基于PLC的污水处理工艺控制实验研究

中国新技术新产品2012NO.07ChinaNewTechnologiesandProducts中国新技术新产品生态与环境工程基于PLC的污水处理工艺控制实验研究秦建军郝晓地杨建伟（北京建筑工程学院，北京100044）1.硬件选型系统采用可编程逻辑控制器（PLC），通过PLC对现场进行参数采集并完成控制功能，并且通过人机交互界面实现控制系统的人机对话，它也是人与控制系统进行信息和数据交流的平台。S7-300PLC是中型的PLC，它是组合式的PLC，在实现某些功能时，需使用不同模块进行组态。表1为控制系统硬件模块选配表，图1为PLC硬件系统连接示意图，图2为本项目的硬件连接实物图。2硬件设计2.1硬件组态设计在程序编写之前，首先进行项目的硬件组态。硬件组态就是在组态表中指定系统所使用的硬件模块以及以什么样的地址来访问这些模块，模块的特性可以用参数进行赋值。硬件组态指定了系统硬件的配置和参数设置，比如CPU的参数和I/O地址分配等。由于安装模块的机架上最多只能安装8个信号模块、功能模块或通讯处理器模块，而本系统的信号模块有8个，还有一个通讯模块，通讯系统的硬件组态界面如图3所示。2.2系统I/O分配硬件组态完成以后，在编制程序之前，首先确定了系统的控制内容、控制流程以及采集的各种信号。然后和PLC的实际接线相对应，设计出PLCI/O分配表。系统中的数字量输入输出、模拟量输入输出的PLC地址、输入信号说明和对应在上位监控界面中的变量设置。PIW为模拟量输入、PQW为模拟量输出、MW为中间值，主要硬件的地址分配表如表2所示。将此地址输入到STEP7中。在SIMATIC300下CPU和CP都会自动出现，在CPU下的程序下的符号中输入地址信息,I/O分配表编制好以后，利用STEP7的符号编辑器，将相关的变量输入，作为编制系统控制程序的基础依据。变量表是用于修改和监视变量的一个工具。对变量采取监视，能够在每个周期更新一次变量值。通过变量监视，可以随时检测到上位机传送的控制数据，以实现对现场执行元件的实时控制。硬件组态完成以后，在编制程序之前，首先确定了系统的控制内容、控制流程以及采集的各种信号。然后和PLC的实际接线相对应，设计出PLCI/O分配表。I/O分配表编制好以后，利用STEP7的符号编辑器，将相关的变量输入，作为编制系统控制程序的基础依据。变量表是用于修改和监视变量的一个工具。对变量采取监视，能够在每个周期更新一次变量值。通过变量监视，可以随时检测到上位机传送的控制数据，以实现对现场执行元件的实时控制。3.PLC程序结构编写程序之前，先绘制系统控制过程的主程序流程图如图3所示。常见的PLC程序结构有三种：线性化编程、模块化编程和结构化编程。为了使程序清晰易懂、更具条理化而且便于调试，在编写程摘要：采用西门子300系列可编程逻辑控制器（PLC）及相关模块对污水处理工艺的控制方法进行研究和实验，首先根据实际需要对硬件进行选型，然后根据监测点和控制点的数据类型和信息进行内部的组态分配，然后根据目标污水处理工艺编制相应的程序并进行实验。关键词：PLC控制；污水处理工艺；实时监控中图分类号：X70文献标识码:A该项目受国家863计划（项目编号：2006AA06Z32）、北京市建筑安全监测工程技术研究中心专项经费资助及北京市属高等学校人才强教计划项目（PHR(IHLB)201106125）资助图1PLC系统硬件连接示意205--中国新技术新产品2012NO.07ChinaNewTechnologiesandProducts生态与环境工程中国新技术新产品图3通讯系统硬件组态界面序时采用模块化编程方式，按照各个不同功能来分段编程。本课题中，PLC主程序主要由系统初始化子程序、水泵起动停止子程序、水泵流量控制子程序、空气压缩机和曝气阀门开启关闭子程序、搅拌器控制子程序、数据采集子程序等构成，PLC程序的结构如图4所示。a)系统初始化子程序在系统开始工作的时候，先要对整个系统进行初始化，即在开始启动的时候，先对系统的各个部分的当前工作状态进行检测，如出错则报警；然后启动一部分处于不间断工作的执行元件（如空气压缩机、搅拌器、进水泵）；接着对模拟量(比如进水泵速度)数据处理的数据表进行初始化处理，赋予一定的初值。系统进行初始化是在主程序中通过调用子程序来是实现的。b)水泵起动和停止子程序由于系统中即使是同一种执行元件，如果处于不同位置，其工作状态也不尽相同，因此需要子程序来控制水泵的启动和停止。c)水泵流量控制程序对于不同位置的水泵，在不同时刻，其运行状态和流量完全不同。这部分程序在接受到外部流量控制命令后，将流量信号输出到相应的水泵上，其前提是泵处于运行状态。d)空气压缩机、曝气阀门开启关闭程序阀门开启关闭程序既包含空气压缩机起动和停止时的阀门开启与关