污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（s7-300）【畢業(yè)論文】

1、<p>　　本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))</p><p><b>　　（二零 屆）</b></p><p>　　污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（S7-300）</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化 </

2、p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱(chēng) </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>

3、　　為了加強(qiáng)城市污水治理，保護(hù)水環(huán)境，完善城市污水處理系統(tǒng)顯得尤為重要。采用PLC控制污水處理系統(tǒng)具有節(jié)能降耗，且組網(wǎng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行速度快、通信穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，以PLC為主體就成為污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要控制模式。</p><p>　　本系統(tǒng)由S7-300PLC、西門(mén)子MM440通用變頻器和西門(mén)子WINC step7組成。系統(tǒng)采用集中管理、分散控制的方式，對(duì)污水進(jìn)行處理。S7-300PLC工業(yè)網(wǎng)絡(luò)用來(lái)對(duì)污水

4、處理中泵和離心機(jī)的電機(jī)及其閥門(mén)進(jìn)行自動(dòng)控制，西門(mén)子MM440變頻器負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)水泵的電機(jī)， WINC step7為人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)污水處理各環(huán)節(jié)監(jiān)控。從而可以使污水處理廠日處理污水100噸，并且將污水中含有的銅，鋅，鉛等重金屬回收，同時(shí)使污水得以循環(huán)利用。本系統(tǒng)提高了污水處理設(shè)備運(yùn)行效率和管理水平，具有積極的應(yīng)用價(jià)值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：污水處理; S7-300PLC; 西門(mén)子MM440; 西門(mén)子WI

5、NC step7</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In order to strengthen urban sewage disposal, protect the water environment, perfecting the urban sewage treatment system is particularly i

6、mportant. PLC control sewage treatment system has the advantages of energy consumption, networking is simple, fast and communication stability strong therefore, using the PLC for the subject becomes sewage treatment plan

7、t of automatic control system of the main control mode.</p><p>　　The system is composed of Siemens 7 – 300,MM440 general converter and Siemens WINC step7 composition. System adopts the centralized management

8、, decentralization controlling modes for sewage treatment. S7 - mill industrial network used to sewage treatment in the motor and pump and centrifuge valve for automatic control, Siemens MM440 inverter responsible for dr

9、iving pump motor, WINC step7 for human-computer interface realize sewage disposal each link monitoring. Thus can make the sewage treatment</p><p>　　Key words: Siemens 7 – 300; MM440 general converter; Siemen

10、s WINC step7 composition</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1引 言1</b></p><p><b>　　2污水處理方案2</b></p><p>　　2.1污水處理方案的選擇2</p><

11、;p>　　2.2 污水處理流程2</p><p>　　3 重金屬?gòu)U水的處理技術(shù)5</p><p>　　3.1重金屬?gòu)U水的主要來(lái)源5</p><p>　　3.2 重金屬常用處理技術(shù)5</p><p>　　3.3 生物處理技術(shù)7</p><p>　　3.4 重金屬?gòu)U水處理技術(shù)展望8</p>

12、<p><b>　　4硬件設(shè)計(jì)9</b></p><p>　　4.1 污水處理系統(tǒng)的工作原理9</p><p>　　4.2 PLC的I/O資源配置11</p><p>　　4.3 變頻器13</p><p>　　5.1程序流程圖14</p><p>　　5.2 梯形圖和程序

13、15</p><p>　　6 WINC step7對(duì)污水處理系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的監(jiān)控17</p><p>　　6.1 WINCC軟件的應(yīng)用17</p><p>　　6.2 污水處理控制系統(tǒng)監(jiān)控程序17</p><p>　　7 制作和調(diào)試18</p><p>　　7.1 硬件系統(tǒng)的調(diào)試18</p>

14、<p>　　7.2 軟件系統(tǒng)的調(diào)試18</p><p>　　7.3 運(yùn)行結(jié)果18</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p>　　附錄1 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品說(shuō)明書(shū)20</p><p>　　附錄2 系統(tǒng)程序梯形圖22</p><p><b>　　1引

15、 言</b></p><p>　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們?cè)陉P(guān)注生活水平的提高和國(guó)家日益繁榮的情況下，也在逐漸重視自己周?chē)媾R的日益嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī)，在各種環(huán)境問(wèn)題中，水污染問(wèn)題尤其和人民的生活密切相關(guān)。</p><p>　　現(xiàn)代化城市供水、排水和污水處理設(shè)施是保障城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、居民生活和健康的重要基礎(chǔ)設(shè)施。由于城市在較小的空間內(nèi)集中了大量人口和產(chǎn)業(yè)，因此城市對(duì)水的需求更顯

16、得重要。因水資源短缺、供水設(shè)施能力不足和水環(huán)境污染對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和功能發(fā)揮的制約，所造成的損失極為可觀。我國(guó)城市對(duì)水的需求和水污染治理問(wèn)題在60年代先從北方和沿海少數(shù)城市開(kāi)始，70年代進(jìn)一步發(fā)展，80年代日趨尖銳和普遍，現(xiàn)已面臨界嚴(yán)峻形勢(shì)，亟需盡快解決。而近年來(lái)，水污染卻非常嚴(yán)重，人們大量用水，或排放廢水等，都會(huì)造成嚴(yán)重的水污染。</p><p>　　長(zhǎng)期以來(lái),在我國(guó)城市建設(shè)快速發(fā)展的過(guò)程中，由于對(duì)環(huán)境保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)

