基于plc的污水處理控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p>　　基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)</p><p>　　班 級(jí) ：自動(dòng)化１０２</p><p>　　專(zhuān) 業(yè) ：電氣自動(dòng)化 </p><p>　　所 在 系：電氣工程系 </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　完成時(shí)間2012年1２月1日至2013年

2、３月21日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來(lái),污水處理廠已成為各個(gè)城市最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。尤其是中小城市,新建或擴(kuò)建污水處理廠已成為當(dāng)?shù)卣纳迫嗣裆钏降念^等大事。隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展、完善,污水處理廠的自動(dòng)化水平也相應(yīng)提高。而PLC控制器以其技術(shù)成熟、通用性好、可靠性高、安裝靈活、擴(kuò)展方便、性能價(jià)格比高等

3、一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文主要介紹了污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成、功能及如何利用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,并介紹了在系統(tǒng)實(shí)施中遇到的若干問(wèn)題及其解決措施。在污水處理中采用PLC控制系統(tǒng)改造后，提高了自動(dòng)控制的可靠性,不僅減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,而且提高了污水處理廠的運(yùn)行效率和運(yùn)行效益,實(shí)現(xiàn)了污水廠生產(chǎn)管理的科學(xué)性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC,污水處理，工藝流程</p>&

4、lt;p>　　Design based on the PLC industrial sewage processing system</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In recent years, sewage treatment plant has already become one of the most imp

5、ortant infrastructures in every city, and especially in small and medium-sized ones, to build and expand such plants has been on the local governments’ top agenda to improve peoples’ life. With the development and improv

6、ement of automation technique and computer technology, automation level of sewage treatment plants has also made a corresponding leap. While PLC has series of merits such as: mature technique, fine univ</p><p&

7、gt;　　Key words: PLC, Sewage treatment,craftwork flow</p><p><b>　　目　　錄 </b></p><p><b>　　1 緒 論5</b></p><p>　　1.1工業(yè)污水處理的發(fā)展趨勢(shì)6</p><p>　　1.2課題的背

8、景6</p><p>　　1.3研究目的和意義7</p><p>　　1.4課題主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容7</p><p>　　2 工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)總體介紹8</p><p>　　2.1工業(yè)污水處理基本概念8</p><p>　　2.2 常用的工業(yè)污水處理工藝9</p><p>　　2.3

9、工業(yè)污水處理系統(tǒng)控制形式11</p><p>　　2.4 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能要求14</p><p>　　3 硬件系統(tǒng)配置15</p><p>　　3.1主要組成部分15</p><p>　　3.2電氣控制系統(tǒng)16</p><p>　　3.3工業(yè)污水處理系統(tǒng)的工作原理18</p><

10、p>　　4 PLC的I/O資源配置19</p><p>　　4.1數(shù)字量輸入/輸出部分19</p><p>　　4.2模擬量輸入/輸出部分20</p><p>　　4.3 PLC硬件接線圖21</p><p>　　5 調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果 22</p><p>　　5.1硬件系統(tǒng)的調(diào)試22</p&g

11、t;<p>　　5.2軟件系統(tǒng)的調(diào)試22</p><p>　　5.3運(yùn)行結(jié)果23</p><p><b>　　6 結(jié)論 24</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：25</b></p><p><b>　　致 謝26</b></p>

12、;<p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　我國(guó)是個(gè)缺水的國(guó)家，人均水資源占有量?jī)H為世界人均占有量的1/4。而且我國(guó)的水資源在時(shí)空和地域分布上的分布不均勻，更加重了實(shí)際的缺水情況。因此近些年來(lái)我國(guó)城市水資源進(jìn)一步緊張，許多城市嚴(yán)重缺水。與此同時(shí)，水資源污染卻日益嚴(yán)重，因此許多工廠都建立自己的自來(lái)水處理廠，來(lái)改變目前水資源緊缺且污染的現(xiàn)狀。而且我國(guó)水資源時(shí)空分布

13、極不均衡，全國(guó)500多個(gè)城市缺水，其中多個(gè)嚴(yán)重缺水，北方地區(qū)缺水現(xiàn)象尤其嚴(yán)重，人均擁有淡水量?jī)H有240噸。令人擔(dān)憂的是淡水總量日益減少，用水成本不斷升高，淡水的浪費(fèi)非常嚴(yán)重。我國(guó)北方地區(qū)水資源的超采，己形成漏斗地勢(shì)、水位下降、湖泊干涸、河水?dāng)嗔?、生態(tài)惡化。淡水資源的短缺己經(jīng)成為我國(guó)急需解決的問(wèn)題。</p><p>　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)環(huán)保事業(yè)也越來(lái)越重視，越來(lái)越多的污水處理廠正在興建或待建中，只要稍上規(guī)

14、模的污水處理廠，無(wú)一例外地都使用了PLC作為其自控系統(tǒng)的主要設(shè)備。</p><p>　　工業(yè)污水處理自動(dòng)控制近年來(lái)一直是控制領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。伴隨著技術(shù)進(jìn)步、工藝改進(jìn)、系統(tǒng)完善的同時(shí),對(duì)工業(yè)污水處理的控制也提出了更高的要求。本系統(tǒng)構(gòu)建了基于PLC的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò),采用PC機(jī)和PLC組成網(wǎng)絡(luò)控制。為提高系統(tǒng)可靠性,用工控機(jī)作為上位機(jī),PLC作為下位機(jī),控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行。PLC編程采用了一種簡(jiǎn)便實(shí)用的方式。從而實(shí)現(xiàn)污

