西门子6ES7321-1FF10-0AA0参数方式

西门子6ES7321-1FF10-0AA0参数方式

1  引言

生物工程技术用于环保水处理已有的历史了，近年采用生物法处理各种浓度的废水、生活城市污水等已成为一种趋势。废水生物处理技术中的序批式活性污泥法(又称sbr)，废 水生物处理技术中的序批式活性污泥法(又称sbr)在水质水量变化大的工业废水中处理问歇排放了成功并得到了广泛使用。与传统污水处理工艺不同，sbr技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，sbr技术的是sbr反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。sbr法具有工艺简单、、脱氢除磷效果好、防止污泥膨胀性能强、耐冲击负荷等优点。但是在许多的应用中目前还不能实现检测各种污水指标，只能才用时间程序控制，因而影响了效果。

目前，由于化学需氧量cod浓度在线仪的出现，将cod浓度作为重要的工艺参数，可组成基于plc的sbr污水处理模糊控制系统。系统同过在线检测cod的浓度值来调节曝气量，以保出水质量，节省运行费用。

2  sbr法污水处理过程分析

sbr法由初次沉淀池、曝气池、二次沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放几个系统组成。在每个sbr法污水处理周期中包括进水、生化反应(曝气)、沉淀、排放和待机等五个工序组成。污水在反应器中按序列、间歇地进入每个反应工序．通过曝气、停气及搅拌使好氧、缺氧和厌氧状态交替地进行，终达到脱碳、脱氨和脱氮的目的。  

sbr法污水处理系统本身属于复杂动态系统，无法确定数学模型。化学需氧量是一个重要的工艺参数，但其在线测量存在一定的滞后。模糊控制不需要掌握控制对象的数学模型，而是根据控制规则决定控制量的大小，这种控制方法对于存在滞后或随机干扰的系统具有良好的控制效果。

3  plc模糊控制器的设计

曝气装置模糊控制器的输入量为曝气池中cod达标值的误差e及误差变化率ec，输出量为曝气增量u,通过控制器定时采样cod值和cod值变化率与达标值比较，得到cod值误差e和误差变化率ec，并以此作为plc控制器的输入变量，模糊控制器的输出控制曝气机阀门的开度。

模糊控制器包括输入量模糊化、模糊推理和解模糊3个部分。e和ec分别为e和ec模糊化后的模糊量，u为模糊控制量，u为u解模糊化后的量。

3.1输入模糊化

在模糊控制器设计中，设：

e的词集为[nb,nm,ns,zo,ps,pm,pb],论域为[-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,+1,+2,+3,+4,+5,+6];

ec和u的词集为：[nb ,ns,zo,ps,pb], 论域为[-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,+1,+2,+3, +4,+5,+6];

e(k)=cod(k)-cod0, cod(k)= e(k)- e(k-1),cod0表示达标值。

将e,e(k)和u模糊化，根据cod值控制的经验可得出变量e,ec和u的模糊化表，表1给除了变量e的赋值表。

表1  变量e的赋值表

3.2 模糊决策和模糊控制规则

通过总结污水处理过程中cod手动控制经验，可以得出模糊控制规则，如表2所示。

表2  模糊控制规则

根据控制规则表，可以得到35条模糊控制规则。例如：当cod误差和误差变化均为负数时，cod值小于达标值，应减少曝气量，所以u取nb，曝气机全关；即控制规则为“if e=nb and ec=nb then u=nb”等。

3.3 输出反模糊化

根据模糊规则表取定的每一条模糊条件语句，就可以计算出相应的模糊控制量u(如表3所示)，然后依据隶属度法得出实际控制量u，经d/a转换后去控制曝气量。

表3  模糊控制量表

3.4 模糊控制算法的plc实现

该系统选用西门子s7-300做为控制器。西门子s7-300的编程系统step7提供了丰富的功能模块，为模糊算法的实现提供了方便。plc程序设计采用了模块化编程方法，编程语言采用梯形图和语句表结合的形式。将模糊化过程的量化因子ke、kec和ku存入plc的保持继电器中，然后利用a/d模块将输入量采集到plc的数据存储区，经过限幅量化处理后，根据它们所对应的输入模糊论域中的相应元素，查模糊控制表求出模糊输出量u，在乘以输出量化因子即可得到实际输出量u，由d/a模块输出对阀门开度进行控制，控制流程图如附图所示。

