畢業(yè)論文-基于PLC的污水處理系統(tǒng)畢業(yè)論文-基于PLC的污水處理系統(tǒng)/畢業(yè)論文-基于PLC的污水處理系統(tǒng)分類號：無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）題目基于PLC的校園污水處理監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計英文并列題目themonitoringsystemofcampussewagetreatmentbasedonPLC院系控制學(xué)院自控班級學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)老師職稱答辯委員會主任主答辯人二零一四年四月學(xué)生姓名學(xué)號班級所屬院系專業(yè)電氣自動化指導(dǎo)教師職稱副教授所在部門畢業(yè)設(shè)計（論文）題目基于PLC的校園污水處理監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計題目類型工程設(shè)計（項目）□論文類R作品設(shè)計類□其他□一、選題簡介、意義1.簡介：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，環(huán)境污染的治理與保護(hù)已經(jīng)被例如十八大專題。在環(huán)境污染中，污水無可厚非的是造成環(huán)境污染的來源之一。這個污染源的出現(xiàn)引起了世界各國政府的關(guān)注，治理水污染環(huán)境的課題被列入世界環(huán)保組織的工作日程。

我國是一個嚴(yán)重缺水的國家，水資源的匾乏和水資源的污染，已經(jīng)嚴(yán)重的影響了人民的日常生活，嚴(yán)重的影響了我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。因此建設(shè)符合我國國情的污水廠自動控制系統(tǒng)對降低污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會和和諧社會、保持我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義。

目前，國外發(fā)展比較成熟的污水處理方法有以下三種：生物降解法;隔膜吸附過濾法;電磁化法。

而國產(chǎn)化污水處理設(shè)備具有品種不全,結(jié)構(gòu)不合理,技術(shù)水平比較低,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的特點。

我國自主生產(chǎn)的設(shè)備在很大程度上是依托國外相關(guān)設(shè)備的構(gòu)造,再經(jīng)過自我消化、研發(fā)和生產(chǎn)實踐,逐步填補(bǔ)國內(nèi)空白并在此基礎(chǔ)上不斷發(fā)展壯大的。

因此,國產(chǎn)化設(shè)備將會在未來相當(dāng)長時間內(nèi)在技術(shù)水平上處于劣勢,特別是先進(jìn)設(shè)備的技術(shù)保密與知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識的加強(qiáng),其競爭力將在未來市場中不斷接受考驗。

目前在水污染治理技術(shù)上，我國已能提供下列工藝技術(shù)傳統(tǒng)活性污泥法技術(shù)、各種新型活性污泥工藝如：SBR法和氧化溝技術(shù)等、酸化水解好氧技術(shù)和多種類型的穩(wěn)定塘技術(shù)等，這些污水治理技術(shù)已經(jīng)在水體污染、改善水體環(huán)境方面發(fā)揮了突出的作用，標(biāo)志著我國工業(yè)污水處理事業(yè)發(fā)展到了一個嶄新的階段?，F(xiàn)階段，我國工業(yè)污水處理的工作重點已經(jīng)從工藝技術(shù)的研究轉(zhuǎn)移到具體項目的實施。

2.意義：未來10年，中國工業(yè)污水處理項目工程建設(shè)投資將超過2500億元，其中工業(yè)污水處理設(shè)備投入約300億元。采用先進(jìn)、實用的技術(shù)改造傳統(tǒng)工藝，在環(huán)保工程中廣泛采用先進(jìn)的自動控制技術(shù)，是推動環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。在這種形勢下工業(yè)污水處理自動化控制系統(tǒng)無疑是一個具有巨大的社會效益、環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的研究課題。

對于環(huán)境保護(hù)問題，國務(wù)院明確規(guī)定所有工業(yè)污染源都必須達(dá)到排放標(biāo)。其中處理過的污水還可以循環(huán)再利用，由于我國是一個水資源匱乏的國家，而且時空分布上極不均勻，許多地區(qū)和城市嚴(yán)重缺水。所以水資源也是一種保護(hù)。因此，從環(huán)保、注水等多方面的因素考慮，對于工業(yè)污水處理非常有必要。因此，有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、計量自控檢測儀表使用、PLC

