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      1前言
　　
　　中國的經(jīng)濟在快速發(fā)展、人們生活水平在不斷提高、城市化進程也在不斷加快，但同時卻面臨著日趨嚴(yán)重的環(huán)境問題，特別是城市垃圾的處理。城市生活垃圾已經(jīng)成為中國最嚴(yán)重的公害之一。及時處理城市垃圾是建設(shè)現(xiàn)代化城市不可缺少的條件。如何解決垃圾問題，已引起全社會的廣泛關(guān)注。
　　
　　目前國內(nèi)外廣泛采用的城市生活垃圾處理方式主要有衛(wèi)生填埋、高溫堆肥和焚燒等，這三種主要垃圾處理方式的比例，因地理環(huán)境、垃圾成份、經(jīng)濟發(fā)展水平等因素不同而有所區(qū)別。中國城市生活垃圾的廚余物多、含水率高、熱值較低，利用焚燒法處理垃圾時必須將新鮮垃圾在垃圾儲坑中儲存3～5天進行發(fā)酵熟化，以達到滲出水分、提高熱值的目的，才能保證后續(xù)焚燒爐的正常運行，將此過程中滲出的水分稱為“滲濾液”。垃圾滲濾液中的成分比較復(fù)雜，主要是有機物污染物、氨氮磷、重金屬等，是一種高污染、強烈惡臭的呈黃褐色或灰褐色污水，對于環(huán)境有極大的破壞力。目前主要運用的處理技術(shù)方法有回噴法、反滲透法處理、生化處理等。垃圾焚燒處理相對于其它兩種方法在減量化、無害化、資源化等方面具有很大優(yōu)勢，這種集環(huán)保、發(fā)電于一體的垃圾處理技術(shù)，正在使垃圾成為一種資源，具有廣闊的發(fā)展空間，成為解決城市垃圾出路的一個新方向。
　　
　　2控制系統(tǒng)的要求
　　
　　本系統(tǒng)要求包括（1）能夠?qū)崟r監(jiān)控現(xiàn)場的各種狀態(tài)，顯示當(dāng)前的溫度、流量、電機轉(zhuǎn)速、變頻器頻率（2）能夠在現(xiàn)場設(shè)定各種控制參數(shù)，（3）能夠產(chǎn)生報警事件，包括溫度過高、過低，流量過大、過小，電機轉(zhuǎn)速過高、過低以及用戶特殊定制的報警等。（4）能夠加密以防止非專業(yè)人員修改系統(tǒng)參數(shù)。（5）能夠為用戶提供遠距離開關(guān)控制。
　　
　　3工藝流程
　　
　　本系統(tǒng)的工藝流程主要是滲濾液原料罐首先經(jīng)過過濾及反沖裝置除去滲濾液中的懸浮物和漂浮物，然后送入傳輸管道，利用高壓泵將其直接噴入焚燒爐燃燒。滲濾液流量和焚燒爐溫度可以分別通過流量計和溫度傳感器測出，傳給PLC模擬量模塊,PLC通過自由口與變頻器進行通訊，從而根據(jù)爐溫來控制電機和泵的轉(zhuǎn)速，以達到控制流量的效果。滲濾液高溫焚燒中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為高溫高壓蒸汽，驅(qū)動汽輪發(fā)電機。有毒的煙氣則利用吸收塔回收凈化，然后排入大氣層。具體工藝流程圖見圖1。
　

　
　　                                      　　圖1工藝流程圖
　　
　　4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件配置
　　
　　本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示：
　　

