基于PLC的城市污水处理控制设计.doc

目录
1绪论 1
1.1选题目和意义 1
1.2国内污水处理自控系统发展状况 2
1.3课题主要研究内容 2
2 污水处理工艺流程 3
2.1本设计系统污水处理工艺及描述 3
2.2 污水处理系统功能要求 4
3 硬件配置 5
3.1 污水处理主要硬件分析 5
3.2污水处理系统工作原理 6
3.3 PLC选型 7
3.4 PLCI/O资源配置 8
4 总体设计 10
4.1总体流程设计 10
4.2手动模式 10
4.3自动模式 11
4.4控制系统功能 12
4.5定时器和寄存器设置 17
5软件设计 19
5.1主要程序 19
5.2 软件测试 21
总结 24
致谢 25
参考文献 26

基于PLC城市污水处理控制设计
摘要：污水处理成本居高不下，污水厂排放处理过污水水质不稳定，所以如何建立有效自控系统，优化运行效果，减少运行费用，具有重要意义。本设计主要从污水处理基本工艺和流程，并通过研究设计一套基于PLC控制污水处理系统。文章首先介绍了基于PLC污水处理控制系统工艺及相关流程，控制系统硬件结构及设计、工作原理以及设计PLC控制系统基本原则和步骤，来说明PLC在污水处理过程中应用。先根据污水处理要求设计了设备电器控制及自动控制线路，主要包括设备启停、状态信号故障信号、和信号采集等，最后按照工艺要求设计PLC控制系统，其中包括PLC选型、系统资源配置以及按照污水处理工艺编制PLC程序。然后进行软件仿真实现系统功能，证实程序可在污水处理工程中实际使用。
关键词：污水处理，西门子S7、PLC控制
1绪论
1.1选题目和意义
随着我国社会和经济高速发展，环境问题日益突出，尤其是城市水环境恶化，加剧了水资源短缺，严重影响着人民群众身心健康，这些情况已经成为城市可持续发展严重制约因素；我国现阶段很多大中型城市废水排放量大，已造成城市地表水严重污染；三峡库区水环境保护事关三峡工程长期安全运行和长江中下游地区经济社会可持续发展，因此受到国内外广泛关注，但目前各城市因水处理自控系统不完善没处理好就把污水排放了或仍然是直接排放污水，很多操作和检测监控过程需要人工完成，人工监控时间覆盖率低、工作量大，手工采集样品不准确和缺乏科学性和代表性，很难反映城市污水处理及排放连续变化情况[1]。建立污水处理系统和自动控制监控体系，势在必行。
先根据污水处理要求设计了设备电气控制及自动控制线路，主要包括设备启停、状态信号、故障信号和信号采集等。最后按照工艺要求设计PLC控制系统，其中包括PLC选型、系统资源配置以及按照污水处理工艺编制PLC程序等。建立高标准自动化污水处理厂，不仅可以加强整个系统稳定性、准确性、可靠性，还可以缓解人力劳动，降低处理成本以及节约能源[2]。污水处理厂自动控制系统会降低维护成本，减轻维护工人及生产工人劳动强度，还能够更好完成生产工艺，具有很好社会效益和经济效益。
1.2国内污水处理自控系统发展状况
我国解放初期工农业生产才开始起步，当时对污水污染认识程度很低，并且提倡利用污水进行农田灌溉，尤其是北方地区由于缺水污水灌溉利就成为经验进行推广，如著名沈抚灌渠等，所以全国仅仅只有几个城市建设了污水处理厂，这些工厂在处理工艺比较简单，处理规模也非常小，每天只有几千立方米，最大也仅仅只有五万立方米/天，导致污水处理技术不成熟和管理水平低下状态。
及国外相比，国内自动化污水处理相对比较晚，起初采用热工仪表，实行集中巡检；其后使用了DCS系统和应用分析仪表；直至九十年代利用国际贷款所建立大型污水处理厂投产，我国自动化污水处理控制系统水平才开始有很大提高[3]。从国外引进污水厂自动控制系统采用集散式计算机监控系统开始广泛使用，应用了检测仪表这种高自动化产品，各种新设备、新工艺大量出现并开始使用。从这些方面可以看出我国污水处理自控系统有以下特点：
（1）新建污水处理厂使用计算机分散控制系统进行手动及自动并存控制方式管理污水处理厂。旧污水处理厂仍采用人工巡检方式，自动化水平较低。
（2）国产生产仪表自动化水平还没有达到控制标准，所以大部分采用价格比较昂贵进口在线仪表，所以不可能广泛使用进口来进行污水处理。所以水质检测只有实验室人员通过人工实验来获得，数据不一定准确。
（3）各个控制站之间独立存在没有信息交换不能很好完成污水全部处理过程。并且犹豫条件限制，只是完成了简单控制， 没有完全做到自动化[4]。
通过对比，不难看出整：体上和国外相比我国污水自控系统仍然存在很大差距，但是我国应用前景却非常广泛、潜力很大。
1.3课题主要研究内容
本课题论述了污水处理工艺及污水处理系统组成和PLC控制系统设计,主要由以下内容组成：
（1）分析了污水处理基本内容，包括污水处理发展，现状以及污水处理工艺流程；
（2）分析了PLC基本结构和工作原理，并对污水处理控制系统进行设计分析；
（3）具体分析设计污水处理部分硬件系统；
（4）具体分析设计污水处理部分软件系统。
2 污水处理工艺流程
2.1本设计系统污水处理工艺及描述
本污水处理工艺流程图如下图2-4所示：

