基于plc的污水處理遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計【畢業(yè)論文】

1、<p>　　本科畢業(yè)論文(設(shè)計)</p><p>　題 目：基于PLC的污水處理遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　學(xué) 院：</p><p>　學(xué)生姓名：</p><p>　專 業(yè)：電氣工程及其自動化</p><p>　班 級：</p><p>　指導(dǎo)教師：&l

2、t;/p><p>　起止日期：</p><p>　　基于PLC的污水處理遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　當(dāng)前，我國很多污水汞站處理系統(tǒng)自動化水平很低、無法保障安全、管理措施不當(dāng)，工作效率普遍很低。傳統(tǒng)以單片機為基礎(chǔ)的污水泵站處理系統(tǒng)雖然價格便宜，但抗干擾能力差，數(shù)據(jù)采集不穩(wěn)定，

3、系統(tǒng)易出錯，性價比低，而且需要管理人員現(xiàn)場調(diào)試，無法及時有效的掌握污水泵站的實時運行狀態(tài)。同樣，以繼電器控制的污水處理系統(tǒng)，在連接時使用了大量的機械觸點，使得系統(tǒng)可靠性較差；同時，具有功能局限性大、體積大和耗能多等缺陷，特別是當(dāng)生產(chǎn)工藝的要求發(fā)生改變時，控制柜內(nèi)的元件和接線也必須要相應(yīng)的變動，這些變動不但工期長，而且費用高。</p><p>　　本文針對污水汞站的自動化改造進行探討，利用工業(yè)以太網(wǎng)通訊端口和無線通

4、訊模塊實現(xiàn)各泵站間與中央控制室的數(shù)據(jù)通信，利用PLC設(shè)計和遠程監(jiān)控系統(tǒng)，使得污水處理泵站達到無人監(jiān)守和自動監(jiān)控的目的。文章首先介紹了污水處理汞站監(jiān)控系統(tǒng)的目的及其意義，再則介紹了污水處理汞站的的工作原理及污水處理工藝，其次介紹來了污水汞站監(jiān)控系統(tǒng)，再介紹了污水處理的PLC設(shè)計，最后論述通訊網(wǎng)絡(luò)的建立。在污水汞站通過PLC遠程監(jiān)控改造后，不僅大大節(jié)約人力資源，而且更加使汞站系統(tǒng)可靠，穩(wěn)定，能更早的發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。</p>

5、<p>　　關(guān)鍵詞：污水處理；PLC；遠程監(jiān)控 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　At present, our country most sewage treatment control system automation level is low, unsafety, improper management,

6、 efficiency is low. Traditional sewage pumping station based on single chip microcomputer for processing system of anti-interference ability, data acquisition system instability, error-prone, need for management personne

7、l at the scene debugging, can accurately grasp the sewage pump station operation state. In the relay control system, using a large number of mechanical contact, sys</p><p>　　Aimed at sewage mercury station a

8、utomation are discussed, using industrial Ethernet communication port and a wireless communication module to realize the pumping station and the central control room of the data communication, combined with PLC design of

9、 remote monitoring system, achieve unattended station, automatic control. This article first introduces the present situation of sewage pumping station monitoring system, then introduces the sewage mercury station monito

10、ring principle and requirem</p><p>　　Key words: Sewage treatment ; PLC; remote monitor</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1

11、污水泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究目的及意義1</p><p>　　1.2 污水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析1</p><p>　　1.2.1 國內(nèi)的研究動態(tài)和趨勢1</p><p>　　1.2.2 國外的研究動態(tài)和趨勢2</p><p>　　1.3 課題研究的主要內(nèi)容3</p><p>　　1.3.1 課題研究的主要內(nèi)容

12、3</p><p>　　1.3.2 課題研究的主要方法3</p><p>　　第2章 污水泵站監(jiān)控系統(tǒng)工作原理及要求4</p><p>　　2.1 污水泵站工作原理介紹4</p><p>　　2.1.1 污水泵站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹4</p><p>　　2.1.2 SBR污水處理工藝及其控制要求4</p>

13、;<p>　　2.2 污水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的建立6</p><p>　　2.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)的功能6</p><p>　　2.2.2 監(jiān)控系統(tǒng)的選擇7</p><p>　　2.2.3 控制系統(tǒng)的分布8</p><p>　　2.2.4 控制系統(tǒng)的組成8</p><p>　　2.3 污水泵站自動控制設(shè)備

14、基本要求9</p><p>　　2.3.1 技術(shù)指標要求9</p><p>　　2.3.2 硬件要求9</p><p>　　2.3.3 系統(tǒng)要求10</p><p>　　2.3.4 系統(tǒng)功能10</p><p>　　第3章 利用PLC對污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計11</p><p>　

15、　3.1 可編程控制器 PLC 概述11</p><p>　　3.2 PLC 的選擇11</p><p>　　3.3.1系統(tǒng)外部接線圖如圖3.1所示12</p><p>　　3.3.2程序流程圖如圖3.2所示13</p><p>　　3.3.3 PLC的I/O分配如下表：15</p><p>　　3.3.4梯

16、形圖如下所示：16</p><p>　　第4章 污水處理汞站通訊網(wǎng)絡(luò)的建立17</p><p>　　4.1 污水汞站通訊功能的實現(xiàn)17</p><p>　　4.1.1 RS-485 簡介17</p><p>　　4.1.2 RS-232 簡介17</p><p>　　4.1.3 工業(yè)以太網(wǎng)通道單元18<

17、;/p><p>　　4.2 PLC與計算機的通訊18</p><p><b>　　小結(jié)20</b></p><p><b>　　致謝21</b></p><p><b>　　參考文獻22</b></p><p><b>　　第1章 緒論&l

18、t;/b></p><p>　　1.1 污水泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究目的及意義</p><p>　　不僅如此，灌溉與糧食生產(chǎn)對水資源需求的日益增長已經(jīng)對淡水資源產(chǎn)生了巨大的壓力。目前，農(nóng)業(yè)用水在全球淡水使用中約占70%，預(yù)計到2050年農(nóng)業(yè)用水量可能在此基礎(chǔ)上再增加約19%。</p><p>　　人類對水資源的需求主要體現(xiàn)在城市對飲用水、衛(wèi)生、排水的需要。全球目前

19、有8.84億人口仍在飲用未經(jīng)凈化改善的飲用水源，26億人口沒能使用得到改善的衛(wèi)生設(shè)施，大約30億到40億人家中沒有安全可靠的自來水。每年約有350萬人的死因和供水不足、衛(wèi)生狀況不佳有關(guān)，這主要是在發(fā)展中國家。全球有超過80%的廢水未得到有效的收集或處理，城市居住區(qū)是水源污染的主要來源。</p><p>　　地下水是人類用水的主要來源，全球接近一半的飲用水直接來源于地下水。然而，地下水是不可再生的，在某些地區(qū)，地下

20、水源已達到極限。目前，與水有關(guān)的災(zāi)害占所有自然災(zāi)害的９０％，而且這些災(zāi)害的發(fā)生頻率和強度在普遍上升，對人類經(jīng)濟發(fā)展造成嚴重影響。</p><p>　　就此，如何快速有效的處理污水是一個日益嚴峻的問題。而現(xiàn)代技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是計算機控制技術(shù)的快速發(fā)展，使得污水處理在這方面得到了一個良好的答案，為它開創(chuàng)了一條光明大道。同時，如何在污水處理中快速有效的完成污水處理工藝中的各個工藝流程，同時還要以高質(zhì)量、高效率、低成