15、水處理過(guò)程的自動(dòng)控制功能，同時(shí)與合流中央監(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)改造最終達(dá)到無(wú)人或少人值守的目的。本系統(tǒng)大大提高了污水處理的自動(dòng)化水平[1]。</p><p>　　1.1工業(yè)污水處理的的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　我國(guó)工業(yè)污水處理技術(shù)從“七五”國(guó)家科技攻關(guān)開(kāi)始逐步進(jìn)行研究?！捌呶濉焙汀鞍宋濉惫リP(guān)項(xiàng)目在氧化塘、土地處理和復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)等自然處理

16、技術(shù)方面的研究較多，以這些成果為設(shè)計(jì)依據(jù)，建立了一些氧化塘、土地處理等污水示范工程。在人工處理技術(shù)方面，“八五”對(duì)高負(fù)荷活性污泥、高負(fù)荷生物膜、一體化氧化溝技術(shù)進(jìn)行了深入研究。研究成果己被應(yīng)用于大批工業(yè)污水處理廠。污水廠污泥處置問(wèn)題在“九五”科技攻關(guān)中受到重視，并配套開(kāi)發(fā)成套的污泥處理。經(jīng)過(guò)“七五”、“八五”和“九五”期間的努力，我國(guó)在工業(yè)污水處理技術(shù)方面取得了較大的成就。目前在水污染治理技術(shù)上，我國(guó)已能提供下列工藝技術(shù)傳統(tǒng)活性污泥法技

17、術(shù)、各種新型活性污泥工藝如：SBR法和氧化溝技術(shù)等、酸化水解好氧技術(shù)和多種類(lèi)型的穩(wěn)定塘技術(shù)等，這些污水治理技術(shù)已經(jīng)在水體污染、改善水體環(huán)境方面發(fā)揮了突出的作用，標(biāo)志著我國(guó)工業(yè)污水處理事業(yè)發(fā)展到了一個(gè)嶄新的階段。現(xiàn)階段，我國(guó)工業(yè)污水處理的工作重點(diǎn)已經(jīng)從工藝技術(shù)的研究轉(zhuǎn)移到具體項(xiàng)目的實(shí)施。</p><p>　　在凈水行業(yè)，現(xiàn)有的城鎮(zhèn)凈水廠已經(jīng)趨于完善，但在農(nóng)村的飲水狀況卻讓人擔(dān)憂，大部分的農(nóng)村人口直接飲用地下水或地表

18、水，農(nóng)村集中供水是一種發(fā)展趨勢(shì)。農(nóng)村凈水廠的建設(shè)將是凈水廠的主要組成之一。</p><p>　　我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，中水處理回用使城市污水成為一種清潔安全的城市水資源，能夠在很大程度上緩解城市水資源匱乏的狀態(tài)，并進(jìn)一步減少對(duì)下游城市水資源的污染，降低下游城市水資源的凈化難度。 </p><p>　　根據(jù)《城市污水處理及污水防治技術(shù)政策》，2010年全國(guó)省市城市和建制鎮(zhèn)的污水平均處理

19、率不低于50％，省市城市的污水處理率不低于60％，重點(diǎn)城市的污水處理率不低于70％。新建污水廠仍是我國(guó)治理水資源的一個(gè)重要組成。</p><p>　　水處理行業(yè)，由于各廠的水源不同，所包含的污染物不同，相應(yīng)的處理工藝也不同。水處理工藝的多樣性、復(fù)雜性也是水處理行業(yè)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。</p><p>　　凈水處理、污水處理和中水處理的設(shè)備眾多，設(shè)備也更加專(zhuān)業(yè)化。怎樣實(shí)現(xiàn)對(duì)其便捷穩(wěn)定的控制變

20、得至關(guān)重要。</p><p><b>　　1.2課題的背景</b></p><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

21、社會(huì)效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益的研究課題。</p><p>　　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)

22、前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法。</p><p>　　1.3研究目的和意義</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)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

23、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300 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

24、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>　　1.4課題主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p><p>　　本課題主要設(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>　　（1）介紹了工業(yè)污水處理的基本內(nèi)容，包括工

25、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>　　（3）具體分析設(shè)計(jì)工業(yè)污水處理的硬件系統(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>　?。?）工業(yè)污水處理系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行。</

26、p><p>　　2 工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)總體介紹</p><p>　　2.1工業(yè)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，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；

27、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(lèi)。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

28、碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物。有機(jī)物的種類(lèi)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, BOD）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

29、 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(kāi)始的幾天最快，在20℃溫度下，污水五日生化需氧量(BOD5)，約占BOD20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

30、量。</p><p>　　2.2 常用的工業(yè)污水處理工藝</p><p>　　不同的工業(yè)污水處理對(duì)象，不同的工業(yè)污水處理環(huán)境，將需要有不同的工業(yè)污水處理工藝來(lái)處理。因此，在選擇工業(yè)污水處理工藝的時(shí)候必需要認(rèn)真考慮當(dāng)?shù)匚鬯那闆r，以及實(shí)際的工業(yè)污水處理的環(huán)境。</p><p>　　工業(yè)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

