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1、武汉理工大学毕业设计（论文）船舶含油污水排放监测及自动控制系统的设计学院（系）：能源与动力工程学院 专业班级： 轮机工程0804班 学生姓名： 张刚 指导教师： 叶林 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀
2、学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密囗，在 年解密后适用本授权书2、不保密囗 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日导师签名： 年 月 日毕业设计（论文）任务书学生姓名 张刚 专业班级 轮机0804 指导教师 叶林 工作单位 能动学院 设计（论文）题目：船舶含油污水排放监测及自动控制设计（论文）主要内容及技术参数： 船舶含油污水排放监测及自动控制的概述 排油监控控制方案的选择 控制系统的硬件设计 控制系统的软件设计要求完成的主要任务及达到的技术指标 译文 外文资料译文不少于
3、5000汉字（或2万印刷符号）。 阅读文献不少于12篇，撰写开题报告论证设计方案。 撰写毕业设计论文，字数1万以上 图纸图面整洁，绘图规范设计时间及工作进度要求：本学期其中前4周为毕业设计调查(实习)，通过调查完成文献综述报告和开题报告，通过后进入实质设计阶段，要求在12周前完成毕业设计(论文)最后一周半为教师评阅及学生答辩。指导教师签名 系主任签名 院长签名（章） 2012年1月6日目 录摘 要1Abstract21绪论31.1船舶含油污水处理的国内外现状31.2课题的背景41.3研究目的和意义51.4设计方法与实施方案52船舶含油污水处理控制系统总体介绍62.1常用的船舶污水处理技术62.
4、2本设计系统污水处理工艺及描述：82.3船舶含油污水处理系统的功能要求83硬件系统配置93.1主要组成部分93.2电气控制系统103.3含油污水处理系统的工作原理113.4 PLC选型以及PLC的I/O资源配置113.5其他资源配置134软件系统设计154.1总体流程设计164.2具体梯形图175 调试和运行结果205.1硬件系统的调试205.2软件系统的调试206结 论21参考文献22致 谢23摘 要 近年来，随着人类活动的日益频繁，全球海洋环境正急剧恶化，而船舶污水造成的海洋富营养化、原油泄露、有害生物迁徙的现象也越来越受到世界各国的重视. 为了创造绿色的海洋环境，相关国际组织及世界各国制
5、订了更严格的船舶污水排放法规，以降低及消除船舶污水对海洋环境造成的危害。 本文介绍了船舶含油污水处理的基本工艺和流程，并通过研究设计一套基于PLC控制的污水处理系统。文章首先介绍了基于PLC污水处理控制系统的工艺及相关流程，控制系统硬件结构及设计、工作原理以及设计PLC控制系统的基本原则和步骤，来说明PLC在污水处理过程中的应用。先根据污水处理要求设计了设备的电器控制与自动控制线路，主要包括设备的启停、状态信号故障信号、和信号采集等，最后按照工艺要求设计PLC控制系统，其中包括PLC的选型、系统资源配置以及按照污水处理工艺编制PLC程序。关键词：船舶含油污水处理，PLC，工艺流程 Abstra
6、ctAs human activities have become increasingly frequent in recent years, the global marine environment is a sharp deterioration in marine eutrophication caused by the vessel sewage, oil leaks, pest migration phenomenon more and more world attention in order to create green the marine environment, th