17、施建設(shè)重視不夠、投入不足，污水直接排入城市水系及相關(guān)流域,造成江河湖泊水質(zhì)和地下水污染,城市水環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，污水凈化就成為改善城鎮(zhèn)居民生活環(huán)境、提高人民健康水平的主要手段之一。為保證污水處理工藝可靠、順利實(shí)施，自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及控制技術(shù)的運(yùn)用要以可靠性為基礎(chǔ)，綜合考慮控制技術(shù)先進(jìn)性、可擴(kuò)展性，同時(shí)兼顧降低系統(tǒng)造價(jià)。</p><p>　　在污水處理控制系統(tǒng)中，除了存在分布區(qū)域廣、設(shè)備分散、控制點(diǎn)多及控制信

18、息復(fù)雜等要求外，同時(shí)具有控制輸入和輸出以開(kāi)關(guān)量參數(shù)居多，模擬量參數(shù)少的特點(diǎn)，而這些都是PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在，因此，以PLC為主體就成為污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要控制模式[1]。</p><p><b>　　2污水處理方案</b></p><p>　　2.1污水處理方案的選擇</p><p>　　國(guó)內(nèi)外一般都采用生化方法處理生活污水，因?yàn)樯?/p>

19、活污水的BOD5/CODcr≈0.5，可生化性強(qiáng)。接觸氧化法具有容積負(fù)荷高，停留時(shí)間短，有機(jī)物去除效果好，運(yùn)行簡(jiǎn)單和占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。為此，我們選用了工藝成熟、運(yùn)行可靠的接觸氧化法[2]。</p><p>　　2.2 污水處理流程</p><p><b>　　應(yīng)急排放</b></p><p><b>　　污水 </b&

20、gt;</p><p><b>　　污泥上清液</b></p><p>　　干污泥 （泵） 污泥回流</p><p><b>　　外運(yùn)</b></p><p>　　氯 （泵）

21、 </p><p>　　污水 </p><p>　　濾液 </p><p>　　固體雜質(zhì)、污泥 城市 </p><p>　　藥劑

22、 排水系統(tǒng) </p><p>　　空氣 </p><p>　　圖2-1 污水處理流程</p><p>　　圖2-1為污水處理系統(tǒng)流程圖，主要由粗、細(xì)自動(dòng)格柵、格柵池調(diào)節(jié)池、接觸氧化池、沉淀池、消毒池、排放池加藥系統(tǒng)、污泥好氧消化濃縮池、污泥脫水系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)房、控制室通風(fēng)消臭系統(tǒng)構(gòu)成。</p><p>　　2.

23、2.1 粗、細(xì)自動(dòng)格柵</p><p>　　污水首先通過(guò)兩套粗、細(xì)自動(dòng)格柵再進(jìn)入調(diào)節(jié)池，粗格柵距為20mm,主要去除較大雜質(zhì)，細(xì)格柵距3mm，主要去除較小雜質(zhì)。格柵位于格柵池內(nèi)，格柵池內(nèi)再備有一套人工水力格柵。當(dāng)自動(dòng)格柵需要維修時(shí)使用人工格柵，人工格柵間距為15mm。</p><p><b>　　2.2.2 格柵池</b></p><p>　　

24、格柵池是為了安置自動(dòng)粗細(xì)格柵和人工水力格柵。生活污水通過(guò)格柵后重力流入調(diào)節(jié)池,格柵池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　2.2.3 調(diào)節(jié)池</b></p><p>　　對(duì)于有些反應(yīng)，如厭氧反應(yīng)對(duì)水質(zhì)、水量和沖擊負(fù)荷較為敏感，所以對(duì)于工業(yè)廢水適當(dāng)尺寸的調(diào)節(jié)池，對(duì)水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)是厭氧反應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行的保證。作用是對(duì)水量和水質(zhì)的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)污水pH值、水溫，有預(yù)曝氣

25、作用，還可用作事故排水。</p><p>　　2.2.4 接觸氧化池</p><p>　　一般為生物接觸氧化池的簡(jiǎn)稱(chēng)　結(jié)構(gòu)包括池體，填料，布水裝置，曝氣裝置。工作原理為：在曝氣池中設(shè)置填料，將其作為生物膜的載體。待處理的廢水經(jīng)充氧后以一定流速流經(jīng)填料，與生物膜接觸，生物膜與懸浮的活性污泥共同作用，達(dá)到凈化廢水的作用。</p><p><b>　　2.2.5

26、 沉淀池</b></p><p>　　沉淀池是接觸氧化池的配套設(shè)施，其作用是使污泥從混合液中分離出來(lái)。本方案采用的是四斗平流式沉淀池。選用四斗平流式沉淀池可以降低空間高度，排泥方便。沉淀池的表面負(fù)荷為0.8 m2/m2.h，沉淀時(shí)間為2.5小時(shí)。沉積于污泥斗中的污泥由氣動(dòng)提升裝置抽取，一部分作為回流污泥流入調(diào)節(jié)池，其它的則排到污泥消化濃縮池。沉淀池出水則重力流入消毒池,沉淀池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。<

