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4.1.1 PLC的特点
（1）可靠性高，抗干扰能力强 （2)编程简单、使用方便 （3)体积小、重量轻、功耗低 （4）循环周期短，处理速度快 （5）存储容量大，运行速度快。 （6）指令集功能强大，可用于复杂功能。
（7）CPU的智能化诊断系统连续不断的监控系统的运行，对不正常状态、错误和特殊系统事件进行记录或者警告。
（8）系统允许设置多种级别的保护口令，可有效防止用户程序在未经允许的情况下被复制或修改。同时，在CPU模块面板上的工作模式选择开关是钥匙型的，钥匙取出后，就不能改变工作方式，也有利于防止删除或改写用户程序。 4.1.2 PLC的主要组成及功能
污水处理厂PLC控制系统由两台计算机、8个现场控制站、工艺仪表、电量变送器构成。8个现场控制站用于控制现场设备、采集动态工艺参数和设备工作情况。现场控制站根据污水处理厂的实际工艺和构筑物的几何分布，设置在控制对象和信号源相对集中的几个单体中，并考虑在不影响控制功能和设备安全的前提下，尽量节省投资。本控制系统由8个现场控制站组成。它们分别位于：厂外1#泵站；厂外2#泵站；厂内中心控制室；厂内低压电房；鼓风机房（3个站）；脱水机房。0＃工作站～5＃工作站之间采用A1SJ71AR21模块通过同轴电缆通讯。1#工作站和2#工作站与厂内主工作站的距离4～5公里，且无人值班，故租用电信公司无源电话专线通过调制解调器和A1SJ71UC24通信模块进行泵房设备控制和数据传输。 4.2 系统PLC设计
4.2.1 PLC选型
PLC是可编程控制器的简称，有下列优点: (1)控制程序可改变
在污水厂生产工艺或流程改变的情况下，不必改变PLC的硬件设备，只要改变相应的程序就可满足用户的要求。
(2)适用于工业环境，具有高可靠性
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PLC产品的平均无故障时间达5年以上，因而它是一种高可靠的产品，大大地提高了生产设备的工作效率。 (3)PLC功能齐全
一般PLC具有开关量及模拟量输人/输出、定时、计数、逻辑和算术运算，顺序控制，PID调节，通信等功能。除了应用于开关量控制系统外，也可用于连续的流程控制系统，从而使污水处理设备的控制水平大大提高。
（4）易掌握，便于维护
使用人员只需掌握工程上通用的梯形图语言就可进行用户程序的编程和调试。因此，即使不懂计算机的人，也能掌握PLC。又由于PLC具有自诊断功能，因而较容易进行维护，查找出故障原因[12]。由于PLC自身的高可靠性，也使其故障率几乎降至于零。正是PLC具有这么多的优点，才使越来越多的PLC应用到污水处理厂中[13]。
本文采用日本松下电工公司的FP系列PLC，其型号位C16。
PLC通过各种模块接口采样电信号；控制信号由PLC输出后以4—20mA电流形式送到执行机构，控制执行机构的动作。 4.2.2 系统功能流程图
在厂区电气自控的总体设计上，应在允许的条件下，提高污水处理厂的自动化程度。尽量做到无人值守。这一点对减少小型污水处理厂的单方经营成本有很重要的意 义。因为，尽管污水厂较小，如果没有自动化程度较高的自控系统，往往需要按岗定员，这样3000-20000吨/日的污水处理厂也需要10-30人。实际 上，对于规模稍大的污水厂，定员也不过如此，所以相对人力成本很高。在条件允许的情况下，尽量提高污水厂的自动化程度。有条件时，还可在反应池等重要地方 安装摄像头，以监视污水厂的运行状况。 在电缆布置上，也有着与大型污水处理厂不同的特点。各处理构筑物的电气与信号电缆的铺设应尽量结合构筑 物上的管沟和渠道，从整体效果来看，整个处理构筑物表面看不到任何电缆和管线的敷设，只有走道板及盖镀锌钢格板的管沟，既美观又便于维护管理。在某些情况 下，全厂的电缆沟可以借助某个构筑物实现。一般来讲，配电与信号传输从辅助处理单元（包括办公及变配电）要到水处理和泥处理单元，无论是先经过哪个处理单 元，都可以在处理构筑物的侧壁上向池内挑出管沟，做为管道与电缆的通道，服务于本处理单元的同时，又可使电力和信号到达另一个处理单元。这样既方便了总图 的布置，又节省的工程造价。
PLC构成的系统功能流程图（如图4-1所示）：