31、單一使用，也可以針對(duì)不同的污水混合使用。目前，工業(yè)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。常用的工業(yè)污水處理工藝有以下幾種。</p><p>　?。?）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工業(yè)污水處理工藝，其工業(yè)污水處理的關(guān)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&

32、gt;<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)有：普通曝氣池占地多，建設(shè)投資大，滿(mǎn)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/

33、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)的一種工業(yè)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：</

34、p><p>　　圖2-2 A/O法工藝流程圖</p><p>　　（3）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)的一種工業(yè)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）；O代表（好氧的）。A2/O是一種厭氧—缺氧—好氧工業(yè)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)除磷脫氮有要求的工業(yè)污水處理。因此

35、，在對(duì)除磷脫氮有特別要求的城市工業(yè)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(chēng)，該工藝沒(méi)有初沉淀，將曝氣池分為高低負(fù)荷兩段，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BO

36、D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)于高濃度的工業(yè)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)

37、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)模的城市工業(yè)污水處理廠，且有明顯的節(jié)能效果，而對(duì)于有脫氮要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般不宜采用。</p><p>　　（5）SBR法。SBR法是歇式活性污泥法的簡(jiǎn)稱(chēng)，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

38、來(lái)運(yùn)行的活性污泥工業(yè)污水處理技術(shù)，又稱(chēng)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>&

39、lt;p>　　2.3本設(shè)計(jì)系統(tǒng)工業(yè)污水處理工藝及描述：</p><p>　　本工業(yè)污水處理工藝流程圖如下圖2-4所示：</p><p>　　圖2-4 工藝流程圖</p><p>　　污水由進(jìn)水系統(tǒng)通過(guò)粗格柵和清污機(jī)進(jìn)行初步排除大塊雜質(zhì)物體，到達(dá)除砂池中。在除砂池系統(tǒng)中細(xì)格柵和轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)進(jìn)一步凈化污水中的細(xì)小顆粒物體，將污水中的細(xì)小沙粒濾除后進(jìn)入氧化溝反應(yīng)池。在

40、該氧化溝系統(tǒng)中進(jìn)行生化處理，分解污水中的有害物質(zhì)，此環(huán)節(jié)用到一些化學(xué)藥劑來(lái)加強(qiáng)處理效果，如復(fù)合堿、氯氣、油絮凝劑等。對(duì)污水進(jìn)行除油、消毒、調(diào)整PH值。同時(shí)在該系統(tǒng)中設(shè)置有溶解氧儀超聲波檢測(cè)器，通過(guò)它對(duì)污水中的含氧量進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)其反饋到PLC的值來(lái)控制曝氣機(jī)變頻器的運(yùn)行，改變污水中溶解氧的含量。潛水?dāng)嚢铏C(jī)的作用是推進(jìn)水流，使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使生化反應(yīng)更加充分，以最大程度地分解污水中的有害成分。經(jīng)處理的污水

41、進(jìn)入沉淀池中，在刮泥機(jī)的作用下進(jìn)行物理沉淀，為了加強(qiáng)沉淀效果，同時(shí)加入混凝劑和絮凝劑利用高分子助凝劑的強(qiáng)烈吸附架橋作用更加容易沉降。污水經(jīng)沉淀池處理最后到達(dá)脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機(jī)作用下進(jìn)行脫水處理后排出清水。</p><p>　　2.3工業(yè)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(lèi)控制方法已不能

42、滿(mǎn)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>　　（1）DCS系統(tǒng)。DCS是集散控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，又稱(chēng)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(lèi)生產(chǎn)過(guò)程，可

43、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)?，F(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(kāi)、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)

44、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(kāi)，不同產(chǎn)品可互連。</p><p>　?。?）PLC系統(tǒng)。PLC是可編程邏輯控制器的簡(jiǎn)稱(chēng)，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(kāi)發(fā)周期短，維護(hù)容易。通用性強(qiáng)，使用方便。

45、控制功能強(qiáng)。模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。</p><p>　　2.4 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能要求</p><p>　　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、

46、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(lèi)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(hù)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>&l

47、t;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><b>　　2.4.1信號(hào)輸入</b></p><p>　　工業(yè)污水處理系統(tǒng)信號(hào)輸入檢測(cè)方面主要涉及四類(lèi)信號(hào)的監(jiān)測(cè)，主要包括：按鈕的輸入檢測(cè)、液位差的輸入檢測(cè)、液位高低的輸入檢測(cè)，以及曝氣池中含氧量的輸入檢測(cè)。</p><p&

48、gt;　　（1）按鈕輸入檢測(cè)。大多數(shù)為人工方式控制的輸入檢測(cè)，主要有自動(dòng)按鈕、手動(dòng)按鈕、格柵機(jī)啟動(dòng)按鈕、清污機(jī)啟動(dòng)按鈕、潛水泵啟動(dòng)按鈕、潛水?dāng)嚢铏C(jī)啟動(dòng)按鈕、污泥回流泵按鈕、曝氣機(jī)工頻、變頻按鈕，以及變頻加速減速按鈕等。</p><p>　?。?）液位差輸入檢測(cè)。檢測(cè)粗細(xì)格柵兩側(cè)液位差，用來(lái)控制清污機(jī)的啟動(dòng)與停止。</p><p>　?。?）液位高低輸入檢測(cè)。檢測(cè)進(jìn)水泵房和污泥回流泵房中液位