27、/p><p><b>　　2.2.6 消毒池</b></p><p>　　消毒池指的是使消毒劑與污水混合，進(jìn)行消毒的構(gòu)筑物。主要功能是殺死處理后污水中的病原性微生物。</p><p><b>　　2.2.7 排放池</b></p><p>　　出水排放池是為了儲(chǔ)存消毒后的出水，停留時(shí)間為0.75小時(shí)。該

28、水池設(shè)有液位控制系統(tǒng)。液位達(dá)到一定高度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)潛水泵，將排放水打入城市排水系統(tǒng)。液位低于一定高度時(shí)，泵自動(dòng)停止運(yùn)行,出水排放池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.2.8 加藥系統(tǒng)</p><p>　　加藥系統(tǒng)是一種具投藥、攪拌、輸送液體、自動(dòng)控制與一體的成套設(shè)備，用于電廠的原水、鍋爐給水、油田地面集輸脫水處理系統(tǒng)，石油化工各種加藥系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)。</p>

29、<p>　　2.2.9 污泥好氧消化濃縮池</p><p>　　從沉淀池排出的污泥含水率為99.2%，污泥經(jīng)過(guò)好氧消化后體積有所減少。設(shè)置污泥濃縮池的目的是降低污泥含水率，在濃縮池內(nèi)利用污泥自身的重力作用得以沉降，沉淀后的污泥含水率下降至97%，達(dá)到污泥濃縮的目的。</p><p>　　污泥濃縮池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上加固定蓋板。</p><p>　　2.2

30、.10 污泥脫水系統(tǒng)</p><p>　　將流態(tài)的原生、濃縮或消化污泥脫除水分，轉(zhuǎn)化為半固態(tài)或固態(tài)泥塊的一種污泥處理方法。經(jīng)過(guò)脫水后，污泥含水率可降低到百分之五十五至百分之八十，視污泥和沉渣的性質(zhì)和脫水設(shè)備的效能而定。脫水的方法，主要有自然干化法、機(jī)械脫水法和造粒法。自然干化法和機(jī)械脫水法適用于污水污泥。造粒法適用于混凝沉淀的污泥。</p><p>　　2.2.11 鼓風(fēng)機(jī)房、控制室<

31、;/p><p>　　鼓風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)安置3臺(tái)低噪聲三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)：2臺(tái)用于接觸氧化池的曝氣，1臺(tái)用于其它地方，如調(diào)節(jié)池、污泥消化濃縮池、氣提等。風(fēng)機(jī)上裝有消聲器，風(fēng)機(jī)房需內(nèi)襯隔音材料,控制室內(nèi)安放整個(gè)污水處理系統(tǒng)的控制和監(jiān)視系統(tǒng)。</p><p>　　2.2.12 通風(fēng)消臭系統(tǒng)</p><p>　　整個(gè)污水處理站為獨(dú)立封閉系統(tǒng)，為了達(dá)到消臭目的，處理站配有2臺(tái)離心通風(fēng)機(jī)。為了

32、保持處理站的空氣含氧量，處理站采取自然進(jìn)風(fēng)，將新鮮空氣送入處理站。生化處理系統(tǒng)所用的鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣來(lái)源也來(lái)自于該新風(fēng)系統(tǒng)[3]。</p><p>　　3 重金屬?gòu)U水的處理技術(shù)</p><p>　　3.1重金屬?gòu)U水的主要來(lái)源</p><p>　　市金屬?gòu)U水常見(jiàn)于電鍍、電子工業(yè)和冶金工業(yè)，尤其是電鍍、電子工業(yè)成水，它的成分非常復(fù)雜，除含氰廢水的酸堿廢水外，根據(jù)重金屬?gòu)U水中

33、所含重金屬元素進(jìn)行分類(lèi)， 一般可以分為含鉻廢水、含鎳廢水、含隔廢水、含銅廢水，含鋅廢水、含金廢水、含銀廢水等。</p><p>　　對(duì)于重金屬?gòu)U水，由于其對(duì)自然環(huán)境危害很大，所以國(guó)內(nèi)外普遍十分重視此類(lèi)廢水的處理，研究出多種治理技術(shù)。通過(guò)對(duì)其治，采取將有毒化為無(wú)毒，將有害轉(zhuǎn)化為無(wú)害，并且回收其中的貴金屬，將凈化后的廢水循環(huán)使用等措施，消除和減少重金屬的排放量，隨著電鍍、電子工業(yè)的快速發(fā)展和環(huán)保要求的日益提高，目前，

34、此類(lèi)行業(yè)已逐漸采用清滯生產(chǎn)工藝、總量控制和循環(huán)經(jīng)濟(jì)整合階段，資源回收利用和閉路循環(huán)是重金屬?gòu)U水處理發(fā)展的主流方向[3]。</p><p>　　3.2 重金屬常用處理技術(shù)</p><p>　　3.2.1 中和沉淀</p><p>　　中和沉淀法是使廢水中加入堿進(jìn)行中和以應(yīng)，使重金屬生成不容于水的氫氧化物沉淀形式加以分離。中和沉淀法操作簡(jiǎn)單，是常用的處理法。實(shí)踐證明在操

