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[摘 要]本文闡述了可編程控制器’>可編程控制器的基本組成、工作原理和主要特點(diǎn)，并以保定市污水處理’>污水處理廠的實(shí)例講解了可編程控制器’>可編程控制器在污水處理’>污水處理廠的實(shí)際應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]可編程控制器 基本組成 工作原理 污水處理廠

1 前言
　　可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。近年來，在產(chǎn)業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。
　　隨著我國自動(dòng)化技術(shù)和儀表檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)調(diào)節(jié)儀表逐漸被污水處理廠所采用。尤其是近幾年來，我國新建城市污水處理廠大都采用了目前較為先進(jìn)的可編程控制器系統(tǒng)。一些利用外資興建的污水處理廠也越來越多，它們幾乎都采用了可編程控制系統(tǒng)，大大縮短了我國污水處理廠與世界上先進(jìn)發(fā)達(dá)國家污水處理廠在自動(dòng)控制領(lǐng)域的間隔。1996年投進(jìn)生產(chǎn)的河北保定污水處理廠也是其中的一個(gè)。

2 PLC的主要特點(diǎn)
　　由于控制對(duì)象得復(fù)雜性，使用環(huán)境的特殊性和運(yùn)行工作的連續(xù)長(zhǎng)期性，使得PLC在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上具有很多其他控制器所無法相比的特點(diǎn): 
2.1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng);
2.2通用性強(qiáng)，使用方便;
2.3程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易學(xué)、易懂;
2.4采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便;
2.5系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短;
2.6安裝簡(jiǎn)便，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小;
2.7對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)，可進(jìn)行柔性生產(chǎn).
綜合以上特點(diǎn)可見，PLC的諸多特點(diǎn)正是迎合了廣大用戶的需求，彌補(bǔ)了其他控制器的不足。因而在冶金、能源、化工、交通、電力等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)代自動(dòng)化的污水處理廠更是不可缺少。污水處理廠的過程控制都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是開關(guān)量多，模擬量少。以邏輯順序控制為主，閉環(huán)回路控制為輔，因此，以次見長(zhǎng)的可變成邏輯控制器在污水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。

3 基本組成
　　3.1 CPU PLC的控制中樞，它由控制器和計(jì)算器組成，PLC在CPU的控制下使全機(jī)有條不紊的協(xié)調(diào)工作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制。
　　3.2 存儲(chǔ)器 PLC系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器主要用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序，用戶程序和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。
　　3.3 輸進(jìn)輸出模塊 生產(chǎn)過程中有很多控制變量，如溫度、壓力等PLC與產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O模塊實(shí)現(xiàn)的。
　　3.4 編程器 PLC的重要外部設(shè)備，通過它將用戶編寫的程序送到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器，由于它的任務(wù)就是: 輸進(jìn)程序、調(diào)試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。

4 工作原理
　　PLC的工作方式與微型計(jì)算機(jī)相比有較大的不同。PLC不是利用微型計(jì)算機(jī)中的中斷處理方式，而是采用循環(huán)掃描的工作方式。CPU按照系統(tǒng)程序所賦予的功能，接收并把用戶程序和數(shù)據(jù)存在RAM中，系統(tǒng)上電后，它按掃描方式開始工作，從第一條用戶指令開始，逐條掃描并執(zhí)行直到最后一條用戶指令為止。它不停地進(jìn)行周期性掃描，每掃描一次，用戶程序就被執(zhí)行一次，由于PLC掃描用戶程序的時(shí)間一般只有幾十ms，因此可以滿足大多數(shù)產(chǎn)業(yè)控制的需要，而且響應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他控制器。PLC按掃描的方式執(zhí)行程度是最基本的工作方式，也是最主要的。這種工作速度不僅適應(yīng)于產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中80%以上的控制設(shè)備要求，就是在具有快速處理的高功能PLC中,其主程序還是以掃描方式執(zhí)行的。

5 現(xiàn)代污水處理廠
　　在此以河北省保定市銀定莊污水處理廠舉例說明。
　保定銀定莊污水處理廠采用二級(jí)分布式計(jì)算測(cè)控治理由中心控制室的計(jì)算機(jī)對(duì)全廠監(jiān)控主要工藝設(shè)備的運(yùn)行，采集工藝參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，必要時(shí)對(duì)工藝過程進(jìn)行干預(yù)，發(fā)出指令，有相應(yīng)的PLC執(zhí)行。系統(tǒng)的基本組成由下圖所示: 
 