49、的高低，用來(lái)控制潛水泵或污泥回流泵的啟動(dòng)和停止，以及投入運(yùn)行的潛水泵的數(shù)量。</p><p>　　（4）含氧量輸入檢測(cè)。以上三種都為數(shù)字量輸入，該輸入為模擬量輸入。曝氣過(guò)程是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，為了保證微生物所需要的氧氣，必須檢測(cè)污水中的含氧量，并通過(guò)曝氣機(jī)增加或減少其含氧量。通過(guò)將溶解氧儀設(shè)置在適當(dāng)位置上，將檢測(cè)值反饋到PLC中，通過(guò)運(yùn)算輸出控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)。當(dāng)溶解氧值偏低時(shí)，降低了微生物分解的

50、效果，延長(zhǎng)了處理時(shí)間，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致處理失效，因此需要增加曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速以增加供氧量；當(dāng)溶解氧值偏高時(shí)，導(dǎo)致微生物過(guò)氧化，降低了其活性，也不利于處理，因此減小曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速以減少供氧量，最終使污水中的溶解氧保持在一定的范圍內(nèi)。</p><p>　　2.4.2控制輸出信號(hào)</p><p>　　信號(hào)輸出部分主要包括兩個(gè)方面：一個(gè)是數(shù)字量輸出，即各類(lèi)設(shè)備的接觸器；另外一個(gè)是模擬量輸出，用來(lái)控制曝氣機(jī)變頻

51、器。</p><p>　?。?）數(shù)字量輸出。控制各類(lèi)設(shè)備的啟動(dòng)和停止，包括：格柵機(jī)啟停、清污機(jī)啟停、潛水泵啟停、潛水?dāng)嚢杵鲉⑼?、污泥回流泵等設(shè)備。</p><p>　?。?）模擬量輸出通過(guò)PLC中PID運(yùn)算后的數(shù)據(jù)，通過(guò)其功能模塊輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)輸入到變頻器的控制端子上，改變變頻器的輸出頻率，從而控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速，最后達(dá)到控制污水中含氧量的要求。</p><p&

52、gt;<b>　　3 硬件系統(tǒng)配置</b></p><p>　　氧化溝是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)的不同形成了不同的氧化方法例如，奧貝爾、卡魯賽爾和一體化氧化溝法，對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)，其配套的設(shè)備也有較大的不同，所以其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不同的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)不同的控制系統(tǒng)，因此需要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　3.1主要組成部

53、分</b></p><p>　　工業(yè)污水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)備較多，在氧化溝中其控制過(guò)程及原理大致相同，都是通過(guò)控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)污水中的含氧量，其基本組成如圖3-1所示。</p><p>　　圖4-1工業(yè)污水處理系統(tǒng)基本組成示意圖</p><p>　　(1）進(jìn)水系統(tǒng)。進(jìn)水系統(tǒng)主要有進(jìn)水管道和進(jìn)水泵房組成，進(jìn)水管道主要由粗格柵機(jī)和清污機(jī)組成，進(jìn)

54、水泵房主要有兩臺(tái)潛水泵組成。進(jìn)水管道的主要功能是將污水中的大塊物體排除，其中的粗格柵是根據(jù)程序設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行間歇工作，而清污機(jī)的運(yùn)行和停止是根據(jù)粗格柵兩側(cè)的液位差來(lái)決定的，當(dāng)液位差超過(guò)某個(gè)值時(shí)，啟動(dòng)清污機(jī)；當(dāng)液位差小于某個(gè)值時(shí)停止清污機(jī)的運(yùn)行。進(jìn)水泵房中的潛水泵運(yùn)行及停止是通過(guò)安裝在泵房?jī)?nèi)的液位傳感器來(lái)決定的，當(dāng)液位較低時(shí)只啟動(dòng)一臺(tái)潛水泵，當(dāng)液位較高時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)潛水泵，若液位持續(xù)升高時(shí)，則輸出報(bào)警以示意有故障發(fā)生。 (2）除砂系統(tǒng)

55、。除砂系統(tǒng)主要由細(xì)格柵系統(tǒng)和沉砂池組成，細(xì)格柵系統(tǒng)是由細(xì)格柵機(jī)和轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)組成，沉砂池的主要設(shè)備是分離機(jī)。細(xì)格柵系統(tǒng)的主要功能是進(jìn)一步凈化污水中的顆粒物體，將污水中細(xì)小的沙粒濾除，其中的細(xì)格柵機(jī)是根據(jù)程序設(shè)定時(shí)間進(jìn)行間歇工作，而轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)的運(yùn)行和停止則根據(jù)細(xì)格柵兩側(cè)的液位差來(lái)決定，當(dāng)液位差超過(guò)某個(gè)值時(shí)，啟動(dòng)清污機(jī)；當(dāng)液位差小于某個(gè)值時(shí)停止清污機(jī)的運(yùn)行，這和粗格柵系統(tǒng)的運(yùn)行方式一致。沉砂池中分離機(jī)的運(yùn)行和后續(xù)處理中的轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的運(yùn)行同步，