21、本的運行，成為構(gòu)建高度自動化污水處理系統(tǒng)的關(guān)鍵。當(dāng)前，PLC以其高效、穩(wěn)定、性價比高，越來越受到人們的青睞，也同時運用到各種各樣的系統(tǒng)中。污水處理中運用PLC控制可以在系統(tǒng)穩(wěn)定性方面可以放心。如何能高效快速的進行污水處理，就要運用到遠程監(jiān)控了，通過遠程監(jiān)控可以快速有效的發(fā)現(xiàn)問題，并解決問題，使汞站時刻處于最佳運行狀態(tài)。</p><p>　　1.2 污水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析</p><p>

22、;　　1.2.1 國內(nèi)的研究動態(tài)和趨勢</p><p>　　中國水資源儲量非常豐富，淡水資源總量高達28000億立方米，占全球水資源總量的6％，在世界排名第四，然而人均水資源占有量只有世界人均水資源占有量的 1/4，而且分布不均，大量淡水資源集中在南方，北方淡水資源只有南方水資源的1／4，在世界上排名末端，是聯(lián)合國認定的“水資源緊缺”國家之一。</p><p>　　據(jù)統(tǒng)計，全國600多個城

23、市中有一半以上城市不同程度缺水，沿海城市也不例外，甚至更為嚴重。目前我國城市供水以地表水或地下水為主，或者兩種水源混合使用，有些城市因地下水過度開采，造成地下水位下降，有的城市形成了幾百平方公里的大漏斗，使海水倒灌數(shù)十公里。由于工業(yè)廢水的肆意排放，導(dǎo)致80％以上的地表水、地下水被污染。專家們警告：“20年后中國將找不到可飲用的水資源”。日益嚴重的水污染不但降低了水體的自凈能力，還加劇了水資源短缺的矛盾，嚴重影響到了我國的可持續(xù)發(fā)展道路，

24、更重要的是還嚴重影響到了人民群眾的身體健康。</p><p>　　以西安市為例，2000年西安市建成區(qū)面積已達187k，人口326萬。通過《西安市排水規(guī)劃（1995年至2010年）》了解到西安市中心市區(qū)可分為六個污水處理系統(tǒng)，污水排放總量約為80萬/d，污水處理率為34%.</p><p>　　西安市是一個水資源非常短缺的城市，全市地表水人均占有量不足350，只有全國與世界人均占有量的1/

25、6、1/20，遠低于國際公認的維持一個地區(qū)社會經(jīng)濟環(huán)境所需1000的臨界值。隨著城市現(xiàn)代化進程的加快，水資源短缺將會嚴重影響城市供水。而污水是一種穩(wěn)定可靠的、可回收利用的水資源，是解決城市缺水的一條重要途徑，經(jīng)深度處理后的污水可用于工礦企業(yè)、市政環(huán)衛(wèi)、園林綠化和城市河道景觀等方面。</p><p>　　現(xiàn)在的污水處理技術(shù)一般都采用傳統(tǒng)的污水處理工藝，采用絮凝沉淀和砂濾系統(tǒng)，投入氯化鐵藥劑于A2/O系統(tǒng)終沉池配水井

26、中，強化生物除磷，降低終沉池出水中磷的濃度。沉淀后出水經(jīng)提升泵站至砂濾池，采用氣水反沖洗濾池，過濾后水至清水池，加壓后進入回用水管網(wǎng)。如西安市鄧家村污水處理廠，西安市北石橋污水凈化中心，西安市紡織城污水處理廠，西安市店子村污水處理廠等基本上都采用了這種污水處理系統(tǒng)。</p><p>　　傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)中，采用沉淀池進行污水凝沉淀，它不能形成顆粒凝聚的良好的條件，不能生成團粒型絮凝體，使得固液分離效率很低。&l

27、t;/p><p>　　污水處理面臨的問題：（1）污水處理廠建設(shè)資金的短缺：（2）污水處理廠運行經(jīng)費不能到位：（3）進口設(shè)備的維修及設(shè)備備件的開發(fā)：（4）污水處理工藝選擇有一陣風(fēng)的現(xiàn)象，不結(jié)合本地區(qū)的實際情況選熱門工藝：（5）污水處理后的再生水得不到充分的利用：(6)污泥沒有真正達到無害化，沒有最終處置的途徑：（7）污水處理廠沒有除臭裝置：從污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)來講，目前國內(nèi)污水泵站的監(jiān)控系統(tǒng)普遍使用下列幾種形式

28、:</p><p>　　1、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）</p><p>　　2、分布式控制系統(tǒng)（DCS）</p><p>　　3、以 PLC 為基礎(chǔ)的 DCS 系統(tǒng)</p><p>　　1.2.2 國外的研究動態(tài)和趨勢</p><p>　　歐美、日本等發(fā)達國家非常重視污水處理問題，開發(fā)效率高，節(jié)能，環(huán)保，自動

29、化程度高的污水處理控制系統(tǒng)。一些城市的污水處理系統(tǒng)使用遠程監(jiān)控泵站運行數(shù)據(jù)記錄和分析的操作過程，實現(xiàn)無人值守自動控制。國外開發(fā)的污水泵站監(jiān)控系統(tǒng)具有以下特點：</p><p>　　1、遠程監(jiān)控系統(tǒng)，通過工作人員使用通信網(wǎng)絡(luò)管理操作的泵站，減少人力資源，節(jié)約成本。</p><p>　　2、該站有單獨的控制能力，并且可以使用冗余監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。</p>&

30、lt;p>　　3、根據(jù)當(dāng)?shù)匚鬯兓攸c的控制系統(tǒng)采用多回路控制，實現(xiàn)自動控制過程可以切換到手動控制。</p><p>　　4、以提供大量高精度自動控制系統(tǒng)的準確數(shù)據(jù)，通常使用高精度水位測量儀。</p><p>　　5、利用先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)監(jiān)測廢水處理場，傳輸?shù)臍v史數(shù)據(jù)上傳，備份，分析。</p><p>　　污水處理是對水資源的保護和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的一個重要環(huán)節(jié)

31、。目前，中國的污水處理率不高，大量生活污水和工業(yè)污水直接排入河流，河流，湖泊，水資源污染嚴重，已不能度管理。污水泵站自動控制與網(wǎng)絡(luò)調(diào)度系統(tǒng)投入使用，降低污水處理成本，提高處理效率，是受歡迎的污水處理是一個重要因素。</p><p>　　1.3 課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　1.3.1 課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　1、分析污水泵站工作原理同時對污

32、水泵站自動控制系統(tǒng)的功能進行研究。</p><p>　　2、詳細分析 PLC 在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用，并設(shè)計相應(yīng)的制動控制流程。</p><p>　　3、根據(jù)相關(guān)流程設(shè)計污水遠程自控部分，同時編寫 PLC 遠程控制程序。</p><p>　　4、通過集成以太網(wǎng)通訊端口，和 ADSL 寬帶技術(shù)實現(xiàn)對接，以完成污水站同中心站的上位機監(jiān)控系統(tǒng)傳輸和數(shù)據(jù)交換。</p&