7、e relevant international organizations and countries around the world to develop more stringent vessel sewage discharge laws and regulations, to reduce and eliminate the harm caused by the vessel sewage on the marine environment. This article describes the basic processes and procedures of the ship
8、oily wastewater treatment, and a sewage treatment system based on PLC control study design. The article first introduces the PLC-based sewage treatment process and related process control system, control system hardware architecture and design, operating principles and the basic principles of the de
9、sign of PLC control system and the steps to illustrate the application of PLC in the sewage treatment process. First design of electrical control and automatic control circuit according to the sewage treatment requirements, including start and stop equipment, status signal fault signal, and signal a
10、cquisition, the final design of PLC control system in accordance with the process requirements, including the selection of the PLC, the system allocation of resources, as well as the preparation of the PLC program in accordance with the sewage treatment process.Keywords: ship oily wastewater treatme
11、nt, the PLC1绪论船舶污水总体可分为生活污水和含油污水两大类. 生活污水包括黑水和灰水（厨房灰水、洗涤灰水），含油污水包括舱底油污水、油舱压载水、洗舱水。随着世界各国对海洋环境越来越重视，目前船舶污水的排放面临着以下几个方面的挑战：（1）法规要求越来越严格；（2）水力负荷越来越高及有机污染越来越严重；（3）特殊海域的零排放要求。20世纪90年代以后，生活污水真空收集系统因具有节约用水、管道布置方便、消除卫生间不良气味等优点而开始广泛应用在舰船上.但采用真空收集后，生活污水有机污染浓度也比原来提高了近10倍。同时，由于船舶伙食质量的提高，洗菜水、洗碗水以及泔水等厨房灰水的有机污染也比原
12、来的污水提高了近一倍。在提高本国海域污水排放指标的同时，部分国家甚至在本国的海域内划出一定的区域禁止船舶排放污水. 如美国“五大湖”地区、澳大利亚西海岸的部分地区禁止排放一切污水.此外，某些港口也禁止船舶排放一切污水，如我国的上海港、韩国、澳大利亚、美国以及荷兰的部分港口 目前实船上所采用的传统继电接触式油水分离控制系统14，由于电机及其控制设备长期在潮湿，盐雾和灰尘环境中工作，加之继电器接触器本身的结构特点，其寿命也受到一定的限制，维护保养工作也随维护人员的变动而有所不同，不能保证维护保养的质量。而PLC控制系统与传统的继电器控制系统相比较，具有体积小，功能强大，扩展方便，环境适应性和抗干扰