控制系統(tǒng)技術(shù)和組態(tài)監(jiān)控軟件，將為當(dāng)前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控、監(jiān)控方法。二、研究/設(shè)計的目標(biāo)1.用PLC控制實現(xiàn)對污水水位的控制；2.用傳感器實現(xiàn)對污水中所包含的各種有害物質(zhì)的檢測與其水位的控制；3.用PLC控制實現(xiàn)對污水中所包含的各種有害物質(zhì)的自動清除；4.用PLC實現(xiàn)對現(xiàn)場儀表采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)超過設(shè)定報警值時發(fā)出報警信號提醒操作人員注意；5.用組態(tài)軟件將現(xiàn)場污水處理流程仿真模擬出來。三．設(shè)計方案（研究/設(shè)計方法、理論分析、計算、實驗方法和步驟等）工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)總框圖如圖所示，PLC為核心控制器，通過檢測操作面板按鈕的輸入、各類傳感器的輸入，以與相關(guān)模擬量的輸入，完成相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行、停止和調(diào)速控制。電氣控制系統(tǒng)框圖工作過程在手動狀態(tài)下，各類設(shè)備的控制是根據(jù)操作面板上的按鈕輸入來控制，無邏輯控制，即可不根據(jù)傳感器的狀態(tài)進(jìn)行控制。在自動方式下進(jìn)行閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測到外部傳感器的狀態(tài)對設(shè)備進(jìn)行啟?？刂疲涔ぷ鬟^程如下。(1）接通電源，啟動自動控制方式，啟動潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。(2）運(yùn)行粗、細(xì)格柵機(jī)，進(jìn)行間歇運(yùn)行，即運(yùn)行一段時間然后停止一段時間，循環(huán)進(jìn)行。(3）根據(jù)反饋回來的液位差狀態(tài)控制清污機(jī)的運(yùn)行與停止。(4）進(jìn)水泵房中的潛水泵根據(jù)液面高低進(jìn)行運(yùn)行、停止與運(yùn)行數(shù)量的控制。(5）轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)根據(jù)溶解氧儀反饋的模擬量經(jīng)PLC運(yùn)算后進(jìn)行控制，同時控制分離機(jī)的運(yùn)行與停止。(6）污泥回流泵的運(yùn)行與停止根據(jù)液面的高低進(jìn)行控制。(7）在污泥脫水系統(tǒng)中，離心式脫水機(jī)的啟動采用順序控制方式，依次啟動其設(shè)備。（8）通過通訊方式將PLC與觸摸屏相連，在觸摸屏上動態(tài)顯示。四、方案的可行性分析PLC集順序控制和過程控制于一體，具有可靠性高，使用方便、靈活，組網(wǎng)簡單的特點，是實現(xiàn)中小規(guī)模工業(yè)自動化的有力工具。在污水處理中，基于PLC的控制系統(tǒng)在實時性、可靠性、精確性等方面滿足了設(shè)計要求。而在顯示生活中，污水處理現(xiàn)場的運(yùn)行情況在現(xiàn)場監(jiān)控比較困難，于是我采用了觸摸屏與PLC通信的方式將污水處理現(xiàn)場運(yùn)行情況反映在觸摸屏上，形成一個動態(tài)畫面，這樣避免了現(xiàn)場監(jiān)控困難的問題。五、該設(shè)計的創(chuàng)新之處用PLC控制的SBR污水處理法的流入、反應(yīng)、沉淀、排放、待機(jī)五個工序，依次在同一SBR反應(yīng)池中周期性運(yùn)行。從廢水流入開始到待機(jī)時間結(jié)束為一個周期，一切過程都在一個設(shè)有曝氣或攪拌裝置的SBR反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行，具有工藝簡單，造價低，運(yùn)行靈活，自動化程度高等優(yōu)點。考慮到現(xiàn)場監(jiān)控困難的問題，我采用了通信方式將PLC與觸摸屏相連，將污水處理現(xiàn)場的運(yùn)行情況反映在觸摸屏上，這樣實現(xiàn)了真正的污水處理的自動控制和監(jiān)控。六、時間進(jìn)程第一周確定設(shè)計題目，查閱相關(guān)資料；第二周搜集相關(guān)的資料，規(guī)劃設(shè)計方案，確定設(shè)計方案，準(zhǔn)備進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計；第三周確定設(shè)計方案，準(zhǔn)備進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，PLC的選擇第四周繪制軟件流程圖；第五周編寫軟件程序；第六周繪制硬件電路圖；第五周用組態(tài)軟件將污水處理現(xiàn)場情況模擬出來；第六周掌握系統(tǒng)的軟、硬件電路系統(tǒng)的具體工作能力；第七周對系統(tǒng)各部分功能與參數(shù)進(jìn)行檢測，將PLC與觸摸屏通訊，將真實情況通過觸摸屏反應(yīng)出來；第八、九周整理設(shè)計內(nèi)容，饌寫設(shè)計說明書；第十周修改設(shè)計說明書；第十一周準(zhǔn)備答辯；七、參考文獻(xiàn)[1]張培山、鐘昆，基于PLC的污水處理廠自控系統(tǒng)的實現(xiàn)，控制系統(tǒng)，2006（1）[2]李英輝、趙豫龍、戴青云，基于PLC的中水處理系統(tǒng)，石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2008（4）[3]何獻(xiàn)忠，工業(yè)污水處理的PLC控制應(yīng)用，湖南冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2004（4）[4]劉建雄，PLC控制系統(tǒng)在化學(xué)水處理系統(tǒng)的應(yīng)用，工程技術(shù)，2008（5）[5]陳慕君、吳軼、文方，基于PLC的污水處理模糊控制系統(tǒng)設(shè)計，江西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2008（7）[6]孫衛(wèi)娜，基于PLC的污水處理系統(tǒng)研究,沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2007（6）[7]Awaterpumpingcontrolsystemwithaprogrammablelogiccontroller(PLC)andindustrialwirelessmodulesforindustrialplants—AnexperimentalsetupISATransactions,InPress,CorrectedProof,Availableonline3December2010RamazanBayindir,YucelCetinceviz

