摘要本設(shè)計采用西門子的S7-1200緊湊型PLC作為控制中心，而上層機器則使用組態(tài)軟件進行配置，進行污水處理監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計。采用序列間歇式活性污泥法（SBR法）進行污水處理，進行4個階段處理，包括進水階段、曝氣階段、沉淀和排水階段。進水采用粗格柵、細格柵清污機和輸送機除污；曝氣選擇變頻器驅(qū)動風(fēng)機曝氣；沉淀通過設(shè)定沉淀時間來進行沉淀；排水通過控制潷水器、電動蝶閥等排水和排污泥。采用液位傳感器檢測液位，通過液位控制清污機、進水閥、曝氣機、潷水器等；采用溫度傳感器檢測溫度，進行溫度監(jiān)控；采用PH傳感器檢測PH值，通過加酸或者加堿，調(diào)節(jié)PH值；采用溶解氧含量（DO）檢測儀檢測溶解氧含量（DO值），通過PID運算控制變頻器頻率，控制DO值；采用化學(xué)需氧量（COD）檢測儀測量化學(xué)需氧量（COD值），進行化學(xué)需氧量的顯示和控制，化學(xué)需氧量合格才能排水。系統(tǒng)具有自動手動模式，使用方便，具有急停，短路，過載等各種保護，安全可靠。采用PLC和組態(tài)王上位機進行設(shè)計，使用靈活方便。關(guān)鍵詞：污水處理；PLC；組態(tài)王

ABSTRACTThisdesignisasewagetreatmentmonitoringsystemdesignbasedonPLCandconfigurationsoftware.ThecontrolcenterofthesystemadoptsSiemens'S7-1200compactPLC,whiletheuppermachineisconfiguredusingWangConfigurationsoftwareforwastewatertreatmentsystemdesign.Thesequentialbatchactivatedsludgemethod(SBR)isusedforsewagetreatment,and4stagesoftreatmentarecarriedout,including4stagesofinfluent,aeration,sedimentationanddrainage.Theinletwateradoptscoarsegrid,finegridcleanerandconveyortodecontaminate;Aerationselectsinvertertodrivefanaeration;Precipitationiscarriedoutbysettingthesedimentationtime;Drainagedrainsanddischargessludgebycontrollingdecanters,electricbutterflyvalves,etc.Theliquidlevelsensorisusedtodetecttheliquidlevel,andthesewagecleaner,inletvalve,aerator,decanter,etc.arecontrolledbytheliquidlevel;TemperatureandPHvaluescanbedeterminedbytheuseofaTemperaturesensortodetectandobservetheliquidlevel.,andpHvalueisadjustedbyaddingacidoralkali;Thedissolvedoxygencontent(DO)detectorisusedtodetectthedissolvedoxygencontent(DOvalue),thefrequencyoftheinverteriscontrolledthroughPIDoperation,andthedissolvedoxygencontent(DOvalue)iscontrolled;Thechemicaloxygendemand(COD)detectorisusedtomeasurethechemicaloxygendemand(CODvalue),andthechemicaloxygendemandisdisplayedandcontrolled,andthechemicaloxygendemandcanonlybedrainedifitisqualified.Thesystemhasautomaticmanualmode,easytouse,withemergencystop,shortcircuit,overloadandotherprotection,safeandreliable.ItadoptsPLCandconfigurationkinghostcomputerfordesign,whichisflexibleandconvenienttouse.Keywords:Sewagetreatment;PLC;ConfigurationKing