35、作中需要注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　中和沉淀后，廢水中若PH值高，需要中和處理后才可排放；</p><p>　　廢水中常常有多種重多種重金屬共存，當(dāng)含有多種兩性金屬時(shí)，PH值偏高，可能有再溶解傾向，因此要嚴(yán)格控制PH值，實(shí)行分段沉淀；</p><p>　　有些陰離子如：鹵素、氰根等有可能與重金屬形成絡(luò)合物，因此要在中和之前需經(jīng)過(guò)預(yù)處理；</p>

36、<p>　　有些顆粒小，不易沉淀，則需加入絮凝劑輔助沉淀生成。</p><p>　　3.2.2 硫化物沉淀法</p><p>　　加入硫化物沉淀劑使廢水重金屬離子生成硫化物沉淀后從廢水中去除的方法。</p><p>　　與中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是：重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低，反應(yīng)時(shí)最佳PH值在7—9之間，處理后的廢水不用中和，

37、硫化物沉淀法的缺點(diǎn)是：硫化物沉淀物顆粒小，易形成膠體；硫化物沉淀劑本身在水中殘留，遇酸生成硫化氫氣體，產(chǎn)生二次污染。為了防止二次污染問(wèn)題，英國(guó)學(xué)者研究出了改進(jìn)的硫化物沉淀法，即在需處理的有選擇性的加入硫化物離子和另一重金屬離子。由于加進(jìn)去的重金屬的硫化物比廢水中的重金屬的硫化物更易溶解，這樣廢水中原有的重金屬比添加進(jìn)去的重金屬先分離出去，同時(shí)能夠有效地避免硫化氫的生成和硫化物離子殘留的問(wèn)題[3]。</p><p>

38、;　　3.2.3 氧化還原處理</p><p><b>　　1 化學(xué)還原法</b></p><p>　　電鍍廢水中的Cr主要以Cr6+離子存在，因此向廢水段加還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+后，投加石灰或NaOH產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀分離去除。化學(xué)還原法治理電鍍廢水是最早應(yīng)用的治理技術(shù)之一，在我國(guó)有著廣泛的應(yīng)用，其治理原理簡(jiǎn)單、操作易于掌握、能承受大水量的和高濃度

39、廢水沖擊。根據(jù)投加還原劑的不同，可分為FeSO4法、NaHSO3法、SO2法等。</p><p>　　應(yīng)用化學(xué)還原法處理含Cr廢水，堿化時(shí)一般用石灰，蛤廢渣多；用NaOH或Na2CO3，則污泥少，但藥劑費(fèi)用高，處理成本大，這是化學(xué)還原法的缺點(diǎn)。</p><p><b>　　2 電解法</b></p><p>　　電解法處理含Cr廢水在我國(guó)已經(jīng)有

40、十多年的歷史，具有去除率高、無(wú)二次污染、所沉淀的重金屬可回盡管利用等優(yōu)點(diǎn)。人約有30多種廢水溶液中的金屬離子可進(jìn)行電沉積。電解法是一種比較成熟的處理技術(shù)，能減少污泥的生成量，且能回收Cu、Ag、Cd等金屬，已應(yīng)用于治理。不過(guò)電解法成本比較高，一般經(jīng)濃縮后再電解經(jīng)濟(jì)效益較好。</p><p>　　近年來(lái)，電解法迅速發(fā)展，并對(duì)鐵銷(xiāo)內(nèi)電解進(jìn)行了深入研究，利用鐵悄內(nèi)電解原理研制的動(dòng)態(tài)理裝置對(duì)重金屬離子有很好的去除效果。&

41、lt;/p><p>　　另外，高壓脈沖電凝系統(tǒng)為當(dāng)今世界新一代電化學(xué)水處理設(shè)備，對(duì)表面處理、涂裝廢水以及電鍍混合的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有顯著的治理效果。高壓脈沖電鍍法比傳統(tǒng)電解法電流效率提高20%至30%；節(jié)省電能達(dá)到30%至40%；污泥產(chǎn)生量少；對(duì)重金屬去除率可達(dá)96%至99%。</p><p><b>　　3 離子交換法</b></p&g

42、t;<p>　　離子交換處理法是利用離子交換劑分離廢水中有害物質(zhì)的方法，應(yīng)用的離子交換劑有離子交換樹(shù)脂、沸石等等，離子交換樹(shù)脂有凝膠型和人孔型。前者有選擇性，后者制造復(fù)雜、成本高、再生劑耗量大，因而在應(yīng)用上受到很大限制。離子變換是靠交換劑自身所帶的能自由移動(dòng)的離子與被處理的溶液中的離子通過(guò)離子交換來(lái)實(shí)現(xiàn)的。推動(dòng)離子交換的動(dòng)力是離子間濃度差和交換劑上的功能基對(duì)離子的親和能力，多數(shù)情況下離子是先被吸附，再被交換，離子交換劑只有

