摘 要：本文介紹為住宅小區(qū)的典型污水處理系統(tǒng)配置的一種自控裝置。它由觸摸屏和PLC等元件組成，取代傳統(tǒng)的繼電接觸器控制裝置。具有簡單，方便，可靠等特點。文章在簡述小型污水處理系統(tǒng)的基礎上，論述了該自控裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理。著重介紹F940WGOT觸摸屏的畫面制作功能，應用及設計時注意事項。 關(guān)鍵詞：污水處理 控制裝置 觸摸屏 PLC 　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增加，人類對水的需求量越來越大，而人類生產(chǎn)生活中排出的廢水卻又給水環(huán)境帶來了日趨嚴重的污染，使本來就有限的水資源變得更加緊張。缺水已制約了社會經(jīng)濟的發(fā)展。為了減少環(huán)境污染、節(jié)約用水，充分利用有限的水資源，我國很多城市已經(jīng)開始建設城市住宅小區(qū)生活污水處理設施，將洗滌、盥洗、廚房和廁所的生活污水經(jīng)過處理后作為雜用供水，如：城市綠化用水、洗車用水、清掃用水、景觀用水、消防用水等。這種小型水處理系統(tǒng)正在不斷推廣應用，本文介紹城市住宅小區(qū)為這種污水處理設施相配套的控制裝置，該裝置具有可靠、先進、簡單等特點。 一、小型污水處理系統(tǒng)工藝流程 　　圖1為一個典型小區(qū)生活污水處理系統(tǒng)工藝流程圖 [align=center] 圖1[/align] 　　它由格柵、調(diào)節(jié)池、生化池、沉淀過濾池、消毒池等部分組成，各部分的功能如下： 　　1、格柵 　　污水中一般都有大量雜質(zhì)、漂浮物的存在，格柵主要用來清除污水中體積較大的污物和漂浮物。當污水達到一定水位時，系統(tǒng)要求啟動格柵，自動清除這部分雜質(zhì)。 　　2、調(diào)節(jié)池 　　由于通常污水進水量和水質(zhì)是不穩(wěn)定的，為保證后續(xù)水處理過程穩(wěn)定高效，設立調(diào)節(jié)池起到均勻水質(zhì)、調(diào)節(jié)水量等緩沖作用。在調(diào)節(jié)池低液位時啟動進水閥，高液位時關(guān)閉進水閥，使池內(nèi)始終保持一定水量。 　　3、生化池 　　這是整個污水處理中最重要的部份，采用SBR工藝，通過氧化曝氣等手段，使污水中的水、泥分離，并去除小顆粒的雜質(zhì)等。根據(jù)池內(nèi)污水液位控制水泵、空壓機和污泥回流泵的啟動/停止。當生化池低液位時啟動進水泵，并對相關(guān)設備實現(xiàn)定時控制。根據(jù)相應的液位，順序控制幾個排水閥的開與關(guān)。還可以根據(jù)電磁流量計（氣體）的顯示數(shù)據(jù)來控制進氣電磁閥從而達到控制進氣流量的目的。 　　4、沉淀過濾池 　　通過生化池處理過的污水中還存在一定量的懸浮物及少量雜質(zhì)。沉淀過濾池的功能就是去除懸浮物和雜質(zhì)等，保證出水水質(zhì)達到一定的排放標準。在沉淀過濾過程中，當池中液位低于規(guī)定高度時,停止過濾泵。 　　5、消毒池 　　消毒池的主要作用是通過加一定量的酸和堿來消滅水中的細菌和病毒。根據(jù)在線分析儀表顯示的PH值、氨氮、溶氧等值以及綜合進水流量來控制變頻器，從而控制加酸藥泵和加堿藥泵的速度完成加藥量的控制。當水質(zhì)變化達到極限，超出變頻調(diào)節(jié)范圍的情況下，可手動調(diào)節(jié)藥劑的濃度來改變加藥量。 二、控制裝置的組成 　　目前國內(nèi)的大型污水處理控制系統(tǒng)，是由中央管理機和現(xiàn)場PLC控制單元組成的兩級集散型監(jiān)控系統(tǒng)為主要形式。對于小型污水處理系統(tǒng)的控制如小區(qū)生活污水處理大多還是采用傳統(tǒng)的繼電控制裝置。通過操作臺上按鈕、開關(guān)、指示燈等進行控制，個別也有用PC機作畫面監(jiān)視。這種繼電控制裝置接線復雜、體積大、可靠性差、操作安裝和維護不方便，影響其推廣應用。 　　