33、gt;<p>　　1.3.2 課題研究的主要方法</p><p>　　1、采用傳感器檢測污水池液位來實現(xiàn)自動控制過程現(xiàn)場，根據(jù)液位自動停啟污水泵，液位檢測通過 sailsors 投入式液位計。</p><p>　　2、采用維博 WBP314B71 霍爾傳感器測量泵運行時的電流值，由 PLC 采集，在 PLC 內(nèi)進行邏輯控制，以保護污水泵正常運行。</p>&l

34、t;p>　　第2章 污水泵站監(jiān)控系統(tǒng)工作原理及要求</p><p>　　2.1 污水泵站工作原理介紹</p><p>　　2.1.1 污水泵站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹</p><p>　　工業(yè)廢水和生活污水的循環(huán)利用，是節(jié)約用水與減少水資源消耗的必要途徑，不僅可利國利民，而且是降低生產(chǎn)成本的良好舉措。同時，為了保護環(huán)境，構(gòu)建一個良好的節(jié)約型社會、構(gòu)建和諧社會，污水處理工程

35、都是必不可少的。</p><p>　　前處理同時也被稱為預(yù)處理技術(shù)，通常有格柵、格網(wǎng)、調(diào)節(jié)池、沉砂池和初沉池等。由于污水處理的核心部分是生化技術(shù)，所以我們稱的污水處理工藝特就是指這部分，比如接觸氧化法、SBR法和A/O法等。目前，處理污水最經(jīng)濟和最適用的污水處理工藝用生化法（包括厭氧和好氧）。本文采用SBR污水處理工藝。</p><p>　　典型的生活污水處理完整工藝如下圖2.1所示：&l

36、t;/p><p>　　2.1.2 SBR污水處理工藝及其控制要求</p><p>　　SBR污水處理流程如圖2.2所示：</p><p><b>　　1.格柵池</b></p><p>　　生活污水中含有大量的廢渣，如果不經(jīng)處理直接排入河中，不僅污染環(huán)境，而且會提高河床高度，阻塞河道。尤其是在雨季到來的時候，會對人民的生命造

37、成極大的危害，給國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟損失。</p><p>　　除渣系統(tǒng)主要由格柵完成。</p><p>　　格柵池內(nèi)的格柵由一組平行金屬柵條制成,一般斜置于污水主渠道上,截留污水中的大塊固體物,如塑料制品、纖維及其他生活垃圾,以防止閥門、管道及其后續(xù)處理設(shè)備堵塞或損壞. 污水過柵越緩慢,攔污效果越好,但過柵緩慢易造成柵前渠道或柵下積砂而使過水?dāng)嗝婵s小,流速變大.因此,污水過柵的流速應(yīng)根據(jù)污

38、水中污染物的組成、含砂量及柵條間距等確定.格柵條間距應(yīng)根據(jù)污水的種類、流量代表性雜物種類和尺寸大小等來確定,既要滿足除渣要求,又要滿足后續(xù)水處理構(gòu)筑物及設(shè)備的要求。</p><p>　　格柵除污機的工作原理：格柵除污機是由一種耙齒配成一組回轉(zhuǎn)格柵鏈，在電機減速器的驅(qū)動下，耙齒進行逆水流方向回轉(zhuǎn)運動；當(dāng)耙齒鏈運動到設(shè)備的上部時，由于槽輪和彎軌的導(dǎo)向，使每組耙齒之間產(chǎn)生相對運動，絕大部分固體物質(zhì)靠重力落下，另一部分則

39、依靠清掃器的反向運動把粘在耙齒上的雜物清刷干凈。</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)有液位報警模塊，由液位計來測量格柵池內(nèi)的水位，當(dāng)格柵池內(nèi)的水位超過給定的界限時，報警器發(fā)出報警，同時，系統(tǒng)停止工作。工作人員應(yīng)及時清查問題所在，當(dāng)該問題解決后，系統(tǒng)重新投入運行。 </p><p><b>　　2. 調(diào)節(jié)池</b></p><p>　　由于生活污水水量

40、的不穩(wěn)定性和波動較大，使管渠和構(gòu)筑物正常工作，不受廢水高峰流量或濃度變化的影響，需在廢水處理設(shè)施之前設(shè)置調(diào)節(jié)池，用以調(diào)節(jié)進、出水的流量。無論是工業(yè)廢水，還是城市污水和生活污水，水量水質(zhì)在一日２４小時內(nèi)都有變化，對水量和水質(zhì)的調(diào)節(jié)，有預(yù)曝氣，沉淀作用，還可用作事故排水。設(shè)置液位計檢測調(diào)節(jié)池的液位，以免高液位污水溢出。</p><p>　　3. SBR反應(yīng)池池</p><p>　　SBR反應(yīng)池

41、中有一臺曝氣機。曝氣機的運行是由可編程序控制器來實現(xiàn)自動控制，在每個反應(yīng)周期內(nèi)，曝氣機在相應(yīng)的時間段內(nèi)運行。</p><p>　　污泥的厭氧消化不但使有機物消化分解提高污泥穩(wěn)定性而且隨著污泥穩(wěn)定化過程產(chǎn)生大量高熱值的沼氣作為能源利用,使污泥資源化。</p><p>　　處理系統(tǒng)其過程包括：</p><p>　?、俪渌?打開進水泵) 0.5h;&l

42、t;/p><p>　?、谄貧?開啟空壓機) 50min;</p><p>　?、畚勰啾?0.5h;</p><p>　　④排水(打開排水泵) 0.5h</p><p>　　從充水開始到排水結(jié)束為一個周期。在分解污水含碳化合物的同時,相繼進行含氮化合物的硝化和反硝化,最

43、終達到脫磷、脫氨和脫氮的目的。</p><p><b>　　4. 除鹽池</b></p><p>　　若污水不經(jīng)除鹽程序，直接排出，當(dāng)水中的鹽類物質(zhì)含量達到一定的濃度時，就會改變水中生物的生存環(huán)境，導(dǎo)致水中生物的細胞里的水分大量流失，從而，使各種生物脫水而死。</p><p>　　除鹽系統(tǒng)經(jīng)過除鹽池完成除鹽程序。</p><

44、p>　　除鹽時由余氯儀檢測，當(dāng)系統(tǒng)檢測到水中含有高濃度鹽類物質(zhì)時，關(guān)閉閥門，利用反滲透膜的特性來除去水中經(jīng)過中和反應(yīng)及生物化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生出來的多余的鹽類物質(zhì)；當(dāng)系統(tǒng)檢測到低濃度鹽類物質(zhì)時，則污水通過溝渠流入清水池。</p><p>　　為了防止反滲透膜兩側(cè)的壓力突變造成滲透膜破損，應(yīng)對除鹽池進行劃分，使每個分支都有一個半透膜，從而，提高半透膜的使用時間，節(jié)省成本</p><p>&l

45、t;b>　　設(shè)備的控制要求</b></p><p>　?。?）格柵井的污水由液位計進行檢測液位的高低，當(dāng)格柵井液位高時，關(guān)閉進水水泵，為低液位時開啟水泵進水過濾。</p><p>　?。?）調(diào)節(jié)池用于緩沖峰時污水的沖擊，可以儲存來不及深度處理的污水，同樣由液位計控制，高液位時停止進水。</p><p>　　（3）SBR反應(yīng)池進水閥門開啟，當(dāng)污水到一

