基于PLC的醫(yī)藥污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)摘要隨著我國的各個企業(yè)不斷發(fā)展，特別是對于醫(yī)藥方面的發(fā)展快速，醫(yī)藥在生產(chǎn)過程上產(chǎn)生越來越多的廢水產(chǎn)生。往往醫(yī)藥上這些工廠所產(chǎn)生的廢水是用于直接排放到自然水體中來。隨著如今社會的不斷發(fā)展，特別是環(huán)保要求較為嚴(yán)格的當(dāng)今時代。廢水排放標(biāo)準(zhǔn)在不斷有著嚴(yán)格要求，據(jù)了解目前我國對醫(yī)藥上廢水處理技術(shù)相對落后，人們要想有一個舒適的生活環(huán)境，那么在廢水的處理上是不可缺少的。處理廢水必須達(dá)到自動化、智能化等。針對醫(yī)藥上的廢水問題，本文是進(jìn)行設(shè)計基于PLC控制的醫(yī)藥廢水處理系統(tǒng)。本文首先是對廢水處理控制系統(tǒng)上的背景分析，并了解醫(yī)藥廢水基本處理工藝和相關(guān)概念，然后做出對系統(tǒng)上的硬件部分和軟件等部分設(shè)計，經(jīng)過最后程序編制和梯形圖制作，進(jìn)而完成整體的畢業(yè)設(shè)計。系統(tǒng)采用臺達(dá)系統(tǒng)的PLC來完成醫(yī)藥廢水的處理工作，采用模擬量模塊采集醫(yī)藥廢水的氨氮值、COD值、TSD值是否滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，滿足則排入管網(wǎng)，進(jìn)行二次利用。通過PLC來實現(xiàn)醫(yī)藥廢水的自動化處理，可以有效地防止醫(yī)藥廢水污染環(huán)境。關(guān)鍵詞：PLC；廢水處理；傳感器；目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論 緒論1.1研究的背景及意義隨著我國的各個企業(yè)得到快速發(fā)展，隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，使得人們對于生活質(zhì)量的追求越來越高。我國在于經(jīng)濟(jì)上發(fā)展塊，其中最為明顯的就是醫(yī)藥化進(jìn)程較為明顯。而醫(yī)藥發(fā)展快，而環(huán)境方面改善也是一個重要的問題。隨著醫(yī)藥化工廠廢水排放，環(huán)境方面的污染已經(jīng)嚴(yán)重影響到人類以及其它動物的健康安全。隨著國家的政策出來，對各個工廠上的排放廢水有著嚴(yán)格要求。而工廠在于生產(chǎn)中所排放的廢水出來，這些廢水上其中所含有豐富的磷元素，這些磷元素的含量從而會使得水體出現(xiàn)營養(yǎng)化，而工廠將廢水排到自然水中。而人們又是依賴自然水來生存。因此要想保證人們生活環(huán)境的良好，而且保證人們的生活健康。那么必須是對這些廢水去除磷元素工作，進(jìn)而能夠使得環(huán)境進(jìn)一步凈化作用。目前我國全面實現(xiàn)了小康生活，隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展已經(jīng)開始加大了醫(yī)藥化的進(jìn)程。而隨著發(fā)展醫(yī)藥中的廢水也在不斷增加，特別是醫(yī)藥中的廢水具有大量的磷，據(jù)調(diào)查知道這些廢水中的含有害元素等元素很多都是來自于人類上的排泄物，還有就是一些食物殘渣等方面。這樣使得醫(yī)藥中的一些排出生活廢水中也含有較多的磷元素?？梢哉f廢水中的含有害元素來自于各種形式中，廢水中的含有害元素主要是以正磷酸鹽和聚磷酸鹽兩種方式存在。同時醫(yī)藥廢水還存在氨氮值、COD值、TSD等參數(shù)，如果氨氮值、COD值、TSD等參數(shù)過高，是有害環(huán)境的存在。醫(yī)藥上這些含有害元素方式存在是最多的，還有其它的有機(jī)磷等方式還存在于廢水中。根據(jù)醫(yī)藥上的醫(yī)藥研究，廢水中的磷是以各種形式互換方式存在，這也就是使得廢水中的有機(jī)磷以及無機(jī)磷進(jìn)行，還有就是很多的可溶性磷以及不可溶性磷存在廢水中。相對來說廢水中這些磷物質(zhì)達(dá)到互換時候就不會出現(xiàn)一些的價態(tài)變化。而隨著醫(yī)藥化的不斷發(fā)展深入，醫(yī)藥中的一些廢水中不僅僅是含有害元素對于環(huán)境有著污染，而且對人們的生活身體健康有著威脅。而這些廢水中越來越多積累自然水。這些廢水將會流入到一些食用水庫、湖泊以及一些海水中。當(dāng)含有大量的磷廢水進(jìn)入到這些地方，這使得水中的生物具有較好的促進(jìn)作用，這樣使得水中的一些藻類受到磷的營養(yǎng)化，進(jìn)而出現(xiàn)一些異常的繁殖現(xiàn)象。這樣隨著時間的長久，那么將會使得水源發(fā)展出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象。而這些水源中相關(guān)物質(zhì)要是出現(xiàn)猛漲，那么將會造成一系列的不良后果。主要是使得水質(zhì)變差，還有一些廢水中將會流入到湖泊中，要是出現(xiàn)藻類猛漲，那么將會使得水底下的植物將不能接收到陽光，進(jìn)而使得這些植物將會出現(xiàn)大量的死亡現(xiàn)象，而這些水中的植物由于死亡將會帶來很多的細(xì)菌，進(jìn)而使得水質(zhì)越來越差，還存在出現(xiàn)大量的營養(yǎng)化。由于水質(zhì)出現(xiàn)營養(yǎng)化，那么相應(yīng)地水質(zhì)將會大量繁殖植物，使得細(xì)菌增多，水中氧氣將不斷被消耗。