附图  控制流程图

程序主要由主模块ob1(实现对子模块的调用和数据传送)、ob35(中断服务程序模块)和fb1模块(模糊控制器)组成。其中fb1由fc1~fc4组成。fc1完成cod达标值的误差e及误差变化率ec的计算，fc2进行模糊化处理即完成量e和ec到模糊量e和ec的转换，fc3完成控制量表的查询功能，fc4完成模糊控制量u到量u的转化。整个设计的关键就是模糊控制表的查询部分即fc3子程序。以下给出主要程序部分示例：

l   piw256  //读取液位数据，外设地址piw256

t   md0   //将采集的数据存入内存md0

l   db2.dbd14  //把db2中量化因子ke存入m储存区

t   md8  

l   db2.dbd18  //把db2中量化因子kec存入m储存区

t   md12

l   db2.dbd22  //把db2中量化因子ku存入m储存区

t   md16

4  结束语 

本文将模糊控制技术与plc相结合，实现cod的模糊控制系统。利用plc实现模糊控制，既保留了plc控制系统灵活，适应能力强等特点，又提高了控制系统的智能化程度。应用表明，这种方法提高了系统的性、节约了能源，并且对进一步实现各种活性污泥法的实时控制提供了一种较为理想的控制方案。

1  引言

一方面由于出口商品外需比较多，另一方面由于人们的生活水平内需不断提高，使得纸包装印刷质量和品种严重滞后于社会经济发展的速度。日常消费品包装正在从单色向多色发展，市场潜力。单张纸多色高速双面印刷机领域的空白还有待于别的关键技术与装备突破。

数字化、智能化印械关键技术与装备项目是围绕书刊、报业、包装装潢、商业印刷的重大装备急需。双面印刷是出版物印刷、说明书印刷以及笔记本印刷的印刷工艺。双面印刷可以保证印品一次印刷完成，效率成倍增长。对开双面平版印是一种新型高速双面印刷机，适用于书刊杂志等印品的印刷。高速双面印刷机以高速印刷高质量的印刷品受到用户的青睐。项目选用了台达机电自动化系列产品对电气进行了改进设计。

2  工艺自动化分析

高速双面印刷机整机动作控制整机由输纸机、收纸机和主机三部分组成。主机除主电机，上、下水辊电机，制动辊电机分别由四个变频器控制外，其余主要动作由七个气缸分别来控制上水辊、下水辊、上墨辊、下墨辊、递纸、上滚筒、下滚筒等的离合动作。气路的控制分为手动和自动两种模式。整机的调试工作就是电气、气动与机械动作相匹配，避免印刷中纸张的浪费。

由于自动工作模式下各动作要以一定的顺序工作，机械采用凸轮来控制各动作离合时的角度，电气选用二相增量型旋转编码器来实时测量凸轮的旋转角度，编码器每旋转一周，产生360个脉冲，plc高速计数器计数720，到零位后复位重新计数。我们可以随时改编码器的角度值，来配合机械的改动或因速度不同，惯性不同，所需动作的角度值不同，省却了烦琐的机械控制。

3  台达机电技术的自动化应用

3.1 系统原理设计

机床的控制以台达的dvp-eh型plc为技术平台，触摸屏为操作界面，变频器作为执行构件。触摸屏通过com2口与dvpeh plc的com口相连，采用modbus协议。plc通过485口控制四台变频器，支持modbus协议。

3.2系统配置设计

台达plc：dvp64eh00r+扩展dvp08xp11r。台达触摸屏：dop-a57cstd。台达变频器：vfd110b43a；vfd004m21a。框架如图1所示。

图1  印刷机系统配置设计

3.3 编程案例

(1) 触摸屏显示报警。台达eh系列plc提供了方便的高速计数功能，使程序编写简单，调试快速。我们将编码器的信号线接入plc的高速计数端子x0，x1，编码器的复位端子接x2，对应计数器为c251，y23为主机运行，当编码器两相接错时，触摸屏显示报警m455,如图2所示。

图2  触摸屏显示报警

(2) 通讯调试。在小型电气控制系统中，设备间的通讯调试是一个难题，但台达plc与变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可解决问题。如读取主变频器的输出频率,先写好通讯协议，然后利用下条指令即可：

