西门子6ES7340-1AH02-0AE0使用手册

1  引言

生物工程技术用于环保水处理已有百年的历史了，近年采用生物法处理各种浓度的有机废水、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取得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技术的核心是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、效率高、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浓度在线检测仪的出现，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，以保证出水质量，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jingque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jingque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jingque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。首先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jingque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jingque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  https://读取液位数据，外设地址piw256

t   md0   https://将采集的数据存入内存md0

l   db2.dbd14  https://把db2中量化因子ke存入m储存区

t   md8  

l   db2.dbd18  https://把db2中量化因子kec存入m储存区

t   md12

l   db2.dbd22  https://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控制系统可靠灵活，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可靠性、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，市场潜力巨大。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重点突破。

数字化、智能化印刷机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。对开双面平版印刷机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。整机的核心调试工作就是电气、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。我们可以随时更改编码器的角度值，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

4  结束语

该系统配置取代了原日系品牌的配置，整体来说性价比要高好多，故障率也远低于原配置。现批量使用已有一年多，系统稳定性强，用户操作简单，维护方便，得到了用户的肯定。