第部分计算机控制系统的应用实例

1．系统概述 将生活污水进行几级处理，作为除饮用以外的其它生活用水，将形成一个非常宝贵的回用水资源。其中用PLC作为主要控制装置已成为一种共识。 (1)工艺流程 中水处理主要工艺流程如图9.7所示。生活污水首先通过格栅机滤除固态杂物，进入调节池缓冲，再进入生化池，利用生物接触氧化、化学絮凝和机械过滤方法使水中COD、BOD5等几种水质指标大幅度降低，再采用活性炭和碳纤维复合吸附过滤方式，使出水达到生活使用要求。 图9.7 中水处理工艺流程图 格栅机 调节池 生化池 压滤罐 清水池 集水池 加药 加氯 排掉 回用 风机 反冲洗 污水 (2)控制要求 该流程共有被控设备(含备用)14台泵和电机，4个池的水位需要检测。 水位计的作用：在任何控制方式下，水位计的上上限或下下限到位时，都将发出声光报警信号；在全自动、分组自动、半自动控制方式下，水位计的上限、下限分别作为该池排水泵自动开、停的PLC输入信号。 采用4种控制方式：手动、半自动、分组自动和全自动。 ①手动控制方式 即用手操作14个按钮开停14个被控负荷，不受水位影响。 ②生化半自动控制方式 指生化池水位机组的半自动控制方式，也即由生化池水位的上限与下 限自动控制生化泵的开、停，而加药计量泵、CLO2发生器的开、停由手动操作。 ③分组自动控制方式 为了便于维护，整个系统分为六个独立的机组：调节池水位自动机 组、生化池水位自动机组、清水池水位自动机组、集水池水位自动机 组、溢流泵自动机组、罗茨风机自动机组。 控制要求：当按下分组自动按钮时，被按下按钮的灯闪亮，当选定 主、备电机按钮后，分组自动按钮指示灯长亮；当水位达到上限时， 电机停止而按钮指示灯转为闪亮。 ④全自动方式控制要求 就是当全自动准备按钮启动后，首先选择主、备用电机，然后启动全自动开停按钮，则整个系统进入全自动运行状态。 2．硬件设计 (1)PLC 系统配置 根据工艺流程与控制要求，要完成14台被控设备的启动、停止按钮操作，运行、停止、故障状态的灯指示以及4种控制方式，如果采用常规的控制模式，1台设备约需5~6个启、停按钮及状态指示灯等器件，整个控制盘面上大约需要90余个按钮与指示灯。这将带来器件成本的增高、控制盘面的增大、人工操作的杂乱。本系统采用软件编程的方法，充分利用PLC内部的输入输出变量及软件计数器，使1个带灯按钮集成了1台设备的全部控制与状态指示功能，加上4种控制方式及其切换，总计只需配置24个带灯按钮，分别代表14台被控设备与10种控制方式。 整个系统需要开关量输入40点与开关量输出32点。因此，选用德国SIEMENS的S7-200主机CPU226，有开关量24输入／16输出点，数字量扩展模块EM223，提供开关量16输入/16输出点，总计正好构成了系统要求的40点输入/32点输出。 操作界面选用TD200中文文本显示器。 (2)PLC输入输出接线图 PLC输入输出接线如图9.8所示，输入按钮1～24AN分别对应于PLC I0.0~I1.7与I4.0~I4.7计24个开关量输入点；4个水位计的16个水位电极点分别对应I2.0~I3.7计16个开关量输入点；PLC输出点Q0.0~Q0.7，Q1.0~Q1.5分别对应于14台输出设备；输出点Q1.6~Q3.7分别对应于8台被控设备与10种控制方式的状态指示灯，共计32个开关量输出点；另外6台被控设备的运行指示灯由相应的中间继电器触点驱动。 图9.8 PLC输入输出接线图 (3)TD200中文显示器 与SIEMENS主机配套的显示器的种类很多，而TD200中文文本显示器是所有SIMATIC S7-200系列最简洁、价格最低的操作界面。而且连接简单，不需要独立电源，只需专用电缆连接到S7-200CPU的PPI接口上即可，如图9.9所示。 S7-200系列的CPU中保留了一个专用区域用于与TD200交换数据，TD200直接通过这些数据区访问CPU。如信息显示内容“调节池水位已达上上限”，其地址应来自于调节池水位计的上上限接点I2.0的输入响应。 图9.9 TD200中文文本显示器及其连接 3．程序设计 (1)主程序流程图 S7-200系列PLC使用基于Windows平台的32位编程软件包STEP-7-Micro/WIN，通常采用语义直观、功能强大、适合修改和维护的梯形图语言。图9.10给出控制系统主程序流程图，整个工艺过程分为四种控制方式，在全自动与分组自动方式下，首先要选择主、备用电机。 图9.10 主要程序流程图 PLC上电 进 入 手 动 进入手动 是全自动吗？