其中通讯命令装置地址为01，数据地址h2103，数据长度2个word。

两者的通讯省却了中间继电器的控制，减少了故障隐患，再利用触摸屏将plc中的数据读出，可以方便地监视运转中出现的问题。

(3) 画面设计。触摸屏的应用省略了原有的一些按钮、指示灯、计数器、转速表、时间继电器及润滑程控控制器等元器件，降低了故障率，也减少了接线的工作量。台达的人机编辑软件－tp editor提供了7个等级密码的保护，有利于使用厂家对某些特定的使用条件进行了限定，保护了用户的利益。因触摸屏有3m的内存，所以设计时在画面中以走马灯的形式提供了大量的报警信息，也设计了多屏plc输入、输出状态监视画面，在系统帮助里详细介绍了本机电气操作及维修提示，使整机的电气系统操作、使用、维修简单方便，参见图3所示。

图3  触摸屏画面设计

1  引言

随着水电厂“无人值班”(少人值守)工作的不断开展，以及电力体制的改革，对水电厂的自动化技术提出了高的要求。计算机技术、信息技术、现场总线网络技术的飞速发展给水电厂自动化系统无论在结构上还是功能上，都提供了一个广阔的发展空间。水电厂自动化系统应该成为一个集计算机、控制、网络为一体的综合系统。本文就自主产权的国产mb40 plc在水电厂自动化系统中的应用作些探讨。

2  mb40 plc功能特点

2.1 mb40概要

mb40系列plc由国网电力科学研究自动控制研究所自主设计与研发，汲取了主流plc的成功经验，改进了其不足之处,根据当今plc的新发展方向，采用了计算机、通信、电子和自动控制等方面的技术，在cpu操作系统、i/o信号处理、网络通讯、软件开发及生产工艺等方面具有优越的性能，是适用于各种自动化控制的可编程控制器。mb40  plc是对传统plc功能的大提升，其组网的灵活性、系统平台的开放性、编程软件的灵活性以及模块的智能性可使复杂的控制项目得以地实现。

2.2 mb40特色

mb40系列plc与其它厂家plc相比，功能加强大，配置简单，编程方便，下面介绍mb40系列plc的特色。

(1) 性高。全智能i/o设计和一系列性、性设计为系统的运行提供了；提供冗余系统的解决方案，支持电源冗余、cpu冗余、以太网冗余、总线冗余，切换无扰动；具有通信故障时的输出保持功能；模件支持带电热插拔，换模件时中断系统运行，并且对于信号线及其它输入/输出无干扰 ；cpu与i/o信号、通讯网络、电源采用隔离保护措施；

(2) 功能强大、类型丰富的模件以适应各种不同应用领域，包括电源模块、cpu模块、通信模块、数字量输入模块、中断量模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、温度量模块、脉冲量模块、综合量模块等；采用嵌入式实时多任务操作系统，支持多任务分配，合理使用cpu资源 开放式网络：100m以太网，支持modbus/tcp协议；多串口通讯，支持modbus及自定义协议；丰富的内置集成功能，除提供各种标准操作符、控制功能模块、标准函数外，还提供pid、soe等实用性功能模块，解决控制应用需求；支持包括硬件在内的广泛故障监视和诊断；

(3)编程调试方便快捷。支持iec61131-3标准；具有系统配置、数据库组态、程序编写、在线监视、在线修改、在线调试、在线功能；支持编程语言：梯形图ld、顺序控制图scc；中/英文编程，大大提高了程序的可读性；

提供智能化的图形及文本编辑功能，界面友好；通过以太网支持远程编程与调试；

(4) 全智能i/o设计和一系列性、性设计为系统的运行提供了。

数字量输入模块的通道全部采用光电隔离，同时具有软件滤波功能，每一通道可以设置相应的滤波时间，可以有效地避免因现场信号抖动而产生的误动作信号。

数字量输出模块采用输出回路密码锁设计，通过模块的反读、校核及执行的联合控制保证在任何情况下不会发生误动。由于模块本身具有cpu可以实现的脉冲型输出脉宽的控制，和其它plc不同，mb40 plc的脉冲宽度控制是由模块来控制的，cpu模块将动作信息和动作时间发送到输出模块，输出模块完成输出动作及动作时间的控制。

