基于PLC污水处理控制系统的设计【优秀机械机电毕业设计论文】【A6285】
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基于
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毕业设计
论文
a6285
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文档包括:
说明书一份。50页。24200字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
计划周记进度检查表一份。
- 内容简介：
-
编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 相 关 资 料 题目： 基于 水处理控制系统的设计 信机 系 机械制造 及 自 动 化 专业 学 号： 0923178 学生姓名： 孙叶冬 指导教师： 陈浩 （职称： 高工 ） （职称： ） 2013年 5月 25日 目 录 一、毕业设计（论文）开题报告 二、毕业设计（论文）外文资料翻译及原文 三、学生 “毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 开 题 报 告 题目： 基于 水处理控制系统的设计 信机 系 机 械 制 造 及自动化 专业 学 号： 0923178 学生姓名： 孙叶冬 指导教师： 陈浩 （职称： 高工 ） （职称： ） 2012年 11月 14日 课题来源 自拟 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） （ 1）课题科学意义 据中国经济信息网分析统计，全国按目前正常需要，年缺水总量 约为 300 亿 400 亿立方米，每年因缺水造成的经济损失达 2300 亿。超过洪涝灾害。水资源的缺 乏和水资源的 污染，己经严重影响了人民的日常生活，严重 影响了我国 的经济建 设和发展。因此建设符合我国国情的污水厂自动控制系统对减少工业污水处理成本、改善环境、建立可持续发展社会和和谐社会、保持我国经济快速发展具有重大 意义。 （ 2） 污水处理方面 研究状况及其发展前景 未来 10 年，中国 工业污水处理 项目工程建设投资将 会 超过 2500 亿元，其中 工业污水处理设备投资 约 近 300 亿元。采用先进、实用 安全 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。在如此 形势下 工业污水处理自动化控制系统将会成为 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 准 。其中处理过的污 废水还可以循环再利用，由于我国是一个水资源贫乏的国家，而且分布上极不均衡 ，许多地区和城市缺水严重。所以水资源 要重点 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 必要。 所以 ，有效的结合目前最新的工艺状况、 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。 研究内容 （ 1）介绍了 工业污水处理 的基本 概况 ， 其中 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 基本结构和工作原理，并 且 对 工业污水处理 控制系统进行 研究设计 和 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。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 污水由进水系统通过粗格栅和清污机进行初步的排除大块杂质物体到达除砂池。在除砂池系统中细格栅和转鼓清污机进一步消除污水中的细小颗粒物体，将污水中的细小沙粒滤去后进入氧化沟反应池。在氧化沟系统中进行生化处理，分解污水中的有害物质，这个环节需要用到一些化 学药剂来加强处理效果，比如复合碱、氯气、油絮凝剂等。可以对污水进行除油、消毒、调整 时在该系统中设置有溶解氧仪超声波检测器，通过它能对污水中的含氧量进行检测，根据其含量反馈到 变控制污水中溶解氧的含量。潜水搅拌机的作用是推动水流，使氧化沟的污水和活性污泥剧烈搅拌得以能够充分混合，使生化反应更加彻底充分，以最大程度地分解污水中的有害成份。经处理的污水再进入沉淀池中，通过刮泥机进行物理沉淀，为了加强沉淀效果，需要加入混凝剂和絮凝剂利用高分子助凝剂的强烈吸附架桥作用，使 其更加容易沉降。污水经沉淀池处理最后到达脱水环节，离心式脱水机作用下进行脱水处理后排出清水。 研究计划及预期成果 研究计划： 2012 年 11 月 12 日 12 月 25 日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。 2013 年 1 月 11 日 3 月 14 日：填写毕业实习报告。 2013 年 3 月 8 日 3 月 14 日：按照要求修改毕业设计开题报告。 2013 年 3 月 15 日 3 月 21 日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。 2013 年 3 月 22 日 4 月 11 日： 污水 处理设备接线了解运行方式。 2013 年 4 月 12 日 4 月 25 日： 序设计。 2013 年 4 月 26 日 5 月 20 日：毕业论文撰写和修改工作。 预期成果： 接通电源并 启动自动控制方式，潜水搅拌器和刮泥机启动。 粗、细格栅机开始 间歇运行，即运行一段时间 ， 停止一段时间， 如此 循环进行 。据反馈回来的液位差状态控制清污机 运行与停止。 进水泵房中的潜水泵根据液面高低进行运行停止和运行数量的控制。 转碟曝气机按照溶解氧仪反馈 经 过 拟量 进行控制，同时控制分离机的运行和 停止。 污泥回流泵的运行和停止根 据液面 高低进行控制。在污泥脱水系统中，离心式脱水机的启动采用顺序控制方式，依次启动其设备。 特色或创新之处 编程简 便， 使用方便，开发周期短，维护容易， 通用性强， 控制功能好 。模 块化结构扩展能力强。 已具备的条件和尚需解决的问题 图书馆可以查阅多方面的资料，对于一些污水处理的机械的了解认识不彻底。 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室（学科组、研究所 ）意见 教研室主任签名： 年 月 日 系意见 主管领导签名： 年 月 日 英文原文 or is a of as of on or in LC is to to to in or A is an of a be in to a 1. LC in to of by of or of as to 968 a an 84 it a to of on is to be of 977 EG of 84 is on s It M, of 4 at of 84 is of 2. LC to LC a of to LC a of on a LC be in a of to . a to LC on LC of of so as a of in As it to be is to is as as A is LC in a to of be in up to or LC on to of LC on is to LC of LC by of to or LC In of is a to LC a a as 3. he of LC to of LC to , a to LC in of it is to in on is to of to as In to of do to to in or in as is in as in is In by in a (a in a is in a by by of LC to of 2 4 up is 3 a CD a of at a , by a 4to on a to a to a so of to CD LC or be of a of 4. he is LC is as I/O) LC to as of On or or be a or LC , if (a , of A , LC to of or A to as as a on a LC a LC in F1 is as of be in of LC a to as a a or in (of a to to MI as LC in a on a by a or a to is in LC in AM or a LC be to of 1131-3 be A is on LC a as of LC 1131-3 to to of LC to , LC of a be 5. LC to a of in of is to of to be is on of so of a LC is to of a On in of to of be of a or of or a be by an a in A be or of be so of be to an of of as LC of be as in of or in to be LC so a be to a A be to of a LC is a or of a be LC CS LC or As to in TU on 1131-3 to TU 6. or as n ff 1 , of a or a is as on as a 4 V , 2 V DC , a of as by of on of to LC 632,768 32,767. by or a to valu周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注11月 12日 1月27日教师下达毕业设计任务，学生初步阅读资料，完成毕业设计开题报告。