要是使得湖水中的氧氣缺乏，進(jìn)而會使得湖中的氧氣生存物質(zhì)將會出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，進(jìn)而在于某一個層面中出現(xiàn)大量植物老化、死亡。這進(jìn)而使得水質(zhì)變差，出現(xiàn)循環(huán)現(xiàn)象。嚴(yán)重影響到環(huán)境污染，最為明顯的這方面廢水是太湖藍(lán)藻事件，這事件就是廢水含有害元素過多，而在于處理方面沒有做到及時去磷，進(jìn)而使得該地區(qū)有著幾百萬居民生活受到嚴(yán)重影響。因此，本文對于醫(yī)藥理系統(tǒng)設(shè)計具有一定的意義所在。1.2廢水處理的研究現(xiàn)狀目前我國廢水處理的技術(shù)還存在較為落后，廢水中的元素其主要是以一定的形式存在于水質(zhì)中，整體的水質(zhì)上存在的元素主要是低濃度磷酸鹽的形式，除此之外，在廢水中的含有害元素物質(zhì)，其出現(xiàn)的形式中還包括有有機(jī)磷酸鹽、無機(jī)磷酸鹽。整體廢水中含有這些方式是較多的。特別是對于廢水中的聚磷酸鹽，其以不穩(wěn)定的形式存在于廢水中。由于廢水中的磷存在方式較多而且不穩(wěn)定。因此在于研究去除方面是較為麻煩的。不同的廢水其在有含有害元素方面也有著一定的不同。對于一些居民生活的廢水和醫(yī)藥上的工廠排放的廢水又是不一樣的。因此在進(jìn)行研究采用技術(shù)去除那么必須根據(jù)廢水的形式出發(fā)。在生活廢水中，往往所含有害元素是較高的，一般的含有害元素是3-15mg/L，我國相關(guān)學(xué)者對于居民上的生活廢水嚴(yán)重中，所發(fā)現(xiàn)的生活廢水中主要是以磷酸鹽形式存在，而且對這些含有害元素廢水中具有一定的分配。研究發(fā)展，人們生活中的廢水中，其在于含有害元素方面其中含有害元素形式最高的就是正磷酸鹽。這方面的含量高達(dá)廢水中的5mg/L，其次對于生活中的廢水中其三聚磷酸鹽在于占比中，其含量可以達(dá)到3mg/L，另外還有其他的含有害元素量，其中包括焦磷酸鹽、有機(jī)磷等。這些磷形式的含有害元素在于生活廢水中是較少的。而對于后面的含有害元素形式是較低的，但是經(jīng)過研究可以看出。生活中的廢水中所含有害元素的種類是非常多的，而且對于這些含有害元素形式中的各種形式含有害元素量又是不一樣的。而在于廢水中的正磷酸鹽其容易和水中的一些金屬離子產(chǎn)生一定的反應(yīng)，這樣將會產(chǎn)生一定的沉淀物，而和金屬產(chǎn)生反應(yīng)后將會沉淀至廢水的下面。在有機(jī)磷方面，其在于廢水中容易受到水質(zhì)中的細(xì)菌給予分解作用。而這些都是會使得有機(jī)磷和正磷酸鹽形式將存在廢水中。這些廢水將會具有一定的聚磷酸鹽有機(jī)一些縮聚磷酸鹽。在某些情況下，這將會使得正磷酸鹽形式出現(xiàn)在于廢水中，這使得在酸性條件下進(jìn)行反應(yīng)工作。這將會在酸性條件下解決掉廢水中的含有害元素元素。正是這些化學(xué)反應(yīng)，從而可以達(dá)到去除廢水中的正磷酸鹽。近年來，我國相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在自然水源中所出現(xiàn)水體營養(yǎng)化。主要是由于廢水中的磷存在所導(dǎo)致的。因此需要是做到好好控制廢水中的磷含有害元素，做到保證水質(zhì)中的磷濃度，那么這樣才有利于保證水質(zhì)的健康。自從2018年以來，我國環(huán)保方面對于醫(yī)藥廢水排放有著嚴(yán)格要求，只有做到廢水排放合格才允許進(jìn)行排放。其中廢水達(dá)標(biāo)是要求磷酸鹽≤0.5mg/L，為了廢水中的達(dá)標(biāo)，目前我國對于含有害元素廢水的除磷技術(shù)在不斷研究發(fā)展，目前對于廢水除磷方式多種多樣化。1.3研究的內(nèi)容本次的研究是針對醫(yī)藥廢水進(jìn)行，本文是進(jìn)行設(shè)計基于PLC控制的廢水處理系統(tǒng)。利用檢測模塊進(jìn)行醫(yī)藥廢水的氨氮值、COD值、TSD值測量，測量后通過測試判斷是否滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，滿足則排入管網(wǎng)，進(jìn)行二次利用。本文首先是對廢水處理控制系統(tǒng)上的背景分析，并了解醫(yī)藥廢水基本處理工藝和相關(guān)概念，然后做出對系統(tǒng)上的硬件部分和軟件等部分設(shè)計，經(jīng)過最后程序編制和梯形圖制作，進(jìn)而完成整體的畢業(yè)設(shè)計。整體的研究內(nèi)容包括如下所示。1.進(jìn)行對本次廢水處理的研究背景及意義分析，并查閱資料了解目前廢水處理的現(xiàn)狀；2.設(shè)計醫(yī)藥廢水處理自動控制系統(tǒng)，并完成整體的基本方案；3.設(shè)計整體廢水處理系統(tǒng)上的硬件部分設(shè)計，并分析選擇的PLC控制器；4.設(shè)計廢水處理系統(tǒng)中的軟件部分設(shè)計，并進(jìn)行編制整體流程圖和梯形程序圖設(shè)計。2醫(yī)藥廢水處理自動控制系統(tǒng)方案的確定2.1醫(yī)藥廢水處理基本概念醫(yī)藥中的廢水主要是包括有生活廢水和醫(yī)藥廢水，所產(chǎn)生的廢水要想保證符合標(biāo)準(zhǔn)要求，那么必須是要設(shè)計具有廢水處理系統(tǒng)。在醫(yī)藥廢水中，其主要是來源于醫(yī)藥用水。醫(yī)藥中具有較多的工廠，工廠要是在自身排放廢水中沒有做到合理的處理，那么將會使得這些排水不搭邊就給予排出。