图2-1 工艺流程图
污水由进水系统通过粗格栅和清污机进行初步排除大块杂质物体，到达除砂池中。在除砂池系统中细格栅和转鼓清污机进一步净化污水中细小颗粒物体，将污水中细小沙粒滤除后进入氧化沟反应池。在该氧化沟系统中进行生化处理，分解污水中有害物质，此环节用到一些化学药剂来加强处理效果，如复合碱、氯气、油絮凝剂等。对污水进行除油、消毒、调整PH值。同时在该系统中潜水搅拌机来推进水流，使氧化沟活性污泥和污水处于剧烈搅拌充分混合接触，使反应更加充分，使用时间更短，以最大程度地分解污水中有害成分。同时设置有溶解氧仪超声波检测器，通过它对污水中含氧量进行检测值PLC来控制曝气机变频器运行，改变污水中溶解氧含量[5]。经处理污水进入沉淀池中，在刮泥机作用下进行物理沉淀，为了加强沉淀效果，同时加入混凝剂和絮凝剂利用高分子助凝剂强烈吸附架桥作用更加容易沉降。污水经沉淀池处理最后到达脱水环节，离心式脱水机作用下进行脱水处理后排出清水。
2.2 污水处理系统功能要求
污水处理系统主要功能是完成对城市污水净化作用，将城市中排除污水通过该系统处理后，输出符合国家标准水质。长期以来，污水处理技术虽然经过了迅速发展，但仍滞后于城市发展需要，污水处理率低、设备运转率低等极大地影响了城市发展[6]。为实现污水处理技术简易、高效、低能耗功能， 并且实现自动化控制过程，采用PLC作为核心控制器是个较好方案。
PLC作为污水处理系统控制系统使得设计过程变得更加简单，可实现功能变得更多。及各类人机界面通信可完成PLC控制系统监视，同时使用户可通过操作界面功能控制PLC系统。由于PLCCPU强大网络通信能力，使得工业污水处理系统数据传输及通信变得可能，并且也可实现其远程监控[7]。
2.2.1信号输入
污水处理系统信号输入检测方面主要涉及四类信号监测，主要包括：按钮输入检测、液位差输入检测、液位高低输入检测，以及曝气池中含氧量输入检测。
（1）按钮输入检测。大多数为人工方式控制输入检测，主要有自动按钮、手动按钮、格栅机启动按钮、清污机启动按钮、潜水泵启动按钮、潜水搅拌机启动按钮、污泥回流泵按钮、曝气机工频、变频按钮，以及变频加速减速按钮等。
（2）液位差输入检测。检测粗细格栅两侧液位差，用来控制清污机启动及停止。
（3）液位高低输入检测。检测进水泵房和污泥回流泵房中液位高低，用来控制潜水泵或污泥回流泵启动和停止，以及投入运行潜水泵数量。
（4）含氧量输入检测。以上三种都为数字量输入，该输入为模拟量输入。曝气过程是工业污水处理系统中最重要环节，为了保证微生物所需要氧气，必须检测污水中含氧量，并通过曝气机增加或减少其含氧量。通过将溶解氧仪设置在适当位置上，将检测值反馈到PLC中，通过运算输出控制曝气机转速信号。当溶解氧值偏低时，降低了微生物分解效果，延长了处理时间，严重时甚至导致处理失效，因此需要增加曝气机转速以增加供氧量；当溶解氧值偏高时，导致微生物过氧化，降低了其活性，也不利于处理，因此减小曝气机转速以减少供氧量，最终使污水中溶解氧保持在一定范围内[8]。
2.2.2控制输出信号
信号输出部分主要包括两个方面：一个是数字量输出，即各类设备接触器；另外一个是模拟量输出，用来控制曝气机变频器。
（1）数字量输出。控制各类设备启动和停止，包括：格栅机启停、清污机启停、潜水泵启停、潜水搅拌器启停、污泥回流泵等设备[9]。
（2）模拟量输出通过PLC中PID运算后数据，通过其功能模块输出控制信号，该控制信号输入到变频器控制端子上，改变变频器输出频率，从而控制曝气机转速，最后达到控制污水中含氧量要求[10]。
3 硬件配置
3.1 污水处理主要硬件分析
污水处理系统结构比较复杂，设备较多。
(1）进水系统。进水系统主要有进水管道和进水泵房组成，进水管道主要由粗格栅机和清污机组成，进水泵房主要有两台潜水泵组成。进水管道主要功能是将污水中大块物体排除，其中粗格栅是根据程序设定时间进行间歇工作，而清污机运行和停止是根据粗格栅两侧液位差来决定，当液位差超过某个值时，启动清污机；当液位差小于某个值时停止清污机运行。进水泵房中潜水泵运行及停止是通过安装在泵房内液位传感器来决定，当液位较低时只启动一台潜水泵，当液位较高时启动两台潜水泵，若液位持续升高时，则输出报警以示意有故障发生[11]。
(2）除砂系统。除砂系统主要由细格栅系统和沉砂池组成，细格栅系统是由细格栅机和转鼓清污机组成，沉砂池主要设备是分离机。细格栅系统主要功能是进一步净化污水中颗粒物体，将污水中细小沙粒滤除，其中细格栅机是根据程序设定时间进行间歇工作，而转鼓清污机运行和停止则根据细格栅两侧液位差来决定，当液位差超过某个值时，启动清污机；当液位差小于某个值时停止清污机运行，这和粗格栅系统运行方式一致。沉砂池中分离机运行和后续处理中转碟曝气机运行同步，即启动转碟曝气机时候同时启动分离机，对沉砂池中沙粒进行排除[12]。
(3）氧化沟系统。氧化沟系统由氧化沟和污泥回流系统构成，氧化沟是污水处理系统中比较重要环节，因此需要控制很多控制量，控制过程也相对比较复杂，系统包括潜水搅拌机和转碟曝气机，污水回流系统主要有污泥回流泵构成。氧化沟功能主要是是对污水进行化学处理，将污水中有害物质进行分解，使其达到污水排放标准，其中主要转碟曝气机这个关键设备，在氧化沟中使用溶解氧仪检测污水中含氧量， PLC根据所反馈值来控制曝气机变频器运行，这样就可以改变污水中溶解氧含量[13]。还有潜水搅拌机推进水流使氧化沟活性污泥和污水处于剧烈搅拌状态，使他们充分混合接触加快活性污泥生化反应和更加充分，这样才能最大程度地将污水中有害成分分解。污水回流系统污泥回流泵将剩余污泥及使用过污泥进行处理，该设备运行及停止主要根据泵房内液位传感器状态，当液位低于某个值时停止回流泵运行；当液位持续高于某个高位时，回流泵停止运行同时输出报警信号；液位处于正常状态时，回流泵正常运行。
(4）沉淀系统。沉淀系统主要设备为刮泥机，其功能是对进行氧化沟处理后污水进行物理沉淀，将污泥和清水分离，刮泥机在整个系统启动后就开始持续运行。在该系统中会使用到一定化学药剂主要包括复合碱、絮凝剂、混凝剂等，这些化学药剂主要用来改善混凝条件及调节絮凝体结构，利用化学反应让其发生沉降。
(5）污泥脱水环节。污泥脱水系统主要包括离心式脱水机，其主要功能是对氧化池中处理过污水活性污泥进行脱水处理，由于对污水进行处理后，活性污泥中有新微生物及其他杂质，因此需要先对活性污泥添加一定量药物，便于污泥脱水。离心式脱水机主要有聚合物泵、污泥机和切割机构成，以上设备按照顺序控制方式启动，依次启动聚合物泵、污泥机和切割机，完成对污泥脱水处理[14]。
3.2污水处理系统工作原理
3.2.1控制系统总体框图
污水处理系统电气控制系统总框图如图4-2所示，PLC为核心控制器，通过检测操作面板按钮输入、各类传感器输入，以及相关模拟量输入，完成相关设备运行、停止和调速控制。

