plc的污水处理控制系统的设计
摘 要本课题设计了一款采用西门子公司的S7-200型号可编程控制器作为主控核心的污水处理系统，实现了对大量污水的净化处理，本系统将完整的污水处理过程分为多个工作阶段，如滗水、抱起、分层净化以及回流等重要阶段，这款系统是在当前市面上一些常用控制系统的基础上进行改善优化，实现了更好效果的污水净化功能。这款系统在硬件电路上采用S7-200型可编程控制器结合CPU226来作为核心控制器，在控制器外部搭配了各类功能按钮、开关以及指示灯等重要状态，在软件上通过梯形图语言来构建程序代码，通过软硬件系统的联合工作，实现了对污水处理过程的稳定工作，经过了大量的工作测试本课题设计的这款污水处理系统能够高效稳定的工作，适合推向市面。
目录
一、 引言
二、 可编程控制器的主要功能
三、 系统工作流程设计
四、 硬件电路配置
（一） PLC的选择
（二） I/O分配表
（三） 污水处理系统接线图
五、 梯形图程序代码设计
（一） 输入子程序设计
（二） 秒脉冲子程序设计
（三） 定时子程序设计
（四） 回流泵、风机、进水泵工作子程序设计
（五） 风机工作子程序设计
（六） 静置子程序设计
（七） 滗水器下潜子程序设计
（八） 定时子程序设计
六、 仿真系统设计
总结与展望
参考文献
致 谢
附录 程序代码
一、引言
可编程控制器的程序代码执行方式采用顺序执行，即按照从上到下、从左到右的顺序一条一条执行程序代码中的指令，可编程控制器在工作期间的整个工作过程可以分为多个相同的周期，每个周期中可编程控制器所要完成的工作分为三个阶段，分别是输入采样阶段、程序执行阶段以及输出刷新阶段，可编程控制器正是通过对这三个阶段的循环执行来完成控制任务的。
程序执行阶段的主要任务是对用户编写的程序代码进行执行并且根据输入采样阶段采集到的数据信号，执行相应的程序功能，系统的工作状态处于这个阶段时输入输出接口将被锁定，信号状态 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
无法改变，只有这个阶段执行完成后才可以，与单片机等微处理器的程序执行方式相同的是，可编程控制器也是按照串行方式工作，系统将按照从上到下、从左到右的顺序进行程序指令的执行。
输出刷新阶段是可编程控制器工作周期的最后一个阶段，在程序执行完毕后，输出数据将被产生，随后通过主控器的控制作用，将待输出的数据传送到输出接口上，随后将该数据进行输出，对机器外部的驱动设备进行驱动控制，按照程序设计的方式进行工作。
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图1 污水处理系统
输入采样阶段是可编程控制器工作周期中的第一个阶段，在这个阶段所要完成的的工作主要是对输入管脚所连接的设备进行数据读取，通过输入管脚进行输入后，数据将被保存在IO管脚的存储区，采集的数据类型主要由程序来进行控制，主要有数字开关信号和模拟电压信号两种，这个阶段完成后将为后续的程序工作提供运算数据，在硬件电路方面输入IO管脚和内部的主控器之间有一个开关连接性质的结构，当处于输入采样阶段时该开关导通，使得数据能够直接进入内部主控部分，而该阶段结束后开关将被断开，并且IO管脚的数据将被锁存，电平状态无法被改变，只有等到下一个周期的输入采样阶段再次来临时才可以。
二、可编程控制器的主要功能
在当今的工业控制领域和市场上，对于可编程控制器的青睐日益增加，这不但是因为可编程控制器具有强大的控制功能，还与它强大的稳定性以及逻辑运算速度等重要性能指标有关系，安装方法简单、使用寿命长等性能赢得了越来越多的开发者开始选用可编程控制器来实现对工业系统的控制。相比于单片机等微处理器芯片来说，可编程控制器在工业系统中对各种外部设备更加兼容，因为单片机等微处理器是一种微功耗的控制器，所以在工业系统中要想实现对电机、机床等一些大功率设备进行控制时，需要用户自己设计专门的驱动电路，从而实现微功率控制大功率的目的，而可编程控制器在大多数情况下无需用户考虑这种情况，因为它的输入输出管脚的驱动功率非常高，可以直接对一些步进电机、无刷电机进行驱动，用户只需要将两者之间进行连接即可，不需要进行驱动电路的设计，所以可编程控制器在工业系统中更加接近驱动设备，能够为用户省却大量的开发时间和设计成本，下面对可编程控制器的主要功能指标进行介绍。