[8]ResearchandMarkets:MarksandSpencerGroupplc:TheEssentialSourceForTop-LevelCompanyDataAndInformationM2Presswire2010Anonymous[9]ResearchandMarkets:BarclaysPLC-SWOTAnalysisM2Presswire2010Anonymous[10]劉琨，污水處理廠自動控制應(yīng)用與系統(tǒng)建設(shè)，應(yīng)用技術(shù)，2006（4）[11]董淑冷、茅紅偉、唐曉俊，PLC在污水泵站控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，制造業(yè)自動化，2008（6）[12]徐慶華，PLC在污水處理廠砂泵自動控制中的應(yīng)用，技術(shù)與應(yīng)用，2008（3）[13]趙芳、李從冰，基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)，工業(yè)控制計算機(jī)，2006（4）[14]任萍、王創(chuàng)新，基于PLC的污水處理模糊控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，2006（1）[15]張建根，PLC在中水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用，資源與環(huán)境，2008（4）[16]郭瓊，PLC應(yīng)用技術(shù)，技術(shù)與應(yīng)用，2009（4）

指導(dǎo)教師意見：簽字：年月日院（系）審批意見：簽章：年月日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書2014年2月16日畢業(yè)設(shè)計（論文）題目基于PLC的校園污水處理監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計題目來源外語翻譯要求課題需要完成的任務(wù)1．采用SBR污水處理法；2．根據(jù)工藝流程設(shè)計PLC程序；3．用MCGS畫出污水處理流程；4.將PLC與觸摸屏通信調(diào)試，使之完成MCGS監(jiān)控污水處理動態(tài)過程；5．編寫設(shè)計說明書（25-35頁）。確定設(shè)計題目，查閱相關(guān)資料，搜集相關(guān)的資料，規(guī)劃設(shè)計方案，確定設(shè)計方案，準(zhǔn)備進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計；確定設(shè)計方案，準(zhǔn)備進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，PLC的選擇，繪制軟件流程圖；編寫軟件程序，繪制硬件電路圖；用組態(tài)軟件將污水處理現(xiàn)場情況模擬出來；掌握系統(tǒng)的軟、硬件電路系統(tǒng)的具體工作能力；對系統(tǒng)各部分功能與參數(shù)進(jìn)行檢測，將PLC與觸摸屏通訊，將真實情況通過觸摸屏反應(yīng)出來；整理設(shè)計內(nèi)容，饌寫設(shè)計說明書；修改設(shè)計說明書?；赑LC的校園污水處理監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計摘要：目前，我國大多數(shù)污水處理控制系統(tǒng)自動化水平不高、安全性低、管理不當(dāng)，效率普遍低于世界標(biāo)準(zhǔn)。污水處理系統(tǒng)中的曝氣過程控制、數(shù)據(jù)通訊和監(jiān)控管理是急需解決的主要問題。本文就以上出現(xiàn)的問題，設(shè)計出一套方案即運(yùn)用可編程控制器（PLC）與MCGS觸摸屏對工廠排放的污水進(jìn)行處理與實時監(jiān)控，利用MCGS實現(xiàn)現(xiàn)場實時監(jiān)控，采用可編程控制器（三菱FX2N-64MR）對設(shè)備進(jìn)行通斷控制，實現(xiàn)污水處理裝置監(jiān)控系統(tǒng)的自動化管理。該方案成本較低，調(diào)試方便，適合像校園生活區(qū)這樣狹小的區(qū)域。關(guān)鍵詞：污水處理；PLC；MCGSthemonitoringsystemofcampussewagereatmentbasedonPLCAbstract:Atpresent,mostofthesewagetreatmentlevelofautomationcontrolsystemisnothigh,lowsecurity,mismanagement,efficiencyisgenerallylowerthanworldstandards.Sewagetreatmentsystemaerationprocesscontrol,datacommunicationandmonitoringandmanagementarethemainissuesneedtoberesolved.Inthispaper,theaboveproblems,designaprogramthatisusingprogrammablelogiccontroller(PLC)withtouchscreenMCGSdischargeofsewageplantforprocessingandreal-timemonitoring,theuseofthesiteMCGSachievereal-timemonitoring,theuseofprogrammablelogiccontroller(MitsubishiFX2N-64MR)theequipmentoffcontrol,automatedmanagementofthesewagetreatmentplantmonitoringsystem.Theprogramislowcost,easytodebug,suitableforlivingareasoncampussuchassmallarea.Keywords:sewagetreatment;PLC;MCGS目錄畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書摘要7一、概述10二、SBR污水處理法11（一）校園污水系統(tǒng)SBR污水處理法的介紹11校園污水處理系統(tǒng)的PLC設(shè)計12校園污水處理系統(tǒng)總體設(shè)計12校園污水處理系統(tǒng)的控制要求12（三）硬件設(shè)計131、硬件與其他電氣元件的選擇132、PLC與I/O端口地址分配143、PLC接線16（四）軟件程序的設(shè)計161、PLC基本指令162、梯形圖程序17四、校園污水處理系統(tǒng)的MCGS21（一）MCGS的工程建立21（二）校園污水處理系統(tǒng)動態(tài)畫面的設(shè)計要求231、MCGS的主要特性和功能232、MCGS系統(tǒng)的構(gòu)成23（三）校園污水處理系統(tǒng)組態(tài)工程的建立231、創(chuàng)建校園污水處理系統(tǒng)監(jiān)控的用戶窗口232、設(shè)置主界面的用戶窗口屬性243、創(chuàng)建和編輯工程圖形25（四）MCGS變量設(shè)置27（五）MCGS組態(tài)畫面281、主界面282、運(yùn)行界面283、指示燈界面294、按鈕界面29五、校園污水系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行31（一）調(diào)試步驟31（二）常見故障分析31六、總結(jié)與展望35小結(jié)并致謝36參考文獻(xiàn)47附錄48一、概述隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，隨之帶來的問題很多，水污染便是其中之一。而污水處理尤其是校園污水處理已成一大難題。本文主要介紹，利用污水處理裝置監(jiān)控系統(tǒng)通過PLC進(jìn)行自動控制，MCGS實現(xiàn)監(jiān)控的系統(tǒng)，避免了人工操作的失誤，對污水的處理方案完全可以通過PLC作為中央控制處理，對系統(tǒng)的運(yùn)行利用組態(tài)軟件實行實時監(jiān)控，并反饋到PLC執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的處理。又考慮到校園污水處理范圍比較狹小，本文采用小型SBR廢水處理電氣系統(tǒng)，整個工藝流程通過PLC實現(xiàn)在通過通信的方式在MCGS組態(tài)將整個動態(tài)畫面顯示出來，實現(xiàn)異地實時監(jiān)控。這樣避免了人為、環(huán)境等主客觀因素對整個工藝流程的影響，既提高了了校園污水處理的效率，又方便了使用和操作。二、SBR污水處理法（一）校園污水系統(tǒng)SBR污水處理法的介紹SBR污水處理法是序批式活性污泥法的簡稱，它是一種連續(xù)進(jìn)水、間歇曝氣、間歇排水的工藝。其原理是通過微生物的活動來凈化污水(河川的自凈原理)。SBR污水處理系統(tǒng)分別由污水處理池、清水池、中水水箱、電控箱以與水泵、羅茨風(fēng)機(jī)、電動閥門和電磁閥等部分組成，在污水處理池、清水池、中水水箱中分別設(shè)置液位開關(guān)，用以檢測水池與水箱中的水位。SBR污水處理，采用優(yōu)勢菌技術(shù)對校園生活污水進(jìn)行處理，經(jīng)過處理后的中水可以用來澆灌綠地、花木、沖洗廁所與車輛等，從而達(dá)設(shè)備體積小；性能穩(wěn)定，工程投資少，系統(tǒng)靈敏度高，方便操作和使用。到節(jié)約水資源的目的?？刂葡到y(tǒng)充分考慮現(xiàn)實生活中校園生活區(qū)較為狹小的特點。三、校園污水處理系統(tǒng)的介紹與PLC設(shè)計（一）校園污水處理系統(tǒng)總體設(shè)計校園污水處理系統(tǒng)的核心主要由三個部分構(gòu)成：PLC程序設(shè)計、MCGS界面繪制、程序與觸摸屏的通信調(diào)試。首先根據(jù)課題要求再結(jié)合實際情況，運(yùn)用三菱PLC編寫好程序，再根據(jù)工藝流程和結(jié)合本校實際情況繪制MCGS界面。最后一步也是至關(guān)重要的一步，就是PLC與觸摸屏的通信調(diào)試，先將PLC與觸摸屏通信，測試是否能程序能否正常運(yùn)行，最后是根據(jù)本課題的要求調(diào)試運(yùn)行。（二）校園污水處理系統(tǒng)的控制要求校園污水處理系統(tǒng)的程序設(shè)計分為兩個部分：一是手動操作，二是自動操作。首先介紹手動操作，手動操作很簡單，就是按照要求將電動閥（SB4）打開，將污水納入污水池中；當(dāng)污水納至污水池的最高位（H1）時，即刻關(guān)閉電動閥（SB5），與此同時打開曝氣風(fēng)機(jī)開關(guān)（SB8）開始曝氣；爆完氣之后，關(guān)閉風(fēng)機(jī)的同時打開一號清水泵開關(guān)（SB6）將爆完氣的水納入清水池；當(dāng)清水池的水納至最高位(H2)時，關(guān)閉一號清水泵；與此同時打開二號清水泵（SB7），將清水池的水納入中水箱。