按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书存在问题：对于于 改进方法：通过阅读课本去图书馆借阅相关方面的书籍来增强自己对1月 28日 月 8日指导专业实训 查阅有关于污水处理的资料以及文献 存在问题：对于污水处理的方法不能彻底的了解 改进方法：上网查阅有关于污水处理方面的知识6013年 1月 9日 日 指导毕业实习 初期完成毕业设计开题报告存在问题：对于污水处理的过程了解不够，无法明白各个设备运行的先后顺序 改进方法：到有关污水处理厂家的官网上进行询问9013年 2月 15日 7日 确认开始方向，进行初步设计 污水处理设备的接线设计存在问题：对于各个设备运行状况不了解，接线图与实际应用存在一定误差 改进方法：上网查阅资料进行反复设计11月 1日 0日 进行下一步I/：污水处理所用设备过多，导致需要的注释过多，编写混乱 改进方法：设备依次进行编写，尽量不在一起编写13 2013年 3月 11日 7日 通过接线图和I/的时候发现有些语句过于复杂，不会编写改进方法：图书馆找相关资料，了解月 18日 6日 开始写毕业设计说明书 毕业设计说明书开始初步书写 存在问题：开始写后发现从前查阅的资料有些已经忘记改进方法：将查阅到的资料整理记录到一个本子上17 2013年 3月 26日 1日 绘图 绘制污水处理的设备图 存在问题：没有相关数据无法进行精确绘制 改进方法：确立合理的设备比例18 2013年 4月 1日 日 写毕业设计说明书 将设备在问题： 改进方法：上网查阅锡太湖学院 2012 届毕业作业周次进度计划、检查落实表系别：信机系 班级：机械 94 学生姓名： 孙叶冬 课题（设计）名称： 基于 开始日期： 止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注19 2013年 4月 26日 日 修改毕业设计书 将写好的毕业设计说明书进行再整理 存在问题：发现缺少很多部分 改进方法：对缺失的地方重新编写20 2013年 5月 9日 3日 设计说明书（论文）、摘要和小结编写 毕业设计格式整理存在问题：由于之前没有仔细看论文模板，所以需要更改的格式较多 改进方法：按照论文模板一点一点的更改21 2013年 5月 14日 0日 修改设计说明书（论文）格式上交资料、准备答辩 整理全部相关文件，重新命名等，交给导师审核。 存在问题：附录格式不规范，摘要英文不合理要求等。改进方法：根据毕业设计的规范要求更改。说明： 1、 “工作计划、进度 ”、 “指导教师意见并签字 ”由指导教师填写， “每周主要完成内容 ”， “存在问题、改进方法 ”由学生填写。2、本表由各系妥善归档，保存备查。编编 号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目： 基于基于 PLC 污水处理控制系统的设污水处理控制系统的设计计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业学 号： 0923178学生姓名： 孙 叶 冬 指导教师： 陈浩 （职称：高工） （职称： ）2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚诚 信信 承承 诺诺 书书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）基于 PLC 污水处理控制系统的设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 94 学 号： 0923178 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日I无无锡锡太太湖湖学学院院信信 机机系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书一、题目及专题：一、题目及专题：1、题目 基于 PLC 污水处理控制系统的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 如今，我国多数污水处理控制系统自动化水平低、安全性不高、管理不当，效率明显低于世界标准。污水处理系统中的曝气过程控制、数据通讯和监控管理这些问题是急需要解决的。中国污水处理自控系统比较落后，污水处理成本高，污水厂排放处理过的污水水质不稳定，所以如何建立良好有效的自控系统，提高运行效果，降低运行费用，具有非常重要的意义。 PLC 作为工业污水处理的控制系统使得设计过程变得更加便，能够实现的功能变得更多。可以与各类人机界面的通信完成 PLC 控制系统的监视，同时使用户方便通过操作界面功能控制 PLC 系统。由于 PLC 的 CPU 强大网络通信能力，使得工业污水处理系统的数据传输与通信变为可能，并且也可实现其远程监控。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求：（1） 熟悉 PLC 技术的发展历程，了解 PLC 的组成、软硬件基础、性能指标II和分类等； （2） 熟练掌握 PLC 的原理以及 PLC 的使用方法； （3） 熟练掌握各个设备的接线方式以及设备运行的顺序过程； （4） 了解掌握 PLC 各个符号的用处，能够绘出梯形图； （5） 了解污水处理过程和设备的运行。 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 94 班班 姓名姓名 孙 叶 冬 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期：自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师指导教师签名签名 签名签名 签名签名教教研研室室主主任任学科组组长研究所学科组组长研究所所长所长签名签名 系主任系主任 签名签名2012 年年 11 月月 12 日日III摘摘 要要如今，我国多数污水处理控制系统自动化水平低、安全性不高、管理不当，效率明显低于世界标准。污水处理系统中的曝气过程控制、数据通讯和监控管理这些问题是急需要解决的。中国污水处理自控系统比较落后，污水处理成本高，污水厂排放处理过的污水水质不稳定，所以如何建立良好有效的自控系统，提高运行效果，降低运行费用，具有非常重要的意义。本文介绍了工厂污水处理的基本工艺流程，并进行研究设计一种基于 PLC 控制的污水处理方案。文章最先描述了基于 PLC 污水处理控制系统的相关工艺及流程，控制系统硬件结构及设计、工作原理以及设计 PLC 控制系统的基本原则和步骤，从而说明 PLC 在污水处理过程中的应用。然后依据污水处理要求设计设备的电器控制与自动控制线路，主要包括设备的启停、状态故障信号和信号的采集等，最后按照工艺要求设计 PLC 控制系统，其中包括 PLC 的选型、系统资源配置和根据污水处理工艺编制 PLC 程序。关键词：关键词：污水处理；PLC；工艺流程 3IVAbstractToday, the majority of our sewage treatment control system low level of automation, security is not high, mismanagement, the efficiency lower than the standard markedly. Sewage disposal system in the aeration process control, data communications and monitoring and management of these problems are urgently needed to be addressed. Sewage treatment automatic control system in China is relatively backward, the high cost of sewage treatment, wastewater treatment plant discharge treated effluent quality is not stable, so how to create a good and effective automatic control system, improve operating results, lower operating costs, has a very important significance. This article describes the basic process of the plant sewage treatment and research to design a wastewater treatment program based on PLC control. The article first described