量范围 pH 值 0 14 00Ph 分度值 0 01pH 温度 0 99 9 分度值 0 1 电位值 1999 1999mV 分度值 0 1mV 2 自动温度补偿范围 0 99 9 25 为基准 3 被测水样 0 99 9 0 6MPa 4 电子单元自动温度补偿误差 0 03pH 5 电子单元重复性误差 0 02pH 6 稳定性 0 02pH 24h 7 输入阻抗 1012 8 时钟精度 1 分 月 9 电流隔离输出 0 10mA 负载 1 5k 4 20mA 负载 750 10 输出电流误差 1 FS 11 数据存储数量 1 个月 1 点 5 分钟 12 高低报警继电器 AC220V 3A 13 RS485 通讯接口 14 电 源 AC220V 22V 50Hz 1Hz 15 防护等级 IP65 3 6 2 NH3 值检测 本设计采用 HSJ NH4 N 氨氮在线监测仪 HSJ NH4 N 型氨氮在线监测仪采用水杨酸分光光度法 在硝普钠存在下 水样中的氨氮与水杨酸盐和次氯酸离子反应生成蓝色化合物 加入酒石酸甲钠 掩蔽阳离子特别是钙 镁离子干扰 使用高精度分光光度计在 697nm 处测定 根据朗伯 比尔定律 吸光度与吸光物质浓度呈线形关系 准确检测出水中氨氮 浓度 相比于纳氏剂分光光度法 该方法无需使用剧毒碘化汞 不会危害操作 人员健康 对环境没有二次污染 该仪器广泛应用于化工 钢铁 冶金 市政污水处理等行业废水排放及河 流 湖泊地表水和地下水水质氨氮在线监测 仪器特点 1 精确测量 自动维护 高标准配置 监测准确 性能稳定 故障智能自诊断 便于仪器管理与维护 测量基线每次测量重新认定 确保测量精确性 2 智能监测 操作友好 全自动智能控制 数据远程自动传输 可存储海量数据 任意设定测量上限和下限 超标自动报警 兼容性设计 优越的可扩展性 具备远程反控功能 3 专有技术 领先一筹 测量前后自动清洗 避免化学流路污染 工业化设计 结构简洁 运动部件少 超大彩色液晶屏幕 界面简洁 功能齐全的中文操作系统 技术参数 测量范围 0 0 1 0 0 5 0 1 0mg L 可根据需求定制 准确性 5 重复性 10 零点漂移 5 量程漂移 10 MTBF 1440 小时 监测时间 15 分钟 测量周期 可灵活设定 供电电源 电压 AC220V 22V 频率 50Hz 1Hz 信号输出 各通道独立的 4 20mA 隔离电流输出信号以及 RS232 或 RS485 串口 3 6 3 COD 检测 本设计采用在线 COD 分析仪 CX1000 其测量原理是依据不饱和有机分子 在 254nm 下对紫外光的吸收效应 利用比尔 朗伯 Beer Lambert 定律换算 C K log Iin IOUT C 样品浓度 K 吸收系数 Iin 入射光强度 Iout 透射光强度 本仪器含有自动清洗系统 系统一天自动清洗一次 使用低廉的清洗溶液 5 硫酸水 经自动注入样品流动池中进行清洗 也同时执行自动调零工作 附有一个内置的 2 升容器 只需 2 周补充清洗液 容器中的清洗溶液用完时 会发出一个报警信号 应用于河水中 河水中的 COD 是饮用水和水处理工厂的一个重要测量参数 稳定 可靠性 和低维护量是重要考量因素 紫外光谱是有效的方法 应用于废水中 废水处理厂需要一种快速和可靠的 COD 测量方法来控制其含量 这只有紫 外光谱法能达到要求 本仪器具体检测方法具体如下表所示 CX1000 检测方法示意表 检测方法 紫外吸收法 CX1000 自动实验 室 COD 臭氧或 OH 电 极法测量 COD 高温法测 量 TOC 紫外氧化法 测量 TOC 与工业废水 COD 相关性 变量很好好变量变量 不饱和有机物 的检测 能能能能能 蒸馏水稀释不用用 10L 天不用不用 电极 灯或零 件定期更换 不用用用用用 过滤不用不可避免不可避免不可避免不可避免 尺寸小巧精简大大大大 操作费低高高高高 维护量非常低高高高高 安装时间1 小时几小时几小时几小时几小时 CX1000 技术参数如下表所示 CX1000 技术参数表 量程0 250mg l 0 800mg l 0 3000mg l 0 20000mg l 准确度10 重复性 0 01mg l 1 0mg l 3 0mg l 10mg l 零点漂移5 满量程漂移10 测量时间10 秒 测量周期可编程调节 温度环境温度 0 50 水样温度 0 80 不结冰 模拟信号输出4 20ma 隔离输出 报警信号输出4 路继电器信号输出 通讯 RS232 串口 无需专业软件 用 WINDOWS 操作系统 超级终端 进行数据下载 RS485 MODBUS 总线 选配 数据存储存储一个月历史分析数据 电源220Vac 50HZ 30VA 3 6 4 浮球液位计 由液位传感器和智能 HART 板 电流转换器 两部分组成 浮球与液位同步变 化 控制干簧管吸合断开 从而使传感器内电阻成线性变化 再由转换器将电 阻的变化转换成 4 20mA 标准电流信号并叠加 HART 数字信号输出 本系统采用的浮球液位计型号为 JHUQZ 由液位传感器和智能 HART 板 电流转换器 两部分组成 浮球与液位同步变化 控制干簧管吸合断开 从 而使传感器内电阻成线性变化 再由转换器将电阻的变化转换成 4 20mA 标准电 流信号并叠加 HART 数字信号输出 产品示意图如图所示 浮球液位计特点 1 智能电子部件由一块主机板和一块液晶屏组成 2 可就地按键调整最程和零点 3 可用 HART 通讯手操器或微机与本智能仪表进行双面通讯而不中断输 出信号 适合防爆或不方便拆装仪表场所对仪表的测量 过程参数 设备组态 校准 诊断信息通过 HART 协议访问或改 4 在采用 HART 协议的分散控制系统中同主机进行双向通讯 5 带有 EEPROM 不因断电丢失数据 浮球液位计参数 测量范围 0 3500mm 供电电压 12 36V DC 输出信号 两线制 4 20mA DC 叠加数字信号 由用户选择开方或线性 输出 注意该液位传感器输出的是模拟量信号啊 与前面的矛盾 负载电阻 250 测量精度 10mm 环境温度 40 80 工作温度 20 120 公称压力 1 6MPa 法兰标准 A JB T82 1 94 平面法兰 DN100 PN1 6 球 90 B JB T82 1 94 平面法兰 DN80 PN0 6 球 76 介质密度 0 65g cm3 介质粘度 0 015PaS 接液材质 不锈钢 防护等级 IP65 JHUQZ 浮球液位计有四种安装方式 A 顶置安装 B 侧侧安装 C 侧 底安装 D 支架安装 具体如下图所示 四种安装方式 浮球液位计接线方式如图所示 3 6 5 接触器选型 在控制系统中 所有设备是根据控制面板上的按钮情况或者根据传感器的 反馈值进行动作的 因此需要 PLC 根据当前的工作情况 以及按钮的情况来控 制所有