目錄第1章緒論 [12]。圖5.3定義數(shù)據(jù)詞典5.3污水處理系統(tǒng)的組態(tài)畫面組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)中的各種控制組件和顯示設(shè)備，如粗格柵、細格柵等，以及泵、閥門等控制器件，同時還包括了液位、PH值、COD等參數(shù)的顯示設(shè)備，以及組態(tài)啟動、停止按鈕等功能。為了方便操作和管理，還需要建立畫面切換按鈕以實現(xiàn)不同畫面之間的切換，并進行組態(tài)動畫和PLC變量的連接。圖5.4監(jiān)控畫面圖5.5為進水系統(tǒng)監(jiān)控畫面。圖5.5進水監(jiān)控畫面圖5.6為曝氣監(jiān)控畫面。圖5.6曝氣監(jiān)控畫面圖5.7為沉淀監(jiān)控畫面。圖5.7沉淀監(jiān)控畫面圖5.8為排水監(jiān)控畫面。圖5.8排水監(jiān)控畫面圖5.9為參數(shù)設(shè)定畫面，用于控制參數(shù)和設(shè)定測量范圍。圖5.9參數(shù)設(shè)定畫面圖5.10展示了一個實時曲線圖，其中包含了4個控件，它們分別用來顯示PH值、液位、COD、DO以及溫度的變化，以便更好地了解當(dāng)前的狀況。圖5.10實時曲線畫面為了更好地監(jiān)測PH值、COD、DO、液位和溫度的變化，我們需要創(chuàng)建一個歷史曲線的圖表，其中包含4個曲線，以便更清晰地展示這些變化的趨勢。圖5.11歷史曲線畫面需要創(chuàng)建一個實時報警的監(jiān)控畫面，并在該畫面中添加報警控件，用于顯示實時報警信息。通過雙擊報警控件，可以選擇實時報警功能，并將相關(guān)參數(shù)和設(shè)備連接到報警系統(tǒng)中。圖5.12實時報警畫面圖5.13為歷史報警畫面，插入報警控件，選擇歷史報警。圖5.13歷史報警畫面圖5.14為報表畫面，可以同時顯示實時和歷史報表。圖5.14報表畫面

第6章調(diào)試和仿真測試6.1調(diào)試在調(diào)試之前，應(yīng)該按照電氣原理圖的指示對其進行接線，并對其進行嚴(yán)格的檢測，以保證其接線的正確性。在系統(tǒng)啟動之前，應(yīng)該對其輸入、輸出功能進行全面的測試，并對其中的模擬量進行精細的校準(zhǔn)，同時還需要下載相應(yīng)的程序及其相應(yīng)的配置，并對其進行相應(yīng)的調(diào)試，最終使得硬件、軟件以及組態(tài)均達到預(yù)期的目標(biāo)。6.2PLC仿真測試在沒有硬件和PLC的情況下，通過PLC軟件進行簡單的功能測試，驗證設(shè)計。先建立空白仿真PLC項目，預(yù)設(shè)IP地址為192.168.0.1。圖6.1新建仿真1200項目編程軟件里點在線菜單，點下載到設(shè)備，下載硬件和程序到PLC。圖6.2新建仿真1200項目請在設(shè)備窗口中打開擴展程序，選擇PG/PC接口，并將其與PN/IE相連。如果您需要，請選擇PG/PC接口，并將其與PLCSIMS7-1200/S7-1500相連。請確保接口/子網(wǎng)的連接方向為插槽1×1。圖6.3選擇PLCSIM-1200/1500仿真點搜索找到PLC，在目標(biāo)子網(wǎng)中的兼容設(shè)備中選擇CPU-1200Simulator，地址192.168.0.1。圖6.4選擇目標(biāo)PLC選擇PLC后，點下載按鈕，進行下載，勾選全部覆蓋，然后點下載。圖6.5全部覆蓋下載完成后，勾選全部啟動，重新啟動PLC。圖6.6全部啟動打開仿真PLC，輸入需要監(jiān)控的變量，例如I0.0到I8.3，Q0.0到Q8.7，和IW144到IW158，QW160等。圖6.7添加監(jiān)控變量在仿真PLC中，將I0.0監(jiān)控值從ON調(diào)整到OFF，并通過模擬按下啟動按鍵，隨即釋放，從而實現(xiàn)對PLC的自主控制。圖6.8啟動系統(tǒng)當(dāng)Q8.6線圈受到電流時，Q8.6常開觸點將會合上，從而實現(xiàn)自鎖的功能。此時，操作人員可以啟動系統(tǒng)，并觀察到自動運行指示燈亮起。圖6.9自動運行監(jiān)控系統(tǒng)，觀察到Q1.0線圈得電，執(zhí)行關(guān)閉SBR池進水閥。圖6.10SBR池進水閥關(guān)閉執(zhí)行SBR進水閥關(guān)閉，在仿真PLC里，點I8.0為ON，模擬SBR進水閥關(guān)閉。圖6.11SBR池進水閥關(guān)閉監(jiān)控系統(tǒng)，觀察到進水閥關(guān)閉到位I8.0為OFF，Q1.0線圈失電，停止進水閥關(guān)閉。圖6.12SBR池進水閥關(guān)閉到位停止關(guān)閉當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)啟動時，Q8.6常開觸點被激活閉合，Q8.2線圈獲得電源，但排水閥仍未完全關(guān)閉，因此需要執(zhí)行排水閥關(guān)閉。圖6.13關(guān)閉排水閥執(zhí)行排水閥關(guān)閉，模擬關(guān)閉到位，仿真PLC里，更改I8.2為True。