模拟量采集采用了飞度电容的设计方法，保证了内部电路和外界干扰的隔离，大大提高了采集精度，大限度地降低了模拟量漂移。

温度量模块设计突破了常规温度量模块所有通道公用一路恒流源的设计，采用了的每路立恒流源设计，因此有效地避免了因一路信号干扰过大而使其它各路产生串扰的问题，从而大大提高了采集速度和抗干扰性。

(5) 顺序控制图编程技术。采用了“所见即所得”技术设计的顺序控制图编程语言是一种可视化的编程语言，非常适合复杂的顺序控制过程，它与设计单位设计的控制流程非常类似。当控制流程设计完成时，即意味着编程的结束，编程过程简单易学。此外，用各种语言编写的程序之间可互相调用，使得程序编写加灵活方便，能满足多种复杂工况的要求。支持顺序控制图组态和操作、图形化显示、单步执行、加锁、解锁；通过顺序控制图的预编译，确保程序正确执行。 

(6) 网络编程与调试。mb40-plc使用统一的编程和调试软件。提供10/100m以太网作为编程与调试接口，提供程序下载和联机在线调试功能。通过以太网支持远程编程与调试，满足在远方控制对现地控制装置控制流程的修改、在线维护。

(7) 强大的串口通讯功能。串口通讯模件：可自由配置串口通讯模块数量，每个串口通讯模块提供多达4到8个串口，每个串口均支持rs-232/rs-485接口标准，并且全部支持可编程方式。

3  水电站自动化系统

3.1 原理架构

目前，水电厂自动化系统大多采用全计算机监控系统，取消或简化常规控制手段。而当前，计算机监控系统一般采用全分布、开放式结构，设电厂级和现地控制单元级。其系统结构原理如图1所示。

图 1  水电站自动化系统原理与结构图

3.2 基于mb40 plc的水电站解决方案

基于mb40 plc的可编程序控制器基板配置方案如图2所示。

图2  plc配置系统图

(1) 在上述配置中，mb40 cpu 511是控制的，iim 214、dim 214分别负责采集开入量和中断开入量，tim212 和aim 212分别采集温度量和模入量；dom 214输出开出量。在mb40 cpu 511上有一个rs232串行通讯口，支持modbus规约，利用这个端口可以直接和触摸屏连接。

(2) 在本方案中，cpm 418模件可以提供八个个串口对外通讯，通讯协议可通过编程实现，编程语言采用c语言。编译环境为linux或虚拟linux环境，对外通讯接口为rs232或rs485。

(3) 该plc 配置方案中的cpu模件(cpu 511)，提供一个标准的网络接口，规约为modbus tcp/ip，这样可通过以太网与上位计算机通讯，以便上位机对现地单元监视和控制。

(4) 在水电厂自动化中，机组容量增大、控制信息增多、控制负荷增加等都会造成现地控制单元控制能力的降低。针对水电厂被控制对象分散的特点采用现场总线将分散在现场的智能i/o、智能控制器连成一体。正好体现了分散控制的特点，提高了系统的自治性和性，节省了大量的信号电缆和控制电缆。对于现地控制单元，智能控制器(可编程序控制器)加上现场总线技术应是一个良好的发展趋势。

(5) 在plc软件的设计中，在plc的寄存器空间，开辟了一段寄存器作为上位机和plc交换数据的空间，同时根据开入量、开出量、模拟量以及通讯采集量的特点了相关的通讯规约，以便plc和上位机能快速的交换数据。

采用mb40 plc系统运行稳定、网络节点以及plc输入输出可灵活配置；具备数字量、模拟量、输入输出回路光电隔离保护功能；对外通讯功能增强，支持多达8口，规约可以自定义；所有mb40 plc 模块系国产，维护及售后服务方便；与同档次进口plc相比，，显著的降低了投资成本。

4  结束语

采用mb40系列plc的现地控制系统已被国内上百个中、小型水电厂所采用。从系统运行情况来看，系统性高，在各种方式下设备操作正确无误，数据采集与通讯正常，上位机监控也很正常，各项性能满足水电厂自动化系统的要求

1  引言

    随着中国工业的快速发展，人们物质生活的提高，同时我们生活环境的污染日益加剧，尤其是水污染已经严重地威胁到了人类的健康，在推进低碳经济，节能减排的大趋势下，如何节能、地解决污水处理问题，已经成为社会研究的热点。在加之国家对环保投入的不断增加以及污水处理行业改革的不断深入，城市污水处理厂运营管理向市场化、化、规模化，集团化趋势发展。因此，对污水处理厂的生产运行实施全方面自动控制与远程监控，对降低运行成本、加强生产管理、确保污水处理工艺的正常运行和水质达标排放、提升企业运营管理的效率和品质具有十分重要的意义。