对于定时功能来说，在当今的工业控制系统中来说也是一个最为基本的功能，因为任何一个工业控制系统都需要进行准确的定时功能，从而实现指令在时间上精确的执行，以满足各种控制系统对于精确控制的需求，本课题选用的这款S7200型可编程控制器内部有1毫秒、10毫米和100毫秒三个档位的定时器模块数十个，在本污水处理控制系统中可以通过梯形图代码实现对这三种不同的定时器进行灵活的调用，从而能够使得污水处理控制系统在程序执行时进行精确的控制。
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图2 S7200型PLC控制器
本课题选用的这款S7200型可编程控制器跟其他常用型号的主控器一样具有计数功能，它能够实现对脉冲信号的准确计数，这个功能是可编程控制器的一个基本功能，在多数功能中都需要使用到计数过程。
逻辑控制功能是可编程控制器的一个最为基本的功能，和硬件继电器控制系统相类似，这个功能主要实现的是对输入信号进行与或非等基本逻辑运算的执行，只不过硬件继电器控制方法是通过硬件电路来实现的，而可编程控制器则是通过软开关形式来对逻辑运算进行实现的，相比于传统的控制器或者逻辑门集成芯片来说，可编程控制器的逻辑控制功能更加灵活多变，因为用户可以通过程序代码中对开关量的灵活连接，实现多种不同类型的逻辑运算，只需要通过程序代码的编写即可进行逻辑处理。
可编程控制器之所以能够在国内外一些重要的工业场合被委以重任，如铁道、冶金、航空航天等，与它强大的稳定性特点有着紧密关系，可编程控制器的设计人员在对其内部控制电路的研发方面费足了功夫，在软硬件等多个方面进行着手使得可编程控制器能够应对一切干扰因素而保持稳定工作，不过这也带来了高成本的问题，目前市面上的可编程控制器成本普遍是单片机等微处理器的几十倍，但这能够换回开发人员的信赖，使其能够在一些重要场合发挥巨大功效。
目录
一、 引言
二、 可编程控制器的主要功能
三、 系统工作流程设计
四、 硬件电路配置
（一） PLC的选择
（二） I/O分配表
（三） 污水处理系统接线图
五、 梯形图程序代码设计
（一） 输入子程序设计
（二） 秒脉冲子程序设计
（三） 定时子程序设计
（四） 回流泵、风机、进水泵工作子程序设计
（五） 风机工作子程序设计
（六） 静置子程序设计
（七） 滗水器下潜子程序设计
（八） 定时子程序设计
六、 仿真系统设计
总结与展望
参考文献
致 谢
附录 程序代码
一、引言
可编程控制器的程序代码执行方式采用顺序执行，即按照从上到下、从左到右的顺序一条一条执行程序代码中的指令，可编程控制器在工作期间的整个工作过程可以分为多个相同的周期，每个周期中可编程控制器所要完成的工作分为三个阶段，分别是输入采样阶段、程序执行阶段以及输出刷新阶段，可编程控制器正是通过对这三个阶段的循环执行来完成控制任务的。
程序执行阶段的主要任务是对用户编写的程序代码进行执行并且根据输入采样阶段采集到的数据信号，执行相应的程序功能，系统的工作状态处于这个阶段时输入输出接口将被锁定，信号状态 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
无法改变，只有这个阶段执行完成后才可以，与单片机等微处理器的程序执行方式相同的是，可编程控制器也是按照串行方式工作，系统将按照从上到下、从左到右的顺序进行程序指令的执行。
输出刷新阶段是可编程控制器工作周期的最后一个阶段，在程序执行完毕后，输出数据将被产生，随后通过主控器的控制作用，将待输出的数据传送到输出接口上，随后将该数据进行输出，对机器外部的驱动设备进行驱动控制，按照程序设计的方式进行工作。
