畢業(yè)論文--基于plc的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（含外文翻譯）

1、<p>　　2012屆大專畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　論文題目：基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p><b>　　所在院系： </b></p><p>　　所學(xué)專業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù)</p><

2、p><b>　　導(dǎo)師姓名： </b></p><p>　　完成時(shí)間：2012 年 5 月 19 日</p><p>　　基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，水環(huán)境的污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。

3、全國(guó)許多小城鎮(zhèn)沒(méi)有污水處理設(shè)施 ，這不僅污染了當(dāng)?shù)厮h(huán)境，影響了居民的身體健康，而且嚴(yán)重阻礙了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。省內(nèi)多數(shù)民營(yíng)企業(yè)在污水處理上投入不足，技術(shù)落后。隨著制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，排放到環(huán)境中的污水量日益增多，嚴(yán)重威脅人們的身心健康。因此，加快推行污水處理項(xiàng)目的實(shí)施已刻不容緩。</p><p>　　傳統(tǒng)的污水處理過(guò)程控制系統(tǒng)不但需要專門人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行手工的操作和監(jiān)視，導(dǎo)致對(duì)系統(tǒng)的意外事件反應(yīng)較慢，而且無(wú)法對(duì)水質(zhì)的變

4、化做出反應(yīng)和調(diào)整，從而限制了污水處理的穩(wěn)定性和處理質(zhì)量。</p><p>　　本文介紹了工廠污水處理的基本工藝和流程，并通過(guò)研究設(shè)計(jì)一套基于PLC控制的污水處理系統(tǒng)。文章首先介紹了基于PLC污水處理控制系統(tǒng)的工藝及相關(guān)流程，控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)、工作原理以及設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的基本原則和步驟，來(lái)說(shuō)明PLC在污水處理過(guò)程中的應(yīng)用。先根據(jù)污水處理要求設(shè)計(jì)了設(shè)備的電器控制與自動(dòng)控制線路，主要包括設(shè)備的啟停、狀態(tài)信號(hào)故

5、障信號(hào)、和信號(hào)采集等，最后按照工藝要求設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)，其中包括PLC的選型、系統(tǒng)資源配置以及按照污水處理工藝編制PLC程序。</p><p>　　關(guān)鍵詞：污水處理，PLC，工藝流程 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the rapid development of community e

6、conomic & technology and the constant improvement of the level of living in our country, the pollution of water becomes more and more serious. the sewage come from industry and town living increase continuously, but

7、the city’s equipments which are used to drain sewage and dispose sewage are insufficient and some harmful substance which be not disposed were directly or indirectly pour into the river, then arose water pollution and ap

8、pear to the problem ab</p><p>　　The traditional wastewater treatment process control system not only needs the special personnel to the scene to the manual operation and monitoring system, lead to the accid

9、ent with slower responses, but not on the water quality changes and adjustments, thereby limiting the sewage treatment of stability and handling quality.</p><p>　　This paper introduces the basic technology o

10、f sewage treatment plant and processes, and through the study design a system based on PLC control sewage treatment system. This article first introduces the sewage treatment control system based on PLC technology and re

11、lated processes, control system hardware structure and design, working principle and design PLC control system, the basic principles and steps of PLC in sewage disposal to illustrate the application process. According to

12、 sewage treatmen</p><p>　　Keywords：Sewage treatment ; PLC ;Process</p><p><b>　　目　 錄</b></p><p><b>　　前　言1</b></p><p>　　第1章 緒 論2</p><

13、;p>　　1.1污水處理的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 2</p><p>　　1.2 課題的背景、目的及意義2</p><p>　　1.3 課題主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容2</p><p>　　第2章 污水處理控制系統(tǒng)總體介紹 4</p><p>　　2.1 污水處理基本概念4</p><p>　　2.2 常用的污水處理工藝4&

14、lt;/p><p>　　2.3 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)污水處理工藝及描述4</p><p>　　2.4 污水處理系統(tǒng)控制形式5</p><p>　　2.5 污水處理系統(tǒng)的功能要求5</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案6</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)的設(shè)備組成及控制方式6</p><

15、p>　　3.1.1 控制系統(tǒng)的設(shè)備及組成6</p><p>　　3.1.2 控制系統(tǒng)的控制方式6</p><p>　　3.2 電氣控制方案6</p><p>　　3.2.1 水泵電氣控制</p><p>　　3.2.2開關(guān)量控制圖</p><p><b>　　3.3回路控制</b>&l

16、t;/p><p>　　3.3.1格柵機(jī)液位差控制回路</p><p>　　3.3.2溶解氧的回路控制</p><p>　　3.3.3PH值限的回路控制</p><p>　　3.4 設(shè)備選型及儀表清單</p><p>　　第4章 污水處理系統(tǒng)硬件選型和設(shè)計(jì)7</p><p>　　4.1 PLC簡(jiǎn)介

17、 7</p><p>　　4.1.1 PLC的特點(diǎn)7</p><p>　　4.1.2 PLC的主要組成及功能7</p><p>　　4.2 系統(tǒng)PLC設(shè)計(jì)7</p><p>　　4.2.1 PLC選型 </p><p>　　4.2.2系統(tǒng)功能流程圖</p><p>　　4.2.3I/O

18、分配表</p><p>　　4.2.4外部接線圖</p><p>　　第5章 污水處理系統(tǒng)的軟件選型與設(shè)計(jì)8</p><p>　　5.1 組態(tài)王使用配置要求</p><p>　　5.2 創(chuàng)建一個(gè)工程的一般過(guò)程</p><p>　　5.3污水處理系統(tǒng)組態(tài)的建立</p><p>　　5.3.1定

19、義新畫面</p><p>　　5.3.2 定義IO設(shè)備8</p><p>　　5.3.3 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)8</p><p>　　5.3.4創(chuàng)建動(dòng)畫連接</p><p>　　5.3.5 運(yùn)行和調(diào)試</p><p>　　5.3.6動(dòng)態(tài)分辨率轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　結(jié)　論9&l

20、t;/b></p><p><b>　　謝 辭10</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)11</b></p><p>　　英文文獻(xiàn)及譯文14</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　由于我國(guó)污水處理上投入

21、不足，人民對(duì)保護(hù)環(huán)境意識(shí)的淡薄以及技術(shù)的相對(duì)落后。因此，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)非常重要。污水處理過(guò)程主要通過(guò)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、調(diào)試，依靠人工完成處理過(guò)程，如pH值的測(cè)定、液位的測(cè)定、溫度的測(cè)定、泵的啟?？刂频鹊龋魧?duì)這些指標(biāo)和控制對(duì)象逐一實(shí)時(shí)檢測(cè)和操作，無(wú)疑會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力。隨著我國(guó)新型工業(yè)化步伐的加快，自動(dòng)控制系統(tǒng)逐漸被應(yīng)用到污水處理工藝過(guò)程節(jié)約了能源，市場(chǎng)前景十分廣闊。</p><p>　　在我國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)

22、展，人民生活水平的提高，對(duì)生態(tài)環(huán)境的要求日益提高，要求越來(lái)越多的污水處理后達(dá)標(biāo)排放，給社會(huì)營(yíng)造一個(gè)良好的環(huán)境，為人民造福。在全國(guó)乃至世界范圍內(nèi)，正在興建及待建的污水廠也日益增多。有學(xué)者曾根據(jù)日處理污水量將污水處理廠分為大、中、小三種規(guī)模：日處理量大于10萬(wàn)m3為大型處理廠，1-10m3萬(wàn)為中型污水處理廠，小于1萬(wàn)m3的為小型污水處理廠。近年來(lái)，大型污水處理廠建設(shè)數(shù)量相對(duì)減少，而中小型污水廠則越來(lái)越多。如何搞好中、小型污水處理廠，特別是小