再者則是自動操作，按下啟動按鈕（SB1），當(dāng)污水池中的水位處于低水位或污水狀態(tài)時，電動閥會自動開啟納入污水。當(dāng)污水池納入的污水至正常高水位時，電動打自動關(guān)閉，然后經(jīng)曝氣處理時間需6～8h。因在曝氣管路上安裝了排空電磁閥，當(dāng)電動閥關(guān)閉后，排空電磁閥開啟，羅茨風(fēng)機(jī)延時空載啟動，然后排空電磁閥關(guān)閉，污水池開始曝氣。曝氣處理結(jié)束后，排空電磁閥再次開啟，羅茨風(fēng)機(jī)空載停機(jī)，然后排空電磁閥延時關(guān)閉。經(jīng)0.5h的水質(zhì)沉淀，PLC啟動一號清水泵，將沉淀后的水納入清水池中。當(dāng)清水池中的水納至最高位時，一號清水泵自動停止運(yùn)行，與此同時二號清水泵自動啟動向中水箱中納水，當(dāng)水箱中的水納至最高位時，二號清水泵自動停止運(yùn)行，自動運(yùn)行的一次流程結(jié)束。整個系統(tǒng)的控制流程圖見圖1。圖1SBR污水處理系統(tǒng)控制流程（三）硬件設(shè)計1、硬件與其他電氣元件的選擇PLC的選擇：該系統(tǒng)用到的輸入點22個，輸出點20個，總的I/O點數(shù)為42個，按照在滿足控制要求的前提下力爭使用的輸入輸出點應(yīng)有適當(dāng)?shù)娜哂啵员憬窈笙到y(tǒng)的改造升級，PLC應(yīng)選擇FX2N-48MR的基本單元。PLC供電電源的選擇：本次供電電源選擇交流220V，滿足PLC和各個輸入輸出電器供電的要求。其他電氣元件的選擇：根據(jù)各個控制對象的驅(qū)動要求，如：驅(qū)動電壓的等級、負(fù)載的性質(zhì)與工程實踐等。輸入方面分別選用：（1）控制按鈕：按鈕在外力的作用下，首先斷開常閉觸點。復(fù)位時，常開觸點先斷開，常閉觸點后閉合。可以通過按鈕來實現(xiàn)系統(tǒng)的起動停止。（2）接近開關(guān)：接近開關(guān)又稱無觸點行程開關(guān)，是以不直接控制方式驚醒控制的一種位置開關(guān)。它不僅能代替有觸電的行程開關(guān)完成行程控制和限位保護(hù)等，還可以用于高速計數(shù)，測速，檢測零件尺寸等。由于它具有工作穩(wěn)定可靠，壽命長，重復(fù)定位精確度高以與能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，因此選用此類開關(guān)作為本次系統(tǒng)的限位。（3）主令開關(guān)：通過選用主令開關(guān)來作為系統(tǒng)水質(zhì)的選擇。輸出分別連接交流接觸器：當(dāng)線圈通電時,靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力,將動鐵芯吸合,由于觸頭系統(tǒng)是與動鐵芯聯(lián)動的,因此動鐵芯帶動三條動觸片同時運(yùn)行,觸點閉合,從而接通電源。當(dāng)線圈斷電時,吸力消失,動鐵芯聯(lián)動部分依靠彈簧的反作用力而分離,使主觸頭斷開,切斷電源。2、PLC的I/O端口地址的選擇具體PLC的I/O地址分配見表1、2。表1：PLC的輸入端口狀態(tài)表輸入設(shè)備輸入設(shè)備名稱元件文字符號輸出地址污水位高水位H1X000污水位低水位L1X001清水池高水位H2X002清水池低水位L2X003中水箱高水位H3X004中水箱低水位L3X005啟動按鈕（綠）SB1X006停止按鈕（紅）SB2X007旋鈕開關(guān)（自動）SB3-1X010旋鈕開關(guān)（手動）SB3-2X011手動開電磁門旋鈕開關(guān)SB4X012手動關(guān)電磁門旋鈕開關(guān)SB5X0131#清水泵手動旋鈕開關(guān)SB6X0142#清水泵手動旋鈕開關(guān)SB7X015電磁閥門開起限位開關(guān)SQ1X016電磁閥電動機(jī)過熱報警SQ3X017曝氣電動機(jī)熱保護(hù)器報警SQ4X021曝氣風(fēng)機(jī)手動旋鈕開關(guān)SB8X022電磁閥門關(guān)閉限位開關(guān)SQ2X023排水開關(guān)SB10X0251#電機(jī)熱報警SQ5X0262#電機(jī)熱報警SQ6X027輸入點備用X020、X24表2：PLC的輸出端口狀態(tài)表輸出設(shè)備輸出設(shè)備名稱元件文字符號輸出地址1#清水泵接觸器KM1Y0002#清水泵接觸器KM2Y001污水池高水位紅色指示燈HL7Y002污水池低水位綠色指示燈HL8Y003清水池高水位紅色指示燈HL9Y004清水池低水位綠色指示燈HL10Y005中水箱高水位紅色指示燈HL11Y006中水箱低水位綠色指示燈HL12Y007開電動閥門開關(guān)綠色指示燈HL13Y010關(guān)電動閥門開關(guān)黃色指示燈HL14Y011開電動閥門接觸器KM4Y012關(guān)電動閥門接觸器KM5Y013電動機(jī)熱保護(hù)器報警紅色指示燈HL16Y014曝氣風(fēng)機(jī)接觸器KM3Y015排空電磁閥繼電器KA3Y016上水電磁閥繼電器KA2Y017排水電磁閥繼電器KA4Y020曝氣風(fēng)機(jī)熱保護(hù)報警指示燈HL17Y0211#清水泵熱保護(hù)報警指示燈HL18Y0232#清水泵熱保護(hù)報警指示燈HL19Y024輸出點備用Y22、Y25～Y273、PLC接線下圖是根據(jù)校園污水處理系統(tǒng)的控制要求，繪制的PLC接線圖。圖2PLC接下圖系統(tǒng)程序的設(shè)計1、PLC基本指令（1）LD（取指令）