在污水处理过程中要求整个系统、运行，在工艺设备、仪表、电气自控系统、计算机和网络系统、系统设计、软件设计等方面，系统的性是考虑的原则。 

2  工艺流程分析

    污水处理一般来说包含以下三级处理：一级处理是它通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。二级处理是生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。处理是污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行。工艺流程如图1所示。

图1  污水处理厂a2/0接触氧化工艺流程图

2.1预处理

(1) 粗细格栅分别按时间顺序进行控制，15min为一个周期，间歇时间10min，每次运行时间为5min。粗细格栅同时还有设在格栅前后的声波液位计的液位差控制，当液位差大于25cm时，格栅同时连续运行。直到液位差下降小于10cm时，格栅恢复到时序控制状态运行。

(2) 污水提升泵的控制：污水提升泵主要根据水位启动和关闭。当池水位降至低水位(由液位计控制)时，系统发出报警信号。根据水池水位，出厂水流量和水源进水量决定源水泵的开启台数，并按先启动先停车的原则，对累计工作时间多的先停的原则，轮换进行工作，原则上一用一备。

(3) 沉砂池：沉砂池旋流除砂机、搅拌机、砂水分离器可与提升泵实现联动控制。

2.2罗茨鼓风机房

罗茨鼓风机转速由变频器调节，其控制原理是将设定值与检测值进行比较得到量e和ec，通过模糊化变换成模糊量，再根据由大量实验数据和经验得出的模糊知识库把模糊输入量进行模糊推理得到相应的模糊控制量，经模糊判决将模糊控制量转化为控制量输出，从而实现对曝气量的控制，进而调节池中的do浓度。 在上位机上能检测到鼓风机的电流大小。厌氧、好养池上不同角落安装摄像头在控制室可观察布风是否均匀，观察水的色度及变化情况。好养段安装在线do仪，进水出水安装在线cod自动检测仪。

2.3剩余污泥泵站

在泵站内安装声波液位计并在中控室显示水位，当水位过2米时，水泵开始工作，当水位小于0.7米时，水泵停机并发报警信号到中控室。当污泥池水位过设定的水位时，水泵停止工作。

2.4二沉池、脱水机房

二沉池污泥泵可实现自动启停根据池内污泥的液位变化设上限开下限停，可以实现远程控制。加药装置自动配料，溶解，投加于一体，定量投药装置具有液位控制、物料检测、振动辅助下料。

出水口电磁流量计流量在中控室上显示。

图2  plc系统图

3  监控系统设计

    污水处理厂自控系统的要求是对污水处理过程进行自动控制和自动调节，使处理后的水质指标达到要求的范围。在中控室发出上传指令时，将当前时刻运行过程中的主要工作参数(水质参数、流量、液位等)、运行状态及一定时间段内的主要工艺过程曲线等信息上传到中控室。

3.1 功能设计

(1) 控制操作。在控制室能对被控设备进行在线实时控制，如启停某一设备，调节某些模拟输出量的大小，在线设置plc的某些参数等。为保证污水处理厂的运行，自控系统设立三种控制方式：现场就地控制、屏柜控制和远程中控室控制。现场就地控制是指通过设备本地控制箱手动控制设备的开启或关闭；屏柜控制是指在配电房能够控制部分设备的开启或关闭，并配有触摸屏能够在其实现主要设备的开启与关闭，并能显示其设备的状态和参数；远程中控室控制室指由中控室通过现场总线对全厂的生产过程进行控制、监测和记录，并能对设备可以进行手动和自动开启或关闭。三种控制方式的关系如下：中控室上位机可通过plc直接控制有关设备和主要设备，如果中控室或网络发生故障，操作员可通过就地控制箱对设备进行控制。

(2)显示操作。用图形实时地显示各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。依据不同运行参数的变化快慢和重要程度，建立生产历史数据库，存储生产原始数据，供统计分析使用。利用实时数据库和历史数据库中的数据进行比较和分析，得出一些有用的经验参数，有利于优化曝气池的准闭环控制，并把一些必要的参数和结果显示到实时画面和报表中去。