本污水處理控制裝置采用觸摸屏、PLC等器件，應用三菱公司的FX1N—60MR型PLC和F940WGOT—TWD—C觸摸屏。FX1N—60MR 為60點（輸入36點，輸出24點）的可編程控制器。F940WGOT觸摸屏具有完善的畫面功能;帶256色TFT高清晰度液晶顯示器;有三個通信接口可與PC或打印機（COM2：RS-232C）和PLC（COM1：RS-232C，COM0：RS-422）通信。 　　裝置的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。除“急停”外，所有操作和監(jiān)控均在觸摸屏上完成。按水處理工藝的要求，可分單步、運行和維修三種工況。本裝置可對液位、流量和PH值等參數(shù)進行在線監(jiān)測。并按水處理工藝的要求通過對泵、閥等驅(qū)動部件（電機）的控制實現(xiàn)對上述參數(shù)的閉環(huán)調(diào)節(jié)，完成對整個污水處理系統(tǒng)的自動控制功能;用觸摸屏（GOT）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的操作臺、PC機或工控機，觸摸屏作為人機接口通過系統(tǒng)畫面、用戶制作的工藝流程圖、觸摸鍵和顯示命令等使現(xiàn)場操作人員對整個污水處理系統(tǒng)進行實時監(jiān)控、管理和操作。 [align=center] 圖2[/align] 　　同時該水處理系統(tǒng)作為一個獨立的環(huán)節(jié)聯(lián)到上層網(wǎng)絡中，在網(wǎng)絡中的上位機上實現(xiàn)遠距離監(jiān)控。本控制裝置與傳統(tǒng)繼電控制裝置相比具有可靠性高、抗干擾性較強、編程簡單靈活、設計調(diào)試周期短和易于操作維護等優(yōu)點。 三、F940WGOT觸摸屏 　　GOT的畫面功能豐富、制作簡單，它包括系統(tǒng)畫面和用戶制作的畫面兩大部分。主要功能如下： 　　1、系統(tǒng)畫面：系統(tǒng)畫面也就是GOT原有的畫面，它主要包括監(jiān)示功能、數(shù)據(jù)采樣功能、報警功能和輸出打印等功能。 　　l 監(jiān)示功能：在命令清單程序方式下進行PLC程序的讀出/寫入/插入/刪除，還可以監(jiān)示變更可編程控制器的各軟元件的ON/OFF狀態(tài)，定時器、計數(shù)器及數(shù)據(jù)寄存器的設定值或現(xiàn)在值;通過相應的觸摸鍵操作選擇元素序號進行畫面顯示;對指定的PLC位元件進行強制ON/OFF;監(jiān)示功能中還有一個PC診斷功能，即能顯示可編程控制器的I/O錯誤、PC硬件錯誤和通信錯誤等信息。 　　l 數(shù)據(jù)采樣功能：指定所采樣的數(shù)據(jù)寄存器、采樣的時間（觸動條件或特定周期）、采樣的開始和終止時間，在觸摸屏上用清單或圖表形式顯示采樣的時間（小時、分、秒）和數(shù)據(jù)，采樣數(shù)據(jù)也能在用戶制作的畫面上顯示。 　　l 報警功能：此功能使整個系統(tǒng)的故障檢修變得簡單，可使最多256點的可編程控制器的連續(xù)位元件與報警信息相對應，預先設定有關(guān)數(shù)據(jù)例如水位、流量等的上下限，當超過此限時，通過預設的報警聲或相關(guān)畫面就能夠自動報警提示操作人員。 　　l 輸出打印功能：采樣的數(shù)據(jù)、報警記錄等數(shù)據(jù)可以打印和讀出保存到軟盤，并且可以轉(zhuǎn)化為文本（.TXT）形式，便于在EXCEL及WORD等常用的軟件中進行編輯。 　　2、用戶制作畫面 　　用戶制作畫面是用戶用畫面制作軟件（SWOPC-FXDU/WIN-C）根據(jù)工藝和現(xiàn)場要求而制作的一系列畫面。只需在上層網(wǎng)絡的電腦中使用同一個畫面制作軟件，觸摸屏上的畫面就能被顯示，使現(xiàn)場GOT的畫面資源被不同層次的個人電腦所使用。所以當整個環(huán)節(jié)聯(lián)到上層網(wǎng)絡時，上層網(wǎng)絡的電腦操作畫面不需要重新設計，就能與現(xiàn)場同步地進行顯示和操作。