46、定液位時停止進水。</p><p>　?。?）進水閥門關(guān)閉后，空壓機開始運行，進行曝氣，在曝氣50min小時后，關(guān)閉空壓機。</p><p>　?。?）在反應(yīng)池內(nèi)由污水進行沉淀，污泥泵運行0.5小時，排出污泥。</p><p>　?。?）打開排水閥，反應(yīng)池開始排水，到低液位時，排水停止。排水直接進入除鹽池中進行除鹽。除鹽池中污水到達高液位時，排水停止，計時器不停止，

47、以便工人有時間處理。</p><p>　?。?）除鹽池中由余氯儀檢測濃度，低濃度時排水電磁閥開始排水，高濃度時停止排水。</p><p>　　系統(tǒng)中所有控制閥采用就地和遠程控制方式,即使在程控系統(tǒng)完全故障的情況下還可以通過就地控制實現(xiàn)手動控制。選擇遠程控制時,控制閥由操作員在操作站上控制。操作員可以在操作站對控制閥進行狀態(tài)監(jiān)視和動作控制,對控制閥的控制可分選擇自動和手動方式。在自動方式時控

48、制閥受P L C邏輯程序控制,在手動方式時控制閥由操作員直接在操作界面上點擊控制，也可在控制室內(nèi)的操作站上進行遠方操作。</p><p>　　2.2 污水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的建立</p><p>　　2.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)的功能</p><p>　　因為各污水泵站分布零散、距離較遠，人工控制成本大、不及時、故障率高，所以我們設(shè)計遠程監(jiān)控系統(tǒng)，利用工業(yè)以太網(wǎng)與 ADSL 相結(jié)

49、合的網(wǎng)絡(luò)傳輸，達到中央控制單元向各子泵站發(fā)送處理命令，各子泵站將站內(nèi)情況匯總及時上傳至中央控制單元，如圖 2.3 所示</p><p>　　...................</p><p><b>　　.......</b></p><p>　　圖2.3 監(jiān)控系統(tǒng)遠程控制圖</p><p>　　各子泵站內(nèi)利用 sa

50、ilsors 投入式液位儀監(jiān)測水位高度，維博 WBP314B71 霍爾傳感器測量泵運行時的電流值，將測得數(shù)據(jù)傳送到 PLC 控制模塊，模塊根據(jù)污水池高度等設(shè)定的額度值來判斷是否下達指令，泵體工作。根據(jù)泵運行的額定電流判斷電機運行情況，當(dāng)超過額定電流值 1.1 倍則認定為電機過載故障。泵站監(jiān)控系統(tǒng)框如圖2.4：</p><p>　　圖2.4 泵站監(jiān)控系統(tǒng)框圖</p><p>　　2.2.2

51、監(jiān)控系統(tǒng)的選擇</p><p>　　集散控制系統(tǒng)就是分布式控制系統(tǒng)（DCS），以微處理器為基礎(chǔ)的集中分散型控制系統(tǒng)，它是從集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的。它是一個以過程控制級與過程監(jiān)控級組成由通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了自動化、計算機、通信等技術(shù)，它的基本思想是分散控制、集中操作、分級管理和配置靈活以及組態(tài)方便。它是基于微處理器，以通信鏈路和操作系統(tǒng)相連的自動控制系統(tǒng)。污水泵站的管理控制以分級分

52、散的原則組成，在地理位置上縱向分為若干級，同時每一級又可在橫向上分為若干子系統(tǒng)，每個污水工作泵站是一個獨立的子系統(tǒng)自動控制單元，它可以獨立執(zhí)行一個自動控制系統(tǒng)總?cè)蝿?wù)中的單獨一項任務(wù)。而且各污水泵站子系統(tǒng)即可以獨立工作，又相互聯(lián)系，通過系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸和交換，協(xié)同完成系統(tǒng)下達的指令，充分利用系統(tǒng)中的資源，使自動控制系統(tǒng)變成一個完整的體系。所以，污水泵站控制系統(tǒng)選擇集散控制系統(tǒng)正是因為系統(tǒng)本身的特點：</p><

53、;p><b>　　1、高可靠性</b></p><p>　　由于控制功能被DCS系統(tǒng)分散到各臺計算機上實現(xiàn)，所以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯設(shè)計。因此，某一臺計算機出現(xiàn)故障并不會致使系統(tǒng)其他功能喪失。同時，由于DCS系統(tǒng)中每一臺計算機所承擔(dān)的任務(wù)比較單一，所以可以針對特定的功能采用具有特定軟件和功能的專用計算機，從而提高系統(tǒng)中每一臺計算機的可靠性。</p><p><

54、b>　　2、開放性</b></p><p>　　DCS 采用開放式、標準化和模塊化以及系列化設(shè)計，系統(tǒng)中各臺計算機通訊以及信息傳輸依靠局域網(wǎng)來實現(xiàn)。當(dāng)需要改變或者擴充系統(tǒng)功能時，可直接將新增計算機方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)中卸下，幾乎不影響系統(tǒng)其他計算機的工作。</p><p>　　由于各泵站控制系統(tǒng)采用同一硬件和統(tǒng)一設(shè)計的集散控制系統(tǒng)構(gòu)成，使得各子系統(tǒng)之間的硬接線變

55、成軟接線，提高了系統(tǒng)的安全可靠性，使泵站的整體功能合理分配到各子系統(tǒng)中，避免了各個獨立子泵站之間的信號控制、連鎖、運行狀態(tài)都通過硬件接口通道送到各系統(tǒng)的模式，有效的發(fā)揮了共用數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)資源的作用，避免了功能重復(fù)，提高了系統(tǒng)的兼容。這樣不僅提高了泵站的管理效率和運行效益，還降低了人力資源成本，減少了備品備件損耗，使得系統(tǒng)維護更加簡便。于此同時，DCS系統(tǒng)還實現(xiàn)了泵站綜合調(diào)度，不僅提高了事故處理能力，隨時隨地監(jiān)管設(shè)備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故

56、障并處理，而且提高了工作效率，減少了設(shè)備的故障率，降低了運行成本。在實際污水泵站中應(yīng)用分散控制系統(tǒng)，不但改善了生產(chǎn)過程中的監(jiān)控功能，實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)，而且它將現(xiàn)代自動化控制策略與實際生產(chǎn)工作過程相結(jié)合，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中實際操作的局部和全程最優(yōu)化，將實時生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)信息反饋到中央控制泵站的信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程全方位的最優(yōu)化管理和自動化控制。</p><p>　　2.2.3 控制系統(tǒng)的分布</p&g

57、t;<p>　　合理設(shè)計污水處理控制系統(tǒng)能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性以及易維護性?？刂葡到y(tǒng)的總體分布可氛圍 3 大部分：主控室、配電室、現(xiàn)場部分。主控室設(shè)備主要包括上位機與 PLC 柜，他們之間可以有一定距離，視具體情況而定?，F(xiàn)場分主要為現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備，如果主控室與控制設(shè)備距離較遠，這時，可以把 PLC 從站（或遠程I/O 模塊）置于現(xiàn)場，這可以節(jié)約大量的傳輸線，同時也保證了信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。不論是現(xiàn)場設(shè)備或主控室，都需要現(xiàn)場配