這些廢水將會影響到人身的健康問題。目前醫(yī)藥廢水中要做到處理達(dá)標(biāo)后才能排放，這過程需要是專業(yè)的人員來負(fù)責(zé)廢水的處理。處理完成后經(jīng)過檢測達(dá)標(biāo)才能供應(yīng)使用。醫(yī)藥廢水的處理上，其主要是包括為如下幾種方法:1.物理方法主要利用廢水中的相關(guān)物質(zhì)性質(zhì)來進(jìn)行操作，進(jìn)而就可以將相應(yīng)廢水中的懸浮狀態(tài)污染物質(zhì)分離出來。對于物理方法來說其不會改變物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。主要是將廢水中的油質(zhì)物質(zhì)處理掉，然后再利用相應(yīng)的蒸發(fā)濃縮的方法來進(jìn)行對相應(yīng)的廢水回收。但是這種方法處理的廢水的范圍比較狹窄，一般能夠?qū)U水中的含鉻銅、銀及鎳離子處理掉。在進(jìn)行操作的時候無需要添加相應(yīng)的化學(xué)試劑就可以去除相應(yīng)的離子。這樣就不會出現(xiàn)相應(yīng)的二次污染，而且該種處理廢水的技術(shù)所處理出來的廢水能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的回用，并且獲得醫(yī)藥所需要的重金屬材料。但是物理方法在進(jìn)行處理廢水的時候，所需要非常之大的能耗方面，同時這種處理方式的價格比較昂貴。而且處理的工藝還存在著很大的問題。所以物理方法只能作為輔助處理手段來進(jìn)行。2.化學(xué)方法在進(jìn)行對廢水處理的時候，需要投入相應(yīng)的化學(xué)藥劑。然后廢水中相應(yīng)的物質(zhì)就會跟該化學(xué)藥劑產(chǎn)生反應(yīng)，從而將污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化成為無害的物質(zhì)，進(jìn)而就開始進(jìn)行對該無害物質(zhì)的分離處理。其需要進(jìn)行相應(yīng)的沉淀法和氧化還原法等來進(jìn)行。對于這種方法來說其具有非常之大的好處，所以在現(xiàn)階段受到國內(nèi)外的廢水處理的歡迎。其中該種方法成本比較低，并且其的操作比較簡單等。同時該種處理方法所應(yīng)用的范圍比較廣。但是該種方法所處理出來的廢水也存在著相應(yīng)的缺點，其中最為明顯的是生產(chǎn)用水不能回收利用，因為在進(jìn)行處理的時候容易出現(xiàn)二次污染。這樣就會造成大量的水資源浪費的情況。3.物理化學(xué)方法主要使用物理和化學(xué)方法相互結(jié)合來進(jìn)行對廢水的處理，這樣就可以實現(xiàn)廢水的凈化。其中運用最多的是氣浮法、離子交換法、萃取法和吸附法等，從而實現(xiàn)相應(yīng)的物理方法，然后再進(jìn)行相應(yīng)的電解法、離子交換法和膜分離法等。使得廢水處理得更加徹底。4.生物處理方法主要使用生物處理技術(shù)來進(jìn)行相應(yīng)的廢水處理。因為在進(jìn)行過程中需要利用到生物有機(jī)物或其代謝產(chǎn)物，進(jìn)而就可以與廢水中的重金屬離子等有害元素進(jìn)行相應(yīng)的互換。從而使得廢水得以凈化。這種方法的價格相對比較低，同時不會出現(xiàn)二次污染，環(huán)境效益比較好。2.2醫(yī)藥廢水處理工藝方案選擇針對醫(yī)藥的廢水處理方法，在此進(jìn)行的是幾種工藝方案中選擇合理的一種。（1）方案一：傳統(tǒng)活性污泥法這類型的廢水處理是一種傳統(tǒng)處理方法，在醫(yī)藥中其主要是用于排放廢水。在整體設(shè)計中具有是曝氣池和沉淀池。整體的廢水處理上，首先是將排進(jìn)一定的廢水，經(jīng)過曝氣池這樣可以使得廢水中的一些微生物被吸附掉。然后再進(jìn)入到沉淀池中。經(jīng)過沉淀池后將活性泥給予處理掉，這樣的方式后進(jìn)行檢測廢水是否達(dá)標(biāo)，檢測達(dá)標(biāo)后再將清水給予相應(yīng)排除，經(jīng)過上面的循環(huán)直到清水達(dá)標(biāo)后才能給予排出。如圖2-1為傳統(tǒng)活性污泥法。圖2-1傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖（2）方案二：A/O法這類型的方法中，其主要是利用到廢水工藝來根據(jù)一定的物理方式和化學(xué)方式結(jié)合。其中的A指的是缺氧，O為好氧。在整體的處理廢水中設(shè)置具有好氧池和缺氧池，這樣經(jīng)過產(chǎn)生一定的反應(yīng)后，得出廢水達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)。圖2-2A/O法工藝流程圖（3)醫(yī)藥廢水處理工藝方案確定上面的兩種廢水處理方法上，其根據(jù)對比選擇的是方案二。主要是由于該類型的處理方法在實施起來較為簡單。而方案一屬于活性污泥法，在實際的使用上需要建立起曝氣池等，需要占用一定的面積來處理廢水。這樣將會使得浪費土地資源。而方案二是通過物理方法以及化學(xué)方式來進(jìn)行，這樣使得整體的工藝實施更加簡單，操作方便，保證廢水處理達(dá)標(biāo)等。因此綜得最終選擇的醫(yī)藥廢水處理工藝方案是方案二。