13、能力强，使用维护容易，运行速度快等优点，这些优点使PLC在许多条件恶劣的环境中得到广泛的应用。船舶油水分离器设备采用PLC控制后，整个控制柜体积小，重量降低，无须更换器件和修改接线1，比继电接触器具有很大的灵活性，在减小劳动强度的情况下，加大了管理维修和监控的力度，对船舶环保设备的管理具有十分深远的意义。1.1船舶含油污水处理的国内外现状 目前 ,我国船舶上生活污水一般采用生化法处理 ;舱底油污水采用油污水分置进行油水分离；灰水和压舱水则较多采用直接排出舷外14 ,但在一些零排放要求的特殊海域内常采用生活污水粉碎消毒储存柜处理 ,然后将处理后的污水残渣排至开式海区或通岸接头。目前船舶污水处理技
14、术大致与现行的IMO公约同步。生活污水一般采用物化法或常规生化法处理；舱底油污水采用常规重力式油水分离装置进行油水分离；灰水和压舱水则不进行处理，直接排放。在特殊海域航行时，先将污水收集在船上的污水贮存舱，然后通过国际通岸接头排至接收设施或在非限制水域再排放。现有国内生活污水处理技术主要包括：（1）以WCH、WCX型装置为代表的污水储存、粉碎消毒等物化法工艺技术；（2）以WCB、WCV型装置为代表的污水生物好氧氧化化-重力沉淀工艺技术。国外主要有英国哈姆沃西公司以生化法为原理的ST型装置；丹麦阿特拉斯公司以物化法为原理的AWW装置；美国以点解法为原理的OMNIPURE污水处理装置。 1.2课题
15、的背景 在实行新的IMO公约后，BOD指标要求从50mg/L降至25 mg/L，根据有机污染物的生化降解性能，传统生化法污水处理装置的生化停留时间需增加8 h以上，这是因为当污水BOD浓度小于50 mg/L时，剩余的污染物主要是纤维素、木质素等相对难以降解的有机物，同时由于传统生化工艺活性污泥浓度较低，只有(23)gL，因此，需极大地扩大传统生化处理装置的体积。在舱容有限的情况下，安装、布置较困难。同时采用重力式泥水分离很难使SS指标从50 mg/L降低到30mg/L，更何况在船用条件下，由于船体摇摆和水力冲击负荷的影响，出水SS可能会很不稳定。物化法污水处理装置本身就不是真正意义上的环保处理
16、装置。它仅对污水进行简单的粉碎消毒，然后引入大量的海水，稀释至IMO公约的标准后排放。根据现行IMO公约，这类型的装置只适用于环境容积很大的海域13，由于1982年联合国颁布的联合国海洋法公约提出，大陆架或岛屿向外延伸200海里属于各国的经济专属区，在这区域航行船只的污水排放也必须达到该国的法规要求。因此这类装置的使用范围越来越小，目前欧美发达国家90以上的船舶已采用生化法污水处理装置。随着新公约的执行，这类型的装置将不能满足要求。这是因为污水经粉碎消毒稀释后，即使BOD指标达到了规范要求，但COD指标并不能满足125 mg/L的要求，此外，由于这类型的装置采用大量的NaCl0进行消毒，其排出
17、水的余氯指标远大于25 mg/L。而以电解法为主要工艺的污水处理装置，除了COD和余氯不能达到标准外，还在去除污染物的同时将污水变成酸性，使pH值也不能达到修改后685规范的要求。舱底油污水如采用原有常规重力式的油污水分离装置已不能符合MEPC107(49)对于含乳化油的“C”液的处理要求。 物化法原理主要是将化学药剂加入污水中进行循环、粉碎、沉淀、消毒处理。这种方法优点是工艺简单，装置体积小，缺点是没有进行生化反应，对有机物去处不够彻底，而且需要大量消毒剂。电解法的原理是通过电化学过程对污水进行氧化和消毒，它是将混有海水的污水送入电解槽进行电解，其中产生的NaClO是氧化剂和消毒剂。在NaC
18、lO作用下，有机物被氧化，污水中的细菌被杀死，从而达到净化污水的目的。电解法的优点是装置小，处理流程快，但操作维护复杂，运行费用较高，处理水色度较差。生化法的原理是在氧气充足的条件下，利用微生物进行生物降解，再通过沉淀固液分离。其优点是净化效果好，但装置体积较大英国哈姆公司近年开发了一种以粗分离+生物处理+膜分离技术为原理的黑灰水处理的装置，并已用于大型游船。而在国内，灰水处理装置的实船应用未见报道。在理论研究方面，704所在“十五”期间开展了相应技术的研究，为该技术产品化积累了经验。1.3研究目的和意义 主要内容有：（1）船舶含油污水排放监测及自动控制的概述（2）排油监控控制方案的选择（3）