58、電柜的支持，同時對配電柜配備相應(yīng)的保護裝置。</p><p><b>　　1、上位機</b></p><p>　　上位機操作站的主要任務(wù)是人機交互就是對系統(tǒng)中各類參數(shù)的設(shè)置和監(jiān)視以及數(shù)據(jù)保存等操作，同時顯示流程圖畫面和工藝流程以及生產(chǎn)設(shè)備運行情況。同時，用戶可以在流程圖畫面上對現(xiàn)場設(shè)備進行手動操作，并發(fā)出相應(yīng)的控制指令。生產(chǎn)設(shè)備運行中的數(shù)據(jù)可以進行歷史存儲。操作站上可

59、以開發(fā)軟件及網(wǎng)絡(luò)通信接口。上位機采用工業(yè)控制計算機，與普通微機相比，它有更高的可靠性和穩(wěn)定性。如有條件，可以在上、下位機通信總線掛兩臺工業(yè)控制計算機以實現(xiàn)冗余。</p><p>　　2、PLC 柜與 UPS 柜</p><p>　　PLC柜安裝PLC、UPS 等部件。它的作用是采集和控制現(xiàn)場工藝參數(shù)（開關(guān)量和模擬量）信號。PLC 柜內(nèi)裝有三菱FX2N的控制器，由 CPU 卡和電源卡以及拆卸

60、式 DI、DO、AI、AO 模塊組成，其基本要求是能方便地進行擴充與操作維護。用戶可以通過程序進行輸入模塊的選擇，功率輸出直接通過輸出模塊。PLC柜能完成各種常規(guī)甚至復(fù)雜的回路控制。用歐姆龍隔離器隔離PLC的輸出，同時PLC 本身配有通信接口以便同上位機進行聯(lián)系。PLC 柜上還裝有急停按鈕，用于緊急情況下的停機操作。</p><p><b>　　3、現(xiàn)場配電柜</b></p>

61、<p>　　現(xiàn)場配電柜具有兩部分的功能，一是進行現(xiàn)場的手動操作，二是與各個遠程 I/O 站連接，將各個設(shè)備狀態(tài)信號傳給 PLC?，F(xiàn)場手動操作具有比中央控制器更高的優(yōu)先權(quán)，只有將狀態(tài)開關(guān)打到自動控制，自動控制程序才起作用。所以在接入自動運行系統(tǒng)前，首先要完成對現(xiàn)場各控制柜的調(diào)試。</p><p>　　2.2.4 控制系統(tǒng)的組成</p><p>　　1、控制系統(tǒng)的硬件組成</p

62、><p>　　除上位機和 PLC 之外，控制系統(tǒng)還應(yīng)包括上位機和 PLC 之間的通信部分以及 PLC 與現(xiàn)場設(shè)備的通信部分。用戶根據(jù)控制系統(tǒng)的功能及實際情況來選取控制系統(tǒng)各組成部分，并還需為以后功能擴展在硬件上有預(yù)留。根據(jù)控制系統(tǒng)總體方案，控制系統(tǒng)硬件部分可分為以下</p><p><b>　　幾個方面：</b></p><p>　?。?）上位機（

63、IPC）。上位機主要任務(wù)是人機交互。</p><p>　?。?）通信鏈路。上、下位機之間應(yīng)該以怎樣的方式進行通信以及介質(zhì)如何選擇都是有通信鏈路決定的。</p><p>　?。?）可編程控制器PLC。PLC是控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，執(zhí)行用戶的控制程序。</p><p>　?。?）控制總線?？刂瓶偩€以一定方式來傳輸現(xiàn)場信號。</p><p>　?。?

64、）分布式 I/O。PLC 與信號模塊的接口模塊。</p><p>　?。?）信號模塊。用于 PLC 與現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)之間信號的傳遞。</p><p>　　2、控制系統(tǒng)硬件的選用</p><p><b>　?。?）上位機</b></p><p>　　在控制系統(tǒng)中，上位機主要用于管理。從功能來說，上位機可分為服務(wù)器和客戶機兩種

65、，但二者對可靠性的要求不同。在中小型控制系統(tǒng)中，一臺計算機集中了所有的功能，并沒有服務(wù)器與客戶機之分。通常情況下，上位機要安裝組態(tài)軟件以完成設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄、報警顯示和趨勢曲線繪制以及工業(yè)參數(shù)設(shè)置等，這是人機交互的主要手段。</p><p><b>　?。?）PLC</b></p><p>　　PLC 為控制系統(tǒng)的核心，這里選擇FX2N系列中的FX2N-48

66、MR型號。FX2N系列是三菱PLC是FX家族中比較先進的系列。，程序容量屬大中規(guī)模，對二進制和浮點數(shù)有較高的處理性能。</p><p><b>　?。?）控制總線</b></p><p>　　控制總線用于連接現(xiàn)場設(shè)備，它有多種連接方式可供選擇，PROFIBUS-DP 是用語現(xiàn)場層的數(shù)據(jù)高速傳送，它使用 OSI 參考協(xié)議的第一、二層。在同一 PROFIBUS-DP 總線

67、上，最多可連接 126 個站點，系統(tǒng)配置的描述包括站數(shù)、站地址、輸入/輸出地址、輸入/輸出數(shù)據(jù)格式、診斷信息格式及所使用的總線參數(shù)。在過程控制領(lǐng)域，尤其是污水泵站控制中，PROFIBUS-DP 總線的應(yīng)用非常廣泛，與西門子 PLC 也有很好的兼容性，所以控制總線采用 PROFIBUS-DP，并可充分利用CPU315-2DP 上的 PROFIBUS-DP 口，屬于簡單的集散系統(tǒng)應(yīng)用。</p><p>　?。?）分布

68、式 I/O 的選用</p><p>　　現(xiàn)場級（控制從站）采用開放的、標準化的現(xiàn)場總線 PROFIBUS-DP 來連接部件，應(yīng)用分布式遠程 I/O 模塊是解決問題的最佳方案。分布式配置意味著可編程控制器、I/O 模塊和現(xiàn)場設(shè)備通過現(xiàn)場總線的信號電纜連接，將輸入/輸出模塊轉(zhuǎn)換成就地監(jiān)控器和執(zhí)行器，可就地轉(zhuǎn)換和處理過程信號。同時，分布式 I/O 可像集中配置一樣進行程序設(shè)計，減少了現(xiàn)場信號傳至中央控制柜的距離，降低了

69、 I/O 布線的成本，提高了工程施工效率。</p><p>　　2.3 污水泵站自動控制設(shè)備基本要求</p><p>　　2.3.1 技術(shù)指標要求</p><p>　　設(shè)計依據(jù):根據(jù)自控專業(yè)提供的設(shè)計條件表及相關(guān)規(guī)程規(guī)范展開污水提升站遠程自控部分設(shè)計,自控內(nèi)容:污水提升站模擬輸入（72 點 AI）。污水提升泵所有電機運行狀態(tài)信號（168 點 DI）檢測；</p

70、><p>　　液位高低位報警開關(guān)（32 點 DI）檢測。污水提升泵所有電機啟停控制（56 點 DO）。污水站自控的設(shè)計為順序控制（SFC）。</p><p>　　2.3.2 硬件要求</p><p>　　配電控制柜電氣元件設(shè)計選型依據(jù) JGJ16-2008 民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范。</p><p>　　1、控制器根據(jù)現(xiàn)場采集的點位不同配置輸入輸出模

