MBR平板膜污水处理系统的自动控制系统

MBR平板膜污水处理系统的自动控制系统

MBR 污水处理系统的自动控制不仅根据工艺要求控制各个用电设备的启停，同时对最终参数，如COD、BOD、SS、pH值等进行控制。因此，MBR 平面膜水处理系统的自动控制及多路开关量和模拟量，有很多时间和逻辑的关系，是关键参数需要精确控制的复杂系统。
4.21 水处理自动控制系统功能
在 MBR水处理系统中，自动控制主要是对水处理运行过程进行自动控制和自动调节使处理后的水质指标达到预期要求。水处理自控系统通常具有如下的功能。1.控制操作。在操作站、中心控制室或者远程对被控设备进行实时控制，如启停设备在线设定参数等。
2.显示功能。用流程图实时显示现场被控设备的运行工况以及各现场的状态参数。
3.数据管理。利用实时数据库和历史数据库中的数据进行比较和分析，可得到一些有用的经验参数，有利于优化处理过程和参数控制。报警功能。当某一模拟量的测量值超过设定范围或者开关量发生非正常变化时，可以根据不同的需要发出不同等级的报警。G打印功能。可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警实时打印。
4.2.2可编程控制器 (PLC)
可编程控制器(PLC)是在继电器控制和计算机控制的基础上开发的产品，并逐渐发展成以微处理器为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体的新型工业自动控制装置。
4.2.2.1 PLC的发展自20世纪60年代美国推出的PLC成功取代传统继电器控制装置，其主要功能只是行原先由继电器完成的顺序控制、定时控制等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在 I/0接口电路上做了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式一-梯形图。因此，早期的 PLC 的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂、便于安装、体积小、能耗低、有故障指示、能重复使用等。
20世纪 70年代，微处理器的出现使 PLC 发生了巨大的变化。美国、日本、德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为 PLC 的中央处理单元 (CPU)。这样，使 PLC 的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通信、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程 I/O 模块、各种特殊功能模块，并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使 PLC的应用范围得以扩大。
进人 20 世纪80 年代中后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的 PLC 所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高 PLC的处理速度，各制造厂还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得 PLC软、硬件功能发生了巨大变化。
4.2.2.2 PLC的分类
PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对 PLC 的分类，通常根据其 HT5T1结构形式的不同、I/0点数的多少进行大致分类。O根据PLC的结构形式，可将 PLC分为整体式和模块式两类。整体式 PLC是将电源CPU、I/0接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。整体式PLC 由不同I/0点数的基本单元 (又称主机) 和扩展单元组成。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。模块式 PLC 是将 PLC各组成部分分别做成若干个单独的模块如CPU 模块、I/0模块、电源模块 (有的含在 CPU 模块中)以及各种功能模块。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。
根据 PLC的I/0点数的多少，可将 PLC 分为小型、中型和大型三类。小型 PLC的I/0点数低于 256 点，一般采用整体式结构。整个硬件融为一体，具有结构紧凑、体积小价格低的特点。典型的小型机有西门子公司的 S7-200 系列、欧姆龙公司的 CPM2A 系列中型PLC的I/0点数通常在 256~2048 点之间，采用模块化结构，I/0的处理方式除了采用一般 PLC 通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式。典型的中型机有西门子公司的S7-300 系列、欧姆龙公司的 C200H 系列。大型PLC的I/0点数大于2048 点，也采用模块化结构，软、硬件功能非常强，具有极强的自诊断功能。典型的大型 PLC 有西门子公司的S7-400系列、欧姆龙公司的CVM1和CS1系列。
PLC的组成PLC是以中央处理器作为核心，其硬件结构的组成部分也与一般微机系统十分相似主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入输出模块 (I/0)、电源和编程器等几部分组成PLC的基本结构框图见图 4-2。

