1引言1.1课题来源随着社会经济的不断发展，城市人口不断增加，城市规模不断扩大，城市水环境污染问题愈来愈突出，如何经济有效地控制城市污水造成的水环境污染，已成为协调社会经济和环境保护持续发展的关键问题之一。

因此，加强环境意识、控制废气、废水、废物的排放；加强环境保护监测软件的研究和开发，将有利于促进环境工作和社会经济的发展。

当今工厂污水处理正朝着大型化、现代化、和精密化的方向发展，处理工艺过程也日益复杂，对处理水质也提出了更高的要求，所有这些都对其运行管理与过程控制提出了越来越高的要求，传统的控制方式已不能满足现代化工程午睡处理的控制要求。

近年来，PLC（可编程序控制器）在其发展过程中，技术功能不断扩展，增加了数值运算、闭环调节等功能。

可编程序控制器的运算速度提高，输入输出规模扩大，并开始与网络和小型机相连，构成以可编程序控制器为重要部件的控制系统。

目前的可编程序控制器已加强了模拟量控制功能，可以配备各种控制摸板，具有了PID调节功能和构成网络系统、组成分级控制功能，实现了集散控制所完成的功能。

可编程序控制器组成的控制系统已在给水排水工程中获得越来越多的应用。

将PLC技术应用于工厂污水处理系统中，可以提高工厂污水处理的自动化程度，便于工厂或当地环保部门利用本地计算机与远程计算机实行24小时连续监控，本研究以PLC技术为核心的环保远程数据终端设备应用于污水排放空总量监控系统中，可以大大提高系统和环境数据的可靠性和精确性。

将这一技术应用于工厂污水处理监控系统中，可以及时远程报警，防止污染物事故排放，从而对提高环境质量有重要的意义。

综上所述，以PLC技术为核心的工厂污水处理系统和以PLC为基础的远程数据终端将是今后工厂污水处理技术的发展方向。

PC-PLC远程双向通讯技术在工厂污水处理系统中的应用，将为污水处理技术更上新的水平；为全面完成“一控双达标”任务，和全面完成“九五期间全面主要污染物排放总量控制计划”的实施，做出积极的贡献。

1.2目前国内外先进水平PLC在现代工业控制领域中早已得到了广泛的应用。

国外在80年代初期、中期，PLC系统也已在工厂污水处理设备中应用。

仅以PLC的控制功能而言，PLC 是严谨、方便、易编程、易安装、可靠性极高的应用软件平台。

PLC具有丰富的逻辑控制指令和高级应用指令；PLC即有自身的网络体系又有开放I/O及通讯接口，而且几乎已经发展到了尽善尽美的地步。

在工厂污水处理的过程控制方面，在远程数据通讯和控制方面都具有无可争议的优势。

我国工厂污水处理技术开发、产品和装备起步较晚，企业规模小，品种单一重复，可控性差，技术水平落后，用于工厂污水处理的仪表和系统更是寥寥无几。

污水处理数据往往采用人工抄写、人工汇总、人工传递的方法。

80年代后期，我国利用外资引进了国外成套的污水处理设备，从仪表和控制的可靠性和先进性方面来看，比国产仪表设备具有明显的优势，但国外仪表价格昂贵，售后服务困难。

同时，成套引进的污水处理设备，其仪表和控制系统的技术水平也仅仅是国外80年代初期、中期传统的DCS和PLC系统。

随着微电子技术、通讯技术和控制技术的进步，工业发达国家90年代新建的城市污水处理厂已普遍采用现场总线技术的网络监控装置及其智能化、数字化现场仪表。

现场总线是用于现场仪表、控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互连、多变量、多点、多站的通讯系统。

其技术特点是信号传输数字化，控制功能分散化，系统开发与可互操作，符合环境保护要求，节能节材，造价低廉，维护成本低。

据调查，目前即使一些工厂采取了PLC，但绝大部分还都只利用了其传统的控制方式，并没有充分利用PLC的远传功能，部具备环保功能。

所以污水处理系统最好具有这方面的功能，本系统中以PLC为主要控制设备并利用了PLC的远传功能这样就节省了一大笔费用。

1.3本课题所做的工作1.3.1课题应达到的目的本课题为PLC应用课题，通过设计过程使同学学会针对工艺要求，查阅各自书籍、杂志期刊资料，掌握PLC的硬件设计方法，各种模块的选型及学习其使用方法；并且能够熟练的对设计方案进行编程调试；使学生经过设计的全过程体会如何应用所学知识，并进行一定的自学训练，使其掌握自学方法。

为今后的科研工作打下良好基础。

1.3.2课题任务的内容和要求设计PLC控制电路，要求：1、具有流量、液位等模拟量的检测功能；2、能够根据池水中的液位能够实现自动进行反冲洗过程；3、根据检测信息对设备的启动与停止进行控制；4、对鼓风机、水泵、阀门等设备有保护功能。

设计应包含的内容：1、设计主电路，选择控制方案，编辑控制程序；2、设计控制电路；3、选择PLC及输入输出模块，包括选择输入部分按钮、检测仪表、行程开关及输出部分及电器、接触器、信号灯等；4、进行硬件连接，并画出控制框图；5、对系统进行编程控制，并调试。

2可编程控制器2.1概述2.1.1可编程控制器的产生和功能特点可编程控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通讯技术容为一体的新型工业自动控制装置。

目前以被广泛的应用于生产机械和生产过程自动控制中。

继电接触控制能完成逻辑“与”、“非”等功能，实现弱电对强电的控制，且由于结构简单，价格便宜，掌握容易等优点，因而几十年来已得到了广泛的应用，并在工业控制领域中曾经占据过主导地位。

但继电接触控制系统存在如下缺点：设备体积大，开关动作慢，功能较少，接线复杂，触电容易损坏，改接麻烦，灵活性较差等。

随着社会的发展，科技的进步，新的控制器件及其控制系统不断涌现。

1968年美国通用汽车公司（GM）公开招标研制功能更强，使用更方便，价格便宜，可靠性更高的新型控制器。

1969年，美国数字设备公司（DEC）根据GM公司的招标要求，研制出世界第一台可编程控制器，型号为PDP-14，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。

这就较好的使继电接触控制简单易懂，使用方便，价格低等优点与计算机功能完善、灵活性强，通用性好的优点结合起来，并将继电接触控制的硬连线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程的设想逐渐变为现实。

可编程控制器出现以后，名称很不一致。

早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，因此被称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。

它只是用来取代继电接触控制，仅有执行继电器逻辑、定时、技术等较少功能。

20世纪70年代中期出现了微处理器和微型计算机，人们把微机技术应用到可编程序控制器中，使得它兼有计算机的一些功能，不但能用逻辑编程去取代硬连线逻辑，还增加了运算、数据传送与处理及对模拟量进行控制等功能，使之真正成为一种电子计算机工业控制设备。

1980年美国电器制造协会把这种新的控制设备正式命名为可编程序控制器PC。

但为了与个人计算机的专称PC相区别，故常常把可编程序控制器简称为PLC。

1987年，美国电气制造协会给出的可编程控制器的定义为：“可编程控制器是一种带有指令存储器和数字或模拟I/O接口，以位运算为主，能完成逻辑﹑顺序﹑定时﹑计数和算术运算功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置。

”随着科学技术的进步和可编程序控制器的不断发展，功能不断增强，其定义也会发生变化。

可编程控制器的主要优点：1、编程简单，使用简单；2、可靠性高，抗干扰能力强；3、通用性好；4、功能强；5、使用方便；6、设计、施工和调试周期短；7、体积小、重量轻、功耗低。

从上述PLC的功能特点可见，PLC控制系统比传统的继电接触控制系统具有许多优点，在许多方面可以取代继电接触控制。

2.1.2可编程控制器的应用长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。

但PLC也必须依靠采用其他新技术来应对市场份额逐渐减小所带来的冲击，特别是IPC（工控机）所带来的冲击。

在全球IPC领域，围绕开放与再开放过程控制系统，开放式过程控制软件，开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有PLC,但这种趋势不会发展下去。

随着Soft PLC（软PLC）控制组态软件技术的诞生与进一步发展，安装有Soft PLC组态软件和基于IPC和过程控制系统的份额正在逐步得到增长，这些事实传统PLC的技术发展与提高方面做出更加开放的姿态。

对于控制软件来讲，这是PLC控制器的核心，PLC供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件，而且对于工业用户表现的非常积极。

此外，开放式通信网络技术也得到了突破，其结果是将PLC融入更加开放的工业控制行业。

PLC及其应用的发展，与信息化，数字化，智能化的世界潮流相联系，与微电子技术的发展密切发展相关，与控制技术，计算机技术，网络技术，显示技术的发展互为因果，互相补充与促进，互相融合和渗透.2.1.3可编程控制器的基本结构a)输入与输出部件：这是PLC与输入控制系统和被控制设备连接起来的部件，输入部件接受从开关、按钮、继电器触点和传感器等输入的现场控制信号。

并将这些信号转换成中央处理器能接受和处理的数字信号。

输出部件接受经过中央处理器处理过的输出数字信号，并将它转换成被控制设备或显示装置所能接受的电压或电流信号，以驱动接触器、电磁阀、指示器件等。

b)中央处理单元：中央处理单元包括微处理器、系统程序处理器和用户程序处理器。

微处理器是PLC的核心部件，整个PLC的工作过程都是在中央处理器的统一指挥和协调下进行的，它的主要任务是按一定的规律和要求读入被控对象的各种工作状态，然后根据用户所编制的应用程序的要求去处理有关数据，最后再向被控对象送出相应的控制（驱动）信号。

存储器是保存系统程序和用户程序的器件。

系统存储器主要用于存放系统正常工作所必需的程序，如管理、监控、指令解释程序，这些程序与用户无直接的关系，已由厂家直接固化进EPROM中。

用户存储器主要用于存放用户按控制要求所编制的程序，可通过编程器进行必要的修改。

c)电源部件：电源部件是把交流电转换成直流电源的装置，它向PLC提供所需要的高质量直流电源。

d)编程器：编程器是PLC必不可少的重要外围设备。

它主要用于对用户程序进行输入、检查、调试和修改，并用来监视PLC的工作状态。

2.1.4可编程控制器的工作原理CPU连续执行用户程序、任务的循环序列称为扫描。

CPU的扫描周期包括读输入、执行程序、处理通信请求、执行CPU自诊断测试及写输出等内容。

PLC可被看成是在系统软件支持下的一种扫描设备。

他一直周而复始地扫描并执行由系统软件规定好的任务。

用户程序只是扫描周期的一个组成部分，用户程序不运行时，PLC也在扫描，只不过在一个周期中去除了用户程序和读输入、写输出这几部分内容。