71、塊，結(jié)合以太網(wǎng)模塊與監(jiān)控中心進行遠程通訊與數(shù)據(jù)交換，來完成自動控制及數(shù)據(jù)采集。</p><p>　　2、現(xiàn)場人機界面采用觸摸屏顯示泵站生產(chǎn)工藝過程，各泵的運行狀態(tài)及控制信號輸入。</p><p>　　3、為實現(xiàn)自動控制過程還需用現(xiàn)場傳感器檢測污水池液位，實現(xiàn)根據(jù)液位自動啟停污水泵；液位檢測采用 sailsors 投入式液位計。</p><p>　　4、利用維博 WB

72、P314B71 霍爾傳感器檢測泵運行時的電流值，由 PLC 采集，在 PLC內(nèi)進行邏輯控制，以保護污水泵正常運行。</p><p>　　5、控制系統(tǒng)及附件。</p><p>　　投入式液位計選用：污水專用，精度可達到 0.2%，采用硅傳感器。浮球開關(guān)觸點容量選擇為 220V,3A。</p><p>　　2.3.3 系統(tǒng)要求</p><p>　

73、　控制系統(tǒng)的設(shè)備和軟件應(yīng)該具備有較高的可用性、可靠性、可操作性、可維修性和可擴展性。單一故障不會使系統(tǒng)癱瘓，同時單一的故障不會使系統(tǒng)誤動作或拒絕動作。控制系統(tǒng)內(nèi)部的單一故障不會使得運行中的設(shè)備停止運行，同時也不會妨礙備用設(shè)備的運行?，F(xiàn)場級監(jiān)控內(nèi)容應(yīng)同指揮中心上位機保持一致?？刂葡到y(tǒng)主要完成以下功能:</p><p>　　1、PLC 采集各泵中的電流，依據(jù)泵運行的額定電流來判斷電機的運行情況，超過額定電流值 的1.

74、1 倍則認為電機過載故障。</p><p>　　2、控制柜有兩種運行模式，即手動和自動。手動時可以在控制就地啟動泵；自動時分兩種控制模式，即全自動控制及遠程手動控制，一種是全自動控制，PLC 控制器跟據(jù)液位自動啟停泵控制，另一種為遠程手動控制在上位機手動遠程控制。</p><p>　　3、觸摸屏和上位機可以選擇自動模式中的全自動模式和遠程手動模式，可以對液位的限值，以便對啟泵液位，停泵液位

75、進行設(shè)置。</p><p>　　4、顯示設(shè)備狀態(tài)及對設(shè)備進行控制。</p><p><b>　　顯示故障報警狀態(tài)</b></p><p>　?。?）利用原有的微機，監(jiān)控軟件采用原有的 WINCC 組態(tài)軟件，數(shù)據(jù)傳送。</p><p>　?。?）通訊系統(tǒng)通過控制器集成的以太網(wǎng)通訊端口，與 ADSL 寬帶技術(shù)實現(xiàn)對接，來完成

76、污水站與中心站的上位機監(jiān)控系統(tǒng)傳輸和數(shù)據(jù)交換。</p><p>　　2.3.4 系統(tǒng)功能</p><p>　　每一個污水處理汞站采用專用的控制器對汞站的生產(chǎn)工藝過程進行監(jiān)測與控制。在根據(jù)現(xiàn)場泵的數(shù)量，設(shè)計為循環(huán)啟泵工作模式，這樣來控制每臺泵的工作效率?？刂品绞皆O(shè)計為現(xiàn)場手動控制方式與自動控制方式，以自動控制方式為主。自動控制方式同時又分為全自動控制方式與遠程手動控制方式。</p>

77、;<p>　　利用PLC對污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　3.1 可編程控制器 PLC 概述</p><p>　　可編程控制器（Programmable Controller)簡稱PC或PLC，是專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的電子系統(tǒng)。不僅具有可靠性高、控制程序可變等優(yōu)點，而且還具有很好的柔性、編程方法簡單易學(xué)、功能強、價格性價比高、體積小，重量輕，能耗低等特點。</

78、p><p>　　應(yīng)用范圍廣泛，主要應(yīng)用在——開關(guān)量邏輯控制、運動控制、過程控制和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。</p><p>　　3.2 PLC 的選擇</p><p>　　PLC按結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式，以及疊裝式三類，按應(yīng)用環(huán)境分，可分為現(xiàn)場安裝與控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位和32位以及64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵?/p>

79、點數(shù)選型。 整體式PLC的I/O點數(shù)是固定的，所以用戶選擇的余地較小，常用于小型控制系統(tǒng)；模塊式PLC提供多種I/O卡件或插卡，所以用戶可以合理地選擇與配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，而且功能擴展方便靈活，通常用于大中型控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　(二)電源的選擇</b></p><p>　　PLC的供電電源，除了考慮引進設(shè)備的產(chǎn)品說明書要求設(shè)計與選用外

80、，通常PLC的供電電源選用220VAC電源，同國內(nèi)電網(wǎng)電壓保持一致。在特別重要的應(yīng)用場合中，應(yīng)采用不間斷電源或者穩(wěn)壓電源作為供電電源。假如PLC本身就帶有電源時，應(yīng)核對電源提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)當(dāng)設(shè)計外接供電電源作為電源。此外，還要對輸入與輸出信號的隔離，這樣可以防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，隔離可采用簡單的二極管或熔絲管。</p><p>　　(三)輸入輸出模塊的選擇</p>

81、<p>　　輸入和輸出模塊的選擇應(yīng)考慮和應(yīng)用要求的統(tǒng)一。比如輸入模塊，要考慮信號電平和信號傳輸距離以及信號隔離等應(yīng)用要求，另外考慮信號的供電方式。輸出模塊，首先要考慮輸出模塊類型，傳統(tǒng)繼電器的輸出模塊價格便宜、使用的電壓范圍廣和壽命短以及響應(yīng)時間較長；開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合，應(yīng)選用可控硅輸出模塊，但它價格較貴，而且過載能力較差。輸出模塊分為直流輸出和交流輸出以及模擬量輸出等，同應(yīng)用要求相對應(yīng)。用戶可根據(jù)應(yīng)用要求，合

82、理地選用智能型輸入及輸出模塊，以便提高控制能力，同時降低應(yīng)用成本。然后考慮是否需要擴展機架或遠程I/O機架等。</p><p><b>　　(四)存儲器的選擇</b></p><p>　　隨著計算機集成芯片技術(shù)的快速發(fā)展，存儲器的價格已大幅下降，所以，為確保項目的良好運行，用戶選擇PLC的存儲器容量時，有256個I/O點PLC至少選用8K大小的存儲器。當(dāng)遇到復(fù)雜控制功

83、能時，用戶應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲器。</p><p>　　(五)冗余功能的選擇</p><p>　　1．控制單元的冗余 (1)重要的過程單元：CPU（包括存儲器）及電源均應(yīng)1B1冗余。 (2)在需要時也可選用PLC硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、2重化或3重化冗余容錯系統(tǒng)等。 2．I/O接口單元的冗余 (1)控制回路的多點I/O卡應(yīng)冗余配置。 (2)重要檢測點的多點I/