23、型污水廠，是近幾年許多專家和工程技術(shù)人員比較關(guān)注的問(wèn)題。我國(guó)是個(gè)缺水的國(guó)家，人均水資源占有量只為世界人均水資源占有量的1/4。而且我國(guó)的水資源在時(shí)空和地域上分布不均勻，更加重了缺水的實(shí)際情況。因此近些來(lái)，我國(guó)的水資源進(jìn)一步緊張，嚴(yán)重缺水。與此同時(shí)，水資源的污染卻日益嚴(yán)重，也因此規(guī)劃和建設(shè)了水污水處理廠，來(lái)改變目前水資源緊缺且污染的現(xiàn)狀。</p><p>　　隨著全球水資源供應(yīng)的緊張和對(duì)自動(dòng)化要求的增加，我國(guó)的污水

24、處理廠必然是向著高度自動(dòng)化和無(wú)人職守的方向發(fā)展。目前，PLC在其穩(wěn)定性和高度自動(dòng)化程度的不斷加強(qiáng)，使PLC成為在城市污水處理自動(dòng)化方面的首選。</p><p>　　可編程控制器為水污染環(huán)境的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編制程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入輸出，控制各類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的，并逐步發(fā)

25、展成以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。為了使可編程控制器與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC區(qū)別，通常稱之為PLC。</p><p>　　本系統(tǒng)構(gòu)建了基于PLC的控制網(wǎng)絡(luò)。為提高系統(tǒng)可靠性,PLC編程采用了一種簡(jiǎn)便實(shí)用的方式。從而實(shí)現(xiàn)污水處理過(guò)程的自動(dòng)控制功能，同時(shí)與中央監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信，上傳數(shù)據(jù)和接受中央監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的控制命令。整個(gè)控制系統(tǒng)可以達(dá)到無(wú)人或少人值守的目的，大大提高污水

26、處理的自動(dòng)化水平。</p><p>　　第1章 緒 論</p><p>　　1.1 污水處理的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀</p><p>　　在國(guó)際上，大規(guī)模的水污染治理最早是在二戰(zhàn)后，由于上世紀(jì)50年代經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展帶來(lái)的60年代日益嚴(yán)重的環(huán)境污染而展開的，如英國(guó)的泰晤士河和歐洲的萊茵河等水系的污染和治理就是典型的例子。至70年代末，美國(guó)投入了數(shù)千億美元興建了18000

27、余所城市污水處理廠，英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)各耗費(fèi)了巨額資金興建了7000至8000座城市污水處理廠，這些污水處理廠的投入運(yùn)行對(duì)這些國(guó)家的水體污染改觀起了關(guān)鍵的作用，也為人類治理水污染積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家除了非常重視污水處理的新理論和新技術(shù)之外，更重視污水處理自動(dòng)控制問(wèn)題，先后研究開發(fā)了各種高效性，智能型和集約型的污水處理和自動(dòng)控制儀表，并采用了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制處理工藝，取得了較理想的效果。目前，先進(jìn)的污水處理廠甚至已經(jīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)

28、記錄和運(yùn)行過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)無(wú)人值守控制模式。隨著中國(guó)城市化、工業(yè)化的加速，水資源的需求缺口也日益增大。首先，水資源短缺與利用效率低下并存已嚴(yán)重制約著我國(guó)城市化進(jìn)程。其次，對(duì)環(huán)保的要求日益提高，從對(duì)工業(yè)廢水的排放到生活污水的處理都在力爭(zhēng)和國(guó)際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)接軌。再次，從人民健康的角度考慮，飲用水和生活用水的水質(zhì)要求也在增加。我國(guó)污</p><p>　　1.2 課題的背景、目的及意義</p><

29、p>　　未來(lái)10年，中國(guó)工業(yè)污水處理項(xiàng)目工程建設(shè)投資將超過(guò)2500億元，其中工業(yè)污水處理設(shè)備投入約300億元。采用先進(jìn)、實(shí)用的技術(shù)改造傳統(tǒng)工藝，在環(huán)保工程中廣泛采用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，是推動(dòng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。在這種形勢(shì)下工業(yè)污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)無(wú)疑是一個(gè)具有巨大的社會(huì)效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益的研究課題。對(duì)于環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，國(guó)務(wù)院明確規(guī)定所有工業(yè)污染源都必須達(dá)到排放標(biāo)。其中處理過(guò)的污水還可以循環(huán)再利用，由于我

30、國(guó)是一個(gè)水資源匱乏的國(guó)家，而且時(shí)空分布上極不均勻，許多地區(qū)和城市嚴(yán)重缺水。所以水資源也是一種保護(hù)。因此，從環(huán)保、注水等多方面的因素考慮，對(duì)于工業(yè)污水處理非常有必要。因此，有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、計(jì)量自控檢測(cè)儀表使用、PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)，將為當(dāng)前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法。</p><p>　　世界任何國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，都會(huì)推進(jìn)社會(huì)進(jìn)步、促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，使人民生活得到進(jìn)一步改善，但是也隨之帶來(lái)

31、不同程度的環(huán)境污染，污水也是造成環(huán)境污染的來(lái)源之一。這個(gè)污染源的出現(xiàn)引起了世界各國(guó)政府的關(guān)注，治理水污染環(huán)境的課題被列入世界環(huán)保組織的工作日程。我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，雖然我國(guó)年平均水資源總最為28000 億m2，居世界第6 位，人均水資源量為2220m2，居世界第110 位，已經(jīng)被聯(lián)合國(guó)列為世界上13個(gè)缺水國(guó)家之一。目前我國(guó)約300個(gè)城市缺水，其中嚴(yán)重缺水城市有5O個(gè)。據(jù)中國(guó)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)分析統(tǒng)計(jì)，全國(guó)按目前正常需要，年缺水總里約為30

32、0 億～400 億立方米，因缺水造成的經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá)2300 億。超過(guò)洪澇災(zāi)害。水資溝的匱乏和水資源的污染，己經(jīng)嚴(yán)重的影響了人民的日常生活，嚴(yán)重的影響了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。因此建設(shè)符合我國(guó)國(guó)情的污水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)降低工業(yè)污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會(huì)和和諧社會(huì)、保持我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義。</p><p>　　1.3 課題主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p><p>　　本課題主

33、要設(shè)計(jì)的內(nèi)容是工業(yè)工業(yè)污水處理工藝及工業(yè)污水處理系統(tǒng)的組成和PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),主要由以下內(nèi)容組成：</p><p>　?。?）介紹了工業(yè)污水處理的基本內(nèi)容，包括工業(yè)污水處理的發(fā)展現(xiàn)狀以及工業(yè)污水處理的工藝流程；</p><p>　?。?）介紹了PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并對(duì)工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析；</p><p>　?。?）具體分析設(shè)計(jì)工業(yè)污水處理的硬

34、件系統(tǒng)；</p><p>　　（4）具體分析設(shè)計(jì)工業(yè)污水處理的軟件系統(tǒng)；</p><p>　　（5）工業(yè)污水處理系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行。</p><p>　　第2章 污水處理控制系統(tǒng)總體介紹 </p><p>　　2.1 污水處理基本概念</p><p>　　城市污水、生活污水、生產(chǎn)污水或經(jīng)過(guò)工業(yè)企業(yè)局部處理后的生產(chǎn)污水

35、，往往都排入排水系統(tǒng)。這些污水除含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、動(dòng)植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗滌劑等物質(zhì)外，還含有細(xì)菌、病毒等使人致病的微生物。經(jīng)處理后的污水，最后出路有三種：①排放水體；②灌溉田地；③重復(fù)使用。</p><p>　　污水污染物可根據(jù)化學(xué)性質(zhì)和物理形態(tài)進(jìn)行不同的分類。按化學(xué)性質(zhì)，污水中的污染物質(zhì)可分為無(wú)機(jī)性物質(zhì)和有機(jī)性物質(zhì)，其化學(xué)元素以炭、氮、磷為主。按物理形態(tài)，污水中的污染物質(zhì)可分為固體懸浮