2.3醫(yī)藥廢水處理系統(tǒng)的工藝本文介紹了基于臺達(dá)DVP系列PLC醫(yī)藥廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，介紹了醫(yī)藥廢水處理工藝以及相關(guān)技術(shù)和實驗方法，根據(jù)醫(yī)藥廢水處理的要求進(jìn)行相應(yīng)的硬件設(shè)計，再次檢測處理后的醫(yī)藥廢水的氨氮值、COD值、TSD值是否滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，滿足則排入管網(wǎng)，進(jìn)行二次利用。該系統(tǒng)可以更好地處理來自兩家制藥廠的醫(yī)藥廢水，所有部件都通過了實際的調(diào)試。醫(yī)藥廢水處理的第一階段：當(dāng)醫(yī)藥廢水池中的水位處于低水位或無水狀態(tài)時，電動閥會自動開起納入醫(yī)藥廢水。當(dāng)醫(yī)藥廢水池納入的醫(yī)藥廢水至正常高水位時，電動閥自動關(guān)閉，醫(yī)藥廢水池中醫(yī)藥廢水呈微氧和厭氧狀態(tài)。醫(yī)藥廢水處理的第二階段：整個好氧（曝氣）時間一般需要6～8h。在曝氣管路上安裝了排空電磁閥，當(dāng)電動閥門自動關(guān)閉后，排空電磁閥開起，羅茨風(fēng)機(jī)延時空載起動，然后排空電磁閥關(guān)閉，醫(yī)藥廢水池開始曝氣。當(dāng)曝氣處理結(jié)束后，排空電磁閥再次開起，羅茨風(fēng)機(jī)空載停機(jī)，然后排空電磁閥延時關(guān)閉。曝氣風(fēng)機(jī)在無負(fù)荷條件下起動和停止，能起到保護(hù)電動機(jī)和風(fēng)機(jī)的作用。經(jīng)過0.5h的水質(zhì)沉淀，PLC下達(dá)起動1#清水泵指令，將沉淀后的水泵入到清水池。當(dāng)清水池中的水位升至正常高水位時，1#清水泵自動停止運行。這時2#清水泵自動起動向中水箱泵水，當(dāng)水箱內(nèi)達(dá)到正常高水位時，2#清水泵自動停止運行，停止后開始檢測廢水的氨氮值、COD值、TSD值，當(dāng)三者都滿足后開始排入官網(wǎng)，這時中水箱內(nèi)的水全部完成處理過程。當(dāng)廢水的氨氮值、COD值、TSD值任意一個數(shù)值都不達(dá)標(biāo)的時候，系統(tǒng)循環(huán)第一次階段進(jìn)行工作。當(dāng)中水箱內(nèi)水位降至低水位時，2#清水泵又自動起動向中水箱泵水。當(dāng)醫(yī)藥廢水池中的水位降至低水位時，電動閥門會自動打開繼續(xù)向醫(yī)藥廢水池納入醫(yī)藥廢水。如此循環(huán)往復(fù)。2.4系統(tǒng)控制器的方案選擇本次的設(shè)計是一個醫(yī)藥廢水處理系統(tǒng)。醫(yī)藥廢水處理系統(tǒng)主要通過傳感器采集廢水中的氨氮值、COD值、TSD值參數(shù)，根據(jù)采集的參數(shù)實現(xiàn)不同工藝的調(diào)整，通過指示燈來顯示對應(yīng)醫(yī)藥廢水處理系統(tǒng)的運行信息。通過上述研究分析可以知道醫(yī)藥廢水處理系統(tǒng)可以采用以下三種控制方式，分別為：（1）利用PLC來完成醫(yī)藥廢水處理處理控制系統(tǒng)的過程。

PLC為工業(yè)方向工作的自動化控制器，如果采用PLC來對醫(yī)藥廢水處理進(jìn)行控制。那么就由用戶編寫對應(yīng)的PLC程序，通過輸入輸出端口接線到基本單元后，由程序采集外部硬件信號，由程序驅(qū)動外部負(fù)載硬件信號，實現(xiàn)自動化的醫(yī)藥廢水處理控制系統(tǒng)控制工作過程，基同時可以利用軟件進(jìn)行程序的改變從而完成動作的控制。不需要通過繁瑣的外部接線來完成動作的控制，只需要在指定的軟件上進(jìn)行程序的調(diào)試修改就能完成。PLC控制系統(tǒng)具備擴(kuò)展方便的特點。系統(tǒng)后續(xù)修改簡單，可靠性高，同時PLC編程的內(nèi)容通俗易懂，容易被操作者所接受。其還具有很高的抗干擾能力，運行過程穩(wěn)定不易出錯。（2）利用傳統(tǒng)接觸器電路來完成醫(yī)藥廢水處理控制系統(tǒng)的過程。接觸器系統(tǒng)也叫傳統(tǒng)電路系統(tǒng)，其屬于一個低壓控制系統(tǒng)。接觸器控制則是通過一些低壓元件然后進(jìn)行電氣連接的方式組成一個操控系統(tǒng)，通過硬件驅(qū)動電路的方式實現(xiàn)負(fù)載的運行。通過龐大的電路組成一個低壓運行系統(tǒng)，該系統(tǒng)的驅(qū)動由電路的通斷來控制。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但是容易理解。該系統(tǒng)捕捉模擬量控制過程較復(fù)雜，運行系統(tǒng)電路復(fù)雜，由于是通過電路的方式對負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動，那么當(dāng)工藝過程負(fù)載的時候，其龐大的運行電路檢修起來極為困難。因此導(dǎo)致項目的擴(kuò)展性極低。（3）利用單片機(jī)來完成醫(yī)藥廢水處理控制系統(tǒng)的過程。