56、即啟動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的時(shí)候同時(shí)啟</p><p>　　(3）氧化溝系統(tǒng)。氧化溝系統(tǒng)由氧化溝和污泥回流系統(tǒng)構(gòu)成，氧化溝是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，因此控制量較多，控制過(guò)程叫復(fù)雜，包括轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)和潛水?dāng)嚢铏C(jī)，污水回流系統(tǒng)主要有污泥回流泵構(gòu)成。氧化溝的功能是對(duì)污水進(jìn)行生化處理，分解污水中的有害物質(zhì)，使其達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其中是轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備，在氧化溝中設(shè)置有溶解氧儀對(duì)污水中的含氧量進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)其反饋到PLC

57、的值來(lái)控制曝氣機(jī)變頻器的運(yùn)行，改變污水中溶解氧的含量。潛水?dāng)嚢铏C(jī)的作用是推進(jìn)水流，同時(shí)使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈的攪拌狀態(tài)，使他們充分混合接觸。使活性污泥的生化反應(yīng)更加充分，這樣才能最大程度地分解污水中的有害成分。污水回流系統(tǒng)的污泥回流泵將剩余的污泥及使用過(guò)的污泥進(jìn)行處理，該設(shè)備的運(yùn)行與停止主要根據(jù)泵房?jī)?nèi)液位傳感器的狀態(tài)，當(dāng)液位低于某個(gè)值時(shí)停止回流泵的運(yùn)行；當(dāng)液位持續(xù)高于某個(gè)高位時(shí)，回流泵停止運(yùn)行同時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)；液位處于正常狀態(tài)

58、時(shí)，回流泵正常運(yùn)行。</p><p>　　(4）沉淀系統(tǒng)。沉淀系統(tǒng)主要設(shè)備為刮泥機(jī)，其功能是對(duì)進(jìn)行氧化溝處理后的污水進(jìn)行物理沉淀，將污泥和清水分離，刮泥機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)后就開(kāi)始持續(xù)運(yùn)行。在該系統(tǒng)中用到一定化學(xué)藥劑主要包括混凝劑、絮凝劑、復(fù)合堿等，主要用來(lái)調(diào)節(jié)改善混凝條件及絮凝體結(jié)構(gòu)，利用高分子助凝劑的強(qiáng)烈吸附架橋作用，使細(xì)小松散的絮凝體變的粗大而緊密，容易發(fā)生沉降。</p><p>　　(

59、5）污泥脫水環(huán)節(jié)。污泥脫水系統(tǒng)主要包括離心式脫水機(jī)，其主要功能是對(duì)氧化池中處理過(guò)污水的活性污泥進(jìn)行脫水處理，由于對(duì)污水進(jìn)行處理后，活性污泥中有新的微生物及其他雜質(zhì)，因此需要先對(duì)活性污泥添加一定量的藥物，便于污泥脫水。離心式脫水機(jī)主要有聚合物泵、污泥機(jī)和切割機(jī)構(gòu)成，以上設(shè)備按照順序控制的方式啟動(dòng)，依次啟動(dòng)聚合物泵、污泥機(jī)和切割機(jī)，完成對(duì)污泥的脫水處理。</p><p><b>　　3.2電氣控制系統(tǒng)<

60、;/b></p><p>　　電氣控制系統(tǒng)主要包括操作面板、顯示面板、電氣控制柜等單元。由于在該系統(tǒng)中需要檢測(cè)較多的數(shù)字輸入量，并且還要檢測(cè)模擬量的輸入，根據(jù)設(shè)定的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號(hào)，因此系統(tǒng)的控制邏輯與時(shí)序就需要嚴(yán)格照檢測(cè)信號(hào)的輸入進(jìn)行控制。</p><p>　　(1）操作面板。操作面板主要包括手動(dòng)、自動(dòng)、各類(lèi)設(shè)備的啟動(dòng)按鈕等。</p><p>

61、;　　(2）顯示面板。顯示面板由于要顯示較多的數(shù)據(jù)，因此一般采用觸摸屏或者人機(jī)界面。</p><p>　　(3）電氣控制柜。電氣控制柜是電氣控制的核心設(shè)備，主要包括變頻器、各類(lèi)傳感器的輸入信號(hào)、PLC及其擴(kuò)展模塊等。</p><p>　　3.3工業(yè)污水處理系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　3.3.1控制系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　工業(yè)

62、污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)總框圖如圖4-2所示，PLC為核心控制器，通過(guò)檢測(cè)操作面板按鈕的輸入、各類(lèi)傳感器的輸入，以及相關(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>　　3-2電氣控制系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　3.3.2工作過(guò)程</b></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

63、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)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?，其工作過(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)

64、的液位差狀態(tài)控制清污機(jī)的運(yùn)行與停止。</p><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>　　(5）轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)根據(jù)溶解氧儀反饋的模擬量經(jīng)PLC運(yùn)算后進(jìn)行控制，同時(shí)控制分離機(jī)的運(yùn)行與停止。</p><p>　　(6）污泥回流泵的運(yùn)行與停止根據(jù)液面的高低進(jìn)行控制。</p><p>　　(7）