3-1电气控制系统框图
3.2.2工作过程
在手动状态下，各类设备控制是根据人工手动控制实现无逻辑控制，可以不根据传感器状态来进行设备控制。自动方式下，系统将会根据检测到外部传感器状态对设备进行自动化控制，其工作过程如下。
(1）接通电源，启动自动控制方式，自动启动刮泥机和潜水搅拌器。
(2）自动运行粗格栅机和细格栅机，通过时间控制进行间歇运行，即运行一段时间然后停止一段时间，循环进行。
(3）清污机根据传感器反馈回来液位差状态控制运行及停止。
(4）进水泵房中潜水泵根据液面高低进行运行、停止及运行数量控制。
(5）转碟曝气机根据溶解氧仪反馈模拟量经PLC运算后进行控制，同时控制分离机运行及停止。
(6）污泥回流泵运行及停止根据液面高低进行控制。
(7）在污泥脱水系统中，离心式脱水机启动采用顺序控制方式，依次启动其设备[15]。
3.3 PLC选型
根据污水处理系统电气控制系统功能要求，以及其复杂程度，从经济性、可靠性等方面来考虑，选择西门子S7—300系列PLC作为工业污水处理系统电气控制系统控制主机。由于污水处理电气控制系统涉及较多输入输出端口，其控制过程相对复杂，因此采用CPU315-2DP作为该控制系统主机。
根据工艺需要和控制要求，本系统需要数字输入量20点，数字输出量22点，模拟输入点7点，模拟量输出点1点。考虑到系统余量，选用西门子sm32132点di32*24v数字量输入模块1块，选用sm322do32*24v数字输出量模块1块，；sm3318点ai8*12bit模拟量输入模块1块；sm3322点ao2*12bit模拟量输出模块1块。