36、物即呈顆粒狀的污染物質(zhì)、膠體污染物質(zhì)和溶解性污染物質(zhì)。</p><p>　　好氧有機(jī)污染物的性質(zhì)穩(wěn)定，在微生物的作用下，借助微生物的新陳代謝功能而降解為無(wú)機(jī)物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物。有機(jī)物的種類很多，其共性是在微生物的作用下被降解時(shí)，都要消耗水中的溶解氧，所以在工程實(shí)際中，采用以下的幾個(gè)綜合污染指標(biāo)來(lái)表述：生物化學(xué)需氧量或生化需氧量（Bio-chemical Oxygen Demand, BO

37、D）mg/L、化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD) mg/L、總有機(jī)碳(Total Organic Carbon) mg/L、總需氧量(Total Oxygen Demand) mg/L。</p><p>　　雖然BOD20。能較精確地描述污水的生化需氧量，但其測(cè)定的時(shí)間太長(zhǎng)，需20天?？紤]到好氧分解速率一般在開始的幾天最快，在20℃溫度下，污水五日生化需氧量(BOD5)，約占BO

38、D20的70%～80%，因此把BOD5作為衡量污染水的有機(jī)物濃度指標(biāo)?；瘜W(xué)需氧量(COD)的特點(diǎn)是能夠精確的表示污水中有機(jī)物的含量，并且測(cè)定時(shí)間短，但它不能像BOD那樣表示出微生物氧化的有機(jī)物量。</p><p>　　2.2 常用的污水處理工藝</p><p>　　不同的污水處理對(duì)象，不同的污水處理環(huán)境，將需要有不同的污水處理工藝來(lái)處理。因此，在選擇污水處理工藝的時(shí)候必需要認(rèn)真考慮當(dāng)?shù)?/p>

39、污水的情況，以及實(shí)際的污水處理的環(huán)境。</p><p>　　污水處理的方法主要有物理、化學(xué)、物理化學(xué)，以及生物等幾種。這些方法根據(jù)實(shí)際情況，可以單一使用，也可以針對(duì)不同的污水混合使用。目前，污水處理的方法一般以生物處理法為主，輔以物理處理法和化學(xué)處理法。常用的污水處理工藝有以下幾種。</p><p>　　（1）傳統(tǒng)活性污泥法。傳統(tǒng)活性污泥處理法是一種最古老的污水處理工藝，其工業(yè)污水處理的關(guān)

40、鍵組成部分為沼氣池與沉淀池，主要處理部分關(guān)系框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖</p><p>　　污水中的有機(jī)物在曝氣池停留的過(guò)程中，曝氣池中的微生物吸附污水中的大部分有機(jī)物，并且在曝氣池中被氧化成無(wú)機(jī)物，然后在沉淀池中經(jīng)過(guò)沉淀后的部分活性泥需要回流到曝氣池中。該工藝的優(yōu)點(diǎn)有：有機(jī)物去除率高，污泥負(fù)荷高，池的容積小，耗電省，運(yùn)行成本低。該工藝的缺點(diǎn)

41、有：普通曝氣池占地多，建設(shè)投資大，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)指標(biāo)范圍小、易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，磷和氮的去除率低。</p><p>　?。?）A/O法。A/O法是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種污水處理工藝，其中A代表Anoxic（缺氧的），O代表Oxic（好氧的）。A/O法是一種缺氧----好氧生物工業(yè)污水處理工藝。該工藝通過(guò)增加好氧池與缺氧池所形成的硝化----反硝化反應(yīng)系統(tǒng)，很好的處理了污水中的氮含量，具有明顯的脫

42、氮效果。但是此硝化----反硝化反應(yīng)系統(tǒng)需要得到很好的控制，這樣就對(duì)該工藝提出了更高的管理要求，這也成為了該工藝的一大缺點(diǎn)。其工藝流程圖如下：</p><p>　　圖2-2 A/O法工藝流程圖</p><p>　?。?）A2/O法。A2/O法也是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種污水處理工藝，其中A2，即A-A，前一個(gè)A代表Anaerobic（厭氧的），后一個(gè)A代表Anoxic（缺氧的

43、）；O代表（好氧的）。A2/O是一種厭氧—缺氧—好氧污水處理工藝。A2O法的除磷脫氮效果非常好，非常適合用于對(duì)除磷脫氮有要求的污水處理。因此，在對(duì)除磷脫氮有特別要求的污水處理廠，一般首選A2/O工藝。其工藝流程圖如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 A2/O法工藝流程圖</p><p>　?。?）A/B法。A/B法是吸附生物降解法的簡(jiǎn)稱，該工藝沒(méi)有初沉淀，將曝氣池分為高低負(fù)荷兩

44、段，并分別有獨(dú)立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。高負(fù)荷段停留時(shí)間約為20~40min，以生物絮凝吸附作用為主，同時(shí)發(fā)生不完全氧化反應(yīng)，去除BOD達(dá)50%以上。B段與常規(guī)活性污泥法相識(shí)，負(fù)荷較低。AB法中A段效率很高，并有較強(qiáng)的緩沖能力。B段起到出水把關(guān)作用，處理穩(wěn)定性較好。對(duì)于高濃度的污水處理，AB法具有很好的適用性，并有較高的節(jié)能效益。尤其在采用污泥消化和沼氣利用工藝時(shí)，優(yōu)勢(shì)最為明顯。但是，AB法污泥產(chǎn)量較大，A段污泥有機(jī)物含量極高，因此必須添

45、加污泥后續(xù)穩(wěn)定化處理，這樣就將增加一定的投資和費(fèi)用。另外，由于A段去除了較多的BOD，造成了碳源不足，難以實(shí)現(xiàn)脫氮工藝的要求。對(duì)于污水濃度低 的場(chǎng)合，B段也比較困難，也難以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　總體而言，AB法工藝較適合于污水濃度高，具有污泥消化等后續(xù)處理設(shè)施的大中規(guī)模的污水處理廠，且有明顯的節(jié)能效果，而對(duì)于有脫氮要求的污水處理廠，一般不宜采用。</p><p>　?。?）SBR

46、法。SBR法是歇式活性污泥法的簡(jiǎn)稱，是一種按照一定的時(shí)間順序間歇式操作的污水生物處理技術(shù)，也是一種按間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。其反應(yīng)機(jī)理及去除污染物的機(jī)理與傳統(tǒng)的活性污泥法基本相同，只是運(yùn)行操作方式不盡相同。SBR法與傳統(tǒng)的水處理工藝的最大區(qū)別在于它是以時(shí)間順序來(lái)分割流程各單元，以時(shí)間分割操作代替空間分割操作，非穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)代替生化反應(yīng)，靜置理想沉淀代替動(dòng)態(tài)沉淀等。整個(gè)過(guò)程對(duì)于單個(gè)操作單元而言是間歇

47、進(jìn)行的，但是通過(guò)多個(gè)單元組合調(diào)度后又是連續(xù)的，在運(yùn)行上實(shí)現(xiàn)了有序和間歇操作相結(jié)合。</p><p>　　2.3 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)污水處理工藝及描述</p><p>　　本污水處理工藝流程圖如下圖2-4所示：</p><p><b>　　2-4 工藝流程圖</b></p><p>　　從工廠排出的原污水必須先經(jīng)過(guò)格柵處理，目的