65、在污泥脫水系統(tǒng)中，離心式脫水機(jī)的啟動(dòng)采用順序控制方式，依次啟動(dòng)其設(shè)備。</p><p>　　3.3.3工業(yè)污水處理系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3-3為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主電路圖的部分圖。三臺(tái)電機(jī)分別為潛水泵電機(jī)（M1）、清污機(jī)電機(jī)（M2）、轉(zhuǎn)碟曝氣機(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；FR

66、1、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MM430變頻器是用來(lái)控制電機(jī)M1、M3變頻運(yùn)行的。</p><p>　　圖3-3工業(yè)污水處理系統(tǒng)部分主電路圖</p><p>　　4 PLC的I/O資源配置</p><p>　　根據(jù)工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的功能要求，以及其復(fù)雜程度，從經(jīng)濟(jì)性、可靠性

67、等方面來(lái)考慮，選擇西門(mén)子S7—200系列PLC作為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的控制主機(jī)。由于工業(yè)污水處理電氣控制系統(tǒng)涉及較多的輸入輸出端口，其控制過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，因此采用CPU226作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)。</p><p>　　CPU226在工業(yè)污水處理系統(tǒng)中使用的數(shù)字量輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)都比較多，因此除了PLC主機(jī)自帶的I/O外，還需要擴(kuò)展一定數(shù)量的I/O擴(kuò)展模塊。在此采用EM223輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊。8點(diǎn)DC

68、輸入8點(diǎn)輸出型。正好可以滿(mǎn)足控制系統(tǒng)的I/O需求。</p><p>　　在該系統(tǒng)中，還需要采集模擬量并利用模擬量控制的功能要求，因此需要在擴(kuò)展一個(gè)模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊。西門(mén)子公司專(zhuān)門(mén)為S7—200系列PLC配置了模擬量輸入輸出模塊EM235，該模塊具有較高的分辨率和較強(qiáng)的輸出驅(qū)動(dòng)能力，可滿(mǎn)足控制系統(tǒng)的功能要求。</p><p>　　4.1 PLC的I/O資源配置</p>&

69、lt;p>　　根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對(duì)PLC的I/O進(jìn)行配置，具體分配如下表。</p><p>　　4.1.1數(shù)字量輸入部分</p><p>　　表3-4 數(shù)字輸入量地址分配</p><p>　　4.1.2數(shù)字量輸出部分</p><p>　　表3-5數(shù)字輸出量地址分配</p><p>　　4.2.1模擬量輸入部分

70、</p><p>　　由于需要采集一個(gè)溶氧儀所反饋的數(shù)據(jù)，因此擴(kuò)展了一個(gè)模擬量輸入輸出模塊，具體I/O分配，如下表3-6所示。</p><p>　　表3-6 模擬量輸入地址分配</p><p>　　4.2.2 模擬量輸出部分</p><p>　　在此控制系統(tǒng)中需要將采集回來(lái)的模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后，通過(guò)模擬輸出口對(duì)變頻器進(jìn)行控制，進(jìn)行控制

71、其他設(shè)備的運(yùn)行，如下表3-7所示。</p><p>　　表3-7模擬量輸出地址分配</p><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4-3所示，此控制面板上的手動(dòng)控制部分主要在調(diào)試系統(tǒng)時(shí)使用，調(diào)試完成后基本處于閑置狀態(tài)。</p><p>　　圖4-3工業(yè)污水處理系統(tǒng)PLC硬件接線圖</p><p><

72、;b>　　5 調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果</b></p><p>　　工業(yè)污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝完成后，進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試和試運(yùn)行，確定符合實(shí)際進(jìn)水水量和水質(zhì)的各項(xiàng)控制參數(shù)，發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備、儀表、程序、工藝等方面出現(xiàn)的問(wèn)題，檢驗(yàn)系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)目標(biāo)，即出水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　5.1硬件系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　按照系統(tǒng)設(shè)

73、計(jì)要求將各硬件接線接好。調(diào)試過(guò)程首先檢查總供電及各設(shè)備供電是否正常，然后檢查設(shè)備的電氣控制是否正常，能否正常開(kāi)機(jī)，各種閘閥能否正常開(kāi)啟和關(guān)閉，檢查儀表及控制系統(tǒng)是否正常。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要的檢查后，開(kāi)始具體調(diào)試。</p><p>　　硬件功能調(diào)試主要是測(cè)試硬件的功能是否正常，這部分的調(diào)試內(nèi)容包括：</p><p>　?。?）供電線路的設(shè)置和檢驗(yàn)，主要用萬(wàn)用表檢測(cè)電路的連通是否實(shí)現(xiàn)，以及保證接

74、線的正確性，防止220V與24V線路的錯(cuò)位接線發(fā)生；</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>　?。?）變頻器單獨(dú)調(diào)試，檢測(cè)能否正常進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；</p><p>　?。?）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，在外部控制模式下，控制端子是否能正?？刂齐姍C(jī)啟動(dòng)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速等；</p><p

75、>　?。?）PLC單獨(dú)檢測(cè)，檢查PLC單元能否正常工作，指示燈是否正常，該部分工作實(shí)際上在計(jì)算機(jī)模擬調(diào)試前就己經(jīng)完成；</p><p>　?。?）PLC加變頻器聯(lián)機(jī)調(diào)試，檢查PLC、變頻器是否能實(shí)現(xiàn)對(duì)此系統(tǒng)控制；</p><p>　　經(jīng)過(guò)測(cè)試，結(jié)果表明上述功能一切正常，可以進(jìn)行總體調(diào)試。</p><p>　　5.2軟件系統(tǒng)的調(diào)試</p><

76、p>　　在STEP7-Micro/WIN32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，是否能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能控制。調(diào)試時(shí)，可根據(jù)功能模塊分類(lèi)分別調(diào)試，最后進(jìn)行總體調(diào)試。 在該控制程序中，需要根據(jù)外界輸入的狀態(tài)來(lái)控制清污機(jī)、潛水泵，以及污泥回流泵的啟停，因此需要按照液位傳感器和液位差計(jì)反饋來(lái)的信息進(jìn)行判斷處理，然后再進(jìn)行輸出控制。</p><p><b>　　5.