图3-2 硬件配置图
3.4 PLCI/O资源配置
根据系统功能要求，对PLCI/O进行配置，具体分配如下表。
3.4.1数字量输入部分
污水处理系统会用到很多开关量，也就是在污水处理现场操作开关量，以下是我所设计污水处理控制系统中用到开关量分配表。
表3-3 数字输入量地址分配
输入设备
输入地址
输入设备
输入地址
急停
I0.0
手动转碟曝气机变频启动
I1.2
手动方式
I0.1
手动潜水搅拌机启动
I1.3
自动方式
I0.2
手动刮泥机启动
I1.4
自动启动确认
I0.3
手动污泥回流泵启动
I1.5
手动粗格栅机启动
I0.4
手动分离式脱水机启动
I1.6
手动清污机启动
I0.5
手动污泥泵启动
I1.7
手动潜水泵启动
I0.6
手动转碟曝气机加速
I2.0
手动细格栅机启动
I0.7
手动转碟曝气机减少
I2.1
手动分离机启动
I1.0
启动
I2.2
手动转碟曝气机工频启动
I1.1
停止
I2.3
3.4.2数字量输出部分
在污水处理中会有很多数字量输出部分，这也就是所谓现场有实物设备，通过数字量输入来控制，下面就是本设计所用到输出量设计。
表3-4数字输出量地址分配
输出地址
输出设备
输出地址
输出设备
Q4.0
粗格栅机接触器
Q4.7
潜水搅拌机接触器
Q4.1
清污机接触器
Q5.0
刮泥机接触器
Q4.2
潜水泵接触器
Q5.1
污泥回流泵接触器
Q4.3
细格栅机接触器
Q5.2
离心式脱水机接触器
Q4.4
分离机接触器
Q5.3
潜水泵报警
Q4.5
转碟曝气机工频接触器
Q5.4
污泥回流泵报警
Q4.6
转碟曝气机变频接触器
Q5.5