the sewage treatment control system based on PLC technology and processes, the basic principles and steps of the control system hardware architecture and design, working principle and design of PLC control system, which can show that the application of PLC in the sewage treatment process. Requirements of the Sewage design electrical control equipment and automatic control circuit, including the start and stop, the status fault signal and signal acquisition, the final design of PLC control system in accordance with the process requirements, including the PLC selection, system resource allocation PLC program and the preparation of the sewage treatment process.Keywords: sewage treatment,；PLC,；processV目目 录录摘 要.IIIABSTRACT.IV1 绪论.11.1 工业污水处理的国内外现状.11.2 课题的背景.21.3 研究目的和意义.21.4 课题主要设计的内容.32 工业污水处理控制系统总体介绍.42.1 工业污水处理基本概念.42.2 常用的工业污水处理工艺.42.3 工业污水处理系统控制形式.72.4 工业污水处理系统的功能要求.72.4.1 信号输入.82.4.2 控制输出信号.83 硬件系统配置.93.1 主要组成部分.93.2 电气控制系统.103.3 工业污水处理系统的工作原理.103.3.1 控制系统总体框图.103.3.2 工作过程.113.3.3 工业污水处理系统主电路设计.113.4 PLC 的选型.123.5 PLC 的 I/O 资源配置.123.5.1 数字量输入部分.123.5.2 数字量输出部分.133.5.3 模拟量输入部分.133.5.4 模拟量输出部分.143.6 其他资源配置.153.6.1 接触器选型.153.6.2 变频器简介.153.6.3 变频与变压原理.153.6.4 变频调速的基本原理.16VI3.6.5 变频器选型.173.6.6 变频器参数设置.173.6.7 电动机的选型.183.6.8 液位差计.183.6.9 溶解氧仪.194 软件系统设计.204.1 总体流程设计.204.1.1 手动模式.204.1.2 自动模式.214.2 曝气过程控制的任务.284.3 氯气投加环节.294.4 絮凝剂投加环节.294.5 PID 控制.294.6 PLC 和变频器通讯.305 调试和运行结果.325.1 硬件系统的调试.325.2 软件系统的调试.325.3 运行结果.326 结 论.34致 谢.36VIIV基于 PLC 污水处理控制系统设计11 绪论绪论水是人们生活中必不可少的，如今在社会生活和工业生产中人们对水的需求量更是与日俱增。可是，水资源是有限的。根据报道，我国人均拥有淡水量为 2400 吨，是世界平均值的 1/4，在全球 149 个国家（参与统计国家中） ，我国人均淡水资源排在 110 位，属于淡水资源贫乏的国家。而且我国的水资源分布极不均衡，全国 500 多个城市缺水，其中多个缺水相当严重，北方地区缺水现象尤其突出，人均拥有的淡水量仅有 240 吨。让人担心的是，淡水总量日益减少，用水成本却不断升高，淡水的浪费又非常严重。甚至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。淡水资源的短缺的问题需要得到快速的解决。我国淡水资源逐渐减少，而且污染现象很严重。随着社会发展，水资源已经成为影响工业发展是否快速的重要因素，现代工业中生产工艺和设备对水质要求也是越来越高。可是我国工业用水耗费高，重复利用水少，有关资料表明，我国的工业用水重复利用率平均 40%50%。目前全国城市污废水的处理率（达排放标准的）只有 10%左右，其余的污废水都直接排入溪河、湖泊、海洋。耗水量高、重复使用率低、污染严重是我国工业系统水资源利用的主要问题。严重的环境污染使有限的水资源逐渐减少、水质越来越差，使得我们对水资源的使用日益紧迫。据统计，由于水质的污染，我国已经有大约 3 亿人的饮水发生过不安全的现象，其中 1.9 亿人的饮水是超标水。气象学家预测，2100 年全球会变暖加剧，地表有 1/3 的面积将变成沙漠，到那时，干旱将威胁全球一半人类的生存。这些现象都是由于水污染而产生的严重后果，因此工业污水处理项目的实施已经迫在眉睫。众多迹象表面，水资源的短缺无疑会限制经济持续协调发展，因此世界各国越来越重视污废水处理和水的再利用，通过各种技术进一步提升供水质量，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、沼气等再生能源还可以为工业生产提供二次能源，真正实现了变废为宝、循环经济的目的。随着环境保护的呼声越来越响亮，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已经成为各企业最基本的要求。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也相对的提出了非常高的要求。1.1 工业污水处理的国内外现状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研究。 “七五”和八五”攻关项目是在氧化塘、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,依据这些成果设计，建立了一些土地处理、氧化塘等污水示范工程。在人工处理技术方面, 八五”对高负荷生物膜、高负荷活性污泥、一体化氧化沟技术进行了较深入的研究, 研究成果己经被应用于大批工业污水处理厂中。七五五”攻关项目是在氧化塘、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，依据这些成果设计，建立了一些土地处理、氧化塘等污水示范工程。在人工处理技术方面， “八五”对高负荷生物膜、高负荷活性污泥、一体化氧化沟技术进行了较深入的研究。研究成果己经被应用于大批工业污水处理厂中。污水厂污泥处置问题在“九五”科技攻关中受到了重视，八五”攻无锡太湖学院学士学位论文2关项目是在氧化塘、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，依据这些成果设计，建立了一些土地处理、氧化塘等污水示范工程。在人工处理技术方面， “八五”对高负荷生物膜、高负荷活性污泥、一体化氧化沟技术进行了较深入的研究。研究成果己经被应用于大批工业污水处理厂中。污水厂污泥处置问题在“九五”科技攻关中受到了重视，并配套开发形成了成套的污泥处理。经过“七五” 、 “八五”和“九五”这些期间的努力奋斗，我国在工业污水处理技术方面取得了很大的成绩。如今在水污染治理技术上，我国已经能够提供许多工艺技术传统活性污泥法技术、各种新型活性污泥工艺，比如：SBR 法和氧化沟技术、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应用于水体污染、改善水体环境方面，并取得了突出的效果，标志着我国工业污水处理事业上升到了一个崭新的阶段。现在，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了具体项目的实施。国际上，大规模的水污染治理是发生在第二次世界大战过后，随着 50 年代经济蓬勃发展带来的 60 年代日益严重的环境污染而展开的。工业污水处理设施中，城市排水管线、工业污水处理厂的兴建和运行在水污染控制中发挥着主导作用。到 70 年代末，美国投资了近数千亿美元兴建了 18000 多座城市工业污水处理厂，英国、法国、德国更是花费巨额资金兴建了 7000 至 8000 座城市工业污水处理厂。这些工业污水处理厂的兴建运行对国家的水体污染改善起到了关键性作用，也为人类治理水污染积累了宝贵丰富的经验。现在，这些国家的工业污水处理水平又得到了进一步提升，兴建了一套具备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作用。1.2 课题的背景课题的背景未来 10 年，中国工业污水处理项目工程建设投资将会超过 2500 亿元，其中工业污水处理设备投资约近 300 亿元。采用先进、实用安全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。在如此形势下工业污水处理自动化控制系统将会成为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准。其中处理过的污废水还可以循环再利用，由于我国是一个水资源贫乏的国家，而且分布上极不均衡，许多地区和城市缺水严重。所以水资源要重点保护。