單片機(jī)也屬于微機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)大多用于小型家電控制系統(tǒng)里面，編寫好的程序進(jìn)行二次修改需要對焊機(jī)好的電路板進(jìn)行拆除，一般用于成品家電中，在醫(yī)藥廢水處理處理控制系統(tǒng)控制里面需要用到多部分指示燈，電機(jī)的運行。需要根據(jù)用戶需求實時擴(kuò)展，單片機(jī)在這個應(yīng)用上，功能擴(kuò)展較低，往往編程好的項目需要二次擴(kuò)展時則需要重新燒錄元件，拆除硬件。其的主要特點為芯片硬件體積極小，批量購買性價比高。（4）方案的確認(rèn)醫(yī)藥廢水處理控制系統(tǒng)的選擇時需要考慮在實際運行中考慮的運動狀況，通過上述分析可得治在市面上常見的幾種控制系統(tǒng)，分別是通過繼電器的邏輯電路進(jìn)行控制分析，PLC控制系統(tǒng)，和單片機(jī)控制，繼電器控制通過多種不同的電氣元件進(jìn)行設(shè)計和程序編程，之間構(gòu)成簡單的邏輯電路進(jìn)行控制，但是由于技術(shù)的發(fā)展，繼電器控制現(xiàn)，對于PLC來說，沒有PLC編程方便，沒有模塊化的控制，在編寫復(fù)雜的程序時，需要很多的電氣元件。PLC的優(yōu)點是可以從軟件的角度對程序進(jìn)行編程，并且不難；從硬件的角度來看：它的配置是多樣且容易的。對于微型計算機(jī)來說：微型計算機(jī)對環(huán)境的要求十分嚴(yán)格，適用于相對嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)字計算中，可用于科學(xué)計算和工業(yè)管理等。其中，對于工業(yè)自動化控制的專屬控制系統(tǒng)便是PLC控制系統(tǒng)，強抗干擾，簡單結(jié)構(gòu)，比普通微機(jī)花費少，但微機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力高于PLC。單片機(jī)的優(yōu)點易于上手，成本不貴，結(jié)構(gòu)簡潔，數(shù)據(jù)收集和工業(yè)控制都十分常用。然而，單片機(jī)并不是專門為工業(yè)領(lǐng)域的自動控制而設(shè)計的，因此學(xué)習(xí)和熟悉起來比PLC更難。用單片機(jī)進(jìn)行自動控制需要在I/O接口上做很多工作，干擾抗性差。在數(shù)據(jù)采集和處理方面，PLC并不差于單片機(jī)，而且PLC具有十分廣闊的適應(yīng)范圍和靈活性。由于以上可靠性高，強抗干擾，編程適應(yīng)強，靈活性等特點。PLC相對于單片機(jī)，PLC的IO口數(shù)更多，使用PLC的過程比使用單片機(jī)更加簡便，對于需要的功能模塊可以直接調(diào)用，對于功能模塊使用靈活，單片機(jī)在開發(fā)過程之中，工作量大，開發(fā)周期長，而且單片機(jī)主要是使用在弱點系統(tǒng)之中，對于醫(yī)藥廢水處理控制運行過程的抗干擾能力較為弱。所以，國內(nèi)外的醫(yī)藥廢水處理控制大多是都是采用PLC作控制器，對醫(yī)藥廢水處理控制進(jìn)行控制。目前國內(nèi)外的醫(yī)藥廢水處理控制大多采用PLC作為控制核心，因此本次設(shè)計選用PLC作為控制系統(tǒng)運行的核心。在未來醫(yī)藥廢水處理PLC控制系統(tǒng)將會得到更廣泛的應(yīng)用。2.5系統(tǒng)設(shè)計框圖圖2-1系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖2-1為本次醫(yī)藥廢水處理控制系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)框圖分為輸入部分組成，控制部分組成，輸出部分組成等三部分。輸入部分成為操作按鈕輸入控制，傳感器的采集輸入。其中傳感器采集輸入分為模擬量參數(shù)采集、分別為液位傳感器、COD傳感器采集、TSD傳感器采集、氨氮值傳感器采集組成。

控制部分則利用PLC來實現(xiàn)外部輸入信號的接收和對負(fù)載的刷新控制。

輸出部分有系統(tǒng)的狀態(tài)顯示、系統(tǒng)的閥門，電機(jī)，水泵控制。3廢水系統(tǒng)硬件部分設(shè)計3.1PLC型號的選擇3.1.1PLC的概述PLC是可編程控制器的簡稱，在我們現(xiàn)在生活中應(yīng)用越來越加常見，其功能作用相似于一個微型的計算機(jī)，應(yīng)用于多個領(lǐng)域。PLC由以下部分組成，核心部分CPU，存儲部分，輸入輸出單元，通訊接口和電源，CUP相對于是PLC的心臟部分，是所有控制工作的核心和基礎(chǔ)，存儲部分用于信息數(shù)據(jù)的存儲，類似于倉庫作用；輸入輸出單元是PLC的兩扇大門，對于數(shù)字信號的出入進(jìn)行連接；通訊接口與電腦計算機(jī)或者是其他的接口相連接。從PLC其本身的特點來說，內(nèi)部包含了許多種不同功能的寄存器和繼電器，并且其內(nèi)部程序含有記憶功能，對于設(shè)定的程序不需要重復(fù)操作，當(dāng)PLC通電后，內(nèi)部程序數(shù)據(jù)開始初始化，減少程序運行過程中繁雜的運行過程。在檢測過程之中，性能穩(wěn)定好，使用壽命長，對醫(yī)藥廢水處理系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)響應(yīng)快。PLC輸出程序的可靠性，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否按要求進(jìn)行動作。具有運行穩(wěn)定、可靠性能高、抗干擾能力，強體積小、質(zhì)量輕能耗低等優(yōu)點?，F(xiàn)代可編程序控制器的發(fā)展更適合現(xiàn)代工業(yè)的要求，應(yīng)用廣泛、操作方便，已步入成熟階段，成為當(dāng)代工業(yè)控制不可或缺的技術(shù)之一。其主要特征如下所示：(一)可靠性PLC不需要大量的活元件或有線電子元器件。而且，PLC系統(tǒng)的設(shè)計獨特個性化并十分具有可靠性，不會隨意泄露，維護(hù)簡單，周期短。示例：冗余設(shè)計，防停電，故障排除，信息保護(hù)和恢復(fù)。PLC容易上手，操作簡單，維護(hù)方便，就算是小白可以獨自設(shè)計出無疏漏的控制系統(tǒng)。一般來說，錯誤是不容易發(fā)生的。PLC是為特殊功能而設(shè)計的控制調(diào)制器。為了管理計算機(jī)，編程語言是十分簡單而有效的，使用簡單的編程語言來編寫程序，可以從很大程度上減少程序的錯誤發(fā)生。