3.4.3模拟量输入输入部分
在此控制系统中需要将采集回来模拟量进行数据处理，然后，通过模拟输出口对变频器进行控制，进行控制其他设备运行。下面就是模拟量输入输出地址分配情况。
表3-5模拟量输出地址分配
设备
地址
粗格栅液位差计
PIW288
细格栅液位差计
PIW290
进水泵房液面高位传感器
PIW292
进水泵房液面低位传感器
PIW294
污泥回流泵液面高位传感器
PIW296
污泥回流泵液面低位传感器
PIW298
检测污水含氧量
PIW300
转碟曝气机
PQW304

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4 总体设计
采用西门子公司为S7—300系列PLC开发STEP7作为编程软件，上面介绍了工业污水处理控制系统结构、工作原理和电气控制部分结构，硬件结构总体设计基本完成后，就要开始软件部分设计，根据控制系统控制要求和硬件部分设计情况及PLC控制系统I/O分配情况，在软件设计中，进行软件编程设计，为了编写程序条例清楚，后期便于调试，首先我们要按照污水处理需要实现具体功能要求做出流程框图，其次按照不同功能要求在不通程序块中编写不同程序。
4.1总体流程设计
根据污水处理控制要求，控制过程可以分为自动运行功能和手动控制功能。手动控制模式下，每个设备可以手动单独运行，以测试设备性能和特殊需求下运行，如图4-1所示。

图4-1模式选择流程图
4.2手动模式
在手动模式下，可单独调试每个设备运行，如图4-2所示。
在此模式下，可以通过按钮对清污机启动、转碟曝气启动、机格栅机启动、刮泥机启动，以及各类泵进行手动启动控制，可以通过按钮增大或减小变频器频率来改变转碟曝气机速度。
手动模式主要是为了以检测调试性能。

图4-2手动操作模式流程图
4.3自动模式
处于自动方式时，系统打开电源后，按下自动启动按钮后系统会自动运行，其工作过程包括以下几个方面。
（1）系统打开电源后，按下自动启动按钮，潜水搅拌器和刮泥机会自动启动。
（2）启动污泥脱水系统。
（3）启动污泥回流系统。
（4）启动曝气沉砂系统。
（5）启动细格栅系统。
（6）启动潜水泵。
（7）启动粗格栅系统。
自动控制过程不是按照顺序控制方式，而是根据PLC检测到传感器状态进行自动启动如图4-3所示。