(4)报警管理。当某一模拟量(如电流、压力、水位等)测量值过给定范围或某一开关量(如电机启停、阀门开关)阀发生变位时，可根据不同的需要发出不同等级的报警并能够实现声光报警。系统可自动切除相关故障设备或切换到现场手动操作方式。同时记录事故内容，并对相关参数进行事故追忆。

(5)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。打印方式可分为：定时打印、事件触发打印。

 (6)运行与保护。对运行设备、仪表电气自控系统设计保证其的保护措施，如，潜水电机具有电机过热保护功能，回流泵还具备泄露保护功能，提升泵除具备上述功能外，具备油室进水和定子过热保护功能。plc及传感器系统供电设计有1：1隔离变压器，传感器必要时需加装信号隔离器防止信号干扰。

3.2 系统结构

系统由生产过程上位pc机、plc控制、pt触摸屏系统组成。根据污水处理厂工艺流程和设备情况，控制系统采用集中式plc(可编程序控制器)结构，设计拟采用欧姆龙生产的cj1系列，该系统为单元式结构，plc与上位机通讯采用controller bbbb通讯，plc与触摸屏通讯采用rs232串口通讯。设计中考虑系统余量为20%，便于今后扩展。数字量信号为24vdc；模拟量仪表信号为4~20ma。plc系统如图2所示。

3.3 配置设计

(1) 其欧姆龙生产的cj1系列plc设备配置(①:nt-nl001②:cj1m-pa205r③:cj1m-cpu12④:cj1m-scu41⑤-⑧：cj1w-id231⑨：cj1w-od231⑩-(11):cj1w-ad081-v1(12):cj1w-da081)

(2) plc系统和仪表系统设计均由ups电源立供电，设浪涌电源保护器。plc和仪表系统均采用立信号接地系统，接地电阻不大于1欧姆，且接地体原理防雷接地体20m。当条件不允许时，亦可采用共用接地系统，但接地电阻必需小于1欧姆，且系统为一点接地。

(3) 主要过程检测仪表的设置：粗细格栅前后拟设声波液位计各1套，测量粗细格栅前后的液位值，当液位值预设上限值时，起到事故报警的作用。在池后的出水总管上设电磁流量计，测量出水流量。在氧化沟设溶解氧分析仪1套，适时检测反应段的溶解氧气量，采集的信号输入plc，通过程序运算输出到鼓风机变频器，从而控制鼓风机的供气量；并设cod分析仪，也可设ph仪、色度仪等。在贮泥池设声液位计1套，采集贮泥池的泥位信号，由此控制贮泥池的搅拌机的启动、停止，在过液位上限位时发出报警。在二沉池污泥井设液位浮球控制污泥潜水泵设备启停。

上位机提供一个人机交互界面，使操作人员可以通过上位机和模拟屏直观的了解现场各工艺参数及故障报警，发出相应的控制指令。大容量存储器记录历史数据。控制采用plc，编程后的plc能够按照内部程序对系统进行实时监控，程序启停现场设备。

 控制提升泵站、沉砂池、氧化沟、二沉池、回流污泥泵站的所有设备及传感器，剩余污泥泵站、储泥池、加药间、脱水间的所有设备及传感器。

操作人员通过上位机向plc发出相应的控制指令后，由plc对现场进行直接控制。此时即便上位机出现故障(如死机、掉电等)，也不会影响系统的正常工作，plc能够对现场的设备进行欲处理。

3.4测控方式

整套污水处理流程可有多个监控点，包括液位、ph值、溶氧、cod、色度、浊度、频率、泵运行状态等。各模拟量参数通过相应的变送器输出4~20ma的标准信号，通过屏蔽电缆接至plc的ai模块。信号从plc的ao模块通过屏蔽电缆接至相应变频器、启闭阀门。数字输入信号为24v直流电信号，通过电缆接至plc的di模块。数字输出控制信号为24v直流电信号，从plc的do模块通过电缆接至现场设备。每台现场设备原则在其相应现场控制箱上输出有三个状态信号：故障、运行/停止、手动/自动和一个启动信号(并把相应信号反馈给plc)。为了使现场与plc隔离，plc所有数字量模块与现地箱中间加辅助继电器。所有输出信号(包括模拟量和数字量)由plc内部程序或上位机指令控制。