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上电启动搅拌机鼓风机集水池中转泵备妥信号调节池液位计到达高液位启动污水提升泵好氧曝气池1风机中转泵备妥信号集水池液位计到达高液位启动风机启动集水池中转泵好氧曝气池2搅拌机和中转泵备妥信号接收池鼓风机中转泵备妥信号启动搅拌机接收池液位计到达高液位启动中转泵液位到达高液位启动中转泵好氧曝气池1液位计到达高液位启动中转泵启动鼓风机辐流沉淀池中心刮泥机及清水外排泵备妥信号调节池搅拌机鼓风机及污水提升泵备妥信号液位计到达高液位启动清水外排泵启动中心刮泥机图4-1 系统程序流程图
4.2.3 I/O分配表
（1）根据所需要的输入、输出可得出数字量输入输出地址分配如下表4.1所示：
表4.1 数字量输入输出地址分配表
Ｉ／Ｏ表 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6
集水池液位计 集水池中转泵备妥信号 接收池液位计 接收池鼓风机备妥信号 调节池液位计 调节池提升泵备妥信号 调节池鼓风机2备妥信号 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 加药控制 报警标志 集水池污水中转泵1 集水池污水中转泵2 低速推流搅拌机1 鼓风机2 调节池污水提升泵1 洛阳理工学院毕业设计 （论文）
I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 I2.0 I2.1 I2.2 调节池搅拌机1备妥信号 好氧曝气池1液位计 曝气池1风机备妥信号 曝气池1中转泵备妥信号 好氧曝气池2液位计 曝气池2中转泵备妥信号 曝气池2低速推流搅拌机备妥信号 辐流沉淀池液位计 辐流沉淀池中心刮泥机备妥信号 清水外排泵备妥信号 加药备妥信号 接收池中转泵备妥信号 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 Q1.6 Q1.7 Q2.0 Q2.1 Q2.2 调节池污水提升泵2 三叶罗茨风机 污水中转泵5 污水中转泵6 低速推流搅拌机2 污水中转泵3 污水中转泵4 中心刮泥机 清水外排泵 污水中转泵7 污水中转泵8 接收池鼓风机 （2）模拟量输入输出地址分配表如表4.2所示:
表4.2模拟量输入输出地址分配表
AIW0 AIW1 AIW2 AIW3 AIW4 AIW5 AIW6 AIW7 AIW8 AIW9 模拟量输入输出信号 温度信号 AQW0 超声波液位差计 AQW1 PH计 AQW2 电磁流量计 AQW3 溶解氧仪 AQW4 污泥浓度计 AQW5 泥位计 AQW6 在线COD检测仪 AQW7 NH3-N测定仪 AQW8 超声波流量计 AQW9 温度信号 超声波液位差计 PH计 电磁流量计 超声波流量计 溶解氧仪 污泥浓度计 泥位计 在线COD检测仪 NH3-N测定仪 4.2.4 外部接线图
（1）污水处理PLC数字信号外部接线图如图4-2、4-3所示：
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24VI2.0I2.1I2.2222324406ES7 321-1BL00-0AA0234567891920I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7M12131415161718I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.724V
图4-2 PLC开关量输入模块外部接线图
24V3L+I2.0I2.1I2.2212223243M306ES7 322-1BL00-0AA012345678910111213141516171819201L+I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.71M2L+I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.72M24V24V
图4-3 PLC开关量输出模块外部接线图
（2）污水处理PLC模拟信号外部接线图如图4-4、4-5所示：