19、控制系统的硬件设计（4）控制系统的软件设计从系统进行合理规划，在符合污水处理工艺要求的基础上，使系统具有可扩展性，并从软件和硬件方面入手，确保污水处理的质量及较高的自动化程度。通过对船舶污水处理状况的研究，确定重要工艺流程中的各类参数，调查各种计量自控仪表的参数及原理特性。简历合适的过程控制模型，更具相应功能模块制定系统实现模块规划。系统的软硬件实现细节包括刻变成逻辑控制器和组态软件的使用开发方法及一些控制过程的关键算法和实现方法。1.4设计方法与实施方案一）分析被控对象并确定输入输出设备详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合 根据系统的控制要求，确定系统所需的
20、全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。 PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。 二）选择PLC，并分配I/O点并设计PLC外围硬件线路 1.分配I/O点 LC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择，画出PLC的I/O点与输入输出设备的连接图或对应关系表。 2.设计PLC外围硬件线路 画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入可编程控制器的控制电路等。 由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电
21、气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。 三）程序设计 1.程序设计 根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计PLC程序。 1）初始化程序。在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。 2）检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立，一般在程序设计基本完成时再添加。 3）保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，必须认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱。 2.程序模拟调试 程
22、序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。 1）硬件模拟法是使用一些硬件设备（如用另一台PLC或一些输入器件等）模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端。2）软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证。 （四）硬件实施与联机调试硬件实施方面主要是进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。主要内容有： 1)设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。 2)设计系统各部分之间的电气互连图。 3)根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查 联机调试是将通过模拟调试的程序进一步
23、进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。 全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。 （五）整理和编写技术文件 技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等.2船舶含油污水处理控制系统总体介绍2.1常用的船舶污水处理技术目前穿上所采用的传统的继电接触式油水分离器控制系统，由于电机及其控制设备长期在潮湿、盐雾和灰尘环境中工作，加之继电器接触器本身的