一個常開觸點與左母線連接的指令，每一個以常開觸點（2）UT（輸出指令）

對線圈進(jìn)行驅(qū)動的指令，也稱為輸出指令。（3）AND（與指令）

一個常開觸點串聯(lián)連接指令，完成邏輯“與”運(yùn)算。

（4）ANI（與反指令）一個常閉觸點串聯(lián)連接指令，完成邏輯“與非”運(yùn)算。OR（或指令）

用于單個常開觸點的并聯(lián)，實現(xiàn)邏輯“或”運(yùn)算。（6）SET（置位指令）

它的作用是使被操作的目標(biāo)元件置位并保持。

（7）RST（復(fù)位指令）

使被操作的目標(biāo)元件復(fù)位并保持清零狀態(tài)。2、梯形圖程序如下圖按下起動按鈕X006，將旋鈕開關(guān)置手動檔X11，系統(tǒng)進(jìn)入手動狀態(tài)。將電磁閥門手動開關(guān)X12上電，這時電動閥門Y12開啟。這時，污水池開始納入污水。當(dāng)注入的污水污水到達(dá)污水池高水位時，污水池高水位紅色指示燈亮。這時1#清水泵開始工作，往清水池注入處理好的污水。當(dāng)污水池的污水到達(dá)污水池低水位時，污水池低水位綠色指示燈亮。當(dāng)注入的水到達(dá)清水池的高水位時，清水池高水位紅色指示燈亮。1#清水泵X14停止工作。這時，2#清水泵開始工作。當(dāng)清水池的水到達(dá)清水池低水位時，清水池低水位綠色指示燈亮。這時，清水泵向中水箱抽水，當(dāng)中水箱的水到達(dá)中水箱高水位時，中水箱高水位紅色指示燈亮。這時，手動關(guān)2#清水泵，停止向中水箱抽水。將旋鈕開關(guān)打到自動擋X10,這時系統(tǒng)進(jìn)入自動操作狀態(tài)。自動狀態(tài)和手動狀態(tài)流程一樣，唯一的區(qū)別在于自動狀態(tài)的污水處理過程是通過延時實現(xiàn)的，而手動狀態(tài)是人為計時實現(xiàn)的。四、校園污水處理系統(tǒng)的MCGS（一）MCGS組態(tài)軟件的介紹1、MCGS的主要特性和功能MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構(gòu)造和生成計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺上運(yùn)行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案。在工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。MCGS是真正的32位系統(tǒng)，充分利用了32位Windows操作平臺的多任務(wù)、按優(yōu)先級分時操作的功能，以線程為單位對在工程作業(yè)中實時性強(qiáng)的關(guān)鍵任務(wù)和實時性不強(qiáng)的非關(guān)鍵任務(wù)進(jìn)行分時并行處理，使PC機(jī)廣泛應(yīng)用于工程測控領(lǐng)域成為可能。例如MCGS在處理數(shù)據(jù)采集、設(shè)備驅(qū)動和異常處理等關(guān)鍵任務(wù)時，可在主機(jī)運(yùn)行周期時間內(nèi)插空進(jìn)行像打印數(shù)據(jù)一類的非關(guān)鍵性工作，實現(xiàn)并行處理。實時數(shù)據(jù)庫為用戶分部組態(tài)提供極大方便。MCGS由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五個部分構(gòu)成，其中實時數(shù)據(jù)庫是一個數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各個部分與其各種功能性構(gòu)件的公用數(shù)據(jù)區(qū)，是整個系統(tǒng)的核心。各個部件獨立地向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫輸入和輸出數(shù)據(jù)，并完成自己的差錯控制。在生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)時每一部分均可分別進(jìn)行組態(tài)配置，獨立建造、互不相干。而在系統(tǒng)運(yùn)行過程中各個部分都通過實時數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù)形成互相關(guān)聯(lián)的整體。支持多種硬件設(shè)備實現(xiàn)“設(shè)備無關(guān)”。MCGS針對外部設(shè)備的特征設(shè)立設(shè)備工具箱定義多種設(shè)備構(gòu)件建立系統(tǒng)與外部設(shè)備的連接關(guān)系，賦予相關(guān)的屬性，實現(xiàn)對外部設(shè)備的驅(qū)動和控制。用戶在設(shè)備工具箱中可方便選擇各種設(shè)備構(gòu)件。不同的設(shè)備對應(yīng)不同的構(gòu)件，所有的設(shè)備構(gòu)件均通過實時數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，而建立時又是相互獨立的，即對某一構(gòu)件的操作或改動，不影響其它構(gòu)件和整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。因此MCGS是一個“設(shè)備無關(guān)”的系統(tǒng)，用戶不必因外部設(shè)備的局部改動，而影響整個系統(tǒng)。MCGS組態(tài)軟件功能強(qiáng)大，操作簡單，易學(xué)易用，普通工程人員經(jīng)過短時間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項目的設(shè)計和運(yùn)行操作。同時使用MCGS組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的計算機(jī)軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身。根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。2、MCGS系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個部分，用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。運(yùn)行環(huán)境是一個獨立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理時完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能。運(yùn)行環(huán)境本身沒有任何意義時必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫一起作為一個整體時才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成時運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨立運(yùn)行在監(jiān)控計算機(jī)上。實時數(shù)據(jù)庫相當(dāng)于一個數(shù)據(jù)處理中心時同時也起到公用數(shù)據(jù)交換區(qū)的作用。MCGS用實時數(shù)據(jù)庫來管理所有實時數(shù)據(jù)。從外部設(shè)備采集來的實時數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫時系統(tǒng)其它部分操作的數(shù)據(jù)也來自于實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫自動完成對實時數(shù)據(jù)的報警處理和存盤處理時同時它還根據(jù)需要把有關(guān)信息以事件的方式發(fā)送給系統(tǒng)的其它部分時以便觸發(fā)相關(guān)事件時進(jìn)行實時處理。