(二)操作簡便PLC的程序和普遍的變成一樣，需要編寫、寫入和修改，可以直接寫入程序，也可以在原基礎(chǔ)上修改程序，也可以通過搜索所需的程序地址來直接更改。這是因為各種PLC編程語言梯形圖接近電圖。很容易掌握和理解。PLC的自診斷功能大大減少了操作者的管理時間，增加工作效率。所謂的自我診斷，就是系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤時，系統(tǒng)整體會馬上自我診斷，發(fā)現(xiàn)錯誤來源，維護(hù)人員可以快速找到故障原因。

(三)靈活性

PLC的控制功能通過存儲設(shè)備的程序來實現(xiàn)，其屬于PLC的存儲設(shè)備控制。要對控制功能進(jìn)行必要的更改，只需更改軟件指令以使硬件成為軟件即可。邏輯控制功能是對函數(shù)的一個處理過程。同時這個功能也是PLC最基本的功能，根據(jù)外部設(shè)備的控制需要，PLC會經(jīng)過一系列的運算過程輸送到現(xiàn)場，并能讓外部現(xiàn)場展示出想要的效果。（4）計數(shù)控制功能PLC具有計數(shù)的功能，當(dāng)使用者需要設(shè)計某個計數(shù)值時，可以通過PLC的計數(shù)控制功能實行操作控制，每一個工作所對應(yīng)的計數(shù)值達(dá)到以后，計數(shù)器就會產(chǎn)生反應(yīng)，并進(jìn)行操作控制。

（5）步進(jìn)控制功能使用PLC的人可以使用PLC的步進(jìn)功能，PLC可以在一個工作完成以后，經(jīng)過步進(jìn)功能后就可以自動進(jìn)行后面的工作。

（6）數(shù)據(jù)處理功能PLC的數(shù)據(jù)處理功能十分強大，可以運用PID運算處理各種數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的遷移、運輸和轉(zhuǎn)換。

（7）可靠性PLC的可靠性高，表現(xiàn)在下列幾方面：PLC的接線很少，它的維修簡單，因此維修時間也很短。PLC有保護(hù)、恢復(fù)信息和診斷故障的功能。PLC的編程容易，操作便利，維修簡單。

（8）易操作性PLC的易操作性表現(xiàn)在下列三個方面:操作方便：PLC可以直接輸入程序和更改程序，輸入的程序可以CRT屏幕顯示。

編程方便：PLC有多種程序設(shè)計語言可以使用，編程容易掌握和理解，因此有利于程序的編寫和學(xué)習(xí)。

維修方便：PLC有自診斷功能，維修人員可以根據(jù)故障顯示信號燈找到故障的地方，及時修復(fù)，節(jié)約了大量時間。3.1.2PLC的組成對于PLC其實是一種帶有指令的存儲器，同時具有輸入/輸出接口，主要是通過位運算，針對功能可以完成邏輯、順序和定時等。是目前最為常見和最為常用的面向機(jī)器或者在生產(chǎn)過程中進(jìn)行自動控制的裝置。經(jīng)過上一小節(jié)的分析和對比可知，PLC和其他的工業(yè)控制裝置進(jìn)行比較其具有兩個特點，分別是具有比較高的可靠性和比較好的通用性。因為在實際的生活當(dāng)中，可以影響設(shè)備運行的因素有很多，比如濕度、光照強度和二氧化碳濃度等參數(shù)變量。所以導(dǎo)致于被測對象經(jīng)常會處于復(fù)雜的環(huán)境中，所以此時如果想要針對系統(tǒng)進(jìn)行控制，則針對系統(tǒng)必須具有非常高的可靠性，而PLC為了保證其工作的可靠性，在進(jìn)行設(shè)計和制造的過程中采用了一系列的措施。比如在PLC上的所有輸入和輸出接口都會采用光耦合器件，通過此器件完全可以讓PLC的內(nèi)部電路和外部電路直接在電氣上隔離，還在開關(guān)電源上選擇了性能優(yōu)良的開關(guān)電源等。PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。圖3-1PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖PLC的控制功能通過存儲設(shè)備的程序來實現(xiàn)，其屬于PLC的存儲設(shè)備控制。要對控制功能進(jìn)行必要的更改，只需更改軟件指令以使硬件成為軟件即可。PLC是可編程控制器的簡稱，在我們現(xiàn)在生活中應(yīng)用越來越加常見，其功能作用相似于一個微型的計算機(jī)，應(yīng)用于多個領(lǐng)域。PLC由以下部分組成，核心部分CPU，存儲部分，輸入輸出單元，通訊接口和電源，CUP相對于是PLC的心臟部分，是所有控制工作的核心和基礎(chǔ)，存儲部分用于信息數(shù)據(jù)的存儲，類似于倉庫作用；輸入輸出單元是PLC的兩扇大門，對于數(shù)字信號的出入進(jìn)行連接；通訊接口與電腦計算機(jī)或者是其他的接口相連接。從PLC其本身的特點來說，內(nèi)部包含了許多種不同功能的寄存器和繼電器，并且其內(nèi)部程序含有記憶功能，對于設(shè)定的程序不需要重復(fù)操作，當(dāng)PLC通電后，內(nèi)部程序數(shù)據(jù)開始初始化，減少程序運行過程中繁雜的運行過程。在檢測過程之中，性能穩(wěn)定好，使用壽命長，對車庫檢測數(shù)據(jù)響應(yīng)快。PLC輸出程序的可靠性,即執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否按要求進(jìn)行動作。