48、是通過(guò)格柵作用，把污水中帶有的大塊的雜質(zhì)截留下來(lái)，防止造成后面管道的堵塞。繼而經(jīng)過(guò)一次沉沙池去除污水中裹攜的砂、石與大塊顆粒。再經(jīng)過(guò)沉淀池進(jìn)行一次沉淀處理，將水中的懸浮物盡可能的沉淀去除，大體能去除50%的懸浮物，25%左右的BOD。再經(jīng)過(guò)粗格柵處理，為了能讓污水順利的通過(guò)后續(xù)的設(shè)備，這樣就要求提高水頭的高度，使水頭經(jīng)過(guò)一定的重力加速度，產(chǎn)生一定的動(dòng)能。又經(jīng)過(guò)油格柵，將油污去除。通過(guò)初沉池將污泥再次過(guò)濾，經(jīng)過(guò)曝氣池處理，使微生物的新陳代

49、謝，把污染物分解成CO2和H2O,曝氣的目的就是讓氣相與液相產(chǎn)生更大的接觸面，加快微生物的新陳代謝能力。再一次經(jīng)過(guò)提升泵房提高水頭的高度，使水頭經(jīng)過(guò)一定的重力加速度，產(chǎn)生一定的動(dòng)能。經(jīng)過(guò)化學(xué)處理后，配合泥漿制備，把從廢水中沉淀出來(lái)的污泥進(jìn)行處理。首先采取污泥濃縮、有機(jī)物濃縮、重力濃縮等方法。然后再進(jìn)行泛氧中溫消化。而對(duì)于重金屬超標(biāo)的污泥，經(jīng)過(guò)脫水處理后要妥善處理，一般需要填埋，主要是為了不造成二次污染。最后通過(guò)二次沉淀池把污水中殘留的有

50、機(jī)物沉淀掉，這樣污水就變成了可以循環(huán)使用的凈水了。</p><p>　　2.4 污水處理系統(tǒng)控制形式</p><p>　　早期的控制系統(tǒng)多采用繼電器——接觸器控制系統(tǒng)，但隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，控制要求的不斷提高，該類控制方法已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)污水處理系統(tǒng)的控制要求，因此已逐漸被淘汰，取而代之的是DCS、現(xiàn)場(chǎng)總線控制、PLC等控制方。</p><p>　?。?）D

51、CS系統(tǒng)。DCS是集散控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，又稱為分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、測(cè)量控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相互滲透形成的。由計(jì)算機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)終端組成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)控制站、檢測(cè)站和操作站、控制站等連接起來(lái)，完成分散控制和集中操作、管理的功能，主要是用于各類生產(chǎn)過(guò)程，可提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平和管理水平，其主要特點(diǎn)如下：采用分級(jí)分布式控制，減少了系統(tǒng)的信息傳輸量，使系統(tǒng)應(yīng)用程序比較簡(jiǎn)單。實(shí)現(xiàn)了真正的分散控制，使系統(tǒng)的危險(xiǎn)性分散，可

52、靠性提高。擴(kuò)展能力較強(qiáng)。軟硬件資源豐富，可適應(yīng)各種要求。實(shí)時(shí)性好，響應(yīng)快。</p><p>　?。?）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是由DCS和PLC發(fā)展而來(lái)的，是基于現(xiàn)場(chǎng)總線的自動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)按照公開、規(guī)范的通信協(xié)議在智能設(shè)備之間，以及智能設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換，從而實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)：可以用計(jì)算機(jī)豐富的軟件、硬件資源。響應(yīng)快，實(shí)時(shí)性好。通信協(xié)議公開，不同產(chǎn)品可互連。

53、</p><p>　?。?）PLC系統(tǒng)。PLC是可編程邏輯控制器的簡(jiǎn)稱，用它作為處理系統(tǒng)的控制器，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能要求，也可利用計(jì)算機(jī)作為其上位機(jī)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接PLC，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，其特點(diǎn)如下：編程方便，開發(fā)周期短，維護(hù)容易。通用性強(qiáng)，使用方便?？刂乒δ軓?qiáng)。模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。</p><p>　　2.5 污水處理系統(tǒng)的功能要求</p><p>

54、　　工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主要功能是完成對(duì)城市污水的凈化的作用，將城市中排除的污水通過(guò)該系統(tǒng)處理后，輸出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)。長(zhǎng)期以來(lái)，工業(yè)污水處理技術(shù)雖然經(jīng)過(guò)了迅速發(fā)展，但仍滯后于城市發(fā)展的需要，工業(yè)污水處理率低、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率低等極大地影響了城市發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)工業(yè)污水處理技術(shù)的簡(jiǎn)易、高效、低能耗的功能， 并且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制過(guò)程，采用PLC作為核心控制器是個(gè)較好的方案。</p><p>　　PLC作為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的控

55、制系統(tǒng)使得設(shè)計(jì)過(guò)程變得更加簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)的功能變得更多。與各類人機(jī)界面的通信可完成PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)視，同時(shí)使用戶可通過(guò)操作界面功能控制PLC系統(tǒng)。由于PLC的CPU強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信能力，使得工業(yè)污水處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與通信變得可能，并且也可實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程監(jiān)控。</p><p>　　利用PLC作為控制器的工業(yè)污水處理系統(tǒng)主要涉及兩個(gè)方面：一是信號(hào)輸入；二是控制輸出信號(hào)。</p><p>　　第3章

56、 控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)的設(shè)備組成及控制方式</p><p>　　3.1.1 控制系統(tǒng)的設(shè)備及組成</p><p><b>　　1、主要設(shè)備 </b></p><p>　　活性污泥法的曝氣方式可分為兩大類：鼓風(fēng)曝氣及機(jī)械曝氣兩大類。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的主要設(shè)備是鼓風(fēng)機(jī)及擴(kuò)散系統(tǒng)。小

57、污水廠的鼓風(fēng)機(jī)一般采用羅茨風(fēng)機(jī)及小型離心 風(fēng)機(jī)。分散系統(tǒng)一般采用微孔曝氣器。但必須是適應(yīng)于間歇曝氣的運(yùn)行方式。鼓風(fēng)機(jī)往往安裝在SBR池旁邊，以減少管路系統(tǒng)的造價(jià)。由于污水廠較小，一般不設(shè) 鼓風(fēng)機(jī)房，僅在鼓風(fēng)機(jī)上設(shè)罩棚。這主要適用于廠礦企業(yè)內(nèi)的污水處理廠，不嚴(yán)格控制噪音的情況。如果污水廠毗臨生活小區(qū)，若采用鼓風(fēng)曝氣則必須建鼓風(fēng)機(jī)房， 同時(shí)還要有相應(yīng)的降噪措施，這樣情況下宜采用機(jī)械曝氣方式。（如表1）</p><p>

58、;　　2、　粗格柵、細(xì)格柵、提升泵房的設(shè)備控制 </p><p>　　粗格柵、細(xì)格柵的控制分為現(xiàn)場(chǎng)控制和遠(yuǎn)程控制兩種模式。遠(yuǎn)程控制模式由PLC和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)，它包括微機(jī)手動(dòng)和微機(jī)自動(dòng)，而微機(jī)自動(dòng)控制方式為：（1）水位差控制方式，通過(guò)格柵機(jī)運(yùn)行液位差計(jì)的測(cè)量值用來(lái)反映格柵阻塞程度，并傳輸?shù)絇LC控制器，進(jìn)行分析計(jì)算。當(dāng)液位差超過(guò)預(yù)設(shè)的數(shù)值，控制格柵運(yùn)行；（2）時(shí)間設(shè)置控制方式，在上位機(jī)的INTERACT組態(tài)軟件中設(shè)置

59、格柵機(jī)運(yùn)行時(shí)間和停機(jī)時(shí)間，經(jīng)PLC控制器的程序運(yùn)算指揮MCC對(duì)格柵機(jī)進(jìn)行控制。</p><p>　　提升泵運(yùn)行控制以遠(yuǎn)程控制為主。某污水處理廠有兩個(gè)提升泵站，每個(gè)泵站設(shè)有一個(gè)PLC工作站與廠內(nèi)主站聯(lián)絡(luò)（如圖3所示）。 </p><p>　　它們距污水處理廠約4～5公里。為實(shí)現(xiàn)進(jìn)水提升泵的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制的安全、可靠，水位測(cè)量和提升泵的流量測(cè)量和數(shù)據(jù)分析、傳輸、控制等