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必要。所以，有效的结合目前最新的工艺状况、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 研究目的和意义研究目的和意义世界各个国家的经济发展，都会推进社会的进步、促进工农业生产的能力，使人民生活得到更大的改善，同时也带来了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严密关注，治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程。我国是个严重缺水的国家，虽然我国年平均水资源总量达到28000 亿m2，居世界第6 位，但是我国人口多，人均水资源量只有2220m2，居世界第110 位，已经被联合国列为世界上13个缺水国家之一。目前我国约300个城市缺水，其中有5O个城市缺水严重。据中国经济信息网分析统计，全国按目前正常需要，年缺水总基于 PLC 污水处理控制系统设计3量约为300 亿400 亿立方米，每年因缺水造成的经济损失达2300 亿。超过洪涝灾害。水资源的缺乏和水资源的污染，己经严重影响了人民的日常生活，严重影响了我国的经济建设和发展。因此建设符合我国国情的污水厂自动控制系统对减少工业污水处理成本、改善环境、建立可持续发展社会和和谐社会、保持我国经济快速发展具有重大意义。1.4 课题主要设计的内容课题主要设计的内容本课题主要内容是工业污水处理工艺及工业污水处理系统的组成和 PLC 控制系统设计,主要由以下几点组成：（1）介绍了工业污水处理的基本概况，其中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，并且对工业污水处理控制系统进行研究设计和分析；（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。无锡太湖学院学士学位论文42 工业污水处理控制系统总体介绍工业污水处理控制系统总体介绍2.1 工业污水处理基本概念工业污水处理基本概念城市污水、生产污水、生活污水或经过工业企业局部处理后的生产污水，基本都会排入排水系统。这些污水除了含有碳水化合物、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、病毒等使人生病致癌的微生物。经处理后的污水，最后出路一般有三种：排放水体；灌溉田地；循环利用。污水污染物可以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有机性物质和无机性物质，其化学元素以碳、氮、磷为主。按物理形态，污水中的污染物质可以分为固体悬浮物、胶体污染物质和溶解性污染物质。好氧有机污染物的性质比较稳定，在微生物作用下，借助微生物的新陈代谢可以将其降解为无机物，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 常用的工业污水处理工艺常用的工业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进行。所以，在选择工业污水处理工艺的时候必需要认真地考虑当地污水的情况和实际的工业污水处理的环境。工业污水处理的方法主要有物理、化学、物化结合，以及生物处理等几种。这些方法可以根据实际情况单一使用，也可以针对不同的污水配合使用。目前，工业污水处理的方法一般都是以生物处理法为主，物理处理法和化学处理法以辅。常用的工业污水处理工艺有以下几种：（1）传统活性污泥处理法。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是沼气池与沉淀池，主要处理部分关系框图如图2.1所示： 曝气池（有机物氧化为无机物）无机物）沉淀池（活性泥下沉）活性泥循环原污水清水排出基于 PLC 污水处理控制系统设计5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时间内，曝气池中的微生物吸附污水中的大部分有机物，并且在曝气池中将有机物氧化成无机物，然后在沉淀池中经过沉淀，部分活性泥需要回流到曝气池中。该工艺的优点：有机物去除率高，污泥负荷高，池的体积小，耗电低，运行成本低。该工艺的缺点：普通曝气池占地大，建设投资多，不能严格满足国家标准相关指标范围、容易产生污泥膨胀的现象，磷和氮的去除率比较低。（2）A/O法。A/O法是在传统活性污泥处理法的基础上发展起来的一种工业污水处理工艺，其中A表示Anoxic（缺氧的），O表示好氧的意思。A/O法是一种缺氧-好氧生物工业污水处理工艺。该工艺增加了好氧池与缺氧池所形成的硝化-反硝化反应系统，从而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，所以该工艺有着更高的管理要求，这也成为了该工艺的一大缺点。其工艺流程图如下：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处理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表示Anaerobic（厌氧的），后一个A表示Anoxic（缺氧的）；O表示好氧的意思。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，特别适合用于对除磷脱氮要求高的工业污水处理。因此，在对除磷脱氮有严格要求的城市工业污水处理厂，一般都首选A2/O工艺。其工艺流程图如图2.3所示。无锡太湖学院学士学位论文6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，该工艺是没有初沉淀的，却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至40min，以生物絮凝吸附作用为主，同时会发生不完全氧化反应，去除BOD达到50%以上。B段与常规活性污泥法相似，负荷较低，起到出水把关作用，处理稳定性较好。AB法中A段效率高，并有很强的缓冲能力。对于高浓度的工业污水处理，AB法是个很好的选择，它具有较高的节能经济效益。尤其在采用污泥消化和沼气利用工艺时，优势更为明显。但是，AB法也有缺点，污泥产量比较大，A段污泥有机物含量非常高，因此有必要添加污泥后续稳定化处理，这样就将增加一定的建设和费用。此外，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 的状况，B段也比较困难，难以发挥优势。总之，AB法工艺比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城市工业污水处理厂，并且有明显的节能效果，而对于脱氮要求高的城市工业污水处理厂，一般不宜采用。（5）SBR法。SBR法是间歇式活性污泥法的简称，是一种按照一定时间顺序间歇式操作的污水生物处理技术，同样也是一种按照间歇曝气方式来运行的活性污泥工业污水处理技术，又称为序批式活性污泥法。其反应原理和去除污染物的原理、传统的活性污泥法基本相同，只是运行操作方式有点差别。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各流程单元，也就是说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。整个工作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。(6)本设计系统工业污水处理工艺及描述：本工业污水处理工艺流程图如下图 2.4 所示：基于 PLC 污水处理控制系统设计7图2.4 工艺流程图污水由进水系统通过粗格栅和清污机进行初步的排除大块杂质物体到达除砂池。在除砂池系统中细格栅和转鼓清污机进一步消除污水中的细小颗粒物体，将污水中的细小沙粒滤去后进入氧化沟反应池。在氧化沟系统中进行生化处理，分解污水中的有害物质，这个环节需要用到一些化学药剂来加强处理效果，比如复合碱、氯气、油絮凝剂等。可以对污水进行除油、消毒、调整PH值。同时在该系统中设置有溶解氧仪超声波检测器，通过它能对污水中的含氧量进行检测，根据其含量反馈到PLC的值来控制曝气机变频器的运行，改变控制污水中溶解氧的含量。潜水搅拌机的作用是推动水流，使氧化沟的污水和活性污泥剧烈搅拌得以能够充分混合，使生化反应更加彻底充分，以最大程度地分解污水中的有害成份。经处理的污水再进入沉淀池中，通过刮泥机进行物理沉淀，为了加强沉淀效果，需要加入混凝剂和絮凝剂利用高分子助凝剂的强烈吸附架桥作用，使其更加容易沉降。污水经沉淀池处理最后到达脱水环节，离心式脱水机作用下进行脱水处理后排出清水。2.3 工业污水处理系统控制形式工业污水处理系统控制形式早期的控制系统大多是采用继电器接触器控制系统，但是随着电子技术的快速发展，控制要求的不断提高，这类控制方法已经不能满足现代工业污水处理系统的控制要求，所以已逐渐被淘汰，取而代之的是 DCS、现场总线控制、PLC 等控制方法。（1）DCS 系统。DCS 是集散控制系统的简称，又被称为分布式计算机控制系统，是由计算机技术、测量控制技术、信号处理技术、通信网络技术等相互结合形成的。计算机和现场终端的组成，通过网络将现场控制站、检测站和操作站等连接起来，完成了分散控制和集中操作管理的功能，主要是用于各类生产过程，可提升生产自动化水平和管理水平，其主要特点有：采用了分级分布式控制，减少了系统的信息传输量，使系统应用程序更加简单。