具有運行穩(wěn)定、可靠性能高、抗干擾能力，強體積小、質(zhì)量輕能耗低等優(yōu)點。現(xiàn)代可編程序控制器的發(fā)展更適合現(xiàn)代工業(yè)的要求，應(yīng)用廣泛、操作方便，已步入成熟階段，成為當(dāng)代工業(yè)控制不可或缺的技術(shù)之一。3.1.3PLC型號的確認(rèn)如今PLC類型具有很多，大致分為日系，德系，美系以及國產(chǎn)PLC等幾大類型，其中日系的知名代表為三菱PLC，德系知名代表為西門子PLC，我國則是臺達(dá)PLC，信捷PLC，不同的PLC所用到的操作指令不同，因此在程序設(shè)計方面上存在較大的差別，同時不同PLC的強項領(lǐng)域也不同，如德系西門子PLC的強項用于流體領(lǐng)域的檢測，比如溫度參數(shù)的采集，流量參數(shù)的采集，壓力參數(shù)的采集，三菱PLC的領(lǐng)域用于電機(jī)的控制，變頻器的控制。三菱PLC具有很多個型號，如三菱FX型號、三菱Q型號、三菱L型號。西門子具有S7-200系列、S7-300系列、S7-1200系列、S7-1500系列。臺達(dá)的ES系列SV系列等。本次設(shè)計的基于PLC的系統(tǒng)主要完成醫(yī)藥廢液的排污控制，系統(tǒng)要完成水泵控制、閥門的控制、指示燈的控制、蜂鳴器的控制。綜合考慮選擇了我國臺達(dá)系列的PLC作為系統(tǒng)的控制器，該款PLC的指令通俗易懂，控制穩(wěn)定，編程簡單。系統(tǒng)用到了19個輸入，18個輸出，在選擇PLC的輸入輸出類型上要保留20%左右的點數(shù)用于項目的后期擴(kuò)展，臺達(dá)PLC有16端口的，32端口的48端口的，因此48個端口的控制器，具體型號選擇選擇了ES2的PLC，本次選擇的PLC具有24個輸入端口，24個輸出端口，滿足系統(tǒng)的需要。3.2電氣控制系統(tǒng)在整體的廢水處理系統(tǒng)上，其主要是用來檢測數(shù)字的輸入量。其中在系統(tǒng)上需要是做到檢測模擬量的輸入值。在整體系統(tǒng)設(shè)計中，要求要做到保證硬件部分要滿足信息反饋要求，并做到對廢水的控制。本次的整體電氣控制系統(tǒng)上，其主要是包括有如下幾個部分的方式。(1）操作面板。(2）顯示面板。(3）電氣控制柜。3.3主電路和控制電路設(shè)計3.3.1主電路設(shè)計在整體的設(shè)計中，其中整體的設(shè)計中電動機(jī)是最為重要的。對整體系統(tǒng)中，其具有電動機(jī)的作用就是能夠使得順利完成廢水處理系統(tǒng)。在此的控制上其主要是選擇為鼠籠式異步電動機(jī)。對整體的主電路設(shè)計中，其主要是結(jié)合電動機(jī)類完成主電路的接線，在整體主電路中，其中電動機(jī)能夠起到降低電流的作用，這樣可以保證廢水在引流方面做到減輕電網(wǎng)的沖擊。其中整體的系統(tǒng)設(shè)計中主電路見下圖3-2所示。圖3-2主電路接線圖本次基于PLC系統(tǒng)的主電路圖如圖3-2所示，主電路為系統(tǒng)的電機(jī)原理圖，由羅茨風(fēng)機(jī)裝置，曝氣風(fēng)機(jī)裝置，清水泵裝置組成。L1,L2,L3為電機(jī)的進(jìn)線端,PE為接地保護(hù)，F(xiàn)U為電機(jī)的熔斷器保護(hù)，F(xiàn)R為電機(jī)的熱繼電器保護(hù)，其中QF為斷路器，控制電路的通斷。KM為接觸器，當(dāng)KM閉合，裝置運行。KM斷開，裝置停止。3.3.2PLC接線電路的設(shè)計在進(jìn)行廢水處理中，其整體的接線電路圖見下圖3-3所示。圖3-3控制電路3.5電動機(jī)的選型在整體的控制系統(tǒng)上，其選擇的電動機(jī)在整體控制系統(tǒng)上是用于驅(qū)動泵的運行。在進(jìn)行選擇的電動機(jī)是用來驅(qū)動泵的啟動工作。在進(jìn)行選擇的電動機(jī)中，其要做到保證整體的系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。液位計傳感器接入水泵的PLC,PLC輸出端控制提升泵啟動。保證當(dāng)處理站控制系統(tǒng)或者處理站與水泵系統(tǒng)的通訊故障時，不會影響到水泵的系統(tǒng)獨立運行。良好的PLC能確保水泵的工作效率，但是水泵的選擇也十分重要。水泵的選擇需要考慮水泵的液位和水泵的揚程等實際情況，作具體分析。首先，要滿足以下4個條件，分別是：1、水泵的液位和水杯的揚程是否能滿足水泵的要求；2、水泵機(jī)組在長時間的運行中，需要的最高工作效率和最低的工作效率；3、水泵型號，還有臺數(shù)設(shè)計的水泵站；4、選擇便于維修的水泵，提高工作效率。所以綜合、以上幾點，我們選用了國產(chǎn)光泉公司型號為A2R510、型水泵。A2R510型水泵使用不銹鋼材質(zhì)，擁有很強的耐腐蝕能力，選擇它的理由是，成本方面，價格適合，它擁有超高的工作效率，而且壽命長，不銹鋼材質(zhì)十分耐用，能夠節(jié)省不少成本，在工作方面，在城市內(nèi)部進(jìn)行污水排放，A2R510型號水泵工作聲音小，適合城市工作，其外形上機(jī)體小，節(jié)省工作空間，性能上機(jī)體吸水和揚水能力十分顯著。這類型的電動機(jī)在實際使用中，其在啟動方面是較為平穩(wěn)的，而且還具有較大的起動力矩。其整體結(jié)構(gòu)上較為簡單化，在運行上更加體現(xiàn)出具有可靠的性能和維護(hù)方便。由此可見本次的電動機(jī)選擇符合本次的設(shè)計。3.6變頻器的選型變頻器的選擇上，要做到根據(jù)選擇的電動機(jī)出發(fā)。