43、吸附、交換雙重作用。這種材料的應(yīng)用越來(lái)越多，如潤(rùn)土，它是以蒙脫石為主要成分的粘土，只有吸水膨脹性好、比表面積大、較強(qiáng)的吸附能力和離子交換能力，若經(jīng)改良后其吸附及離子交換的能力更強(qiáng)，但是卻較難再生，天然沸石在對(duì)重金屬處理方面比潤(rùn)土具有更大的優(yōu)點(diǎn)；沸石是含網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物，其內(nèi)部多孔，比表面積大，只有獨(dú)特的吸附和離子交換能力。研究表明，沸石從廢水中去除重金屬離子的機(jī)理，多數(shù)情況下是有吸附和離子交換雙重作用，隨流速增加，離子交換將取代吸

44、附作用占主要地位。若用NaCl對(duì)天然沸石進(jìn)行預(yù)處理可提高吸附和離子交換能力。通過(guò)吸附和離子交換再生過(guò)程，重金屬離子嘗試可濃縮提高30倍。在NaCl再生</p><p>　　3.3 生物處理技術(shù)</p><p>　　由于傳統(tǒng)治理方法有成本高、操作復(fù)雜、對(duì)于人流量低濃度的有害污染難處理等缺點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多年的探索和研究，生物治理技術(shù)日益受到人膠的重視。隨著耐重金屬毒性微生物的研究進(jìn)展，采用生物技術(shù)處

45、理電鍍重金屬?gòu)U水呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展勢(shì)頭，根據(jù)生物去除重金屬離子的機(jī)理不同可分為生物吸附法、生物化學(xué)法以及植物修復(fù)法。</p><p>　　3.3.1 生物吸附法</p><p>　　生物吸附法是利用生物體本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分特性來(lái)吸附溶于水中的金屬離子；再通過(guò)固液兩相分離去除水溶液中的金屬離子的方法。利用胞外聚合物分離金屬離子，有些細(xì)菌在生長(zhǎng)過(guò)程中釋放的蛋白質(zhì)，能使溶液中可溶性的重金</p

46、><p>　　屬離子轉(zhuǎn)化為沉淀物而去除。生物吸附劑具有來(lái)源廣、價(jià)格低、吸附能力強(qiáng)、易于分離回盡管重金屬等特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用[3]。</p><p>　　3.3.2 植物修復(fù)法</p><p>　　植物修復(fù)法是指利用高等植物通過(guò)吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金屬含量，以達(dá)到治理污染、修復(fù)環(huán)境的目的。植物修復(fù)法是利用生態(tài)工程治理環(huán)境的一種有效方法，它

47、是生物技術(shù)處理企業(yè)廢水的一種延伸，利用植物處理重金屬，主要有三部分組成：</p><p>　　利用金屬積累植物或超積累植物從吸取、沉淀或富集有毒金屬；</p><p>　　利用金屬積累植物或超積累植物降低有毒金屬活性，從而可減少重金屬被淋濾到地下或通過(guò)空氣載體擴(kuò)散；</p><p>　　利用金屬積累植物或超積累植物將土壤中或水中的重金屬萃取出來(lái)，富集并輸送到植物根部

48、可盡管割部分和植物地上枝條部分。通過(guò)收獲或移去已積累和富集了重金屬植物的枝條，降低土壤或廢水體中的重金屬濃度。</p><p>　　3.4 重金屬?gòu)U水處理技術(shù)展望</p><p>　　隨著全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)技術(shù)越來(lái)越受到人們關(guān)注。電鍍重金屬?gòu)U水治理從未端治理已向清潔生產(chǎn)工藝、物質(zhì)循環(huán)利用、用等綜合防治階段發(fā)展。未來(lái)電鍍重金屬?gòu)U水治理將突出以下幾個(gè)方面：</p

49、><p>　　貫徹循環(huán)經(jīng)濟(jì)、重視清潔生產(chǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。</p><p>　　重金屬處理技術(shù)很多，其中生物技術(shù)是具有較大民展?jié)摿Φ募夹g(shù)，具有成本低、效益高，不造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于已經(jīng)污染的、范圍大的處環(huán)境，可采用植物修復(fù)技術(shù)治理，在治污的同時(shí)，不僅美化了環(huán)境，還可以獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　綜合一體化技術(shù)是未來(lái)重金屬?gòu)U水治理技術(shù)的熱點(diǎn)。重金屬?gòu)U水種

50、類(lèi)繁多，各種重金屬也因其行業(yè)和工氣差異很大，僅使用一種廢水治理方法往往有其局限性，因此，綜合多種治理技術(shù)特點(diǎn)的一體化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。</p><p><b>　　4硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 污水處理系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　4.1.1 控制系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　消毒池電氣控制系統(tǒng)P

51、LC為核心控制器，選用S7-300型號(hào)，通過(guò)檢測(cè)操作面板按鈕的輸入，各類(lèi)傳感器的輸入，以相關(guān)模擬量的輸入，完成相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行，停止和調(diào)速控制。</p><p>　　圖4-1 消毒池電氣控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　4.1.2 工作過(guò)程</p><p>　　在手動(dòng)狀態(tài)下，各類(lèi)設(shè)備的控制是根據(jù)操作面板上的按鈕輸入來(lái)控制，無(wú)邏輯控制，即可不根據(jù)傳感器的狀態(tài)進(jìn)