84、O卡可冗余配置。</p><p>　　（3）根據(jù)需要對重要的I/O信號，可選用2重化或3重化的I/O接口單元。</p><p><b>　　(六)經(jīng)濟性的考慮</b></p><p>　　在PLC選擇時，應(yīng)考慮PLC的性價比。用戶在考慮經(jīng)濟性的同時，應(yīng)考慮應(yīng)用的可擴展性和可操作性以及投入產(chǎn)出比等因素，然后進行綜合的比較，最后選出比較滿意的PLC

85、。同時，PLC`增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量和機架以及母板等也要相應(yīng)增加。所以，I/O點數(shù)量的選擇對CPU選用和存儲器容量以及控制功能范圍等選擇都有影響。因此，用戶在估算和選用I/O點的數(shù)量時應(yīng)充分考慮，使得整個控制系統(tǒng)有一個合理的性能價格比。</p><p>　　3.3污水泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)PLC程序開發(fā)</p><p>　　3.3.1系統(tǒng)外部接線圖如圖3.1所示</p>

86、<p>　　3.3.2程序流程圖如圖3.2所示</p><p>　　圖3.2 程序流程圖</p><p>　　3.3.3 PLC的I/O分配如下表：</p><p>　　表3.1 PLC的I/O分配</p><p>　　3.3.4梯形圖如下所示：</p><p>　　第4章 污水處理汞站通訊網(wǎng)絡(luò)的建立&l

87、t;/p><p>　　在 PLC 控制系統(tǒng)中，隨著控制系統(tǒng)自動化水平逐步提高和工業(yè)控制計算機技術(shù)的快速發(fā)展，工程技術(shù)人員可以遠離惡劣的現(xiàn)場環(huán)境也能了解到現(xiàn)場的各種情況，甚至可以通過遠程控制實時地對現(xiàn)場控制裝置進行操作和控制。在污水泵站的遠程監(jiān)控過程中，需要實時獲得液位的高度、污水汞站工作狀態(tài)等現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并了解現(xiàn)場各泵的起停情況，分析故障原因和記錄歷史數(shù)據(jù)，并共享運行參數(shù)和信息以便對液位高度與泵站運行情況進行判斷，同時

88、及時根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控情況做出相應(yīng)的調(diào)整與控制。監(jiān)控系統(tǒng)的遠程網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)是這一切的基礎(chǔ)。傳感器和液位儀等控制設(shè)備零散的置于設(shè)備控制的現(xiàn)場，通過遠程 I/O和同位鏈路，把現(xiàn)場數(shù)據(jù)集中到上位機進行處理，形成具有較高實時性和可靠性的監(jiān)控系統(tǒng)。另一方面，上位機或工作站對控制單元進行實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，并使采集到的水位量和數(shù)據(jù)量在網(wǎng)絡(luò)上共享。</p><p>　　4.1 污水汞站通訊功能的實現(xiàn)</p><p&

89、gt;　　污水泵站采用專用控制器具有兩個通訊口：一個 RS-485 連接液晶顯示屏；另一個 RS-232作為編成口或者備用通訊口。各污水站通過 ADSL 把站內(nèi)數(shù)據(jù)與視頻圖像傳送到生產(chǎn)指揮中心。</p><p>　　4.1.1 RS-485 簡介</p><p>　　RS-485采用差分信號負邏輯，即當(dāng)電壓處于＋2V～＋6V表示“0”，當(dāng)電壓處于- 6V～- 2V 時表示“1”。RS-48

90、5的接線方式有兩種即兩線制和四線制。然而，四線制只能實現(xiàn)點對點的通信方式，所以現(xiàn)在很少采用?，F(xiàn)在一般情況下采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu)，就是說在這種方式下在同一總線上最多可以掛接 32 個結(jié)點。在 RS-485 通信網(wǎng)絡(luò)中通訊方式通常采用的是主從通信方式，也就是說一個主機帶多個從機。一般情況下，僅僅簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來就連接好了 RS-485 的通信鏈路，從而忽略了信號接地線的連

91、接，雖然這樣連接在許多場合都能正常工作，但卻埋下了巨大的隱患，這里有兩個原因：</p><p>　　共模干擾問題： RS-485 接口傳輸信號采用差分方式傳輸，無需參照某個參照點來檢測信號，系統(tǒng)檢測時只要檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們通常會忽略收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS-485 收發(fā)器共模電壓范圍為-7～+12V，只有滿足上述條件，整個網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。一旦網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出了此范圍時就會影響通信

92、網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性，嚴重的甚至損壞接口。</p><p>　　EMI 問題：發(fā)送驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個低電阻的返回通道（信號地），就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。</p><p>　　4.1.2 RS-232 簡介</p><p>　　RS-232 是個人計算機上的通訊接口之一，RS-232 采

93、用負邏輯電平，-15～-3表示邏輯“ 1”；+15～+3表示邏輯“ 0”；電壓值通常在7V 左右。通常 RS-232 接口以 9 個引腳 (DB-9) 或是 25個引腳 (DB-25) 的型態(tài)出現(xiàn)，由于串行通信是可以借助現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)在一條傳輸線上逐位的傳送數(shù)據(jù),所用的傳輸線經(jīng)濟,因此, 遠距離傳輸經(jīng)常采用此方法。而對于那些操作員與計算機相距很近的人機交換設(shè)備和串行存儲的外部設(shè)備也普遍采用串行方式交換數(shù)據(jù)，在實時控制和自動化管理方面,采用多

94、臺計算機處理機組成逐級分布自動控制系統(tǒng)中,每個 CPU 間一般采用串行方式進行通信，所以串行接口 RS-232 是微機應(yīng)用系統(tǒng)中常用的接口。</p><p>　　4.1.3 工業(yè)以太網(wǎng)通道單元</p><p>　　工業(yè)以太網(wǎng)是工業(yè)環(huán)境中最有效的一種子網(wǎng)。它適用于管理層與現(xiàn)場層通訊，便于大</p><p>　　量成員在大范圍內(nèi)進行大數(shù)據(jù)量的交換。工業(yè)以太網(wǎng)是一種開放式

95、的通訊網(wǎng)絡(luò)，符合</p><p>　　IE802.3 標準。其主要優(yōu)點在于高可靠性、使用范圍廣且速度快、易擴展和開放性通道單元“工業(yè)以太網(wǎng)”用于通過工業(yè)以太網(wǎng)將 WINCC 連接到自動化系統(tǒng)。此通道單元是通過 ISO傳輸層協(xié)議進行的。ISO-OSI 參考模型中的一層，提供與數(shù)據(jù)傳送相關(guān)的面向連接的服務(wù)。傳輸層處理數(shù)據(jù)流控制、阻塞和確認任務(wù)。</p><p>　　4.2 PLC與計算機的通訊

96、</p><p>　　為了適應(yīng)PLC網(wǎng)絡(luò)化要求，擴大聯(lián)網(wǎng)功能，幾乎所有的PLC為了適應(yīng)可編程控制器網(wǎng)絡(luò)化的要求，擴大聯(lián)網(wǎng)功能，幾乎所有的可編程控制器廠家，都為可編程控制器開發(fā)了與上位機通訊的接口或?qū)Ｓ猛ㄓ嵞K。一般在小型可編程控制器上都設(shè)有 RS422 通訊接口或 RS232C 通訊接口；在中大型可編程控制器上都設(shè)有專用的通訊模塊。如：三菱 F 、 F1 、 F2 系列都設(shè)有標準的 RS422 接口， FX 系列