　　保定銀定莊污水處理廠自動(dòng)化系統(tǒng)采用了4臺(tái)芬蘭Alfa Laval公司生產(chǎn)的系列PLC控制現(xiàn)場(chǎng)的一次設(shè)備，配置為開放式的網(wǎng)絡(luò)通訊平臺(tái)，支持串口通訊，現(xiàn)場(chǎng)總線通訊。操縱員站選用了兩臺(tái)康柏工控機(jī)，軟件開發(fā)平臺(tái)選用的是Sattgraph組態(tài)軟件 。本系統(tǒng)具有上位機(jī)監(jiān)控功能和模擬盤監(jiān)控功能，兩者互為熱備用方式并列運(yùn)行，
　　每個(gè)可編程控制器均采用標(biāo)準(zhǔn)的模塊式結(jié)構(gòu)，由電源、處理器、接口、輸進(jìn)輸出模塊和通訊模塊組成，它們之間通過SATTBUS總線連接，每個(gè)PLC均采用相同的編程方法，有利于程序的編寫和擴(kuò)散。PLC工作方式為循環(huán)法，即每個(gè)周期掃描輸進(jìn)端口一次，讀進(jìn)輸進(jìn)模擬量和數(shù)字量，輸進(jìn)程序制定的存儲(chǔ)單元，按照程序設(shè)計(jì)對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則運(yùn)行相應(yīng)錯(cuò)誤治理程序并報(bào)警。如各個(gè)單元正常，則通過輸出模塊治理各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)，控制機(jī)器運(yùn)行，同時(shí)，對(duì)這個(gè)周期的輸進(jìn)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，通過SATTBUS總線傳遞到上位機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線顯示和報(bào)表打印。設(shè)在現(xiàn)場(chǎng)的PLC根據(jù)既定的程序，對(duì)其管轄區(qū)域中的工藝和電氣設(shè)備進(jìn)行控制，可用編程器對(duì)程序進(jìn)行修改，一經(jīng)確認(rèn)，系統(tǒng)可按新的程序有規(guī)律的運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　該方案配置體現(xiàn)了分散控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，即控制功能分散，操縱治理集中?？刂乒δ芊稚⒁馕吨到y(tǒng)實(shí)時(shí)相應(yīng)快和系統(tǒng)危險(xiǎn)分散，操縱治理集中便于集中治理。
下圖為可編控制器用于泵站水位控制的示意圖: 

　　在污水處理廠進(jìn)水泵站，回流污泥泵站，為了保持水泵的高效率運(yùn)行 ，經(jīng)常對(duì)其水池液位進(jìn)行控制，，如下圖所示，用一臺(tái)液位計(jì)來丈量進(jìn)水泵站積水池的液位，并將該液位信號(hào)送進(jìn)可編程控制器系統(tǒng)，由可編程控制器根據(jù)液位高低來控制泵的開、停，使進(jìn)水池液位保持在一定的范圍內(nèi)。在該系統(tǒng)中，輸進(jìn)/輸出PLC的信號(hào)包括: 液位信號(hào)輸進(jìn)（模擬量輸進(jìn)）、每臺(tái)泵的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)（開、停或報(bào)警，開關(guān)量輸進(jìn)）、開/停泵的控制信號(hào)（開關(guān)量輸出）。
泵站水位控制
　　保定市銀定莊污水處理廠一期工程自1996年投產(chǎn)運(yùn)行以來,日處理污水量8萬噸，生活污水占65％，產(chǎn)業(yè)污水35％，至今已正常運(yùn)行七年，自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行良好自動(dòng)控制明顯，可編程控制器與工控機(jī)的有機(jī)結(jié)合以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用大大進(jìn)步了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化控制水平和治理水平。

6 遠(yuǎn)景
　　隨著產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)集成技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC也在向高功能、高速度、大容量發(fā)展，PLC系統(tǒng)的的應(yīng)用范圍和應(yīng)用規(guī)模也將會(huì)越來越大。城市污水處理工程的建設(shè)正以前所未有的速度發(fā)展，大大加快了我國產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)程。