52、行控制。在自動(dòng)方式下進(jìn)行閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到外部傳感器的狀態(tài)對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟?？刂疲涔ぷ鬟^(guò)程如下。</p><p>　　1.接通電源，啟動(dòng)自動(dòng)控制方式，啟動(dòng)潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。</p><p>　　2.運(yùn)行粗、細(xì)格柵機(jī)，進(jìn)行間歇運(yùn)行，即運(yùn)行一段時(shí)間然后停止一段時(shí)間，循環(huán)進(jìn)行。</p><p>　　3.根據(jù)反饋回來(lái)的液位差狀態(tài)控制清污機(jī)的運(yùn)行與停止。</p&g

53、t;<p>　　4.進(jìn)水泵房中的潛水泵根據(jù)液面高低進(jìn)行運(yùn)行、停止及運(yùn)行數(shù)量的控制。</p><p>　　污泥回流泵的支行與停止根據(jù)液面的高低進(jìn)行控制。</p><p>　　5.通過(guò)潷水器上升下降進(jìn)水排水完成污水的凈化。</p><p>　　4.1.3 污水處理系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4-1 為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的部分

54、主電路圖。三臺(tái)電機(jī)分別為潛水泵電機(jī)（M1）、清污機(jī)電機(jī)（M2）、曝氣機(jī)電機(jī)（M3）。接觸器KM3、KM2、KM6分別控制M1、M2、M3的工頻運(yùn)行；接觸器KM5、KM9分別控制M1、M3的變頻運(yùn)行；FR1、FR2、FR3分別為三臺(tái)電機(jī)過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器;QF1主電路的空氣開(kāi)關(guān);FU1為主電路的熔斷器。選用的MM440變頻器是用來(lái)控制電機(jī)M1、M3變頻運(yùn)行的[4]。</p><p>　　圖4-2 消毒池工業(yè)污水得

55、理系統(tǒng)部分主電路圖</p><p>　　表4-1為系統(tǒng)電器元件清單： </p><p>　　表4-1 系統(tǒng)元件表</p><p>　　4.2 PLC的I/O資源配置</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對(duì)PLC的I/O進(jìn)行配置,見(jiàn)表4-2：</p><p>　　表4-2 系統(tǒng)I/O表</p>

56、<p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計(jì)出工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的硬件連線圖如圖所示[4]。</p><p>　　圖4-3消毒池工業(yè)污水處理系統(tǒng)PLC硬件接線圖</p><p><b>　　4.3 變頻器</b></p><p>　　4.3.1 變頻器選型</p><p>　　該系統(tǒng)選 用的變頻器是西門(mén)子MM

57、440變頻器，只有多個(gè)繼電器輸出，具有多個(gè)模擬量輸出，2個(gè)模擬量輸入，6個(gè)帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換為NPN/PNP接線。它是一種風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載專(zhuān)用變頻器，能適用于各種變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，尤其是適用于工業(yè)部門(mén)的水泵和風(fēng)機(jī)。該型變頻器，只有能源利用率高的特點(diǎn)，優(yōu)化了部分結(jié)構(gòu)與功能，便于工作人員進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)。它們具有很運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開(kāi)關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)生的噪聲。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)

58、提供良好的保護(hù)[8]。</p><p>　　4.3.2 變頻器參數(shù)設(shè)置</p><p>　　該污水處理系統(tǒng)中的MM440變頻器是一種風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載專(zhuān)用變頻器，能適用于各種變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，尤其適合用于工業(yè)部門(mén)的水泵和風(fēng)機(jī)。該變頻器，具有能源利用率高的特點(diǎn)，優(yōu)化了部分結(jié)構(gòu)與功能，便于工作人員進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)其控制功能。在此控制系統(tǒng)中，需要對(duì)變頻器進(jìn)行通信控制，因此需先對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要對(duì)以

59、下幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整[8]。</p><p><b>　　5 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　5.1程序流程圖</b></p><p>　　程序主要依據(jù)進(jìn)水、反應(yīng)、深沉、排水，根據(jù)各環(huán)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行善進(jìn)行編制。如圖5.1所示[10]。</p><p>　　圖5-1 程序流程圖</

60、p><p>　　5.2 梯形圖和程序</p><p>　　SBR池開(kāi)始進(jìn)水，設(shè)定為早8點(diǎn)，進(jìn)水2 個(gè)小時(shí)，通過(guò)1#電動(dòng)碟閥控制， </p><p>　　對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖5-2所示</p><p>　　圖5-2 SBR池進(jìn)水梯形圖</p><p>　　2小時(shí)以后，1#電動(dòng)蝶閥停止進(jìn)水，回流泵，風(fēng)機(jī)，進(jìn)水泵開(kāi)始工作。</

61、p><p>　　對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖5-3所示</p><p>　　圖5-3各類(lèi)泵運(yùn)行梯形圖</p><p>　　風(fēng)機(jī)開(kāi)始曝氣，電動(dòng)蝶閥停止進(jìn)水，風(fēng)機(jī)繼續(xù)曝氣；持續(xù)曝氣6小時(shí)后，1#風(fēng)機(jī)停止曝氣，靜置1小時(shí)。</p><p>　　對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖5-4所示</p><p>　　圖5-4 風(fēng)機(jī)工作梯形圖</p>&