77、3運(yùn)行結(jié)果</b></p><p>　　通過(guò)系統(tǒng)調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn)PLC在系統(tǒng)控制中的手動(dòng)、自動(dòng)模式的控制。啟動(dòng)電源后按下手動(dòng)或自動(dòng)模式選擇按鈕，當(dāng)在手動(dòng)模式時(shí)，可通過(guò)各控制按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)污水處理系統(tǒng)中各電機(jī)的控制運(yùn)行同時(shí)相應(yīng)的指示燈亮。</p><p>　　當(dāng)在自動(dòng)模式時(shí)，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?。自動(dòng)控制系統(tǒng)過(guò)程包括：粗格柵系統(tǒng)

78、、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)自動(dòng)運(yùn)行按鈕后，自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始，啟動(dòng)潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。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。在間歇運(yùn)行過(guò)程時(shí)，粗格柵機(jī)運(yùn)行20min定時(shí)到后停止運(yùn)行2h，2h定時(shí)到后又開(kāi)始運(yùn)行20min。細(xì)格柵機(jī)粗格柵機(jī)相似。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。而進(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：①潛水泵系

79、統(tǒng)啟動(dòng)首先開(kāi)始啟動(dòng)潛水泵。②檢測(cè)液面高度，低于最低位傳感器時(shí)，開(kāi)始定時(shí)防止誤判。③定時(shí)到后，若仍低于最低位傳感器，則停止?jié)撍眠\(yùn)行，否則潛水泵繼續(xù)運(yùn)行。④檢測(cè)液面處于中位和高位傳感器之間時(shí)，開(kāi)始定時(shí)防止誤判。⑤定時(shí)到后，若液面仍持續(xù)處于高位傳感器，則輸出報(bào)警信號(hào)。</p><p>　　而轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)根據(jù)溶解氧儀反饋的模擬量經(jīng)PLC運(yùn)算后通過(guò)變頻器控制其進(jìn)行工頻運(yùn)行還是變頻運(yùn)行，進(jìn)行加速還是減速運(yùn)行，同時(shí)控制分離機(jī)的

80、運(yùn)行與停止。</p><p>　　污泥回流泵的運(yùn)行與停止根據(jù)液面的高低進(jìn)行控制：①污泥回流系統(tǒng)啟動(dòng)首先檢測(cè)液面高低，若低于最低位傳感器，啟動(dòng)定時(shí)。②定時(shí)到，若液面仍低于最低位傳感器則停止回流泵運(yùn)行。③若液面處于最高位和最低位之間，啟動(dòng)污泥回流泵。④若液面高于最高位傳感器時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)。⑤定時(shí)到，若液面仍處于最高位傳感器時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)。</p><p>　　在污泥脫水系統(tǒng)中，離心式脫水機(jī)的啟

81、動(dòng)采用順序控制方式，依次啟動(dòng)其設(shè)備?？刂葡到y(tǒng)能根據(jù)外界溶解氧儀檢測(cè)反饋的模擬量信號(hào)輸入的狀態(tài)來(lái)控制清污機(jī)、潛水泵，以及污泥回流泵的啟停，因此需要按照液位傳感器和液位差計(jì)反饋來(lái)的信息進(jìn)行判斷處理，然后再進(jìn)行輸出控制。各模塊程序在仿真軟件上進(jìn)行調(diào)試時(shí)也能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的控制?；旧线_(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)要求。</p><p><b>　　6 結(jié) 論</b></p><p>　

82、　工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，它包括與之相關(guān)的生產(chǎn)工藝流程、相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量自控檢測(cè)儀表的選用、控制流程的模型建立、對(duì) PLC系統(tǒng)軟硬件應(yīng)用研究等。本文詳細(xì)闡述了工業(yè)污水處理工藝流程、控制系統(tǒng)總體方案以及具體的軟硬件實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　通過(guò)四個(gè)月的課題設(shè)計(jì)和調(diào)試，基本上完成了對(duì)PLC工業(yè)污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在這個(gè)過(guò)程中，使我學(xué)到了很多知識(shí)，積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)

83、，鍛煉了自己的獨(dú)立思考能力和實(shí)踐動(dòng)手能力。進(jìn)一步加深了解了PLC在實(shí)踐當(dāng)中的應(yīng)用。熟悉了PLC硬件的工作原理，完成了整個(gè)系統(tǒng)的模擬調(diào)試，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的不斷修改和調(diào)試，基本上達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要從硬件和軟件兩個(gè)方面的問(wèn)題進(jìn)行，工業(yè)污水處理系統(tǒng)中，主要的硬件問(wèn)題包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、硬件選型和PLC的外圍電路設(shè)計(jì)和接線處。在PLC的外圍硬件連線方面，主要是增加一些保護(hù)設(shè)備。由于輸出都是何