3.5 上位机组态软件

上位机软件采用的是ifix组态软件为开发平台，整套系统建设有多幅实时监控画面，包括污水系统总貌、预处理提升泵站与沉砂池、氧化沟、二沉池、加药脱水间。通过plc di反馈信号表明设备运行状态。在pc机上也可实现手动与自动两种方式控制，在电机运行方式为手动时，可用鼠标点击画面电机启动按钮远程启动各现场设备。各仪表的瞬时值依据实际安装位置被分别标注到不同的分布工艺流程图中，其实时数据和历史数据被做成相应分布图的子画面。整个软件界面呈树状排列，便于查阅、操作简便。数据库是上位机软件的所在，因此依据实际需要将其建设好，然后将各功能模块进行恰当的组合。实际编程过程中在定义变量时，记录可设定为不计录、数据变化时记录和定时记录，要根据实际情况选择相应的设置，从而节省存储空间。报表分为实时报表和历史报表两种。

3.6 plc软件和触摸屏

触摸屏直接和plc主机相连，同样采用树形结构设计，依据不同的生产工艺区，将所有控制设备分成：提升泵站、沉砂池、氧化沟、二沉池、回流污泥泵站、剩余污泥泵站、储泥池、脱水加药间、脱泥间设备。所有传感器的值均归属于各自的子界面。

4  结束语

4.1 功能实现

(1) 对整个系统内的设备及运行结果(泥位、液位、流量等)具有控制、监视、参数设定、故障报警、故障诊断功能。 

(2) 根据污水处理工艺和逻辑的要求，严格执行设备开启、停止、故障或紧急停机等控制。

(3) 系统动态显示，画面将各个工艺流程直观的显示在屏幕上，可以实时监控系统设备的工作状态和参数。

(4) 选择合理的自动运行模式，使整个系统的运行处于稳定的状态，并能达到污水处理的工艺要求。

(5) 当设备或控制参数接近非正常状态时，界面有报警提示，并伴有声音报警。

(6) 进行报警历史记录，将故障分类整理归档，且报警不可删除，用于事故分析和追忆。

(7) 历史数据通过历史库进行存储，操作人员可以方便的生成重要设备和监测指标的运行报表和曲线，并具有随时进行调用、打印功能。

(8) 系统具有用户权限管理功能，对工程各关键操作都设有不同级别的权限，以保证系统的性。

4.2 技术方向展望

随着污水处理技术的发展，控制系统性能的不断提高，可以预见，plc自动控制系统在污水处理控制领域具有广阔的应用前景。随着对现场总线控制系统的了解和研究的深入，智能化现场仪表和设备将应用到污水处理厂，构成完整的自控系统，会进一步提高污水处理的自动化和管理水平从而大大降低了工人的劳动强度。

1  引言

随着机械化水平的提高，很多矿井采用了架空乘人装置运送人员，以缩短矿工上下井的路途时间，减轻矿工体能消耗。但井下多数架空乘人装置的电控系统采用继电－接触器控制方式，不能满足《煤矿规程》规定的在下人地点的前方，设有能自动停车的装置的要求。为做到架空乘人装置运送人员、，城郊煤矿应用计算机控制新技术，我们在架空乘人装置上装配了基于plc的自动控制系统，实现了架空乘人装置自动运行，达到了无人值守的目的。

2  系统构成

2.1 系统组成

架空乘人装置自动控制系统主要有plc控制站、操作控制箱、检测传感器、语音报置、mp3播放装置及电气开关等组成。plc控制站、操作控制箱和电气开关安装在架空乘人装置的机头硐室内。启动、停止按钮及方式选择开关、显示器布置在操作控制箱面板上。检测传感器按功能类型分别装设在机头、机尾及沿线托轮架适当的位置处，以满足控制系统的保护检测和全自动运行控制要求。控制系统的组成如图1所示。

2.2  保护类型

控制系统除了设置机头、机尾越位保护，沿线拉停车保护等常规保护外，还在架空乘人装置的尾轮及沿线钢丝绳易脱落点装设托绳保护开关，距plc控制站较近的托轮处装设欠速打滑保护装置，一旦上述保护动作，架空乘人装置将会自动停车。另外，系统还采取特殊措施，设置了钢丝绳断绳保护、重锤下限位保护和吊椅防过摆保护，使控制系统的保护功能加完善。各保护单元采用霍尔传感器，通过检测安装处的托轮或钢丝绳的状态，向plc控制站发送一个检测信号，由plc进行判断是否执行保护动作。