60、設(shè)備是不可缺少的，所以在進(jìn)水泵房處安裝了液位計(jì)，測(cè)量泵井的水位；每臺(tái)提升泵的提升管安裝電磁流量計(jì)，測(cè)量每臺(tái)提升泵工作的瞬時(shí)流量；兩個(gè)PLC工作站分別擔(dān)負(fù)各泵站的設(shè)備控制、設(shè)備保護(hù)、數(shù)據(jù)采樣、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)茸饔?。根?jù)測(cè)量值對(duì)應(yīng)控制程序，自動(dòng)控制提升泵的運(yùn)行組合。這樣可以根據(jù)廠外來(lái)水量準(zhǔn)確及時(shí)地調(diào)整泵運(yùn)行數(shù)量，減少設(shè)備疲勞；同時(shí)可以取消傳統(tǒng)泵站三班倒的人力資源耗費(fèi)。 </p><p>　　3、 沉砂池、生化池、沉淀池

61、、污泥回流泵房、脫水機(jī)房和鼓風(fēng)機(jī)房的設(shè)備控制</p><p>　　砂攪拌器的自動(dòng)運(yùn)行通過(guò)進(jìn)水電磁流量計(jì)控制，而抽砂泵的運(yùn)行狀態(tài)是由微機(jī)對(duì)其開、停時(shí)間的設(shè)置控制的。 生化池厭氧區(qū)的攪拌器、沉淀池的吸刮泥機(jī)、污泥回流泵房的閥門和回流泵都是由微機(jī)觸發(fā)指令通過(guò)PLC控制。 生化池好氧區(qū)的DO計(jì)、MLSS計(jì)、ORP計(jì)、空氣調(diào)節(jié)閥和HV-TURBO鼓風(fēng)機(jī)是污水處理的重要設(shè)備。曝氣池溶解氧的控制、厭氧段與好

62、氧段的控制、污泥濃度的控制是污水處理廠工藝的核心。該系統(tǒng)控制思路：PLC通過(guò)對(duì)DO的檢測(cè)，自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣閥的開度；當(dāng)檢測(cè)到空氣閥的調(diào)節(jié)不能滿足DO的需要時(shí)，再著行調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)導(dǎo)葉片的開度（目前各污水廠在該系統(tǒng)的應(yīng)用都不理想，主要問(wèn)題是溶解氧的測(cè)量值滯后、不穩(wěn)定及空氣閥門的選型）；PLC檢測(cè)DO計(jì)、MLSS計(jì)、ORP計(jì)的值傳送上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實(shí)時(shí)掌握厭氧段與好氧段、污泥濃度等狀況，及時(shí)調(diào)整工藝控制。</p><p

63、>　　脫水機(jī)房的設(shè)備主要擔(dān)負(fù)由污泥提升泵將回流泵井的剩余污泥與污泥絮凝劑按比例混合進(jìn)行脫水處理的任務(wù)。污泥與溶解成一定濃度的絮凝劑混合后，污泥中的固體顆粒被凝聚成絮團(tuán)，并分離出自由水，然后被輸送到帶式污泥脫水機(jī)上，經(jīng)頂脫水區(qū)、重力脫水區(qū)、楔形脫水區(qū)、壓濾脫水區(qū)后形成濾餅排出。設(shè)備的控制思路是以時(shí)序的邏輯控制為主導(dǎo)，污泥和絮凝劑混合的比例通過(guò)污泥電磁流量計(jì)、清水流量計(jì)和投藥泵投藥量實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)流程控制原理圖（如圖4所示）。 <

64、/p><p>　　脫水機(jī)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制時(shí)序： 條件：各設(shè)備準(zhǔn)備就緒，無(wú)故障；空壓機(jī)、自動(dòng)配藥池工作正常。 啟動(dòng)：皮帶輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 帶式脫水機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 投藥泵運(yùn)轉(zhuǎn) 污泥泵運(yùn)轉(zhuǎn)。 停機(jī)：控制順序與啟動(dòng)順序相反。 時(shí)間：根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行狀況，可在PLC中設(shè)置各設(shè)備聯(lián)動(dòng)間隔時(shí)間。</p><p>　　4、PLC控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及功能 </p><p>　　污水處理廠PLC控制

65、系統(tǒng)由兩臺(tái)計(jì)算機(jī)、8個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站、工藝儀表、電量變送器構(gòu)成。8個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站用于控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、采集動(dòng)態(tài)工藝參數(shù)和設(shè)備工作情況?，F(xiàn)場(chǎng)控制站根據(jù)污水處理廠的實(shí)際工藝和構(gòu)筑物的幾何分布，設(shè)置在控制對(duì)象和信號(hào)源相對(duì)集中的幾個(gè)單體中，并考慮在不影響控制功能和設(shè)備安全的前提下，盡量節(jié)省投資。本控制系統(tǒng)由8個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站組成。它們分別位于：廠外1#泵站；廠外2#泵站；廠內(nèi)中心控制室；廠內(nèi)低壓電房；鼓風(fēng)機(jī)房（3個(gè)站）；脫水機(jī)房。0＃工作站～5＃工作站之間采

66、用A1SJ71AR21模塊通過(guò)同軸電纜通訊。1#工作站和2#工作站與廠內(nèi)主工作站的距離4～5公里，且無(wú)人值班，故租用電信公司無(wú)源電話專線通過(guò)調(diào)制解調(diào)器和A1SJ71UC24通信模塊進(jìn)行泵房設(shè)備控制和數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)控制分布圖（如圖5所示）。</p><p>　　3.1.2 控制系統(tǒng)的控制方式</p><p>　　污水處理廠自控系統(tǒng)遵循“集中管理，分散控制，數(shù)據(jù)共享”的原則，設(shè)計(jì)選型先進(jìn)，安

67、全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，并能保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定高效地運(yùn)行。PLC控制系統(tǒng)滿足污水處理廠運(yùn)行管理和安全處理的要求，即生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制和報(bào)警、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)操作、自動(dòng)調(diào)節(jié)、提高運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)污水處理廠內(nèi)各系統(tǒng)工藝流程中的重要參數(shù)、設(shè)備工作情況等進(jìn)行計(jì)算機(jī)在線集中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，重要設(shè)備進(jìn)行計(jì)算機(jī)在線集散控制，確保污水處理廠的出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　控制系統(tǒng)采用“雙入單出”的模糊控制

68、器。輸入量為pH值給定值與測(cè)量值的偏差e以及偏差變化率ec，輸出量為向加藥泵供電的變頻器的輸入控制電壓 u?？刂七^(guò)程為控制器定時(shí)采樣pH值和pH值變化率與給定值比較，得pH值偏差e以及偏差變化率ec，并以此作為 PLC控制器的輸入變量，經(jīng)模糊控制器輸出控制變頻器輸出頻率n，從而改變加藥量使pH值保持穩(wěn)定。 監(jiān)控點(diǎn)的物理參數(shù)，均通過(guò)Profibus總線采樣各個(gè)模擬量、數(shù)字量信號(hào)；控制信號(hào)同樣有PLC輸出，以Profibus總線送

69、到各控制站，控制從站通過(guò)各種模塊來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。如圖3-1所示：</p><p><b>　　操作站</b></p><p><b>　　Profibus</b></p><p>　　圖3-1系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.2 電氣控制方案</p><p>

70、　　3.2.1 水泵電氣控制 </p><p>　　通常我們所使用的電機(jī)泵類，其控制原理基本是一致的。因此這里以水泵的電氣控制為例進(jìn)行介紹。水泵的電氣控制圖如下圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2水泵電氣控制圖</p><p>　　3.2.2 開關(guān)量控制圖</p><p>　　開關(guān)量是我們學(xué)習(xí)中用到最多的輸入、輸出信號(hào)。PLC在控