因此時實時數(shù)據(jù)庫所存儲的單元時不單單是變量的數(shù)值時還包括變量的特征參數(shù)屬性與對該變量的操作方法報警屬性、報警處理和存盤處理等。這種將數(shù)值、屬性、方法封裝在一起的數(shù)據(jù)我們稱之為數(shù)據(jù)對象。實時數(shù)據(jù)庫采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)時為其它部分提供服務(wù)時提供了系統(tǒng)各個功能部件的數(shù)據(jù)共享。設(shè)備窗口專門用來放置不同類型和功能的設(shè)備構(gòu)件時實現(xiàn)對外部設(shè)備的操作和控制。設(shè)備窗口通過設(shè)備構(gòu)件把外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集進(jìn)來時送入實時數(shù)據(jù)庫時或把實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備。一個應(yīng)用系統(tǒng)只有一個設(shè)備窗口時運(yùn)行時時系統(tǒng)自動打開設(shè)備窗口時管理和調(diào)度所有設(shè)備構(gòu)件正常工作時并在后臺獨立運(yùn)行。注意對用戶來說時設(shè)備窗口是不可見的。用戶窗口中可以放置三種不同類型的圖形對象圖元、圖符和動畫構(gòu)件。圖元和圖符對象為用戶提供了一套完善的設(shè)計制作圖形畫面和定義動畫的方法。動畫構(gòu)件對應(yīng)于不同的動畫功能時它們是從工程實踐經(jīng)驗中總結(jié)出的常用的動畫顯示與操作模塊時用戶可以直接使用。通過在用戶窗口內(nèi)放置不同的圖形對象時搭制多個用戶窗口時用戶可以構(gòu)造各種復(fù)雜的圖形界面時用不同的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)和流程的“可視化”。綜上所述時一個應(yīng)用系統(tǒng)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五個部分組成。組態(tài)工作開始時時系統(tǒng)只為用戶搭建了一個能夠獨立運(yùn)行的空框架時提供了豐富的動畫部件與功能部件。如果要完成一個實際的應(yīng)用系統(tǒng)時應(yīng)主要完成以下工作首先時要像搭積木一樣時在組態(tài)環(huán)境中用系統(tǒng)提供的或用戶擴(kuò)展的構(gòu)件構(gòu)造應(yīng)用系統(tǒng)時配置各種參數(shù)時形成一個有豐富功能可實際應(yīng)用的工程然后時把組態(tài)環(huán)境中的組態(tài)結(jié)果提交給運(yùn)行環(huán)境。運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果一起就構(gòu)成了用戶自己的應(yīng)用系統(tǒng)。（二）校園污水處理系統(tǒng)動態(tài)畫面的設(shè)計要求根據(jù)校園污水處理系統(tǒng)的項目要求和PLC程序要求，畫出對應(yīng)的MCGS的二維界面，再使用編程口通訊將PLC程序運(yùn)行的動態(tài)過程通過MCGS顯現(xiàn)出來。（三）校園污水處理系統(tǒng)組態(tài)工程的建立在MCGS中，每個工程的建立等于創(chuàng)建了一個新的用戶系統(tǒng)。工程文件的命名規(guī)則和Windows系統(tǒng)相同MCGS自動給工程文件名加上后綴“.mcg”。每個工程都對應(yīng)一個組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫文件。菜單中的“新建工程”命令系統(tǒng)自動創(chuàng)建一個名為“新建工程X.MCG”的新工程時X為數(shù)字表示該工程是新建立的第幾個工程如1、2、3等。由于尚未進(jìn)行組態(tài)操作新工程只是一個空的骨架一個包含五個基本組成部分的結(jié)構(gòu)框架接下來要逐步在框架中配置不同的功能部件構(gòu)造完成特定任務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)這樣就能把整個工程的血和肉組合在一起。下圖就是MCGS的“工作臺”界面。每個新的工程的建立就是從這個界面開始的。它包括5個部分主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略每個部分都是一個窗口他們5個部分都是組態(tài)軟件的重要組成部分分別管理組態(tài)軟件的5個部分用鼠標(biāo)單擊不同的標(biāo)簽可選取不同窗口頁面對應(yīng)用系統(tǒng)的相應(yīng)部分進(jìn)行組態(tài)操作進(jìn)入新工程的編輯和運(yùn)行的時候用戶可隨意更改該工程的屬性。一般情況下所有的工程文件都存放在MCGS安裝目錄下的Work子目錄里用戶也可以根據(jù)自身需要指定存放工程文件的目錄。本次設(shè)計的分揀系統(tǒng)的工程的建立過程如下鼠標(biāo)單擊文件菜單中“新建工程”選項生成名稱為“新建工程X.MCG”的文件。該工程默認(rèn)保存在用戶安裝MCGS的目錄下的Work子目錄里用戶也可自行修改保存路徑。圖3新建工程對話框1、創(chuàng)建校園污水處理系統(tǒng)監(jiān)控的用戶窗口打開工作環(huán)境，選擇用戶窗口，如下圖所示點擊“新建窗口”按鈕，即可創(chuàng)建一新的窗口。圖4新建窗口對話框2、設(shè)置主界面的用戶窗口屬性選定上面創(chuàng)建的窗口，單擊右邊的“窗口屬性”按鈕，設(shè)置該窗口的屬性。也可單擊鼠標(biāo)右鍵來選擇設(shè)置屬性。用戶窗口的屬性包括基本屬性、擴(kuò)充屬性和腳本控制時啟動腳本、循環(huán)腳本、退出腳本由用戶選擇設(shè)置。圖5設(shè)置啟動窗口在“用戶窗口”中選定“主界面”時單擊鼠標(biāo)右鍵時，選擇下拉菜單中的“設(shè)置為啟動窗口”時將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時自動加載的窗口。3、創(chuàng)建和編輯工程圖形創(chuàng)建圖形，首先打開我們創(chuàng)建的窗口，以主界面窗口為例。點擊紅色框里面的工具箱按鈕，出現(xiàn)如下工具箱的對話框。圖6工具箱在工具箱里面，有好多快捷鍵，可以從里面直接選取，以便畫出我們想要的工程圖片。例如，點擊下圖紅框里面的圖標(biāo)，可以插入我們想要的元件。下圖是我們選取的該系統(tǒng)的水箱。圖7添加元件點擊下圖紅框里面的圖標(biāo)，該圖標(biāo)表示的是流動塊，可以作為我們系統(tǒng)的管道。它運(yùn)行時的功能是流動塊構(gòu)件是模擬管道內(nèi)液體流動狀態(tài)的動畫圖形。它具有流動狀態(tài)和不流動狀態(tài)兩種工作模式，由該構(gòu)件屬性對話框中的流動屬性條件表達(dá)式?jīng)Q定。當(dāng)流動條件表達(dá)式被滿足時，流動塊處于不流動狀態(tài)，顯示的是管道內(nèi)液體靜止的狀態(tài)；反之，處于流動狀態(tài)，流動塊構(gòu)件將顯示液體在管道內(nèi)流動的狀態(tài)，流動的速度由系統(tǒng)的閃爍頻率決定。流動塊構(gòu)件具有顯示和不顯示兩種狀態(tài)，當(dāng)指定的可見度表達(dá)式被滿足時，流動塊構(gòu)件將呈現(xiàn)可見的狀態(tài)，否則，處于不可見狀態(tài)。流動外觀：包括塊的長度、塊間間隔、塊和側(cè)邊的距離、塊的顏色、填充顏色、邊線顏色。流動方向：設(shè)置構(gòu)件模擬液體流動時的流動方向。流動速度：流動速度分為快、中、慢三檔，每檔的實際時間和閃爍速度相同，可在主控窗口屬性窗口頁中設(shè)置。圖8添加流動塊根據(jù)系統(tǒng)要求，逐個找出我們想要的圖標(biāo)與元件。通過整理和排列，最終形成我們想要的工程圖片。圖9編輯界面MCGS變量設(shè)置