24、结构特点，其寿命也受到一定的限制，维护保养工作也随维护人员的变动而有所不同，不能保证维护保养的质量。而PLC控制系统与传统的继电器控制系统相比较，具有体积小，功能强大，扩展性强，环境适应性和抗干扰能力强，使用维护容易，运行速度快等优点，这些优点使PLC在许多恶劣的条件下都能得到广泛的应用。1） 重力分离法利用上浮油和分散油在浮力作用下上浮而从水中去除油的方法。理论和实践表明，重力分离法虽然具有结构简单，基建、运行费用低等优点，但分离效果有限，只适于去除水中直径在200m以上的油滴，而且所需的停留时间长，占地面积亦较大。目前，该法只应用于污水的预处理或初级处理。2） 水力旋流法使含油污水在压力下
25、靠筒壁以高速沿切向进入圆筒，在圆筒内形成高速的旋转运动，上浮油和分散油可迅速聚集于旋流中央，水则在外侧，从而油水得到分离。该法效率较重力分离有较大提高，设备亦有大幅减小，但需要高速水流造成能耗较大，而且设备维护要求高，只适用于小量油污水的初步处理。3） 絮凝沉淀法为提高常规重力分离法对小粒径油滴和乳化油的去除效率而在含油污水中投加絮凝剂，使乳化油破乳并形成矾花，然后通过重力分离将油份去除。 该法在实际工程中应用较多，但会产生大量的污泥，需要进一步处置。4） 气浮法 利用油滴粘附于水中的微气泡而浮上分离的方法。主要用来处理含油废水中难以重力分离或分离速度较慢的分散油、乳化油和细小的悬浮固体物。
26、该方法分离速度和水力负荷均有明显提高，但由于需提供压缩空气而能耗有所增加，与破乳剂结合使用时，药品用量较多，常产生沉渣较多，设备易腐蚀及油品不易回收等问题。5） 过滤法 使含油污水流过颗粒介质滤床，利用惯性碰撞、筛分、表面粘附、聚并等作用，把微小油滴截留在过滤介质表面，并聚集成大油滴而上浮分离。 过滤法设备简单、投资省、操作方便，但处理速度较慢，随着运行时间增加，过滤介质表面形成逐渐增厚的油膜，使阻力增加，必须进行发冲洗，清除过滤介质表面的杂质和微小油泥，以保证正常运行。 6）化学氧化法是指向水中投加氧化剂而将污水中的油份氧化去除的方法。常用的氧化剂有氯气、漂白粉、臭氧和空气中的氧等。 由于石
27、油烃类大多性质稳定，所以通常氧化反应设备结构复杂，药剂用量较大，导致较高的处理成本。从实际应用来看，该类方法主要用于污水中溶解油的处理。7） 生物法利用好氧微生物对水中的有机物进行氧化分解的方法。由于好氧微生物对油的分解能力和水中溶解氧浓度的限制，一般只用于较低浓度的含油污水处理。利用厌氧微生物对水中的有机物进行分解的方法。有观点认为：厌氧微生物对油的分解能力强于好氧微生物，又因分解过程不需要其他物质，所以比较适于较高浓度的含油污水处理。此外，厌氧微生物分解有机物会产生大量含甲烷约60%的气体，可作为能源应用。但通常厌氧反应速率慢，要使有机物完全稳定，需时甚长，当废水量大时，所需设备将很大。2
28、.2本设计系统污水处理工艺及描述： 滤油设备的主要功能就是将油分从含油污水中分离出来，其分离原理有重力分离法、聚结分离法、过滤法以及吸附法等。目前船用滤油设备绝大多数采用重力分离法，再加上聚结或过滤或吸附等组合方式，以CYF-B型滤油设备为例，该系统采用重力分离与聚结分离相结合的方法，油污水经进口进入集油室后，粗大油滴随即上浮进入集油室顶部，含有小颗粒的油污水向下流动经过板式聚结器进行粗分离，形成较大油滴上浮集中到集油室，其余污水经过细滤器，滤除机械杂质及部分石蜡胶体，剩余的细微油粒经过纤维聚结器的两级分离分离出来，最终上浮在集油室和顶部，最后符合排放标准的水从排放口排至舷外。当油位检测口检测
29、到集油室和里的污油达到一定位置时，启动排油阀将污油泵至污油柜，集油室和产生的污油较少，采用人工方法将污油排出。2.3船舶含油污水处理系统的功能要求船舶含油污水处理系统的主要功能是完成对船舶污水的净化的作用，将船上排除的污水通过该系统处理后，输出符合国际标准的水质。长期以来，船舶污水处理技术虽然经过了迅速发展，但扔有许多不足，污水处理率低、设备运转率低等极大地影响了污水处理效果。为实现船舶污水处理技术的简易、高效、低能耗的功能， 并且实现自动化的控制过程，采用PLC作为核心控制器是个较好的方案。 PLC作为船舶污水处理系统的控制系统使得设计过程变得更加简单，可实现的功能变得更多。与各类人机界面的