实现了真正的分散控制，使系统的危险性降低并且分散，可靠性提高。扩展能力比较强。软硬件资源丰富，可适应各种要求。实时性好，响应够快。（2）现场总线控制系统。现场总线控制系统是由 DCS 和 PLC 结合发展而来的，是基无锡太湖学院学士学位论文8于现场总线的自动控制系统。该系统按照公开、规范的通信协议在智能设备之间，以及智能设备与计算机之间进行着数据传输和转换，从而实现控制和管理一体化的自动控制系统，其优点有：可以运用计算机丰富的软件、硬件资源。响应够快，实时性好。通信协议公开，不同产品可以互连。（3）PLC 系统。PLC 是可编程逻辑控制器的简称，用它作为处理系统的控制器，实现控制系统的功能要求，也可以利用计算机作为其上位机，通过网络连接 PLC，对生产过程进行实时监控，其特点有：编程简便，使用方便，开发周期短，维护容易，通用性强，控制功能好。模块化结构，扩展能力强。2.4 工业污水处理系统的功能要求工业污水处理系统的功能要求 工业污水处理系统的主要功能是完成对城市污水的净化作用，即将城市中排除的污水通过该系统治理后，输出符合国家标准的水质。长期以来，工业污水处理技术虽然经过了快速发展，但是仍滞后于城市发展的需要，工业污水处理率低、设备运转率低等已经极大地影响了城市发展。为实现工业污水处理技术的方便、高效、低能耗的效果， 并且能够实现自动化的控制过程，采用 PLC 作为核心控制器是个理想的方案。 PLC 作为工业污水处理的控制系统使得设计过程变得更加简便，能够实现的功能变得更多。可以与各类人机界面的通信完成 PLC 控制系统的监视，同时使用户方便通过操作界面功能控制 PLC 系统。由于 PLC 的 CPU 强大网络通信能力，使得工业污水处理系统的数据传输与通信变为可能，并且也可实现其远程监控。利用 PLC 作为控制器的工业污水处理系统主要涉及到两个方面：一是控制信号输入；二是控制信号输出。2.4.12.4.1 信号输入信号输入工业污水处理系统信号输入检测方面主要涉及四种信号的监测，有按钮的输入检测、液位差的输入检测、液位高低的输入检测，以及曝气池中含氧量的输入检测。（1）按钮输入检测：大多数是人工方式控制的输入检测，主要有手动按钮、自动按钮、格栅机启动按钮、潜水泵启动按钮、清污机启动按钮、潜水搅拌机启动按钮、污泥回流泵按钮、曝气机工频、变频按钮，以及变频加速减速按钮等。（2）液位差输入检测：检测粗细格栅两侧的液位差，是用来控制清污机的启动与停止。（3）液位高低输入检测：检测进水泵房和污泥回流泵房中液位高低，是用来控制潜水泵或污泥回流泵的启动和停止和投入运行的潜水泵的数量。（4）含氧量输入检测：上面三种都是数字量输入，这个输入是模拟量输入。曝气过程是工业污水处理系统中最重要关键的环节，为了保证微生物所需要的氧气，必须检测污水中的含氧量，并由曝气机增加或减少其含氧量。将溶解氧仪放置在适当位置，将检测值反馈到 PLC 中，通过运算输出控制曝气机的转速信号。当溶解氧值偏低时，降低微生物分解的效果，延长处理时间，严重时甚至会导致处理失效，因此需要增加曝气机转速来增加供氧量；当溶解氧值偏高时，导致微生物过氧化，降低其活性，也不利于处理，基于 PLC 污水处理控制系统设计9因此减小曝气机转速来减少供氧量，最终使污水中的溶解氧保持在一定的范围内。2.4.22.4.2 控制输出信号控制输出信号信号输出部分主要包括两个方面：一个是数字量输出，即各种类型设备的接触器；另外一个是模拟量输出，用来控制曝气机变频器。（1）数字量输出：控制各类设备的启动和停止，包括：格栅机启停、清污机启停、潜水泵启停、潜水搅拌器启停、污泥回流泵启停等。（2）模拟量输出：通过 PLC 中 PID 运算后的数据，通过它功能模块输出控制信号，该控制信号输入到变频器的控制端子上，改变变频器输出频率，从而控制曝气机的转速，最后达到控制污水中含氧量的效果。无锡太湖学院学士学位论文103 硬件系统配置硬件系统配置氧化沟是工业污水处理系统中的重要部分，其结构的不同导致了不同的氧化方法。例如：奥贝尔、卡鲁赛尔和一体化氧化沟法，对于不同的结构，对应的配套设备也有较大的不同，所以它的结构较复杂，不同的结构对应不同的控制系统，所以需要根据不同的结构特点来设计相应的控制系统。3.1 主要组成部分主要组成部分工业污水处理系统的结构较复杂，设备较多，在氧化沟中其控制过程及原理基本相同，都是通过控制曝气机的转速从而调节污水中的含氧量，其大致组成如图 3.1 所示：图3.1工业污水处理系统基本组成示意图(1）进水系统：进水系统主要由进水管道和进水泵房组成，而进水管道主要是由粗格栅机和清污机组成，进水泵房一般由两台潜水泵组成。进水管道的主要功能是排除污水中的大块物体，其中，粗格栅是依据程序设定的时间来进行间歇工作，而清污机的运行和停止是依据粗格栅两侧的液位差来控制的，当液位差超过某个特定值时，清污机启动；当液位差小于某个值时，清污机运行停止。进水泵房中的潜水泵运行和停止是通过安装在泵房内的液位传感器来控制的，当液位较低时，只启动一台潜水泵，当液位较高时，启动两台潜水泵，若液位持续升高不停，则输出报警信号以示意有故障发生。 (2）除砂系统：除砂系统主要是由细格栅系统和沉砂池组成，其中细格栅系统是由细格栅机和转鼓清污机组成，沉砂池的主要设备是分离机。细格栅系统的主要功能是进一步净化污水中的颗粒物体，滤除污水中细小的沙粒，其中的细格栅机是依据程序设定时间进行间歇工作，而转鼓清污机的运行和停止是依据细格栅两侧的液位差来决定，当液位差超过某个特定值时，启动清污机；当液位差小于某个值时，清污机的运行停止，这和粗格栅系统的运行方式是一致的。沉砂池中分离机的运行和后续处理中的转碟曝气机的运行同步，即启动转碟曝气机时同时启动分离机，对沉砂池中的沙粒进行排除。(3）氧化沟系统：氧化沟系统是由氧化沟和污泥回流系统组成，氧化沟是工业污水处理系统中最重要的环节，因此控制量较多，控制过程较复杂，包括转碟曝气机和潜水搅拌机，污水回流系统主要有污泥回流泵构成。氧化沟的功能是对污水进行生化处理，分解污水中的有害有毒物质，使其达到一定的水质标准，其中转碟曝气机是关键设备，在氧化沟中设置有溶解氧仪对污水中的含氧量进行检测，根据反馈到 PLC 的值来控制曝气机变频器的运行停止，改变污水中溶解氧的含量。潜水搅拌机的作用是推进水流，同时使氧化沟的污水和活性污泥处于剧烈的搅拌状态，使他们充分混合接触。使活性污泥的生化反应更加充分，这样才能最大程度地分解污水中的有害有毒成分。污水回流系统中的污泥回流泵将剩余的污泥及使用过的污泥进行处理，该设备的运行与停止主要根据泵房内液位传感器的状态，当液位低于基于 PLC 污水处理系统毕业设计（论文）11某个特定值时停止回流泵的运行；当液位持续高于某个值时，回流泵停止运行，并且输出报警信号；液位处于正常状态时，回流泵正常运行。(4）沉淀系统：沉淀系统主要设备是刮泥机，它的功能是对进行氧化沟处理后的污水进行物理沉淀，将污泥和清水分离开，刮泥机在整个系统启动后就开始一直运行。在该系统中用到一定化学药剂，主要包括混凝剂、复合碱、絮凝剂等，主要是用来调节改善混凝环境和絮凝体结构，利用高分子助凝剂的强烈吸附作用，使细小松散的絮凝体变的粗大紧密，易发生沉降。(5）污泥脱水系统：污泥脱水系统主要设备是离心式脱水机，它的功能是对氧化池中处理过污水的活性污泥进行脱水处理，由于污水进行处理后，活性污泥中有新的微生物和其他杂质，所以需要先对活性污泥添加一定量的药物，易于污泥脱水。离心式脱水机主要有聚合物泵、污泥机和切割机组成，以上设备都是按照顺序控制的方式启动，依次启动聚合物泵、污泥机和切割机来完成对污泥的脱水处理。3.2 电气控制系统电气控制系统电气控制系统主要包括显示面板、操作面板、电气控制柜等。由于该系统中需要检测较多的数字输入量，而且还要检测模拟量的输入，按照设定的程序进行数据处理后，输出控制信号，因此系统的控制逻辑和时序就需要严格根据检测信号的输入进行控制。(1）操作面板：操作面板主要包括自动、手动、各类设备的启动按钮等。(2）显示面板：显示面板因为要显示较多的数据，所以一般采用触摸屏或者人机界面。(3）电气控制柜：电气控制柜是电气控制的核心设备，主要包括PLC、各类传感器的输入信号、变频器及其扩展模块等。3.3 工业污水处理系统的工作原理工业污水处理系统的工作原理3.3.13.3.1 控制系统总体框图控制系统总体框图工业污水处理的电气控制系统总框图如图 3.2 所示，PLC 是核心控制器，通过检测操作面板按钮的输入、各类传感器的输入和相关模拟量的输入，完成相关设备的运作、停止和调速控制。无锡太湖学院学士学位论文123.2 电气控制系统框图3.3.23.3.2 工作过程工作过程在手动状态下，各种设备是根据操作面板上的按钮输入来控制，并无逻辑控制，即不需要传感器的状态进行控制。在自动方式下是进行闭环控制，系统根据检测到外部传感器的状态对设备进行启停控制，其工作过程如下：(1）接通电源并启动自动控制方式，潜水搅拌器和刮泥机启动。(2）粗、细格栅机开始间歇运行，即运行一段时间，停止一段时间，如此循环进行。(3）根据反馈回来的液位差状态控制清污机运行与停止。(4）进水泵房中的潜水泵根据液面高低进行运行停止和运行数量的控制。 (5）转碟曝气机按照溶解氧仪反馈经过PLC运算后的模拟量进行控制，同时控制分离机的运行和停止。(6）污泥回流泵的运行和停止根据液面高低进行控制。(7）在污泥脱水系统中，离心式脱水机的启动采用顺序控制方式，依次启动其设备3.3.33.3.3 工业污水处理系统主电路设计工业污水处理系统主电路设计图3.3为工业污水处理系统的主电路图的部分图。