                                　　圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　
　　根據(jù)系統(tǒng)要求我們選擇S7-226PLC,因為它有兩個通訊接口port0、port1。將1口設(shè)為自由口通訊方式，與變頻器進行通訊，0口保留為PPI協(xié)議與人機界面進行連接。模擬量模塊選擇EM235,具有4路模擬量輸入，可以直接與各種參數(shù)變送器連接。人機界面選擇eview的觸摸屏，用戶可以方便的定義機組的開關(guān)、狀態(tài)設(shè)定、參數(shù)修改、報警復(fù)位以及顯示一些重要參數(shù)。變頻器選擇臺達變頻器，該變頻器操作簡單，與西門子PLC組合使用性價比高。
　　
　　5西門子PLC與臺達變頻器的通訊
　　
　　本系統(tǒng)采用自由口通訊，眾所周知采用D/A輸出擴展模塊來進行運動控制會因為模擬信號的波動和衰減使得系統(tǒng)不穩(wěn)定，而RS-485通訊僅僅使用一條通訊電纜就可以完成變頻器的啟動、停止、頻率設(shè)定，容易實現(xiàn)多臺電機的同步運行，降低了系統(tǒng)的成本，增加了信號的傳輸距離和抗干擾能力。
　　
　　頻器RS485端口定義如下：
　　
　　3:SG+信號正端，連接RS485口引腳3
　　
　　4:SG-信號負(fù)端，連接RS485口引腳4
　　
　　臺達變頻器支持Modbus通訊協(xié)議，該協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過該協(xié)議，控制器與其他設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)可以進行通訊。為了使西門子PLC能夠與變頻器進行RS485通訊設(shè)定相互認(rèn)定的參數(shù)，只有設(shè)定一致才能進行通訊。這些參數(shù)包括波特率、停止位、奇偶校驗和數(shù)據(jù)長度等。設(shè)置變頻器通訊參數(shù)如下：
　　
　　F2-00 d4 由RS485通訊界面輸入

　　F2-01 d3 由RS485通訊界面操作，鍵盤STOP有效

　　F9-00 dn 通訊地址為n,根據(jù)變頻器的站號設(shè)置為1，2，3……..

　　F9-01 d1 波特率為9600位/秒

　　F9-04 ASCII mode 7,E,1

　　Modbus通訊協(xié)議包括兩種通訊模式：ASCII模式和RTU模式，在一個Modbus網(wǎng)絡(luò)中所有的設(shè)備必須選擇相同的傳輸模式與竄口參數(shù)。本設(shè)計采用ASCII模式，消息幀格式如下所示：
　　
　　表1消息幀格式
　　

　　PLC采用自由口通訊，首先通過相關(guān)程序來讀取Modbus通訊協(xié)議消息幀的ASCII碼值并將其存放到指定的存儲單元。將EM235采集到的模擬信號經(jīng)處理轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的頻率ASCII碼值替換掉原先存儲單元的頻率ASCII碼值，并利用XMT發(fā)送指令實時發(fā)送給變頻器，以達到實時控制電機轉(zhuǎn)速的目的。
　　
　　按照通訊協(xié)議讓變頻器工作在正轉(zhuǎn)50HZ需要發(fā)送的字符竄為：
　　
　　　　：01 06 2001 1388 3D

　?。簽槠鹗嘉?，01為變頻器站地址，06為功能碼，表示寫入字符至變頻器，2001為變頻器單元地址，1388為命令碼，在此表示頻率50HZ，3D為校驗位，結(jié)束符為回車換行

　　正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止的字符竄分別為

　?。?n 06 2000 0012 C7

　?。?n 06 2000 0022 B7

　　：0n 06 2000 0001 D8

　　n為被監(jiān)控變頻器的站號，值為1,2……..32。

　　6PID控制
　　
　　在工業(yè)控制中目前應(yīng)用最多的仍然是PID控制，我們采用CPU內(nèi)部的PID指令，使用十分方便。S7-200的V4.0版編程軟件STEP7-Micro/WIN32提供PID參數(shù)的自整定控制面板，可以在線修改PID參數(shù)，察看運行結(jié)果。由于溫度控制是一個大滯后我們采用改進后的PID控制。

　　
　　其中SPn第n個采樣時刻的給定值,PVn第n個采樣時刻的過程變量值,KC回路增益，Ts采樣時間間隔,Ti積分時間，Td微分時間,Mx第n-1采樣時刻的積分項,PVn-1第n-1采樣時刻的過程變量值。根據(jù)設(shè)定溫度與當(dāng)前溫度的差值利用PID調(diào)節(jié)功能實現(xiàn)對溫度的精確監(jiān)控。PID參數(shù)可以根據(jù)現(xiàn)場工況通過觸摸屏進行現(xiàn)場調(diào)節(jié)，以保持系統(tǒng)的最佳性能。
　　
　　7PLC的程序結(jié)構(gòu)框圖
　　
　　根據(jù)整個系統(tǒng)的控制要求PLC的程序結(jié)構(gòu)框圖3所示：
　　
　　

                                       圖3程序結(jié)構(gòu)框圖

      8 控制系統(tǒng)程序流程圖

　　整個系統(tǒng)的程序流程圖如圖4所示：

圖4程序流程圖