30、通信可完成PLC控制系统的监视，同时使用户可通过操作界面功能控制PLC系统。由于PLC的CPU强大的网络通信能力，使得船舶污水处理系统的数据传输与通信变得可能，并且也可实现其远程监控5。利用PLC作为控制器的船舶污水处理系统主要涉及两个方面：一是信号输入；二是控制输出信号。2.3.1信号输入（1）按钮输入检测。大多数为人工方式控制的输入检测，主要有自动按钮、手动按钮、启动按钮、一级分离筒启动按钮、三通阀启动按钮、手动排油阀启动按钮、自动排油阀启动按钮、泄放阀启动按钮。（2）油份浓度输入检测。油分计的功能是能连续记录油水分离器处理水中的油分浓度，并在处理水超过排放标准（15ppm）时通过自动报警
31、器报警，并将不合标准的处理水通过三通电磁阀的启闭自动泄放返回舱底。（3）流量信号输入检测。将排出舷外的污水量进行记录并送监控中心。（4）控制指令输入检测。达到或者达不到排放要求，都要有信号输入给CPU，然后由CPU决定启动哪些原件来进行下一步动作。2.3.2控制输出信号信号输出部分主要包括两个方面：一个是数字量输出，即各类设备的接触器；另外一个是模拟量输出，用来控制各个阀。（1）数字量输出。控制各类设备的启动和停止，包括：分离筒启停、加热器启停、排油阀启停等设备。（2）模拟量输出通过PLC中PID运算后的数据，通过其功能模块输出控制油分浓度信号，最后达到控制污水中油量的要求。3硬件系统配置对于
32、不同的结构，其配套的设备也有较大的不同，所以其结构比较复杂，不同的结构对应不同的控制系统，因此需要根据不同的结构特点设计相应的控制系统。3.1主要组成部分机舱油水分离器主要由滤油设备、油分计（报警器和记录器组成）和自动停止装置组成。图2 船舶含油污水处理系统此系统中的污水暂存柜对污水有一定的粗分离作用，并经过第一级分离在油分浓度10010_6以下经管路进入到第二级分离；但由于舱底水中存在各类杂质和各种形式的油分，在分离筒的工作负荷仍然很大，容易使油水分离设备损坏或失效。油污水处理系统只对油分浓度进行监测是否达到排放要求，但没有监控油量瞬时排放率和总排放油量，不符合国际海事组织的要求。启动舱底水
33、分离系统，专用泵P2动作，将污水从舱底引入油水分离器，污水经过分离后经油分浓度计检测，达到排放标准时，电磁阀V2动作将污水经过流量计计量打出舷外，流量计记录排放的污水量并送监控中心，如果达不到排放要求，电磁阀V3受控，污水流回舱底的污水井，并发出声光报警3J。监控系统通过与驾驶台的通信获得船位、船速、稳性、气象等信号。通过读入测量传感器测定的油分浓度信号、船速信号、流量信号经过计算机的计算和判断，自动控制油污水的排放。3.2电气控制系统 电气控制系统主要包括操作面板、显示面板、电气控制柜等单元7。由于在该系统中需要检测较多的数字输入量，并且还要检测模拟量的输入，根据设定的程序进行数据处理后，输
34、出控制信号，因此系统的控制逻辑与时序就需要严格照检测信号的输入进行控制。(1）操作面板。操作面板主要包括手动、自动、各类设备的启动按钮等。(2）显示面板。显示面板由于要显示较多的数据，因此一般采用触摸屏或者人机界面。(3）电气控制柜。电气控制柜是电气控制的核心设备，主要包括变频器、各类传感器的输入信号、PLC及其扩展模块等。3.3含油污水处理系统的工作原理船舶污水处理系统的电气控制系统总框图如图3所示，PLC为核心控制器，通过检测操作面板按钮的输入、各类传感器的输入，以及相关模拟量的输入，完成相关设备的运行、停止和调速控制。图3电气控制系统框图3.3.1工作过程油水分离器工作过程简单，对运行速
35、度要求较低，故选择性价比较高的的三菱PLC。系统以PLC为控制中心，对输入信号采集处理，输出控制信号。监控系统通过20个按键的专用键盘设定各种参数和监控命令，4行液晶显示器提供系统监控状态、操作情况及参数和时间日期的显示，面板式打印机进行各种情况的记录打印，出现越限时自动声、光报警。上述的信号通过RS-485传送到上位机的只读数据库中。3.4 PLC选型以及PLC的I/O资源配置根据船舶污水处理系统的电气控制系统的功能要求，以及其复杂程度，从经济性、可靠性等方面来考虑，本系统采用日本三菱公司生产的FXON-40MR型PLC，其输入点数24点，输出点数16点，整体式结构机型。因此除了PLC主机自