图4-3 自动操作模式流程图
4.4控制系统功能
在自动控制模式流程图中，调用了各个控制系统程序，主要包括粗格栅系统控制程序、潜水泵控制程序、细格栅系统控制程序、曝气沉砂系统控制程序、污泥回流泵系统控制程序。以及污泥脱水系统控制程序，以下将分别介绍各个子控制程序工作过程[16]。
4.4.1粗格栅系统
粗格栅系统控制程序主要控制清污机和粗格栅机运行，其工作过程包括以下几个方面。
（1）自动过程开始后自动启动粗格栅机，定时20min。
（2）定时到后，停止运行粗格栅机2h。
（3）2h定时到后，运行粗格栅机20min，循环进行。
（4）同时通过传感器检查液面差，如果超过设定值就自动启动清污机。
（5）如果液面差值低于设定值，则停止清污机运行。
粗格栅系统工作流程图如图4-4所示。

图4-4粗格栅系统工作流程图
4.4.2潜水泵控制
潜水泵程序主要控制潜水泵运行和停止，其工作过程包括以下几个方面：
（1）自动过程开始启动潜水泵。
（2）检测液面高度，低于最低位传感器时，开始定时防止误判。
（3）定时到后，若仍低于最低位传感器，则停止潜水泵运行，否则潜水泵继续运行。
（4）检测液面处于中位和高位传感器之间时，开始定时防止误判。
（5）定时到后，若液面仍持续处于高位传感器，则输出报警信号。
潜水泵工作流程图如图4-5所示。

图4-5潜水泵工作流程图
4.4.3细格栅系统
细格栅系统程序及粗格栅系统程序相似，主要控制细格栅机和转鼓清污机运行，其工作过程包括以下几个方面：
（1）自动过程开始，启动细格栅机，定时20min。
（2）定时到，停止运行细格栅机2h。
（3）2h定时到，运行细格栅机20min，循环进行。
（4）同时检测液面差，若超过设定值则启动转鼓清污机。
（5）液面差低于设定值，停止转鼓清污机运行。

图4-6细格栅系统工作流程图
4.4.4曝气沉沙系统
曝气沉砂系统工作流程图如图4-7所示。

4-7曝气沉砂系统工作流程图
4.4.5污水回流系统
污泥回流系统程序主要控制污泥回流泵运行和停止，其工作过程包括以下几个方面。
（1）自动过程开始首先检测液面高低，若低于最低位传感器，启动定时。
（2）定时到，若液面仍低于最低位传感器则停止回流泵运行。
（3）若液面处于最高位和最低位之间，启动污泥回流泵。
（4）若液面高于最高位传感器时，启动定时。
（5）定时到，若液面仍处于最高位传感器时，输出报警信号。
污泥回流系统工作流程图如图4-8所示。

图4-8污泥回流系统工作流程图
4.4.6污泥脱水系统
污泥脱水系统程序主要控制离心式脱水机，启动定时。
（1）自动过程开始首先启动离心式脱水机，启动定时。
（2）定时到，启动聚合物泵，启动定时。
（3）定时到，启动污泥泵和切割机。
污泥脱水系统工作流程图如图4-9所示。

图4-9污泥脱水系统工作流程图
4.5定时器和寄存器设置
在设计程序过程中，会用到许多中间继电器、寄存器、定时器等元件，为了便于编程及修改，在程序编写前应先列出可能用到软元件，如表4-10所示。
表4-10定时器和寄存器设置
元件
意义
内容
备注
M10.0
系统停止标志