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图1 污水处理系统
输入采样阶段是可编程控制器工作周期中的第一个阶段，在这个阶段所要完成的的工作主要是对输入管脚所连接的设备进行数据读取，通过输入管脚进行输入后，数据将被保存在IO管脚的存储区，采集的数据类型主要由程序来进行控制，主要有数字开关信号和模拟电压信号两种，这个阶段完成后将为后续的程序工作提供运算数据，在硬件电路方面输入IO管脚和内部的主控器之间有一个开关连接性质的结构，当处于输入采样阶段时该开关导通，使得数据能够直接进入内部主控部分，而该阶段结束后开关将被断开，并且IO管脚的数据将被锁存，电平状态无法被改变，只有等到下一个周期的输入采样阶段再次来临时才可以。
二、可编程控制器的主要功能
在当今的工业控制领域和市场上，对于可编程控制器的青睐日益增加，这不但是因为可编程控制器具有强大的控制功能，还与它强大的稳定性以及逻辑运算速度等重要性能指标有关系，安装方法简单、使用寿命长等性能赢得了越来越多的开发者开始选用可编程控制器来实现对工业系统的控制。相比于单片机等微处理器芯片来说，可编程控制器在工业系统中对各种外部设备更加兼容，因为单片机等微处理器是一种微功耗的控制器，所以在工业系统中要想实现对电机、机床等一些大功率设备进行控制时，需要用户自己设计专门的驱动电路，从而实现微功率控制大功率的目的，而可编程控制器在大多数情况下无需用户考虑这种情况，因为它的输入输出管脚的驱动功率非常高，可以直接对一些步进电机、无刷电机进行驱动，用户只需要将两者之间进行连接即可，不需要进行驱动电路的设计，所以可编程控制器在工业系统中更加接近驱动设备，能够为用户省却大量的开发时间和设计成本，下面对可编程控制器的主要功能指标进行介绍。
对于定时功能来说，在当今的工业控制系统中来说也是一个最为基本的功能，因为任何一个工业控制系统都需要进行准确的定时功能，从而实现指令在时间上精确的执行，以满足各种控制系统对于精确控制的需求，本课题选用的这款S7200型可编程控制器内部有1毫秒、10毫米和100毫秒三个档位的定时器模块数十个，在本污水处理控制系统中可以通过梯形图代码实现对这三种不同的定时器进行灵活的调用，从而能够使得污水处理控制系统在程序执行时进行精确的控制。
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图2 S7200型PLC控制器
本课题选用的这款S7200型可编程控制器跟其他常用型号的主控器一样具有计数功能，它能够实现对脉冲信号的准确计数，这个功能是可编程控制器的一个基本功能，在多数功能中都需要使用到计数过程。
逻辑控制功能是可编程控制器的一个最为基本的功能，和硬件继电器控制系统相类似，这个功能主要实现的是对输入信号进行与或非等基本逻辑运算的执行，只不过硬件继电器控制方法是通过硬件电路来实现的，而可编程控制器则是通过软开关形式来对逻辑运算进行实现的，相比于传统的控制器或者逻辑门集成芯片来说，可编程控制器的逻辑控制功能更加灵活多变，因为用户可以通过程序代码中对开关量的灵活连接，实现多种不同类型的逻辑运算，只需要通过程序代码的编写即可进行逻辑处理。
可编程控制器之所以能够在国内外一些重要的工业场合被委以重任，如铁道、冶金、航空航天等，与它强大的稳定性特点有着紧密关系，可编程控制器的设计人员在对其内部控制电路的研发方面费足了功夫，在软硬件等多个方面进行着手使得可编程控制器能够应对一切干扰因素而保持稳定工作，不过这也带来了高成本的问题，目前市面上的可编程控制器成本普遍是单片机等微处理器的几十倍，但这能够换回开发人员的信赖，使其能够在一些重要场合发挥巨大功效。
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