71、制電機(jī)的數(shù)字信號(hào)是往往會(huì)給每個(gè)電機(jī)設(shè)置備妥、應(yīng)答、故障等數(shù)字輸入信號(hào)，同時(shí)相應(yīng)的設(shè)置電機(jī)的數(shù)字輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，下圖3-3顯示的是這些開關(guān)量控制的接線控制圖</p><p>　　圖3-3開關(guān)量控制圖</p><p>　　3.3 回路控制</p><p>　　3.3.1 格柵機(jī)液位差控制回路</p><p>　　生活污水中往往含有很多固體

72、懸浮物，如塑料袋、樹枝木塊等，如果不將它們?nèi)コ龑?huì)對(duì)后續(xù)的污水處理設(shè)備造成損壞。格柵除污機(jī)主要作用是去除污水中的大塊固體雜物，保護(hù)后面的設(shè)備和設(shè)施不受影響粗格柵間是污水的入口，格柵的投入由手動(dòng)轉(zhuǎn)為自動(dòng)。</p><p>　　啟動(dòng)格柵機(jī)，柵渣直接收集到格柵機(jī)后的運(yùn)渣小車上，格柵機(jī)前后的液位差由超聲波液位差計(jì)測(cè)量，以檢驗(yàn)格柵是否堵塞。如液位差超過(guò)設(shè)定值，則清污機(jī)開始連續(xù)工作，直至液位差低于預(yù)設(shè)值。如果液位差繼續(xù)增加，

73、則觸發(fā)報(bào)警。清污機(jī)按照設(shè)置時(shí)間工作。</p><p>　　當(dāng)一臺(tái)除污機(jī)故障時(shí)，此除污機(jī)跳出自動(dòng)程序，變?yōu)槭謩?dòng)，并發(fā)出報(bào)普信號(hào)，另一臺(tái)除污機(jī)繼續(xù)執(zhí)行自動(dòng)程序；當(dāng)全部除污機(jī)故障時(shí)，粗格柵自動(dòng)程序停止，被控設(shè)備都變?yōu)槭謩?dòng)并發(fā)出相應(yīng)設(shè)備的報(bào)警信號(hào)，整個(gè)格柵的恢復(fù)運(yùn)行不是自動(dòng)執(zhí)行，而是由操作員完成。</p><p>　　格柵機(jī)液位差控制示意圖如圖3-4所示：</p><p>

74、　　圖3-4 格柵機(jī)液位差回路控制結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.3.2 溶解氧的回路控制</p><p>　　用于測(cè)量污水中溶解氧的含量，溶解氧測(cè)量?jī)x是污水處理的最重要的儀表之一，是調(diào)節(jié)曝氣機(jī)鼓風(fēng)量的重要依據(jù)。溶解氧的測(cè)定一般用薄膜法和碘量法，本次試驗(yàn)選用薄膜電極法。在污水處理過(guò)程中，通過(guò)曝氣機(jī)的運(yùn)行來(lái)控制氧化溝中溶解氧的濃度。曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速大小由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。溶解氧控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

75、框圖如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5溶解氧控制回路的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖3-5中v表示曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速，Q、S、X分別表示進(jìn)水流量、氧化溝底物濃度、氧化溝MLSS中濃度；DOst、DOnt分別為水樣中實(shí)際溶解氧濃度、溶解氧測(cè)量值。整個(gè)溶解氧控制系統(tǒng)由曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速控制環(huán)節(jié)、曝氣機(jī)曝氣環(huán)節(jié)、曝氣傳質(zhì)過(guò)程和溶解氧檢測(cè)環(huán)節(jié)組成。</p><p>　　3.3.

76、3 PH值限的回路控制</p><p>　　在污水處理過(guò)程中，PH值是表征水質(zhì)的重要參數(shù)，中和池的PH值控制效果直接影響</p><p>　　到出水水質(zhì)，為提高控制效果和精度，系統(tǒng)采用PID控制，使出水PH值穩(wěn)定控制在設(shè)定</p><p>　　范圍內(nèi)，保證良好的控制效果。中和池為地上式池。加堿、加酸調(diào)PH值，內(nèi)設(shè)機(jī)械攪拌系統(tǒng)，有效容積5一。中和池處所需的設(shè)備有：

77、攪拌機(jī)l臺(tái)，加藥計(jì)量泵4臺(tái)(備用2臺(tái))，PH計(jì)一套。</p><p>　　PH反調(diào)池的PH值控制在8．5～9．5pH之間，當(dāng)PH值小于9．opH時(shí)開啟Ca(oH)2計(jì)量加藥泵，當(dāng)PH值大于等于9。OpH時(shí)C《0H)2計(jì)量加藥泵停止運(yùn)行。中和池加堿、加酸調(diào)PH值，PH值控制在6．8～7．5pH之間，當(dāng)PH值大于等于7．5pH時(shí)開啟H2S04計(jì)量泵；當(dāng)PH值出現(xiàn)異常時(shí)，即PH值小于6．8pH時(shí)開啟NaOH計(jì)量泵。監(jiān)測(cè)

78、污水的酸堿度，當(dāng)污水用過(guò)大或過(guò)小時(shí)都要采取特殊措施，以防活性污泥中的微生物死亡，影響處理效果．選用LP-3000C型pH計(jì)，該表解析度0.01pH，精度等級(jí)±0.05pH。</p><p>　　為解決酸堿泵會(huì)給泵造成很大損壞，提出2個(gè)pH值限的PLC自動(dòng)控制方案。對(duì)于廢水pH值的PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，是使用兩個(gè)pH值限的控制系統(tǒng).兩個(gè)pH值限是指pH值上限和pH值下限.當(dāng)調(diào)節(jié)池中廢水的pH值大于上限時(shí)打開

79、酸閥，低于上限時(shí)關(guān)閉酸閥；當(dāng)調(diào)節(jié)池中廢水的pH值低于下限時(shí)打開堿閥，高于下限時(shí)關(guān)閉堿閥，這樣便使設(shè)備控制在一定的范圍內(nèi)，不致于因頻繁開關(guān)而使設(shè)備損壞。</p><p>　　PH值限的控制回路結(jié)構(gòu)如下圖2-8所示：</p><p>　　圖2-8 PH值限的控制回路結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.4 設(shè)備選型及儀表清單</p><p>　　根

80、據(jù)我們對(duì)各種儀器儀表的要求，依據(jù)型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量、及單位和生產(chǎn)廠家都在下列表2中顯示，以便使用。</p><p><b>　　表2 儀表清單</b></p><p>　　第4章 污水處理系統(tǒng)硬件選型和設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 PLC簡(jiǎn)介</p><p>　　利用可編程序控制器（PLC）組成遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，

81、首先遇到的是PLC的選型問(wèn)題。在選用PLC時(shí)，除把可靠性、環(huán)境適應(yīng)性放在首位外，還要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合盡量選用合適的可編程序控制器。</p><p>　　關(guān)于可編程控制器選型的一般原則可從以下幾方面考慮：</p><p>　　1、明確控制對(duì)象要求。本系統(tǒng)要求改善信息管理，把PLC與上位微機(jī)的通訊能力遠(yuǎn)程I/O與微機(jī)通訊方式和手段作為選擇的依據(jù)。PLC響應(yīng)時(shí)間的影響因素有：輸入信息時(shí)，CPU讀

82、解用戶邏輯網(wǎng)絡(luò)時(shí)間和輸出時(shí)間。PLC的實(shí)時(shí)響應(yīng)性還受到系統(tǒng)中最慢儀器的限制，與上位機(jī)的通訊也將增加服務(wù)時(shí)間。</p><p>　　2、功能選擇要根據(jù)不同的控制對(duì)象確定。具體有：替代繼電器、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳遞、矩陣功能、高級(jí)功能、診斷功能以及串行接口。</p><p>　　3、輸入輸出模塊選擇。輸入/輸出模塊是PLC與被控對(duì)象之間的接口，模塊選擇得當(dāng)否直接影響控制系統(tǒng)的可靠性。</p&