On有效
M10.1
手动方式标志

On有效
M10.2
自动方式标志

On有效
M10.3
自动方式启动标志

On有效
M10.4
清污机运行标志

On有效
M10.5
聚合物泵运行标志

On有效
M10.6
污泥泵运行标志

On有效
M10.7
切割机运行标志

On有效
M20.0
粗格栅机停止标志

On有效
M20.1
粗格栅机定时脉冲计数

On有效
M20.2
进水泵房液面低于最低位

On有效
M20.3
细格栅机停止标志

On有效
M20.4
细格栅机定时脉冲计数

On有效
M20.5
转碟曝气机变频转工频运行标志

On有效
M20.6
转碟曝气机变频运行标志

On有效
M30.0
回流泵房液面低于最低位标志

On有效
M30.1
回流泵房液面高于最高位标志

On有效
C1
粗格栅机2h定时中间计数器
10

C2
细格栅机2h定时中间计数器
10

T33
时钟脉冲
5
50ms
t1
粗格栅机运行时间
12000
20min
T2
粗格栅机停止时间定时
7200
12min
T3
进水泵房液面低于最低位定时
20
2s
t4
进水泵房液面高于最高位定时
20
2s
t5
细格栅机运行时间
12000
20min
t6
细格栅机停止时间定时
7200
12min
t7
污泥回流泵房液面低于最低位定时
20
2s
t8
污泥回流泵高于低位且低于高位定时
20
2s
t9
污泥回流泵房液面高于最高位定时
20
2s
t10
离心式脱水机及聚合物泵启动间隔
50
5s
t11
聚合物泵及污泥泵和切割机启动间隔
50
5s
5软件设计
本设计控制主要使用STEP7编程语言使用梯形图(LAD)和语句表(STL)，下面简单说明程序用到语言案例。 自动控制和手动控制运行是一样，只是在写程序上不同，自动控制是使用计数器和定时器，设定时间从数据块中根据需要获取数据，手动控制可以设定时间，到时间自动停止。[22]并且可以随时发出命令开启或关闭系统。
5.1主要程序
污水处理基本功能块如下图

图5-2 程序功能块
程序中使用语句表(STL)
CALL "AD_SUB"
PIW_Addr：=288
CH_LEN ：=6
DB_No ：=100
DBW_Addr：=MW156
以上程序是调用采用程序语句表命令，子程序名字AD_SUB，输入通道地址288，通道数为6即使2路测量数据，存储数据地址DB100。
主程序中平均以为采样数据调用如下图：

图5-3 采样调用程序图
在程序中会使用很多定时以及计数器，例如下图：

图5-4 粗格栅定时计数器程序图
程序中还会使用到传感器测量数据比较，例如下图：

图5-5粗格栅也为差比较程序图
污水处理中主要用到转跌曝气机会根据检查到液位差和污水中含氧量来进行控制转跌曝气机转速问题，例如下图程序：

图5-6转跌曝气机运行程序图
由于程序数据量比较大 ，所以没有把所有程序都列举出来，这里都是写比较关键功能程序。
5.2 软件测试
在STEP7软件中，通过编程，将编好程序下载到PLC中进行运行调试，检查程序是否有错误，是否能够实现相应功能控制。调试时，可根据功能模块分类分别调试，最后进行总体调试。
下图为自动方式运行时软件测试界面，自动方式考虑到同时启动会瞬间用电量过大所以采用了延时办法，每个电机启动延时10s。

图5-7自动方式运行图
下图为只要用到定时器使用调试，粗格栅机器20分钟，可以看到时间在走可以运行，说明程序没有问题。

图5-8 粗格栅定时程序
程序中还使用了很多比较器，下图就是所用比较器使用，曝气机通过测量数据及设定定值做比较启动其他设备。

图5-9 曝气机比较程序
程序中使用语句表(STL)，在该控制程序中，需要根据外界输入状态来控制污泥回流泵启停，因此需要按照液位传感器和液位差计反馈来信息进行判断处理，然后再进行输出控制。下图就是主要STL调试运行界面。