62、lt;p>　　1#SBR池靜默1小時(shí)后，此時(shí)，水面分層，污泥沉降置底，上消液用潷水器水器排出，排水1小時(shí)，靜置1小時(shí)后，開(kāi)始排水，1#池內(nèi)1#潷水器啟動(dòng)，由上頂點(diǎn)緩慢向下移動(dòng)。助記程序?yàn)椋?lt;/p><p>　　對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖5-5所示</p><p>　　圖5-5潷水器工作梯形圖</p><p><b>　　以下程序詳見(jiàn)附錄2</b>&

63、lt;/p><p>　　6 WINC step7對(duì)污水處理系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的監(jiān)控</p><p>　　6.1 WINCC軟件的應(yīng)用</p><p>　　在上位機(jī)上使用WINCC軟件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)界面，用戶對(duì)一些重要的模擬量輸入?yún)?shù)如流量、溫度、壓力等進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，當(dāng)處于監(jiān)控下的任何一個(gè)變量超出預(yù)設(shè)的安全值時(shí)，報(bào)警燈就會(huì)立即閃爍，在操作員現(xiàn)行操作畫(huà)面上給予提示，為了將

64、下位機(jī)讀取的數(shù)據(jù)在上位機(jī)上實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，在WINCC的圖形編輯器中，可組態(tài)WINCC用戶歸檔表單元，它將允許在運(yùn)行系統(tǒng)中以表格形式顯示用戶歸檔中的在線數(shù)據(jù)，根據(jù)該污水處理廠的實(shí)際需要，創(chuàng)建PH值、溶解氧、液位歸檔。</p><p>　　6.2 污水處理控制系統(tǒng)監(jiān)控程序</p><p>　　監(jiān)控軟件的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行界面如下圖6-1所示。</p><p>　　圖6-1 人機(jī)界

65、面程序圖</p><p><b>　　7 制作和調(diào)試</b></p><p>　　7.1 硬件系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　首先將各硬件接好，再檢查總供電及各設(shè)備供電是否正常，然后檢查設(shè)備的電氣控制和儀表及控制系統(tǒng)是否正常，這些工作完畢之后，開(kāi)始進(jìn)行調(diào)試[10]。</p><p>　　1.供電線路的設(shè)置和檢驗(yàn)，用萬(wàn)用表

66、檢測(cè)電路確保接線的正確性，防止220V和24V線路連接錯(cuò)誤；</p><p>　　2.電機(jī)直接加三相電源調(diào)試，檢測(cè)電機(jī)工作狀態(tài)；</p><p>　　3.變頻器加電機(jī)進(jìn)行調(diào)試，檢測(cè)能否正常進(jìn)行變頻調(diào)速；</p><p>　　4.檢查PLC單元能否正常工作；</p><p>　　5.PLC加變頻器聯(lián)機(jī)調(diào)試。</p><p&g

67、t;　　7.2 軟件系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　在STEP7軟件中，通過(guò)編程，將編好的程序下載到PLC中進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，檢查程序是否有錯(cuò)誤。在輸送程序時(shí)，要注意將PLC的狀態(tài)調(diào)為STOP，程序輸送成功之后，再調(diào)成RUN[10]。</p><p><b>　　7.3 運(yùn)行結(jié)果</b></p><p>　　SBR池開(kāi)始進(jìn)水，設(shè)定為早8點(diǎn)，進(jìn)水2

68、個(gè)小時(shí)，通過(guò)1#電動(dòng)碟閥控制。</p><p>　　回流泵，風(fēng)機(jī)，進(jìn)水泵開(kāi)始工作風(fēng)機(jī)開(kāi)始曝氣，電動(dòng)蝶閥停止進(jìn)水，風(fēng)機(jī)繼續(xù)曝氣。持續(xù)曝氣6小時(shí)后，1#風(fēng)機(jī)停止曝氣，靜置1小時(shí)。1#SBR池靜默1小時(shí)后，此時(shí)，水面分層，污泥沉降置底，上消液用潷水器水器排出。</p><p>　　排水1小時(shí)，靜置1小時(shí)后，開(kāi)始排水，1#池內(nèi)1#潷水器啟動(dòng)，由上頂點(diǎn)緩慢向下移動(dòng)。潷水器下潛一小段距離后停止。潷水器

69、潛至下頂點(diǎn)潷水結(jié)束后，迅速自動(dòng)升回至上頂點(diǎn)停住。至此，潷水1小時(shí)結(jié)束。1小時(shí)后，至此，第一周期結(jié)束，開(kāi)始下一循環(huán)周期進(jìn)水，曝氣，回流，以后各周期依次類(lèi)推。</p><p><b>　　8 總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使我了解到，要想設(shè)計(jì)一個(gè)PLC控制系統(tǒng)，首先要對(duì)工藝進(jìn)行細(xì)致的分析，詳細(xì)了解被控對(duì)象和控制要求，這樣才能真正明白自己所要完