83、gt;<p>　　4、存儲(chǔ)器類型及其容量選擇。小型PLC作為單機(jī)小規(guī)?？刂剖褂脮r(shí)，由于工藝簡(jiǎn)單、程序固定，多數(shù)使用EPROM或EPROM加RAM。對(duì)于中、大規(guī)模的PLC，往往用于工藝比較復(fù)雜，且多變的場(chǎng)合，程序改變較多，因此一般都使用CMOSRAM存儲(chǔ)器，且有后備電池，以便關(guān)機(jī)時(shí)保存存儲(chǔ)信息。根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，我們按下列公式進(jìn)行估算：</p><p>　?。?）代替繼電器　M＝Km［（10&#

84、215;DI）＋（5×DO）］</p><p>　?。?）模擬量控制　M＝Km［（10×DI）＋（5×DO）＋（100×AI）］</p><p>　　（3）多路采樣控制　M＝Km｛［（10×DI）＋（5×DO）＋（100×AI）］＋（1+采樣點(diǎn)×0．25）｝</p><p>　　式中DI

85、為數(shù)字（開關(guān)）量輸入信號(hào)；DO為數(shù)字（開關(guān)）量輸出集中；AI為模擬量輸入信號(hào)；Km為每個(gè)節(jié)點(diǎn)所占存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù)；M為存儲(chǔ)器容量。</p><p>　　我們還可在編完程序以后精確地計(jì)算出存儲(chǔ)器實(shí)際使用容量。</p><p>　　5、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和方式的選擇。用PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)有集中控制、遠(yuǎn)程I/O控制和分布式控制等三種方式。</p><p>　　6、支持技術(shù)條件。在

86、選用PLC時(shí)，有無(wú)支持技術(shù)條件也是重要的選擇依據(jù)。支持技術(shù)條件主要有：編程手段、程序文本處理、程序貯存方式和通訊軟件包。通訊軟件包往往是和通訊硬件一起使用的，如調(diào)制解調(diào)器等。</p><p>　　4.1.1 PLC的特點(diǎn)</p><p>　?。?）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　　（2)編程簡(jiǎn)單、使用方便</p><p>　?。?

87、)體積小、重量輕、功耗低</p><p>　?。?）循環(huán)周期短，處理速度快</p><p>　?。?）存儲(chǔ)容量大，運(yùn)行速度快。</p><p>　?。?）指令集功能強(qiáng)大，可用于復(fù)雜功能。</p><p>　　（7）CPU的智能化診斷系統(tǒng)連續(xù)不斷的監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行，對(duì)不正常狀態(tài)、錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件進(jìn)行記錄或者警告。</p><

88、p>　　（8）系統(tǒng)允許設(shè)置多種級(jí)別的保護(hù)口令，可有效防止用戶程序在未經(jīng)允許的情況下被復(fù)制或修改。同時(shí)，在CPU模塊面板上的工作模式選擇開關(guān)是鑰匙型的，鑰匙取出后，就不能改變工作方式，也有利于防止刪除或改寫用戶程序。</p><p>　　4.1.2 PLC的主要組成及功能</p><p>　　污水處理廠PLC控制系統(tǒng)由兩臺(tái)計(jì)算機(jī)、8個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站、工藝儀表、電量變送器構(gòu)成。8個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制

89、站用于控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、采集動(dòng)態(tài)工藝參數(shù)和設(shè)備工作情況?，F(xiàn)場(chǎng)控制站根據(jù)污水處理廠的實(shí)際工藝和構(gòu)筑物的幾何分布，設(shè)置在控制對(duì)象和信號(hào)源相對(duì)集中的幾個(gè)單體中，并考慮在不影響控制功能和設(shè)備安全的前提下，盡量節(jié)省投資。本控制系統(tǒng)由8個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站組成。它們分別位于：廠外1#泵站；廠外2#泵站；廠內(nèi)中心控制室；廠內(nèi)低壓電房；鼓風(fēng)機(jī)房（3個(gè)站）；脫水機(jī)房。0＃工作站～5＃工作站之間采用A1SJ71AR21模塊通過(guò)同軸電纜通訊。1#工作站和2#工作站與廠內(nèi)

90、主工作站的距離4～5公里，且無(wú)人值班，故租用電信公司無(wú)源電話專線通過(guò)調(diào)制解調(diào)器和A1SJ71UC24通信模塊進(jìn)行泵房設(shè)備控制和數(shù)據(jù)傳輸。</p><p>　　4.2 系統(tǒng)PLC設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 PLC選型</p><p>　　PLC是可編程控制器的簡(jiǎn)稱，有下列優(yōu)點(diǎn):</p><p>　　(1)控制程序可改變</

91、p><p>　　在污水廠生產(chǎn)工藝或流程改變的情況下，不必改變PLC的硬件設(shè)備，只要改變相應(yīng)的程序就可滿足用戶的要求。</p><p>　　(2)適用于工業(yè)環(huán)境，具有高可靠性</p><p>　　PLC產(chǎn)品的平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)5年以上，因而它是一種高可靠的產(chǎn)品，大大地提高了生產(chǎn)設(shè)備的工作效率。</p><p>　　(3)PLC功能齊全</p&g

92、t;<p>　　一般PLC具有開關(guān)量及模擬量輸人/輸出、定時(shí)、計(jì)數(shù)、邏輯和算術(shù)運(yùn)算，順序控制，PID調(diào)節(jié)，通信等功能。除了應(yīng)用于開關(guān)量控制系統(tǒng)外，也可用于連續(xù)的流程控制系統(tǒng)，從而使污水處理設(shè)備的控制水平大大提高。</p><p>　?。?）易掌握，便于維護(hù)</p><p>　　使用人員只需掌握工程上通用的梯形圖語(yǔ)言就可進(jìn)行用戶程序的編程和調(diào)試。因此，即使不懂計(jì)算機(jī)的人，也能掌

93、握PLC。又由于PLC具有自診斷功能，因而較容易進(jìn)行維護(hù)，查找出故障原因[12]。由于PLC自身的高可靠性，也使其故障率幾乎降至于零。正是PLC具有這么多的優(yōu)點(diǎn)，才使越來(lái)越多的PLC應(yīng)用到污水處理廠中[13]。</p><p>　　本文采用日本松下電工公司的FP系列PLC，其型號(hào)位C16。</p><p>　　PLC通過(guò)各種模塊接口采樣電信號(hào)；控制信號(hào)由PLC輸出后以4—20mA電流形式送

94、到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。</p><p>　　4.2.2 系統(tǒng)功能流程圖</p><p>　　在廠區(qū)電氣自控的總體設(shè)計(jì)上，應(yīng)在允許的條件下，提高污水處理廠的自動(dòng)化程度。盡量做到無(wú)人值守。這一點(diǎn)對(duì)減少小型污水處理廠的單方經(jīng)營(yíng)成本有很重要的意 義。因?yàn)椋M管污水廠較小，如果沒(méi)有自動(dòng)化程度較高的自控系統(tǒng)，往往需要按崗定員，這樣3000-20000噸/日的污水處理廠也需要10-30人。