三台电机分别是潜水泵电机（M1）、清污机电机（M2）、转碟曝气机电机（M3）。接触器KM3、KM2、KM6分别控制M1、M2、M3的工频运行，接触器KM5、KM9分别控制M1、M3的变频运行，FR1、FR2、FR3分别为三台电机用于过载保护的热继电器；QF1是主电路的空气开关，FU1是主电路的熔断器。选用的MM430变频器是用来控制电机M1、M3变频运行的。基于 PLC 污水处理系统毕业设计（论文）13图 3.3 工业污水处理系统部分主电路图3.4 PLC 的选型的选型按照工业污水处理电气控制系统的功能要求，以及其复杂程度，从经济性和可靠性等方面来考虑，选择西门子 S7200 系列 PLC 作为工业污水处理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，控制过程相对复杂，所以采用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较多，因此除了 PLC 主机自带的 I/O 外，还需要增加一定数量的 I/O 扩展模块。在此采用 EM223 输入/输出混合扩展模块，8 点 DC 输入 8 点输出型，正好能够满足控制系统的 I/O 需求。在该系统中，还需要采集模拟量并利用模拟量控制的功能要求，因此需要在扩展一个模拟量输入输出扩展模块。西门子公司专门为 S7200 系列 PLC 配置了模拟量输入输出模块EM235，该模块具有较高的分辨率和较强的输出驱动能力，可满足控制系统的功能要求3.5 PLC 的的 I/O 资源配置资源配置根据系统的功能要求，对 PLC 的 I/O 进行配置，具体分配如下表。3.5.13.5.1 数字量输入部分数字量输入部分表 3-4 数字输入量地址分配输入地址输入设备输入地址输入设备无锡太湖学院学士学位论文14I0.0急停I1.4手动刮泥机启动I0.1手动方式I1.5手动污泥回流泵启动I0.2自动方式I1.6手动分离式脱水机启动I0.3自动启动确认I1.7手动污泥泵启动I0.4手动粗格栅机启动I2.0手动转碟曝气机加速I0.5手动清污机启动I2.1手动转碟曝气机减速I0.6手动潜水泵启动I2.2粗格栅液位差计I0.7手动细格栅机启动I2.3细格栅液位差计I1.0手动分离机启动I2.4进水泵房液面高位传感器I1.1手动转碟曝气机工频启动I2.5进水泵房液面低位传感器I1.2手动转碟曝气机变频启动I2.6污泥回流泵液面高位传感器I1.3手动潜水搅拌机启动I2.7污泥回流泵液面低位传感器3.5.23.5.2 数字量输出部分数字量输出部分表 3-5 数字输出量地址分配输出地址输出设备输出地址输出设备Q0.0粗格栅机接触器Q0.7潜水搅拌机接触器Q0.1清污机接触器Q1.0刮泥机接触器Q0.2潜水泵接触器Q1.1污泥回流泵接触器Q0.3细格栅机接触器Q1.2离心式脱水机接触器Q0.4分离机接触器Q1.3潜水泵报警Q0.5转碟曝气机工频接触器Q1.4污泥回流泵报警Q0.6转碟曝气机变频接触器3.5.33.5.3 模拟量输入部分模拟量输入部分因为需要采集一个溶氧仪反馈的数据，所以扩展一个模拟量输入输出模块，具体 I/O 分配，如表 3-6 所示：表 3-6 模拟量输入地址分配输入地址输入设备基于 PLC 污水处理系统毕业设计（论文）15AIW0溶解氧仪3.5.43.5.4 模拟量输出部分模拟量输出部分在此控制系统中需要将采集回来的模拟量进行数据处理，接着通过模拟输出口对变频器进行控制其他设备的运行，如表 3-7 所示：表 3-7 模拟量输出地址分配输出地址输出设备AQW0经 PID 运算输出根据控制系统的功能要求，设计了工业污水处理控制系统的硬件连线图，如图 3.8 所示，控制面板上的手动控制部分主要是在调试系统时使用，调试完成后基本处于闲置状态。图3.8工业污水处理系统PLC硬件接线图无锡太湖学院学士学位论文163.6 其他资源配置其他资源配置要完成系统的控制功能，除了需要 PLC 主机和其扩展模块之外，另外还需要各种传感器、接触器和变频器等设备。3.6.13.6.1 接触器选型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根据传感器的反馈值进行运作的，因此需要 PLC 根据当前的工作情况以及按钮情况来控制所有设备的启停，在此用到了大量接触器：如格栅机接触器、清污机接触器、潜水泵接触器、分离机接触器、潜水搅拌机接触器、转碟曝气机接触器、刮泥机接触器等。所以该系统选用施耐德 LC1-D0901M5C 交流接触，它的额定电压是 220V,额定电流是 9A。其特点有：高标准，符合 IEC60947-4-1 和GB14048.4 的标准。长寿命，机械寿命高达 2000 万次，电寿命高达 200 万次。适应性强，“TH”防护处理，能够在湿热的环境中使用。宽电压，线圈控制电压可以在 70%至120%Uc 之间波动，不会影响产品的正常工作。通用性强，具有 50Hz 至 60Hz 的通用线圈，可以全世界通用。模块化，产品本体可以附加辅助触头，通电和断电延时触头，机械闭锁等模块，能够很方便地组合成可逆接触器、星-三角起动器。3.6.23.6.2 变频器简介变频器简介变频器的作用是将频率固定(通常为 50Hz)的交流电变换成频率连续可调的三相交流电。即变频器的输入端接至频率固定的三相交流电，输出端能输出频率在一定范围内连续可调的三相交流电。变频器主要分为直接变频和间接变频两类，而间接变频又根据中间直流环节的主要储能元件不同可分为电流型和电压型。电压型变频器主回路是由相控整流器，中间直流环节和逆变器三个部分组成的。相控整流器是将交流电压整流为可控的直流电压，经过滤波由电容 Cd输出直流电压Vd，逆变器将直流 Ud转换成频率可调的交流电源供给电机进行变频调速。由于中间直流环节是 Cd低阻抗输出，相当于是恒压源，故称电压型。电流型交-直-交变频器和电压型变频器的差别是中间直流环节中的储能元件用的是电感而不是电容。由于中间直流环节是高阻抗输出，相当于电流源，故称电流型。3.6.33.6.3 变频与变压原理变频与变压原理在实际利用变频器调节电机转速的过程中，当频率 f 下降时，定子绕组反电动势 E 下降，定子电流增大，但是转子侧的负载并未增加，所以转子段电流不变，根据电流平衡方程得出，励磁电流比增大，从而磁通 m增加，m增加导致铁芯饱和，从而引起励磁电流波形的畸变，这是不想要的结果，因此希望 m能够稳定保持不变。要实现这个目标，只要在变频过程中使变频器输出电压 Ul/f=const，磁通 m 就可以基本保持不变。因此变频同时也要变压，常用 VVVF 表示。基于 PLC 污水处理系统毕业设计（论文）17VVVF 实施的基本方法包括：脉幅调制(PAM)和脉宽调制(PWM)。（1）脉幅调制(PAM)实现方法：调节频率的同时也改变直流电压的振幅值。即 PAM 需要同时调节整流部分和逆变部分两个部分，两者之间还必须满足一定的关系，所以控制电路复杂，因此一般少用。（2）脉宽调制(PWM)实现方法：每半个周期内，将输出电压的波形分割成若干个脉冲波，每个脉冲的宽度为t1，每个脉冲间隔宽度为 t2，则脉冲的占空比 =tl/(t2+tl)。这时电压的平均值和占空比成正比，因此在调节频率时，不需要改变直流电压的幅值，而是改变输出电压脉冲的占空比，同样可以实现变频变压的效果。PWM 只需控制逆变电路就可以实现目标，与 PAM 相比，电路简单方便了许多，因此在变频调速中比较常用。3.6.43.6.4 变频调速的基本原理变频调速的基本原理（1）异步电动机的等效变换，如下图：X1R2R1X2RmIOXmR1U1RLU2图 3.9 异步电动机的等效变换异步电动机的电磁转矩公式：2212221121232()() mpsrUTfsrrsxx其中：P 是旋转磁场的磁极对数，S 是转差率。（2）变频调速的原理异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用而产生的。异步电动机的定子主磁通是以一定的转速旋转，旋转磁场实际是由三个交变磁场合成的效果。旋转磁场的转速 n0=60f/p，其中 f 是电流频率，P 是旋转磁场的磁极对数。产生转子电流的必要条件是转子绕组切割定子磁场的磁力线。所以转子的转速 n1必须低于定子磁场的转速 n0 (即所谓的“异步”)。两者之间的差异由转差率表示，转差率 s=( n0- n1)/n0，根据 n0=60f/p 可知，当频率 f 连续可调时，电动机的同步转速 n0也同样可以连续可调，而异步电机的转子转速n1，总是比同步转速低，所以当 n1连续可调时，n1也是连续可调的。设变频后的频率为 fx，电压为 Ux，则电动机的额定相电压和频率为 UN和 fN分别是： （4.2）xffkNf（4.1）无锡太湖学院学士学位论文18 （4.3）xUukNU其中 kf为频率可调比，ku为电压可调比。将上述两个公式代入异步电动机的电磁转矩公式，则变频后的转矩公式为：2221222121232()() umfNxxfpsr k UTk fs rrs kxx其中：sx为频率为 fx时的转差率。在变频器正常工作情况下，即 kfkm f2 f3 f4Tk4Tk3Tk2Tk1TM图 3.10 kfkm1时的机械特性由图 3.10 可知随着 f 的下降，临界转矩 Tkx逐渐减小，电动机的负载能力也随之下降，这给变频调速带来了瑕点。针对这种想象一般要采取电压补偿法。新系列的变频器提供了设置自动转矩补偿功能。