97、設(shè)有 FX-232AW 接口、 RS232C 用通訊適配器 FX-232ADP 等?？删幊炭刂破髋c計算機之間的通訊正是通過可編程控制器上的 RS422 或 RS232C 接口和計算機上的 RS232C 接口進行的?？删幊炭刂破髋c計算機之間的信息交換方式，一般采用字符串、雙工或半、異步、串行通信方式。因此可以這樣說，凡具有 RS232C 口并能輸入輸出字符串的計算機都可以用于和可編程控制器的通訊。 </p><p>

98、;　　運用 RS232C 和 RS422 通道，可容易配置一個與外部計算機進行通訊的系統(tǒng)。該系統(tǒng)中可編程控制器接受控制系統(tǒng)中的各種控制信息，分析處理后轉(zhuǎn)化為可編程控制器中軟元件的狀態(tài)和數(shù)據(jù)；可編程控制器又將所有軟元件的數(shù)據(jù)和狀態(tài)送入計算機，由計算機采集這些數(shù)據(jù)，進行分析及運行狀態(tài)監(jiān)測，用計算機可改變可編程控制器的初始值和設(shè)定值，從而實現(xiàn)計算機對可編程控制器的直接控制。</p><p>　?。?）通訊方式 面

99、對眾多生產(chǎn)廠家的各種類型PLC，它們各有優(yōu)缺點，能夠滿足用戶的各種需求，但在形態(tài)、組成、功能、編程等方面各不相同，沒有一個統(tǒng)一的標準，各廠家制訂的通信協(xié)議也千差萬別。目前，人們主要采用以下三種方式實現(xiàn)PLC與PC的互聯(lián)通信：</p><p>　　1）通過使用PLC開發(fā)商提供的系統(tǒng)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)適配器，來實現(xiàn)PLC與PC機的互聯(lián)通信。但是由于其通信協(xié)議是不公開的，因此互聯(lián)通信必須使用PLC開發(fā)商提供的上位機組態(tài)軟件，并

100、采用支持相應(yīng)協(xié)議的外設(shè)?？梢哉f這種方式是PLC開發(fā)商為自己的產(chǎn)品量身定作的，因此難以滿足不同用戶的需求。</p><p>　　2）使用目前通用的上位機組態(tài)軟件，如組態(tài)王、InTouch、WinCC、力控等，來實現(xiàn)PLC與PC機的互連通信。組態(tài)軟件以其功能強大、界面友好、開發(fā)簡潔等優(yōu)點目前在PC監(jiān)控領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是一般價格比較昂貴。組態(tài)軟件本身并不具備直接訪問PLC寄存器或其它智能儀表的能力,必須借助

101、I/O驅(qū)動程序來實現(xiàn)。也就是說，I/O驅(qū)動程序是組態(tài)軟件與PLC或其它智能儀表等設(shè)備交互信息的橋梁，負責(zé)從設(shè)備采集實時數(shù)據(jù)并將操作命令下達給設(shè)備，它的可靠性將直接影響組態(tài)軟件的性能。但是在大多數(shù)情況下，I/O驅(qū)動程序是與設(shè)備相關(guān)的，即針對某種PLC的驅(qū)動程序不能驅(qū)動其它種類的PLC，因此組態(tài)軟件的靈活性也受到了一定的限制。</p><p>　　3）利用PLC廠商所提供的標準通信端口和由用戶自定義的自由口通信方式來

102、實現(xiàn)PLC與PC機的互連通信。這種方式由用戶定義通信協(xié)議，不需要增加投資，靈活性好，特別適合于小規(guī)模的控制系統(tǒng)。 通過上述分析不難得出，掌握如何利用PLC廠商提供的標準通信端口和自由口信方式以及大家所熟悉的編程語言來實現(xiàn)PC與PLC之間的實時通信是非常必要的。</p><p>　?。?）采用RS232實現(xiàn)三菱FX系列PLC與PC之間的通訊 三菱FX系列PLC提供了4種通訊方式：N網(wǎng)絡(luò)通訊、無協(xié)議串

103、口通訊、平行網(wǎng)絡(luò)通訊、程序口通訊。如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量少，大多數(shù)PLC與計算機之間通信均可采用串行通信，通信接口均為PLC 與工業(yè)控制計算機上的RS232 接口。由于RS232 采用非平衡方式傳輸數(shù)據(jù)，傳輸距離近，對于大功率、長距離，且單機監(jiān)測信息量多，控制要求復(fù)雜的PLC通訊，直接采用RS232 方式不能滿足傳輸距離要求。因此，可采用RS485 方式。因為RS485 采用平衡差動式進行數(shù)據(jù)傳輸，適合于遠距離傳輸，并具有較強抗干擾能力。&l

104、t;/p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過幾個月的艱苦奮戰(zhàn)，終于把論文弄出來了。其中付出了很多汗水與時間，在同學(xué)和老師們的幫助下，基本上完成了對基于PLC污水處理遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，達到了預(yù)期的設(shè)定的目標。在這個過程中，讓我學(xué)到了很多專業(yè)上的知識，積累了很多寶貴的經(jīng)驗，同時鍛煉了自己的獨立思考能力。進一步熟悉更加深了解了PLC在實踐當(dāng)中的應(yīng)用。更

105、對三菱的FX2N有了更好的了解，在論文完成過程中，通過大量查閱資料，不斷溫習(xí)和鞏固以前學(xué)習(xí)到的關(guān)于FX2N的知識，更對它有了更深入的了解，熟練的運用它的編程方式和編程語言，同時熟悉了PLC硬件的工作原理，最終，完成了整個系統(tǒng)的模擬調(diào)試，通過對系統(tǒng)的不斷修改與調(diào)試，基本上達到了預(yù)期的設(shè)計要求。</p><p>　　這次做論文的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程

106、和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后生活學(xué)習(xí)中激勵我繼續(xù)進步。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　首先，感謝我的導(dǎo)師，在這幾個月里他給了我很多指導(dǎo)性的意見，并且教會了我很多不懂的知識。他治學(xué)嚴謹細致、一絲不茍。他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪

107、。這篇論文的每個細節(jié)和數(shù)據(jù)，都離不開您的細心指導(dǎo)。</p><p>　　其次，要感謝我的同學(xué)，在設(shè)計期間他們給我指出了很多細節(jié)上的錯誤，正是由于他的幫助，才使我的論文日趨完善。</p><p><b>　　[參考文獻]</b></p><p>　　[1]蔣繼中.給水行業(yè)自動控制系統(tǒng)［M］.南京:河海大學(xué)出版社,1999.</p>

108、<p>　　[2]張雪英．PLC 在污水泵站測控系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].沈陽:沈陽工業(yè)大學(xué).2003.</p><p>　　[3]王玲.基于 PLC 的污水泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].應(yīng)用技術(shù),2010,20(9):120-121.</p><p>　　[4]馬建剛.淺談 DCS 控制系統(tǒng)干擾問題及抗干擾措施[J].純堿工業(yè),2009,20(04):47.</p>&l