95、實(shí)際 上，對(duì)于規(guī)模稍大的污水廠，定員也不過(guò)如此，所以相對(duì)人力成本很高。在條件允許的情況下，盡量提高污水廠的自動(dòng)化程度。有條件時(shí)，還可在反應(yīng)池等重要地方 安裝攝像頭，以監(jiān)視污水廠的運(yùn)行狀況?！　≡陔娎|布置上，也有著與大型污水處理廠不同的特點(diǎn)。各處理構(gòu)筑物的電氣與信號(hào)電纜的鋪設(shè)應(yīng)盡量結(jié)合構(gòu)筑 物上的管溝和渠道，從整體效果來(lái)看，整個(gè)處理構(gòu)筑物表面看不到任何電纜和管線的敷設(shè)，只有走道板及蓋鍍鋅鋼格板的管溝，既美觀又便于維護(hù)管理。在某些情況 下

96、，全廠的電纜溝可以借助某個(gè)構(gòu)筑物實(shí)現(xiàn)。一般來(lái)講，配電與信號(hào)傳輸從輔助處理單元（包括辦公及變配電）要到水處理和泥處理單元，無(wú)論是先經(jīng)過(guò)哪個(gè)處理單 元，都可以在處理構(gòu)筑物的側(cè)壁上向池內(nèi)挑出管溝，做為管道與電纜的通道，服務(wù)于本處理單元的同時(shí)，又可使電力和信號(hào)到達(dá)另一個(gè)處理單元。這</p><p>　　PLC構(gòu)成的系統(tǒng)功能流程圖（如圖4-1所示）：</p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)程序流程圖&l

97、t;/p><p>　　4.2.3 I/O分配表</p><p>　　（1）根據(jù)所需要的輸入、輸出可得出數(shù)字量輸入輸出地址分配如下表4.1所示：</p><p>　　表4.1 數(shù)字量輸入輸出地址分配表</p><p>　?。?）模擬量輸入輸出地址分配表如表4.2所示:</p><p>　　表4.2模擬量輸入輸出地址分配表&

98、lt;/p><p>　　4.2.4 外部接線圖</p><p>　?。?）污水處理PLC數(shù)字信號(hào)外部接線圖如圖4-2、4-3所示：</p><p>　　圖4-2 PLC開關(guān)量輸入模塊外部接線圖</p><p>　　圖4-3 PLC開關(guān)量輸出模塊外部接線圖</p><p>　?。?）污水處理PLC模擬信號(hào)外部接線圖如圖4

99、-4、4-5所示：</p><p>　　圖4-4 PLC模擬量輸入模塊外部接線圖</p><p>　　圖4-5 PLC模擬量輸出模塊外部接線圖</p><p>　　第5章 污水處理系統(tǒng)的軟件選型與設(shè)計(jì)</p><p>　　作為上位機(jī)的計(jì)算機(jī)安裝有組態(tài)王開發(fā)的監(jiān)控軟件，組態(tài)王軟件系統(tǒng)與最終工程人員使用的具體的PLC或現(xiàn)場(chǎng)部件無(wú)關(guān)。對(duì)于不同的硬

100、件設(shè)施，只需為組態(tài)王配置相應(yīng)的通信驅(qū)動(dòng)程序即可。組態(tài)王驅(qū)動(dòng)程序采用最新軟件技術(shù)，使通訊程序和組態(tài)王構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。這種方式既保證了運(yùn)行系統(tǒng)的高效率，也使系統(tǒng)能夠達(dá)到很大的規(guī)模。組態(tài)王的驅(qū)動(dòng)程序都是以動(dòng)態(tài)連接庫(kù)的形式提供的，在組態(tài)王有設(shè)備通訊時(shí)，調(diào)用相應(yīng)設(shè)備的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)程序，該程序基于COM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了組態(tài)王與設(shè)備通訊程序間的無(wú)逢連接。在開發(fā)監(jiān)控軟件時(shí)，需進(jìn)行設(shè)定設(shè)備地址和通訊參數(shù)。在組態(tài)王定義設(shè)備時(shí)選擇：PLC＼三菱＼F剮85＼串行

101、；組態(tài)王的設(shè)備地址與PLC的設(shè)置保持一致，即在PLC的D812l中設(shè)置PLC地址，組態(tài)王中定義的設(shè)備地址必須與此設(shè)置保持一致，本系統(tǒng)中各站點(diǎn)的站號(hào)分設(shè)為l～3。</p><p>　　5.1 組態(tài)王使用配置要求</p><p>　　◎ 硬件：奔騰 PIII 500以上IBM PC或兼容機(jī) </p><p>　　◎ 內(nèi)存：最少64MB，推薦128MB </

102、p><p>　　◎ 顯示器VGA SVGA 或支持桌面操作系統(tǒng)的任何圖形適配器 要求最少顯示256色 </p><p>　　◎ 鼠標(biāo)：任何PC兼容鼠標(biāo) </p><p>　　◎ 通訊：RS-232C </p><p>　　◎ 并行口：用于插入組態(tài)王加密鎖</p><p>　　◎操作系統(tǒng)：Win2000/

103、WinNT4.0(補(bǔ)丁6)/Win XP 簡(jiǎn)體中文版</p><p>　　5.2 創(chuàng)建一個(gè)工程的一般過(guò)程</p><p>　　1）設(shè)計(jì)圖形畫面（定義畫面）</p><p><b>　　2） 定義設(shè)備</b></p><p>　　3） 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)（定義變量）</p><p><b>　　4

104、） 建立動(dòng)畫連接</b></p><p><b>　　5） 運(yùn)行和調(diào)試</b></p><p>　　需要說(shuō)明的是，這五個(gè)步驟并不是完全獨(dú)立的，事實(shí)上，這四個(gè)部分常常是交錯(cuò)進(jìn)行的。在用組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)編制工程時(shí)，要依照此過(guò)程考慮三個(gè)方面：</p><p>　?。?）圖形：希望怎樣的圖形畫面,也就是怎樣用抽象的圖形畫面來(lái)模擬實(shí)際的工業(yè)

105、現(xiàn)場(chǎng)和相應(yīng)的工控設(shè)備。</p><p>　　（2）數(shù)據(jù)：怎樣用數(shù)據(jù)來(lái)描述工控對(duì)象的各種屬性？也就是創(chuàng)建一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù)，此數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量反映了工控對(duì)象的各種屬性，比如溫度，壓力等。</p><p>　　（3）連接：和圖形畫面中的圖素的連接關(guān)系是什么？也就是畫面上的圖素以怎樣的動(dòng)畫來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行，以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。</p><p>　　要建立新

106、的組態(tài)王工程，請(qǐng)首先為工程指定工作目錄（或稱“工程路徑”）。“組態(tài)王”用工作目錄標(biāo)識(shí)工程，不同的工程應(yīng)置于不同的目錄。工作目錄下的文件由“組態(tài)王”自動(dòng)管理。</p><p>　　5.3污水處理系統(tǒng)組態(tài)的建立</p><p>　　5.3.1 定義新畫面</p><p>　　進(jìn)入新建的組態(tài)王工程，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“文件\畫面”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新

107、建”圖標(biāo)，彈出對(duì)話框如圖5-1所示。</p><p>　　圖5-1 新建畫面界面圖</p><p>　　在“換面名稱”處輸入新的畫面名稱，如test，其他屬性目前不用更改。點(diǎn)擊“確定”按鈕進(jìn)入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)。如圖5-2所示。</p><p>　　圖5-2 組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)畫面圖</p><p>　　在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中從“工具箱”中

108、分別選擇工具圖標(biāo)，繪制一個(gè)目標(biāo)圖形。還可以選中“文本”工具，此時(shí)鼠標(biāo)變成“I”形狀，在畫面上單擊鼠標(biāo)左鍵，輸入“####”文字就可以啦。然后選擇“文件\全部存入”命令保存現(xiàn)有畫面。</p><p>　　根據(jù)組態(tài)王的軟件繪圖，將污水處理流程圖簡(jiǎn)化及設(shè)計(jì)操作求畫出污水處理動(dòng)態(tài)仿真畫面5-3及污水處理運(yùn)行監(jiān)控界面圖5-4：</p><p>　　圖5-3污水處理的組態(tài)仿真圖</p>