变频器能够根据电流的大小自动地决定补偿的程度3.6.53.6.5 变频器选型变频器选型该系统选用的变频器是西门子 MM430 变频器，具有多个继电器输出和多个模拟量输出（020 mA） ，2 个模拟量输入：AIN1：010 V， 020 mA 和10 至+10 V； AIN2：010 V， 020 mA，6 个带隔离的数字输入，并可切换为 NPN/PNP 接线。它是一种风机水泵负载专用变频器，能适用于各种变速驱动系统，尤其是适用于工业部门的水泵和风机。该型变频器，具有能源利用率高的特点，优化了部分结构与功能，便于工作人员进行操作，实现功能强。它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。3.6.63.6.6 变频器参数设置变频器参数设置该工业污水处理系统中，MM430 变频器是一种风机水泵负载专用变频器，能够适用于各种变速驱动系统，尤其适合工业部门的水泵和风机。该变频器具有能源利用率高的特点，优化了部分结构和功能，方便工作人员进行操作，容易实现其控制功能。在此控制系统中，需要对变频器进行通信控制，因此，需要先对变频器的参数进行设置，主要对以下几个参数进（4.4）基于 PLC 污水处理系统毕业设计（论文）19行调整，如表 3-11 所示：表 3-11 变频器参数设置表参数号参数值说明P000521显示实际频率P07002由端子排输入P10002模拟输入P13002可用于可变转矩负载P201069600baudP20111USS 地址P0300根据具体电动机设置电动机类型P0304根据具体电动机设置电动机额定电压P0305根据具体电动机设置电动机额定电流P0310根据具体电动机设置电动机额定频率P0311根据具体电动机设置电动机额定转速3.6.73.6.7 电动机的选型电动机的选型在该工业污水处理系统中需要运用很多电机，Y2 系列三相异步电机是专门为欧洲市场设计的三相异步电动机。电机出线盒设计在电机机壳顶部，整机结构紧密有序、外形美观，安装尺寸符合 IEC 的标准，具有节能、高效、起动转矩大、使用安全，维护简便等优点。主要性能有：绝缘等级：F；防护等级：IP54 或 IP55；电压：380V 或 415V；频率：50Hz 或 60Hz；冷却方式：IC411。Y2 系列电动机一般有两种设计：一种是适用于普通机械配套和出口需要，在轻载时有着较高的效率，在实际运行中有较好的节能效果，并且具有较高堵转转矩，此设计称为 Y2-Y 系列。中心高 63 至 355mm，功率 0.12 至 315kW。电动机符合 JB/T8680.1-1998 Y2 系列(1P54)三相异步电动机（机座号 63355）的技术条件。 型号含义：如 Y2-200L1-2Y， “Y2”表示异步电动机第二次改型设计， “200”表示中心高， “L”表示机座长短号，“1”表示铁心长度序号， “2”表示极数， “Y”表示第一种设计（可省略） 。 另一种设计是满载时有较高的效率，更加适用于长期运行和负载率较高的场合，比如水泵、风机配套，此设计称为 Y2-E 系列，中心高 80 至 280mm，功率 0.55 至 90kW。电动机符合 JB/T8680.2-1998 Y2 系列(1P54)三相异步电动机（机座号 80280）的技术条件。 型号含义：如 Y2-200L2-6E， “Y2”表示异步电动机第二次改型设计， “200”表示中心高， “L”表示机座长短号， “2”表示铁心长度序号， “6”表示极数， “E”表示第二种设计。根据上述分析，选择 Y2-200L2-6E 方能满足设计要求。3.6.83.6.8 液位差计液位差计对格栅机的清污机进行控制，需要时刻监测格栅机两侧液面差，在该系统中运用到液位差计，该系统选用的是超声波液位差计型号：XL60-YI4000。粗格栅、细格栅各安装一台超无锡太湖学院学士学位论文20声波液位差计，通过格栅机前后的液位差来反映格栅机阻塞程度，同时传输到 PLC 控制器进行分析计算。当液位差超过设定值后，运行清污机，清除大颗粒的污染物质，保证污水流动畅通；在液位差未超过设定值时，清污机处于停止的状态，这样设备损耗就可以大大减少。超声波液位差计精度较高，并且有多种量程可供选择，其输出信号有以下三种：可编程继电器输出，高精度 4 至 20mA 模拟信号输出，RS-485 通信口输出。可以根据需要的信号选择输出，作为 PLC 的输入信号。该系统选用的超声波液位差计型号是 XL60-YI4000。工作温度是 -20 至 60 ，工作电压是 AC220V 或者 DC24V，工作压力为常压，差值精度是3mm 或 0.3FS（取其较大者），重复精度：1，分辨率：1mm ，方 向 角：4/ 6（全角），工作频率：13KHz40KHz（因型号规格而不同），信号输出：RS-485、Modbus、标准的 4-20mA 电流信号和多路开关量输出。采用先进的嵌入式微处理技术，使其测控仪器达到了高度的数字化和智能化。它集超声波传感器、温度补偿电路、运算主机为一体的非接触式液位差测量仪器。超声波液位差计具有精度高，寿命长，稳定可靠，安装维护方便等特点。3.6.93.6.9 溶解氧仪溶解氧仪溶解氧（DO）就是溶解在水中的氧气，它大量的存在于河流、湖泊、海洋中，是检验测试水质和环境污染程度的主要对象。用传统的化学方法，如碘量滴定法检测溶解液中的溶解氧，可是这种方法既浪费时间，而且成本又高，不能连续测量，还是用滴汞电极（DME）的极谱分析最为简单方便，但是 DME 具有的一些特殊性又影响了它在现场工作中的应用效果。金与铂电极虽然能克服 DME 遇到的某些困难，但是在一些生物介质中就会失效。为了解决上述问题，膜覆盖氧电极氤氲而生，它最初诞生于 1956 年，是由 Clark 提出的，故而得名Clark 氧电极。这种电极根据膜可渗透水但氧不能渗透和有机及无机溶质的原理，保证电极不和这类还原物质紧密接触，这样传感器的灵敏度就不会受到影响。目前用来测量水中溶解氧浓度最常用的仪器是电化学传感器（例如 Clark 传感器） ，它是根据电池原理进行设计的，本身就是个电池，没有必要外加电压，可通过测量电解电流来了解溶解氧浓度。测量时将其放在待测溶液中，水质溶解氧渗过透氧膜，溶解于膜与电极之间的电解液薄层中，当两输出端接上负载电路时，氧在阴极表面上发生还原反应。在一定温度下，对结构和透氧膜确定的传感器而言，氧传感器的电流只与试样中的氧分压成正比。因此，检测电流大小就可得知氧浓度。选用 PH 溶解氧测量仪型号:SA29-MP525。测量范围：pH 是（-1.999 至 19.999）pH ，mV：1999.9 mV，溶解氧：（040.00）mg/L，温度：（-10110），精确度：pH：0.002 pH mV：0.03% FS 溶解氧：0.10 mg/L 温度：0.4 ，自动温度补偿：pH：（0100） 溶解氧：（045），其他参数：数据储存：900 组，通讯接口：RS232，电源：DC9V/300mA。其特点是高精度的 pH+溶解氧双参数仪表。配用 2503 型 pH 电极，可用于离子强度较低、胶体溶液和浑浊液体的测量。设定高纯水和加氨纯水两种特殊的pH 测量模式，比较适合电力、石化等行业使用。新型的溶氧电极具有盐度测试功能，可以自动实现盐度补偿和温度补偿，仪器内有气压传感器，能够自动实现气压补偿。极谱型溶氧基于 PLC 污水处理系统毕业设计（论文）21电极，极化时间短，响应快，测量精确。4 软件系统设计软件系统设计采用西门子公司为 S7200 系列 PLC 开发的 STEP7Micro/WIN32 作为编程软件，之前介绍了工业污水处理控制系统的结构、工作原理和电气控制部分的结构，硬件结构。总体设计基本完成后，就要开始软件部分的设计，按照控制系统的控制要求和硬件部分的设计情况，还考虑到 PLC 控制系统 I/O 的分配状况来进行软件编程设计。在软件设计中，首先按照需要实现的功能要求画出流程框图，接着根据不同功能编写不同功能的模块，这样设计出的程序条例清楚，既方便编写，又便于调试。4.1 总体流程设计总体流程设计按照系统的控制要求，控制过程可以分为手动控制和自动运行两种。手动控制模式中，每个设备能够单独运行来检测设备的性能，如下图 4.1 所示：图 4.1 模式选择流程图4.1.14.1.1 手动模式手动模式手动模式中，能够单独调试每个设备的运作，如下图 4.2 所示，在此模式下，通过按钮对格栅机、转碟曝气机、清污机、刮泥机，以及各类泵进行控制，对于转碟曝气机的控制，可以通过按钮加强或降低变频器频率来改变它的速度来检测调试性能。图 4.2 手动操作模式流程图无锡太湖学院学士学位论文224.1.24.1.2 自动模式自动模式自动方式中，系统上电后按下自动启动，确认后系统运行开始工作，其工作过程包括以下几个方面：（1）系统上电并按下自动启动确认按钮，启动潜水搅拌器和刮泥机。（2）启动粗格栅系统。（3）启动潜水泵。（4）启动细格栅系统。（5）启动曝气沉砂系统。（6）启动污泥回流系统。（7）启动污泥脱水系统。以上工作过程并不是按照顺序控制方式进行的，而是按照 PLC 检测到传感器状态进行启动，如图 4.3 所示：图4.3 自动操作模式流程图在自动控制模式流程图中，调用了各个控制系统的程序，主要包括粗格栅系统程序、潜水泵程序、细格栅系统程序、曝气沉砂系统程序、污泥回流泵系统程序以及污泥脱水系统程序，以下将分别介绍各个子程序的工作过程：粗格栅系统程序主要控制粗格栅机和清污机的运行，其工作过程包括以下几个方面：（1）自动过程开始，启动粗格栅机，定时20min。（2）定时时间达到，停止运行粗格栅机2h。（3）2h定时时间到，运行粗格栅机20min，循环进行。