這一特點不僅保持了操作的一致性而且大大縮短了設計過程。用戶制作畫面主要有以下幾個功能： 　　l 畫面保護功能：用戶制作保護畫面設定登陸密碼和不同的保護級別，使操作人員、編程人員和工作人員等分別只能對自己權(quán)限范圍之內(nèi)的畫面進行操作、修改等，保證了系統(tǒng)畫面的安全性。 　　l 顯示功能：用戶根據(jù)工藝要求可以制作500個顯示畫面;在GOT上可同時顯示數(shù)個畫面;根據(jù)預設的切換條件和時間各個畫面之間可以自由來回切換。本系統(tǒng)中制作了十幾幅畫面，分別顯示開機畫面、登陸畫面、工況選擇畫面、各個工況中每個池的工作畫面以及重要參數(shù)的顯示報警畫面等。圖3為前3幅畫面。制作畫面時除了可調(diào)用軟件圖形庫中的圖形外，還能從外部文件中導入位圖文件。 [align=center] 圖3[/align] 　　l 監(jiān)示功能：用戶制作的監(jiān)示畫面通過數(shù)值或（圓形或條形）圖監(jiān)示并顯示PLC字元件的設定值或現(xiàn)在值。通過繪制（條形或圓形）統(tǒng)計圖顯示字元件現(xiàn)在值的比例，例如可以顯示各個池中當前的水位高度比例等。 　　l 數(shù)據(jù)變更功能：在觸摸屏的畫面上通過觸摸鍵可以變更正在監(jiān)示的數(shù)值或圖型上的數(shù)據(jù)。例如在調(diào)試過程中可以變更PLC定時器的定時常數(shù)，從而改變電機或泵的運行時間。 　　l 開關(guān)功能：將顯示畫面的觸摸鍵設定為開關(guān)功能，就能用此鍵來ON/OFF可編程控制器的位元件 。本裝置中就用此方法，控制現(xiàn)場各種泵、閥的開（啟）和關(guān)（停）。簡化了裝置的硬件，操作也更加方便、明了。 　　3、設計時注意事項： 　　l 全畫面共通設定與個別畫面設定：在通過觸摸鍵切換畫面時務必注意兩者的區(qū)別并合理應用之。如：有幾幅畫面都有一個返回“菜單畫面”的鍵，此時，該鍵就用共通設定。將畫面切換設定為全畫面共通設定時，畫面切換時無論在哪個顯示畫面都將返回到菜單畫面。當畫面切換設定為個別畫面設定時，則根據(jù)切換條件將切換到相應的畫面。 　　l 通信數(shù)據(jù)的格式：當通過可編程控制器字元件（T,C,D,V,Z）指定顯示漢字和字母時，要注意字元件的存儲格式。例：用D0指定‘AB’（A=41H，B=42H），AB在D0中的存儲狀態(tài)為：B在高四位，A在低四位，如圖4中a所示;用D0指定文字‘科’（89C8H）,存儲狀態(tài)是科的低四位存在D0的高四位，科的高四位存在D0的低四位，如圖4中b所示;用D0，D1指定‘A科B’時，D0、D1中的存儲狀態(tài)如圖4中c所示。 [align=center] 圖4[/align] 　　l 利用畫面存儲準確反饋所需畫面：例從畫面1和畫面2均可以切換到畫面3，見圖5所示。若在切換前存儲的畫面序號為“1”，則從畫面3可回到畫面1而不能返回到畫面2。同理，若存儲畫面序號設為2，則可返回到畫面2。所以在設計畫面時務必注意前后畫面的相互關(guān)系和切換條件，存儲相應的畫面序號。 [align=center] 圖5[/align] 四、軟件設計 　　本污水處理系統(tǒng)有三種工況：運行、單步和維修，運行為正常工作時的工況;單步主要是用于調(diào)試、檢測設備;維修是在現(xiàn)場任何設備出現(xiàn)故障時的工況。根據(jù)不同的工況在觸摸屏上選擇相應的工況畫面，通過畫面上的鍵，使PLC按程序控制相應的設備。所以PLC的工作流程也有三種。圖6為運行工況的流程圖。（其它兩種流程圖略） [align=center] 圖6 運行工況流程圖[/align] 參考文獻 　　1 《F940GOT操作手冊》 三菱公司 　　2 程建芳 陳漢民 城市污水處理控制系統(tǒng) 自動化儀表 2000年第21卷第七期：33—35 　　3 汪小澄 肖志懷 PLC在一級污水處理廠中的應用 微計算機信息 2001年第17卷第1期：11-12 　　4 金旭華 可編程控制器在小型污水處理站的應用 電子器件 2000年第23卷第3期：224-226