84、接觸器等元件連接，接觸器的突然斷開(kāi)和閉合會(huì)形成突波對(duì)PLC的輸出端子造成損壞，因此需要加裝一些保護(hù)裝置，例如，續(xù)流二極管等，增加觸點(diǎn)的壽命。軟件方面主要問(wèn)題在于程序編寫(xiě)完畢后，需要首先在電腦上對(duì)程序進(jìn)行軟件仿真，主要檢查是否存在各種錯(cuò)誤，可利用西門(mén)子公司配套的仿真軟件。然后通過(guò)模擬硬件的方式檢查程序，主要檢查程序是否存在邏輯上的錯(cuò)誤。調(diào)試時(shí)，可根據(jù)功能模塊分類(lèi)分別調(diào)試，最后進(jìn)行總體調(diào)試。在該控制程序中，需要根據(jù)外界輸入的狀態(tài)來(lái)控制清污機(jī)

85、、潛水泵，以及污泥回流泵的啟停，因此需要按照液位傳感器和液位差計(jì)反饋來(lái)的信息進(jìn)行判斷處理，然后再進(jìn)行輸出控制。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]張培山、鐘昆，基于PLC的污水處理廠自控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)，2006（1）</p><p>　　[2]孫振強(qiáng)，王暉，孫玉峰.可編程控制原理及應(yīng)用教程 [M].北

86、京：清華大學(xué)出版社，2005.2.</p><p>　　[3]唐宇毅.電廠含油工業(yè)污水處理的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)出版社，2005.</p><p>　　[4]廖常初.PLC編程及應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.2.</p><p>　　[5]張培山，鐘昆.基于PLC的工業(yè)污水處理廠自控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].控制系統(tǒng),2006,5（1

87、）：82-83.</p><p>　　[6]李英輝，趙豫龍，戴青云.基于PLC的中水處理系統(tǒng)[J].石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院報(bào),2008,6（4）76-78.</p><p>　　[7]何獻(xiàn)忠.工業(yè)工業(yè)污水處理的PLC控制應(yīng)用[J].湖南冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，43（4）：86-87.</p><p>　　[8]張燕賓.SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)（第3版）[M].北

88、京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.153.</p><p>　　[9]程玉華.西門(mén)子S7-200工程應(yīng)用實(shí)例分析 [M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.1.</p><p>　　[10]陶權(quán)，吳尚慶.變頻器應(yīng)用技術(shù) [M].廣州：華南理工大學(xué)出版社.2009.1.</p><p><b>　　致　謝</b></p><p>

89、;　　天下沒(méi)有不散的宴席，雖然大四的生活多半時(shí)間還是呆在學(xué)校里，但是論文致謝語(yǔ)寫(xiě)的那一刻也真正標(biāo)志著我與這所學(xué)校就此別離了,更多的是遺憾。但是總歸不如意事十有八九過(guò)去的不能挽回,人應(yīng)該大膽向前看。所以這段文字應(yīng)該像它的標(biāo)題一樣充滿(mǎn)感恩和致謝。</p><p>　　感謝四年來(lái)在我的成長(zhǎng)道路上扶持過(guò)我,指點(diǎn)過(guò)我的人。論文得以順利完成,要感謝的人實(shí)在太多了。首先要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師**老師。您嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開(kāi)闊的

90、思維，循循善誘的指導(dǎo)一直給我很大的幫助。當(dāng)我對(duì)論文的思路感到迷茫時(shí)，您為我理清思路指導(dǎo)我往一條比較清晰的思路上進(jìn)行修改。在論文的不斷修改中，我也努力做到及時(shí)積極地跟**老師交流，因?yàn)槲矣X(jué)得這樣可以使得我的論文更加完善。在不斷完善和修改的過(guò)程中，也讓我更加懂得“一分耕耘才有一分收獲”的道理。再次對(duì)您表示感謝師恩偉大無(wú)以回報(bào)。然后還要感謝所有在大學(xué)期間傳授我知識(shí)的老師，每一位老師的悉心教導(dǎo)都是我完成這篇論文的基礎(chǔ)。老師們一直以來(lái)對(duì)我們鼓勵(lì)和

91、支持，跟我們一起討論我們共同的興趣愛(ài)好，并在我陷入困境的時(shí)候給予我最中肯的指點(diǎn)。雖然學(xué)生沒(méi)有能力和膽量去實(shí)踐自己心中的夢(mèng)想，但是你們對(duì)我的寄語(yǔ)會(huì)一直在我的腦海里永存。有理想就有希望，有希望就能看到理想實(shí)現(xiàn)的那一天。人生是那么的不確定，學(xué)生絕對(duì)不會(huì)甘于平庸和妥協(xié)。最后要感謝的是我的父母和家人，我永遠(yuǎn)都不會(huì)忘記你們的良苦用心和一如既往的支持與鼓勵(lì)。</p><p>　　三年來(lái)，快樂(lè)的事情因?yàn)橛心銈兊姆窒矶鞓?lè)，失意