70、成的任務(wù)是什么。所以我首先對(duì)污水處理的工藝流程進(jìn)行了分析。通過(guò)學(xué)習(xí)得知污水處理分為預(yù)處理、一級(jí)處理、二級(jí)處理、深度處理和污泥處理以及填埋這幾個(gè)過(guò)程。</p><p>　　利用粗格柵，將污水中的較大雜質(zhì)去除，通過(guò)檢水泵時(shí)刻檢測(cè)液面高度，細(xì)格柵除去污水中的較小雜質(zhì)，氧化池在好氧條件下降解污水中的有機(jī)物，沉淀池使污泥從混合液中分離出來(lái)。在消毒池中利用氯殺死細(xì)菌，從而抑制水中殘存細(xì)菌的再度繁殖；最后對(duì)污水進(jìn)行消毒，除臭，

71、整個(gè)污水處理流程就基本宣告成功。</p><p>　　通過(guò)這段時(shí)間的學(xué)習(xí)，讓我學(xué)到了很多的知識(shí)，鍛煉了自己獨(dú)立思考的能力，進(jìn)一步加深了解了PLC在實(shí)踐當(dāng)中的應(yīng)用。更加熟悉了PLC硬件和軟件的工作原理，最終基本完成了預(yù)定的目標(biāo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 柴瑞娟. 西門(mén)子PLC高

72、級(jí)培訓(xùn)教程M].北京：人民郵電出版社，2009，3. [2] 陳 浩.案例解說(shuō)PLC、觸摸屏及變頻器綜合應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009，8. [3] 巫莉.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].中國(guó)電力出版社 [M].北京：中國(guó)電力出版社2006，8. [4] 龐克旺.基于PLC和GPRS無(wú)線通信的污水廠監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電氣自動(dòng)化，2010,5（32）</p>

73、<p>　　[5] 王樹(shù)東.自適應(yīng)模糊控制和PCC在污水處理控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電氣自動(dòng)化,2010,5</p><p><b>　　(32).</b></p><p>　　[6] 馬寧. S7-300PLC和MM440變頻器的原理與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社2006,9. [7] 龔仲華.S7-200/300/40

74、0PLC應(yīng)用技術(shù)（通用篇）[M].北京：人民郵電出版社2007,6.</p><p>　　[8] 冉翔.變頻調(diào)速技術(shù)在恒壓供氣系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化2009,6（36）：36-38</p><p>　　[9] 吳啟紅，變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù)實(shí)操指導(dǎo)書(shū)[M].機(jī)械工業(yè)出版社2007,3.</p><p>　　[10] S.BR

75、IAN MORRISS，可編程邏輯控制器[M].機(jī)械工業(yè)出版社 2007,5.</p><p>　　[11] Keith L. Smith, Wastewater Treatment Principles and Regulations [J]. Ohio State University Extension Fact Sheet,1993.</p><p>　　附錄1 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品說(shuō)明書(shū)

76、</p><p><b>　　一、作品名稱(chēng)</b></p><p><b>　　污水處理控制系統(tǒng)</b></p><p><b>　　二、作品功能</b></p><p>　　1、本系統(tǒng)是工業(yè)區(qū)污水處理系統(tǒng)，平均日處理污水達(dá)100噸左右。</p><p>

77、;　　2、本系統(tǒng)可以回收污水中的銅、鋅、鉛等重金，并實(shí)現(xiàn)回收得用，變廢為寶。</p><p><b>　　三、操作步驟</b></p><p>　　供電線路的設(shè)置和檢驗(yàn)，用萬(wàn)用表檢測(cè)電路確保接線的正確性，防止220V和24V線路連接錯(cuò)誤；</p><p>　　電機(jī)直接加三相電源調(diào)試，檢測(cè)電機(jī)工作狀態(tài)；</p><p>　

78、　變頻器加電機(jī)進(jìn)行調(diào)試，檢測(cè)能否正常進(jìn)行變頻調(diào)速；</p><p>　　檢查PLC單元能否正常工作；</p><p>　　PLC加變頻器聯(lián)機(jī)調(diào)試。</p><p>　　在STEP7軟件中，通過(guò)編程，將編好的程序下載到PLC中進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，檢查程序是否有錯(cuò)誤。在輸送程序時(shí)，要注意將PLC的狀態(tài)調(diào)為STOP，程序輸送成功之后，再調(diào)成RUN。</p><

79、;p><b>　　注意事項(xiàng)</b></p><p>　　自動(dòng)控制模式時(shí)，系統(tǒng)包括：粗格柵系統(tǒng)、潛水泵系統(tǒng)、細(xì)格柵系統(tǒng)、曝氣沉砂系統(tǒng)、污泥回流系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)。啟動(dòng)按鈕后，運(yùn)行粗，細(xì)格柵機(jī)，格柵機(jī)運(yùn)行20分鐘定時(shí)到后停止運(yùn)行2小時(shí)，2小時(shí)定時(shí)到后又開(kāi)始運(yùn)行20分鐘。 潛水泵啟動(dòng)之后，檢測(cè)液面高度，低于最低位傳感器時(shí)，開(kāi)始定時(shí)，定時(shí)到后若仍低于最低位，則停止?jié)撍眠\(yùn)行，反之，繼續(xù)運(yùn)行。檢