36、带的I/O外，还需要扩展一定数量的I/O扩展模块。在此采用EM223输入/输出混合扩展模块。8点DC输入8点输出型。正好可以满足控制系统的I/O需求。在该系统中，还需要采集模拟量并利用模拟量控制的功能要求，因此需要在扩展一个模拟量输入输出扩展模块。为该PLC配置了模拟量输入输出模块EM235，该模块具有较高的分辨率和较强的输出驱动能力，可满足控制系统的功能要求。3.4.1数字量输入输出部分表3-1 数字输入输出量地址分配3.4.2模拟量输入部分由于需要采集一个溶氧仪所反馈的数据，因此扩展了一个模拟量输入输出模块，具体I/O分配，如下表3-2所示。表3-2 模拟量输入地址分配输入地址输入设备AI
37、W0油分浓度传感器3.4.3 模拟量输出部分在此控制系统中需要将采集回来的模拟量进行数据处理，然后，通过模拟输出口对变频器进行控制，进行控制其他设备的运行，如下表3-3所示。表3-3模拟量输出地址分配输出地址输出设备AQW0经PID运算输出根据控制系统的功能要求，设计出船舶污水处理控制系统的硬件连线图如图5所示，此控制面板上的手动控制部分主要在调试系统时使用，调试完成后基本处于闲置状态。X000 Y000X001 Y001X002 Y002X003 Y003X004 Y004X005 Y005X006 Y006X007 Y007X010 Y010X011 Y011X012 Y012X013 Y
38、013COM Y014 Y015 Y016 Y017 COM 舱底泵启动舱底泵停止油水分离器启动油水分离器停止一级分离筒油水分界面触点二级分离筒油水分界面触点油浓度15ppm）时通过自动报警器报警，并将不合标准的处理水通过三通电磁阀的启闭自动泄放返回舱底。目前船上的油分计有：红外线、紫外线、激光和超声波等多种油分计，以YNY-1型油分计为例，其工作原理如（图6）图6 YNY-1型油分计工作原理：测量时，靠定时器把运转周期控制在120秒，120秒时，试液泵及三通电磁阀启动，通过红外线分析仪比较标准液与萃取液的油分浓度，并通过放大器放大，通过电讯号控制。如果处理水超过排放标准（15ppm），报警器
39、报警，并启动电磁阀，把不符合标准的处理水泄放回舱底。同时记录器记录处理水中的油分浓度、日期、时间，并打印在记录纸上。4软件系统设计上面介绍了工业污水处理控制系统的结构、工作原理和电气控制部分的结构，硬件结构的总体设计基本完成后，就要开始软件部分的设计，根据控制系统的控制要求和硬件部分的设计情况及PLC控制系统I/O的分配情况，进行软件编程设计。在软件的设计中，首先按照需要实现的功能要求做出流程框图，其次按照不同功能编写不同功能模块，这样写出的程序条例清晰，既方便编写，也便于调试。4.1总体流程设计泵P工作计时器延时延时启动一级油水分离器是否向二级油水分离器排放延时启动二级油水分离器延时是否排放
40、油分浓度正常启动电磁阀计时器计时计算瞬时排放继续排放计算总排油量打印报表报警启动电磁阀否是否是是是是否否否系统初始化图7 PLC监控系统流程图如果油污水中的油分浓度值小于1510-6，则转入显示子程序用以数码显示并返回到主程序开始状态下进行下一周期采样。如果超出范围，则系统将自动转入报警子程序并关闭通海阀V2打开电磁阀V3将污水泄到舱底。油量瞬时排放率达到20 Ln mile预报警，达到30 Ln mile报警，同时关闭舷外排出阀。排油总量达到上航次货油装载量的30 000时报警，同时关闭舷外排出阀，停止排放当船舶出现应急或油水分离器出现故障需要用舱底泵直接向舷外排放油污水时，监控中心记录下所
41、排放的时间，并由驾驶台传送气象、海况、稳性、船位、航速等信号一并打印记录，以备检查。4.2具体梯形图图8 PLC系统梯形图首先启动舱底泵，舱底泵指示灯亮，然后启动油水分离器，控制清水阀打开，清水阀指示灯亮，并开始计时，5分钟后，专用泵电机启动，专用泵电机指示灯亮，直到水面达到一级分离筒油水分界面触点，打开一级分离筒排油控制阀，电磁阀指示灯亮，油水进入二级分离筒，水面达到二级分离筒油水分界面触点，打开二级分离筒排油控制阀，电磁阀指示灯亮，油分计监测含油浓度是否小于15ppm，若小于，则打开排水控制阀，将污水排出舷外，若不小于，则打开回水控制阀，同时油驳动泵启动，废油驳运泵电机启动控制，同时故障报警灯闪亮，蜂鸣器发出报警声，最后按复位按钮。5 调试和运行结果5.1硬件系统的调试按照系统设计要求将各硬件接线接好。调试过程首先检查总供电及各设备供电是否正常，然后检查设备的电气控制是否正常，能否正常开机，各种闸阀能否正常开启和关闭，检查仪表及控制系统是否正常。在对系统进行必要的检查后，开始具体调试。硬件功能