图5-10 污水回流STL语言程序
通过系统调试，能够实现PLC在系统控制中手动、自动模式控制。启动电源后按下手动或自动模式选择按钮，当在手动模式时，可通过各控制按钮实现对工业污水处理系统中各电机控制运行同时相应指示灯亮。
当在自动模式时，在自动方式下进行闭环控制，系统根据检测到外部传感器状态对设备进行启停控制。自动控制系统过程包括：粗格栅系统、潜水泵系统、细格栅系统、曝气沉砂系统、污泥回流系统、污泥脱水系统。启动自动运行按钮后，自动过程开始，启动潜水搅拌器和刮泥机。运行粗、细格栅机，进行间歇运行，即运行一段时间然后停止一段时间，循环进行。
在污泥脱水系统中，离心式脱水机启动采用顺序控制方式，依次启动其设备。控制系统能根据外界溶解氧仪检测反馈模拟量信号输入状态来控制清污机、潜水泵，以及污泥回流泵启停，因此需要按照液位传感器和液位差计反馈来信息进行判断处理，然后再进行输出控制。各模块程序在仿真软件上进行调试时也能实现相应功能控制。基本上达到了系统设计目标要求。

总结
通过几个月课题设计和调试，基本上完成了对PLC城市污水处理系统设计，达到了预期设计目标。在这个过程中，使我学到了很多知识，积累了许多宝贵经验，锻炼了自己独立思考能力和实践动手能力。进一步加深了解了PLC在实践当中应用。熟悉了PLC硬件工作原理，完成了整个系统模拟调试，通过对系统不断修改和调试，基本上达到了预期设计要求。污水处理控制系统是一个比较复杂综合系统，它包括及之相关生产工艺流程、相关生产设备，现场计量自控检测仪表选用、控制流程模型建立、对 PLC系统软硬件应用研究等。本文详细说明了污水处理工艺流程、控制系统总体方案以及具体软硬件实现。
这次设计比较好是通过传感器测量数据可以通过编写数据采量程序可以对测量数据进行平均使用，避免了数据量过大和数据不稳定难题，通过程序可以来合理控制每个功能块手动和自动启动，在自动启动中每个都有一定延时启动，这样可以避免同时启动带来瞬间用电量过大导致一系列问题，手动启动可以单独启动可以很准确测试每个设备性能。这样才能更好在实际中使用。
在设计过程中主要从硬件和软件两个方面问题进行，污水处理系统中，主要硬件问题包括机械结构、硬件选型和PLC控制程序设计软件方面主要问题在于程序编写完毕后，需要在电脑上对程序进行软件仿真，主要检查是否存在各种错误，可利用西门子公司配套仿真软件。然后通过模拟硬件方式检查程序，主要检查程序是否存在逻辑上错误。调试时，可根据功能模块分类分别调试，最后进行总体调试。在该控制程序中，需要根据外界输入状态来控制清污机、潜水泵，以及污泥回流泵启停，因此需要按照液位传感器和液位差计反馈来信息进行判断处理，然后再进行输出控制。

致谢
首先要感谢我指导老师丛申老师，在我毕业论文设计过程当中对我悉心指导和热心关怀。从论文选题到设计关键性研究，还有最后论文撰写和修改，丛老师都给予我很大帮助。丛老师学识渊博、思维敏捷、治学严谨和平易近人高贵品质给我留下了深刻印象，是将来我在工作当中学习榜样。在此，我向丛老师表示最真诚谢意！
另外，我还要感谢身边同学，在我遇到困难问题时给予我热心帮助，使我能够顺利完成论文，在此，我也要向他们表达我敬意。
通过这次设计，让我把理论和实际联系在了一起，既巩固了旧知识，又学到了新知识，开阔了视野，拓宽了思路，培养了自己分析问题和解决问题能力，为大学四年学习生活画上了圆满句号。

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