定義數(shù)據(jù)變量的對象是按鈕、指示燈和開關(guān)。指示燈按鈕的設(shè)置主要是兩個參數(shù)，數(shù)據(jù)對象和動畫連接。將鼠標(biāo)放在指示燈上面右擊屬性，出現(xiàn)單元屬性設(shè)置對話框。然后設(shè)置讀數(shù)據(jù)對象和動畫連接的該指示燈在PLC中對應(yīng)的變量。下面是輸入輸出設(shè)備名稱所對應(yīng)的在觸摸屏里面所設(shè)置的變量，具體變量見表3。表3：MCGS中間變量表名稱PLC輸入、輸出地址MCGS中間變量輸入設(shè)備啟動按鈕X006M106停止按鈕X007M107旋鈕開關(guān)（自動）X010M110旋鈕開關(guān)（手動）X011M111手動開電磁門旋鈕開關(guān)X012M112手動關(guān)電磁門旋鈕開關(guān)X013M1131#清水泵手動旋鈕開關(guān)X014M1142#清水泵手動旋鈕開關(guān)X015M115曝氣風(fēng)機(jī)手動旋鈕開關(guān)X022M124排水開關(guān)X025M125輸出設(shè)備污水池高水位紅色指示燈Y002M202污水池低水位綠色指示燈Y003M203清水池高水位紅色指示燈Y004M204清水池低水位綠色指示燈Y005M205中水箱高水位紅色指示燈Y006M206中水箱低水位綠色指示燈Y007M207開電動閥門開關(guān)綠色指示燈Y010M210關(guān)電動閥門開關(guān)黃色指示燈Y011M211電動機(jī)熱保護(hù)器報警紅色指示燈Y014M214曝氣風(fēng)機(jī)熱保護(hù)報警指示燈Y021M2211#清水泵熱保護(hù)報警指示燈Y023M2232#清水泵熱保護(hù)報警指示燈Y024M224圖10設(shè)置變量（五）MCGS組態(tài)畫面1、主界面圖11主界面2、運(yùn)行界面圖12運(yùn)行界面3、指示燈界面圖13指示燈界面4、按鈕界面圖14按鈕界面五、校園污水系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行（一）調(diào)試步驟1、接線，將指示燈、按鈕、