（4）检查液面差，若超过设定值，则启动清污机。（5）若液面差值低于设定值，停止清污机运行。 粗格栅系统工作流程图如图4.4所示：基于 PLC 污水处理系统毕业设计（论文）23图 4.4 粗格栅系统工作流程图潜水泵程序主要是控制潜水泵的运行和停止，其工作过程包括以下几个方面：（1）自动过程开始，启动潜水泵。（2）检测液面高度，若低于最低位传感器，开始定时防止误判。（3）定时时间到，若仍低于最低位传感器，则停止潜水泵运行，反之潜水泵继续运行。（4）检测液面，若处于中位和高位传感器之间时，开始定时防止误判。（5）定时时间到，若液面仍持续处于高位传感器，则输出报警信号。潜水泵工作流程图如图 4.5 所示：无锡太湖学院学士学位论文24图 4.5 潜水泵工作流程图细格栅系统程序与粗格栅系统程序相似，主要是控制细格栅机和转鼓清污机的运行，其工作过程包括以下几个方面：（1）自动过程开始，启动细格栅机，定时 20min。（2）定时时间到，停止运行细格栅机 2h。（3）2h 定时时间到，运行细格栅机 20min，循环进行。（4）检测液面差，若超过设定值，则启动转鼓清污机。（5）若液面差低于设定值，停止转鼓清污机运行。 细格栅工作流程图如图 4.6 所示：基于 PLC 污水处理系统毕业设计（论文）25图 4.6 细格栅系统工作流程图曝气沉砂系统工作流程图如图 4.7 所示：无锡太湖学院学士学位论文264.7曝气沉砂系统工作流程图污泥回流系统程序主要是控制污泥回流泵的运行和停止，其工作过程包括以下几个方面：（1）自动过程开始，首先检测液面高低，若低于最低位传感器，启动定时。（2）定时时间到，若液面仍低于最低位传感器，则回流泵停止运行。（3）若液面处于最高位和最低位之间，污泥回流泵启动。（4）若液面高于最高位传感器，启动定时。（5）定时时间到，若液面仍处于最高位传感器，输出报警信号。污泥回流系统工作流程图如图 4.8 所示：基于 PLC 污水处理系统毕业设计（论文）27图 4.8 污泥回流系统工作流程图污泥脱水系统程序主要是控制离心式脱水机，其工作过程包括下面三个方面：（1）自动过程开始，首先启动离心式脱水机，启动定时。（2）定时时间到，启动聚合物泵，启动定时。（3）定时时间到，启动污泥泵和切割机。污泥脱水系统工作流程图如图 4.9 所示：无锡太湖学院学士学位论文28图4.9污泥脱水系统工作流程图在设计程序过程中，会用到许多中间继电器、寄存器、定时器等软元件，为了便于编程及修改，在程序编写前应先列出可能用到的软元件，如下表4-10所示:表4-10软元件设置元件意义内容备注M0.0系统停止标志On有效M0.1手动方式标志On有效M0.2自动方式标志On有效M0.3自动方式启动标志On有效M1.1清污机运行标志On有效M2.3聚合物泵运行标志On有效M2.4污泥泵运行标志On有效M2.5切割机运行标志On有效M2.6粗格栅机停止标志On有效M2.7粗格栅机定时脉冲计数On有效M3.0进水泵房液面低于最低位On有效M3.2细格栅机停止标志On有效基于 PLC 污水处理系统毕业设计（论文）29M3.3细格栅机定时脉冲计数On有效M3.4转碟曝气机变频转工频运行标志On有效M3.7转碟曝气机变频运行标志On有效M4.0回流泵房液面低于最低位标志On有效M4.1回流泵房液面高于最高位标志On有效C1粗格栅机2h定时中间计数器10C2细格栅机2h定时中间计数器10T33时钟脉冲550msT37粗格栅机运行时间1200020minT38粗格栅机停止时间定时720012minT39进水泵房液面低于最低位定时202sT40进水泵房液面高于最高位定时202sT41细格栅机运行时间1200020minT42细格栅机停止时间定时720012minT43污泥回流泵房液面低于最低位定时202sT44污泥回流泵高于低位且低于高位定时202sT45污泥回流泵房液面高于最高位定时202sT46离心式脱水机与聚合物泵启动间隔505sT47聚合物泵与污泥泵和切割机启动间隔505sVD10变频器速度寄存器VD20含氧量反馈值寄存器VD30变频器速度寄存器VD100含氧量标准值寄存器VD102变频器速度标准值寄存器100.0VD104USS-INIT指令执行结果VD106USS-RPM-R错误状态字节4.2 曝气过程控制的任务曝气过程控制的任务业污水处理后的水质是否达到排放标准，生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）是检测水质重要指标。BOD是指在有氧条件下，降解有机物所需要的氧量。COD是指在酸性条件下，利用强氧化剂将有机物氧化成CO2和H2O所消耗的氧量。BOD的检测费时一般需要5天，而且测定结果容易受到多种因素的影响，误差较大。COD的检测相比下比较精确，但是方法繁琐，耗时约2小时。虽然有COD浓度在线检测仪可以在线检测，但仍存在滞后（30分钟左右），测量结果严重滞后于实际运行时间，不能及时反映实际情况。另外，COD检测仪的价格也较昂贵，增加了控制系统的成本。所以有必要找出简单、可行的控制参数。在好氧反应过程当中，参与工业污水处理的是以好氧菌为主体的微生物，决定其治理效无锡太湖学院学士学位论文30果的关键因素是反应池中溶解氧的含量。为了使微生物的活动呈现最理想化，应该使供氧量与消耗的氧量相等或供氧量稍大一些。如果供氧量少于耗氧量，那么处理的水质和污泥的活化就要下降，如果供氧量过多于耗氧量，那么污泥的沉降性和处理水质也差，而且也不经济。由此可见，混合液中溶解氧浓度(DO)是好氧反应中一个重要的控制参数。如果控制好曝气设备中溶解氧浓度最佳状态，就能使处理水质优化，同时还节约动力费用，而且DO在线检测简单、可靠，因此把DO作为工业污水处理过程的控制参数是个不错的选择。4.3 氯气投加环节氯气投加环节氯气投加消毒效果的好坏与原水PH值、水温、浑浊度和接触时间有直接的关系。人工对加氯量的控制非常重要并且严格，因为这不仅关系到操作工人的安全，而且投加量的多少难以准确控制。如果投加量少了，达不到杀菌消毒的效果，投加量多了，虽然杀菌效果得到了保证，但是水具有氯臭味，难以饮用，此外管道会加剧腐蚀严重，生产成本大大提高。近年来，人工加氯气逐渐被自动方式所取代。氯气投加系统的过渡过程和纯滞后时间都比较长，并且系统的干扰因素也非常多，对于这样一个系统，使用一般的PID调节很难满足控制要求。为了精确控制投加的氯量，运用模糊自整定PID参数控制器对氯气投加系统进行自动控制。氯气投加自动控制系统如图4.11所示：图4.11氯气投加自控原理图4.4 絮凝剂投加环絮凝剂投加环节节在污泥脱水过程中，为了增加沉淀效果，使污水中悬浮颗粒能够形成具有良好沉淀性能的絮凝体，达到泥水充分分离的处理效果，就需要投加絮凝剂。其控制过程主要是通过控制污泥浓度、污水流量、絮凝剂浓度等因素来完成的。其PID调节的模糊控制过程与上述两个非线性控制环节类似，具有大时滞、非线性的特点。由于混凝过程的复杂性和多变性，混凝投药的自动控制一直受到控制行业和污水行业专家的普遍关注。4.5 PID 控制控制对于工业控制过程, 常规的 PID 控制器具有原理简单、使用方便稳定可靠、无静差等优点，如今控制理论和技术飞跃的发展，在工业控制领域仍具有强大的生命力。常规的PID基于 PLC 污水处理系统毕业设计（论文）31控制器的描述如式（4.1）所示： （4.1）其中各参数代表的意义是：Un：控制器的输出En：控制器偏差输入ECn：系统误差变化率kp：比例增益ki：积分增益kd：微分增益比例增益kp使控制器的输入输出成一一对应的比例关系。一旦输入输出有偏差，比例作用会立即产生控制效果，比例控制是用来调节系统静态增益的，它是基于偏差进行调节的，属于有差调节。为了尽量减小偏差，同时也为了加快系统的响应速度，缩短系统的调节时间，需要增大kp值。但是因为kp值又受到系统稳定性的限制，所以kp值不能任意的增大。积分作用ki是为了消除静差而引入的。然而，ki值的引入使得系统的响应的快速性下降，稳定性变差。尤其在系统出现大偏差阶段时，积分往往使得系统的响应出现过大的超调，从而使调节时间变长。微分作用kt的作用使之能够根据偏差变化的趋势作出反应，它加快了对偏差变化的反应速度，能够有效地减小超调，缩小最大动态偏差。但是，同时又会使系统容易受到高频干扰的影响。在实际的系统设计中只有合理地整定上述三个参数，才能获得比较满意的控制性能。在污水的自动控制中，混凝剂投加、氯气投加和曝气环节由于过程的复杂性、多变性、非线性和大滞后的特点，采用的PID控制算法难以实现准确和高效的控制。为此在常规的PID控制基础上，采用模糊推理的方法，对PID的控制参数进行在线自整定，从而完善PID控制器的性能，使其适应控制系统的参数变化和工作条。4.6 PLC 和变频器通讯和变频器通讯（1）USS 通讯协议简介USS协议（Universal Serial Interface Protocol 通用串行接口协议）是SIEMENS 公司所有传动产品的通用通讯协议，它是一种基于串行总线进行数据通讯的协议。USS协议是主-从结构的协议，规定了在USS 总线上可以有一个主站和最多30 个从站；总线上的每个从站都有一个站地址（在从站参数中设定） ，主站依靠它识别每个从站；每个从站也只对主站发来的报文做出响应并回送报文，从站之间不能直接进行数据通讯。另外，还有一种广播通讯方式，主站可以同时给所有从站发送报文，从站在接收到报文并做出相应的响应后可不回送报文。在使用USS协议之前，需要先安装西门子
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