在選擇變頻器在整體系統(tǒng)上，其主要是作用就是能夠固定工頻。在控制系統(tǒng)上，其中變頻器在設(shè)備中主要是起到了變頻調(diào)速的作用。要是一個設(shè)備在變頻器中可以得到保證工作以及獲得最佳的頻率，那么將會使得設(shè)備在進(jìn)行運行上達(dá)到平穩(wěn)可靠工作。由此可以看出，對于機(jī)械設(shè)備中要想使得整體運行穩(wěn)定保證，那么變頻器是不可缺少的。在另一方面來看，變頻器還起到了節(jié)能的作用。在本次的變頻器是結(jié)合電動機(jī)使用，在電動機(jī)中結(jié)合了變頻器其可以達(dá)到節(jié)能作用。一般的變頻器其要結(jié)合設(shè)備上的使用，這樣才能使得整體設(shè)備達(dá)到最佳的頻率。使用變頻器在系統(tǒng)上，其中重要也是為了使得電能保證，而且做到保證設(shè)備使用的壽命。由此可以看出，變頻器在設(shè)備中的應(yīng)用是非常重要的。根據(jù)本次的控制系統(tǒng)上，其所選擇的變頻器在型號上為FC-111P22KT4P20H4XX變頻器。3.7其他設(shè)備的選型3.7.1中間繼電器選型中間繼電器是一種具有放大任務(wù)功能的小型電磁繼電器裝置。除此之外還能夠切換控制信號。在控制方案中，中間繼電器通常安裝在中間位置。它介于小功率控制設(shè)備和大容量設(shè)備之間。為了選擇和PLC適配的中間繼電器。這里我使用JZX-22F型號的中間繼電器，也叫做小型電磁繼電器。觸頭數(shù)量有8腳，11腳和14腳。釋放時間和引出時間都低于20ms。輔助觸點為2開2閉，3開3閉，4開4閉。電氣壽命為10萬次。工作溫度為-25°到55C°，能在相對濕度和相對氣壓較差的環(huán)境下依然擁有良好的工作效率?？稍谌我猸h(huán)境安裝，十分適合PLC在處理污水的排放時的應(yīng)用。圖3-2中間繼電器實物圖3.7.2交流接觸器選型接觸器本質(zhì)上是一種開關(guān)，它接收低壓信號（24V）以接通電源。通過產(chǎn)生磁場，它會拉下一塊金屬，連接兩個高壓側(cè)。這里我使用了CJX21810型號的交流接觸器。選擇原因是其性能更穩(wěn)定，不容易發(fā)生故障，能負(fù)責(zé)大功率負(fù)載，執(zhí)行能力強，而且這種型號的交流接觸器的平均使用壽命能達(dá)到5-10年。圖3-4交流接觸器實物圖3.7.3熱繼電器選型我選擇NR2-254-25A型號的熱繼電器，主要應(yīng)用于低壓鼠籠式異步電動機(jī)和低額定輸出直流電動機(jī)中。此型號的熱繼電器具有低過載能力。它的設(shè)計工作能達(dá)到6至7倍以上的滿載電流。NR2-254~25A型號的熱繼電器還具有自動與手動復(fù)位，溫度指示等功能。圖3-5熱繼電器實物圖3.7.4按鈕開關(guān)選型選用如下按鈕開關(guān)：

選擇NP2-B-3-1按鈕開關(guān)。圖3-6按鈕開關(guān)實物圖3.7.5液位傳感器本文的液位傳感器國產(chǎn)翔恩公司型號為XE26F的產(chǎn)品，該款傳感器不僅測量精、度高，易于安裝、響應(yīng)速度快。圖3-7XE26F型液位傳感器實物圖該傳感、器的主要性能指標(biāo)如下：1．液位檢、測范圍：0～50M3/MIN；測量精、度：±0.3M32．工作電壓、：10～28VDC；3．輸出信號：4～20mA。4廢水系統(tǒng)軟件部分設(shè)計4.1編程軟件的概述本次設(shè)計的醫(yī)藥廢水處理系統(tǒng)控制器為臺達(dá)PLC。臺達(dá)PLC所使用編程軟件為WPLSoft2.41。WPLSoft2.41軟件是集成一體化的控制的軟件，功能強大。具有DVP系列、ES系列、EV系列等編程的功能，WPLSoft2.41的內(nèi)部集成了仿真操作等一系列軟件。WPLSoft2.414為用戶提供了一個通用的工程組態(tài)框架，可以用來對FX系列的PLC進(jìn)行程序的編寫與調(diào)試、硬件的參數(shù)設(shè)置、故障診斷等。此外，它為了給用戶提高生產(chǎn)率，提供了兩種不同的視圖——語句表與梯形圖。本次程序編寫采用梯形圖完成，梯形圖設(shè)計具有直觀易懂的特點，能夠很容易的被閱讀者所理解。所設(shè)計出的畫面也非常的整潔。如此一來所編寫的程序會更加的清晰、可讀性也會變得非常的強。對于需要修改的部分也更加容易找到。容錯率、可改性等都能大大提高。4.2總體流程設(shè)計在本次的廢水處理控制系統(tǒng)上，其在控制方面主要是包括有手動控制部分和自動控制部分。其中對于整體控制系統(tǒng)上，其可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇手動控制模式或者是自動控制模式。對于這部分的模式是需要進(jìn)行選擇來完成。在于整體的設(shè)計中，其中對于整體模式選擇流程圖見下圖4-1所示。對選擇的模式下，其整體的流程可以看做是為如下：整體上開始程序中，在PLC的控制下選擇用戶需要的模式，進(jìn)行選擇的是手動控制或者自動控制。圖4-1模式選擇流程圖4.2.1手動模式進(jìn)行選擇程序中，要是選擇的是手動模式，那么在進(jìn)入到整體程序中。在此的廢水系統(tǒng)控制上，其選擇的是死個電動機(jī)控制。其中選擇的是M1、M2或者M(jìn)3以及M4啟動，其在整體程序中可以看做是啟動是否具有故障或者急停現(xiàn)象。要是沒有那么將會使得電機(jī)進(jìn)行運行。否則將會得到停止。4.2.2自動模式進(jìn)行選擇自動模式下，那么將進(jìn)入到自動控制的流程中。根據(jù)編寫好的程序?qū)崿F(xiàn)自動化的控制柜。進(jìn)入模式3進(jìn)入模式2進(jìn)