中央处理器(CPU) CPU 是具有运算和控制功能的大规模集成电路，是控制其他部件操作的核心，起到控制中心的作用。通常用来实现各种逻辑运算、算术运算，并对整个系统进行总线控制。
存储器 存储器是具有记忆功能的半导体集成电路，用于存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其他信息。系统程序是控制和完成 PLC多种功能的程序，由制造厂家编写;用户程序则是用户根据生产过程和工艺要求编写的控制程序。
PLC常用的存储器类型有 ROM、RAM 和EPROM 等。
(1) 只读存储器ROM。ROM一般存放系统程序，系统程序具有开机自检、工作方式选择、键盘输入处理、信息传递和对用户程序的翻译解释等功能。系统程序在出厂时已固化在ROM 芯片中，它的内容只能读，不能写。PLC 去电后，ROM 中的内容不受影响。
 (2) 随机存储器 RAM。RAM 又称读/写存储器。CPU可以随时对它进行读出和写入读出时，RAM 中的内容保持不变，写入时，新写人的内容覆盖了原来的内容。RAM一般用来存放用户程序、逻辑变量和其他一些信息。为了防止 PLC 去电后 RAM 中的内容丢失，PLC为 RAM 提供了鲤电池作备用电源。
3可擦除只读存储器 EPROM。EPROM 是一种非易失性的存储器，仅在紫外线连续照射下可擦除存储器内容。采用专用的 EPROM 写入器把程序固化在 EPROM 芯片中，再把该芯片插在 PLC上的 EPROM专用插座上，就可以长期使用了。在断电的情况下，存储器内的所有内容仍保持不变。
(3) 输入输出模块(/0) 输入输出模块是 PLC 与现场I/0 设备或其他外设之间的连
接部件，它起着 PLC 和外围设备之间传递输入、输出信号的作用。输人接口模块接受来自按钮、选择开关、行程开关等送来的开关量信号或者由电位器热电偶、测速发电机等送来的模拟量信号，然后送入 PLC的CPU 执行。输人接口模块一般由光电耦合、输入电路和微处理器输入接口电路组成。光电耦合输入电路隔离输入信号，防止现场的强电干扰。输人接口模块根据使用电源类型可分为直流输入接口模块和交流输入按口模块。
输出接口模块的作用是将 PLC 的输出信号进行功率放大和隔离，经过输出接线端子向现场输出相应的控制信号，以驱动接触器、电磁阀、指示灯等执行元件。输出接口电路一般由微电脑输出接口、隔离电路、功率放大电路组成。按输出开关器件的不同，输出接口模块可以分为继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出。
(4)电源 PLC的电源包括系统用电源和备用电池。系统电源一般接 220V 交流电源，电源模块的作用就是将外部交流电压信号转换成微处理器、存储器及输入输出等模块正常工作所需要的直流电源。由于 PLC 直接处于工业干扰的影响之中，为了保证 PLC 主机可靠工作，电源模块采用了较多的滤波环节，还用集成电压调整器进行调节以适应交流电网的电压波动，对过电压和欠电压都有一定程度的保护作用。另外，由于采用了一些屏蔽措施，有效地防止了工业环境中的空间电磁干扰。常用的电源电路有串联稳压电路、开关式稳压电路和设有变压器的逆变式电路。备用电池的作用主要用来保护和防止掉电后 RAM 中的用户程序丢失
(5)编程器 编程器用于用户程序的编制、编辑、调试和监视，并可对用户程序的运行进行监视和故障诊断，是人与 PLC 的对话窗口，是重要的外设部件。编程器一般分为简易型编程器和智能型编程器。简易编程器的显示器一般采用 LED 或液晶点阵显示，只能输入和显示助记符指令而不能输人和显示梯形图。简易编程器体积小、使用方便，特别适合生产现场的编程使用。智能型编程器可以看成由个人计算机和编程应用软件组成的智能型编程系统，用户通过专用通信接口将 PLC 和功能强的个人计算机连接起来，利用计算机就可以完成梯形图编程或助记符指令的编程、彩色显示、指令注释、监控、仿真和打印等功能。以上几部分组成的整体称为 PLC，是一种可根据生产需要人为灵活变更控制规律的控制装置，它与多种生产机械配套可组成多种工业控制设备，实现对生产过程或某些工艺参数的自动控制。