圖6.14仿真PLC里更改排水閥關(guān)閉到位為ON監(jiān)控系統(tǒng)，觀察到排水閥關(guān)閉到位I8.2為ON，Q8.2線圈失電，停止排水閥關(guān)閉。圖6.15排水閥關(guān)閉到位停止關(guān)閉建立污水處理流程，觀察到開始MW1為0，表示開始無動作步驟，沒有執(zhí)行污水處理，監(jiān)控發(fā)現(xiàn)粗格柵液位為0，沒有污水不能啟動污水處理。圖6.16沒有污水不進行污水處理仿真PLC里，更改粗格柵液位，例如IW150改成10000，范圍0到27648，對應(yīng)0到100%液位。圖6.17更改粗格柵液位模擬量輸入監(jiān)控系統(tǒng)，觀察到粗格柵液位變?yōu)?6.16%大于設(shè)定的粗格柵液位低10%，啟動污水處理，M1.1為ON，啟動粗格柵渣機輸送，啟動粗格柵渣機輸送定時器，預(yù)設(shè)10min。圖6.18啟動粗格柵機輸送監(jiān)控仿真PLC，觀察到自動運行指示燈點亮，系統(tǒng)自動運行，Q8.6為ON；Q0.1為ON，啟動粗格柵清污機，Q0.2為ON，啟動粗格柵渣輸送機。圖6.19啟動粗格柵機輸送和粗格柵清污機粗格柵渣機輸送定時到，復(fù)位M1.1，置位M1.2，執(zhí)行關(guān)閉粗格柵清污機步驟，啟動定時器，定時100s。圖6.20停止粗格柵清污機定時建立仿真PLC界面，觀察到Q0.1熄滅，停止粗格柵清污機，Q0.2熄滅，停止粗格柵渣輸送機。圖6.21停止粗格柵清污機和粗格柵輸送機關(guān)閉粗格柵清污機定時到，關(guān)閉粗格柵計時計數(shù)加1，變?yōu)?，小于設(shè)定的36，時間不到，不執(zhí)行M1.3，不執(zhí)行啟動進水泵，重新置位M1.0，啟動粗格柵清污機。圖6.22重新啟動粗格柵清污機監(jiān)控PLC仿真界面，觀察到Q0.1為ON，Q0.2為ON，重新啟動粗格柵清污機和粗格柵輸送機。圖6.23重新啟動粗格柵清污機監(jiān)控系統(tǒng)，觀察到M1.1為ON，執(zhí)行啟動粗格柵渣機輸送，啟動定時，預(yù)設(shè)10M，重新執(zhí)行。圖6.24重新執(zhí)行啟動粗格柵渣機輸送其他測試類似，不做累述。6.3組態(tài)仿真測試在組態(tài)王的編輯界面中，首先可以通過文件菜單進行操作，然后可以選擇View模式，以便更加直觀地觀察和編輯組態(tài)畫面。圖6.25啟動組態(tài)王運行組態(tài)王開始啟動后，初始畫面如下，數(shù)據(jù)動態(tài)變化，進行污水處理演示。圖6.26監(jiān)控畫面切換到進水系統(tǒng)，進行進水演示。圖6.27進水演示切換到曝氣系統(tǒng)畫面，進行曝氣演示。圖6.28曝氣演示切換到沉淀畫面，進行沉淀演示。圖6.29沉淀演示切換到出水畫面，進行出水演示。圖6.30出水演示切換到參數(shù)設(shè)定畫面，進行參數(shù)設(shè)定。圖6.31參數(shù)設(shè)定切換到實時曲線畫面，進行曲線查看。圖6.32實時曲線切換到報表畫面，進行報表查看，歷史報表需要安裝歷史數(shù)據(jù)控件，這里顯示不了。圖6.33報表畫面切換到實時報警畫面，進行實時報警查看。圖6.34實時報警切換到歷史報警畫面，進行歷史報警查看。圖6.35歷史報警其他測試類似，不做累述。結(jié)論本文結(jié)合國內(nèi)外污水處理的研究狀況，介紹了污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的流程及結(jié)構(gòu)，通過系統(tǒng)的分析，選擇了西門子的S7-1200緊湊型PLC。利用西門子PortalV16軟件編寫、調(diào)試PLC的梯形圖，利用組態(tài)王軟件完成上位機界面的設(shè)計，以及梯形圖和組態(tài)王之間的通信的連接。該設(shè)計采用序列間歇式活性污泥法（SBR法）進行污水處理，污水處理系統(tǒng)包括四個階段，分別為進水、曝氣、沉淀和排水，并通過液位傳感器檢測液位，溫度傳感器檢測溫度；采用PH傳感器檢測PH值，通過加酸或者加堿，調(diào)節(jié)PH值；采用DO檢測儀檢測DO值，采用COD檢測儀測量COD值，通過PID運算控制變頻器頻率，控制DO值，該系統(tǒng)有效實現(xiàn)了在污水處理廠的中心控制室就可以實現(xiàn)對被控設(shè)備進行實時的遠程控制，被控設(shè)備的運行情況可以實時的顯示各個站點，當(dāng)其中一個模擬量測量值超過設(shè)定的參數(shù)時，會有報警功能，讓操作人員能夠迅速的處理故障問題。由于個人能力有限，對污水處理監(jiān)控系統(tǒng)了解的不夠全面，對上位機控制畫面以及控制系統(tǒng)的理解不夠深入，望在以后的工作和學(xué)習(xí)中，引用更多的新型技術(shù)，來完善污水處理監(jiān)控系統(tǒng)。

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