2.3  plc控制系统

自动控制系统采用日本三菱电机fx2－48型可编程控制器为主控站，该plc内设中间继电器，可扩展性广，通信功能强。为确保架空乘人装置的运行，自动控制系统设置有检修、手动、自动3种功能。架空乘人装置自动方式下，通过采集乘人入口处的上人信号和下人处的下人信号，实现有人上车时自动开车，无人乘坐时自动停车。各保护装置实时向plc控制站发送采集的状态信号，经过plc控制站判断处理，实时进行控制和系统保护。架空乘人装置工作期间，其工作方式及工况参数实时在操作控制箱上显示。

2.4  控制流程

启动前，架空乘人装置工作方式选择为“自动”，plc的控制开关置于运行位置，系统即进入自动控制运行状态。当控制系统采集到机头或机尾有人乘座信号时，系统将按照架空乘人装置的工艺流程自动运行，无人乘坐时自动停车。架空乘人装置自动运行期间，若过规定时间，plc发出停车信号停车；若保护装置动作，控制系统先延时报警，plc接到保护信号后，发出停车信号停车。另外，系统还增设了“检修”方式，当系统需要调试或检修时，方式选择开关打到“检修”方式，人工进行架空乘人装置的操作。系统控制流程如图2所示。

图1  控制系统的组成

图2  系统控制流程图

3  系统功能

3.1  无人值守

不需要设专人操作，控制系统通过远红外检测装置实现架空乘人装置自动开车。当架空乘人装置机头或机尾有人上车时，远红外检测装置向plc发出上人信号，plc控制磁力开关吸合，启动架空乘人装置电机，实现有人上车时自动开车，无人乘坐时自动停车。同时，plc启动延时程序，实现系统延时停车，延时时间以架空乘人装置单程运行的时间为基准。架空乘人装置运行期间，机头、机尾有多人乘车时，远红外检测装置不断向plc发送上人信号，控制系统将自动延时运行，延时停车以检测机头或机尾的后上车人为准。乘坐人员下车后，系统通过下人检测装置自动核减人数。当延时时间过规定而无人乘车时，系统会自动停车。

为保证人员乘车，系统配有自动语言提示。人员上车时，提示“准备开车，请注意”；为防止乘坐人员越位乘车，提前进行“前方到站，请下车”的语音提示。

3.2  保护功能实现

(1)越位保护、拉停车保护：架空乘人装置机头、机尾下车处装设越位保护开关，将越位开关的常闭触点串入plc控制回路中，当无人越位时，开关不动作；当乘人越位乘车时，乘人碰撞越位开关的横杆使其动作，断开plc控制回路，系统自动停车。plc接到检测信号后进行延时语言报警。架空乘人装置沿线设拉停开关，乘坐人员遇到紧急情况时，可拉急停开关使架空乘人装置停车。沿线急停开关的常闭触点也是串入plc控制回路中。

(2)脱绳保护、欠速打滑保护：在架空乘人装置沿线钢丝绳易脱落点与机尾大轮后侧，设置脱绳保护开关。当钢丝绳脱落时，plc会接收到脱绳保护发送的脱绳信号，控制系统实现停车保护。欠速打滑保护传感器安装在距plc控制站较近的托轮架上，磁铁块安装在对面的托轮上，当架空乘人装置出现打滑或其它情况时，装有磁铁块的托轮不转动，延时5秒打滑保护接点断开，无信号输出，plc控制回路断开，架空乘人装置自动停车。

3.3  远程监控功能

自动控制系统为实现远程监控提供网络通讯接口，通过网络连接与调度指挥进行通讯，实现远方集中控制，可以在调度指挥监控到架空乘人装置的运行状态，运行数据。

另外，控制系统还能实现沿线mp3背景音乐、宣传用语等内容的播放。

4  结束语

在实际应用中，架空乘人装置装配自动化控制系统，不仅能够实现无人值守，减人增效，提高架空乘人装置的性，而且还能够节能运行，减少机械磨损、延长轮衬和钢丝绳的使用寿命。该自动控制系统在煤矿井下架空乘人装置中，具有很好的推广应用和经济效益。此外，电控系统再装配变频调速新技术，可实现架空乘人装置运行速度调节，提高运行效率，好节约电能。