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安徽理工大学毕业设计（论文）
目 录
摘 要 .................................................................... II 1 绪论 .................................................................... 1 1.1 可编程控制器的发展和现状 ............................................ 1 1.2 PLC的构成 .......................................................... 1 1.3 我国水处理现状 ..................................................... 4 2 PLC的介绍 .............................................................. 5 2.1 PLC的基本构成 ...................................................... 5 2.2 PLC的工作原理 ...................................................... 10 2.3 PLC程序设计语言介绍 ................................................ 14 3 PLC控制的污水处理系统 ................................................. 17 3.1 污水基本组成 ...................................................... 17 3.2 PLC控制的污水处理系统 .............................................. 19 3.2.1 污水处理总流程部分 ............................................. 21 3.2.2 仪表对水质的检测以及检测后加投药部分 ........................... 23 3.2.3 投药后系统加热控制 ............................................. 27 3.2.4 紫外线杀菌系统 ................................................ 31 4 PLC的抗干扰措施 ....................................................... 33 4.1 PLC安装的环境条件 ................................................. 33 4.2 抗干扰措施 ........................................................ 33 5结论 ................................................................... 37 参考文献 ................................................................. 38 致谢 ..................................................................... 39
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摘 要
污水处理对于人们的生产、生活有着重要的意义，它也是国家执行可持续发展目标的一个重要环节。其中工业废水由于成分复杂、有害污染物多、处理难度大，一直是困扰企业发展壮大的瓶颈。以往一些水处理系统的控制多采用常规的仪表控制，以手动控制为主，劳动生产率低，系统信息分散。为了降低水处理成本，达到减员增效的目的，就必须提高污水处理的自动化水平，一方面提高系统运行的可靠性，另一方面通过自动化水平的提高，将劳动力解放出来。从发展来看，由常规仪表构成的控制系统已不能满足需要，水处理产业的自动化水平将随着国际自动化技术和设备的发展而发展。
PLC是以微型计算机为核心的工业控制装置，它集电控、电仪、电传三电于一体，是现代工业三大支柱之一。由于它的功能强、可靠性高、适应性好以及模块化结构等优点，在工业控制中得到了广泛的应用。把个人计算机连入PLC网络可以向用户提供诸如工艺流程图显示、动态数据画面显示、报表编制、趋势图生成、窗口技术以及生产管理等多种功能，作为底层单元的PLC完成对现场开/关量、模拟输入/输出量的控制处理，而利用微型计算机良好的人机对话界面和数据处理功能，实现对一台或多台PLC进行监控，充分发挥PLC可靠、灵活的控制性能和计算机在管理、监控等方面的优势，提高控制系统的整体自动化程度。
在本课题设计中，首先概括性地分析了目前PLC的发展现状、主要类型及各自特点等。接着，对课题中将要用到的PLC的硬件结构与工作原理作了介绍，并着重介绍了S7-200系列PLC。然后，详细地阐述了一个较为简单的污水处理系统的PLC控制的设计实现步骤。将整个控制过程分为四个方面：污水处理总流程部分、仪表测水质以及根据水质加投药、投药后系统加热控制、紫外线杀菌器。由这四个方面的协调工作共同组成了整个污水处理的PLC控制系统。
关键词: 污水处理，远程I/0, PH值控制，PLC
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1 绪论
1.1 可编程控制器的发展和现状
PLC，即可编程序控制器，是以计算机技术为核心的自动控制装置，在各行业中得到广泛运用，在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次，采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。
PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
当前，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。在全球工业计算机控制领域，围绕开放式过程控制系统、开放式过程控制软件、开放式数据通信协议，已经发生巨大变革。随着PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展，安装有SoftPLC组态软件和基于工业PC过程控制系统正在逐步得到发展。对于控制软件来讲，是PLC控制器的核心，向工业用户提供开放式的编程组态工具软件。此外，开放式通信网络技术也得到了突破，其结果是将PLC融入更加开放的工业自动化控制。1.2 PLC的构成
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可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。其具有结
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构简单、性能优越、可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便等优点。近年来，在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。
PLC的典型结构如下：
图1-1 PLC的基本构成
1.2.1 PLC的特点
现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，这就需要寻求一种新的控制装置来取代老式的继电器控制系统，使电气控制系统的工作更加可靠、更容易维修、更能适应经常变动的工艺条件，PLC正是顺应这一要求出现的。其具有以下特点： （1）编程方法简单易学
梯形图是使用得最多的PLC的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似。梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花费几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。
梯形图语言实际上是一种面向用户的高级语言，PLC在执行梯形图程序时，用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。 （2）功能强，性能价格比高
一台小型PLC内有成百上千个可共用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。 （3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强
PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置共用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。硬件配置确定后，可通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。
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