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

1、<p>　　2012屆大專畢業(yè)論文（設(shè)計）</p><p>　　論文題目：基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計</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)：電氣自動化技術(shù)</p><

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

3、全國許多小城鎮(zhèn)沒有污水處理設(shè)施 ，這不僅污染了當?shù)厮h(huán)境，影響了居民的身體健康，而且嚴重阻礙了經(jīng)濟的發(fā)展。省內(nèi)多數(shù)民營企業(yè)在污水處理上投入不足，技術(shù)落后。隨著制造業(yè)的進一步發(fā)展，排放到環(huán)境中的污水量日益增多，嚴重威脅人們的身心健康。因此，加快推行污水處理項目的實施已刻不容緩。</p><p>　　傳統(tǒng)的污水處理過程控制系統(tǒng)不但需要專門人員到現(xiàn)場進行手工的操作和監(jiān)視，導(dǎo)致對系統(tǒng)的意外事件反應(yīng)較慢，而且無法對水質(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，并通過研究設(shè)計一套基于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、工作原理以及設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的基本原則和步驟，來說明PLC在污水處理過程中的應(yīng)用。先根據(jù)污水處理要求設(shè)計了設(shè)備的電器控制與自動控制線路，主要包括設(shè)備的啟停、狀態(tài)信號故

5、障信號、和信號采集等，最后按照工藝要求設(shè)計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7</p><p>　　4.1 PLC簡介

17、 7</p><p>　　4.1.1 PLC的特點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8</p><p>　　5.1 組態(tài)王使用配置要求</p><p>　　5.2 創(chuàng)建一個工程的一般過程</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8</p><p>　　5.3.4創(chuàng)建動畫連接</p><p>　　5.3.5 運行和調(diào)試</p><p>　　5.3.6動態(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11</b></p><p>　　英文文獻及譯文14</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　由于我國污水處理上投入

21、不足，人民對保護環(huán)境意識的淡薄以及技術(shù)的相對落后。因此，加強環(huán)境保護非常重要。污水處理過程主要通過技術(shù)人員現(xiàn)場檢測、調(diào)試，依靠人工完成處理過程，如pH值的測定、液位的測定、溫度的測定、泵的啟?？刂频鹊龋魧@些指標和控制對象逐一實時檢測和操作，無疑會耗費大量的人力物力。隨著我國新型工業(yè)化步伐的加快，自動控制系統(tǒng)逐漸被應(yīng)用到污水處理工藝過程節(jié)約了能源，市場前景十分廣闊。</p><p>　　在我國，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)

22、展，人民生活水平的提高，對生態(tài)環(huán)境的要求日益提高，要求越來越多的污水處理后達標排放，給社會營造一個良好的環(huán)境，為人民造福。在全國乃至世界范圍內(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m3為大型處理廠，1-10m3萬為中型污水處理廠，小于1萬m3的為小型污水處理廠。近年來，大型污水處理廠建設(shè)數(shù)量相對減少，而中小型污水廠則越來越多。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)注的問題。我國是個缺水的國家，人均水資源占有量只為世界人均水資源占有量的1/4。而且我國的水資源在時空和地域上分布不均勻，更加重了缺水的實際情況。因此近些來，我國的水資源進一步緊張，嚴重缺水。與此同時，水資源的污染卻日益嚴重，也因此規(guī)劃和建設(shè)了水污水處理廠，來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)的緊張和對自動化要求的增加，我國的污水

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

25、展成以微處理器為核心，把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。為了使可編程控制器與個人計算機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編程采用了一種簡便實用的方式。從而實現(xiàn)污水處理過程的自動控制功能，同時與中央監(jiān)控系統(tǒng)進行通信，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。整個控制系統(tǒng)可以達到無人或少人值守的目的，大大提高污水

26、處理的自動化水平。</p><p>　　第1章 緒 論</p><p>　　1.1 污水處理的國內(nèi)外現(xiàn)狀</p><p>　　在國際上，大規(guī)模的水污染治理最早是在二戰(zhàn)后，由于上世紀50年代經(jīng)濟蓬勃發(fā)展帶來的60年代日益嚴重的環(huán)境污染而展開的，如英國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、法國、德國各耗費了巨額資金興建了7000至8000座城市污水處理廠，這些污水處理廠的投入運行對這些國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。經(jīng)濟發(fā)達國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控制問題，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控制儀表，并采用了計算機自動控制處理工藝，取得了較理想的效果。目前，先進的污水處理廠甚至已經(jīng)用計算機進行數(shù)據(jù)

28、記錄和運行過程控制，實現(xiàn)了全自動無人值守控制模式。隨著中國城市化、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重制約著我國城市化進程。其次，對環(huán)保的要求日益提高，從對工業(yè)廢水的排放到生活污水的處理都在力爭和國際環(huán)保標準接軌。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。我國污</p><p>　　1.2 課題的背景、目的及意義</p><

29、p>　　未來10年，中國工業(yè)污水處理項目工程建設(shè)投資將超過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、實用的技術(shù)改造傳統(tǒng)工藝，在環(huán)保工程中廣泛采用先進的自動控制技術(shù)，是推動環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。在這種形勢下工業(yè)污水處理自動化控制系統(tǒng)無疑是一個具有巨大的社會效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟效益的研究課題。對于環(huán)境保護問題，國務(wù)院明確規(guī)定所有工業(yè)污染源都必須達到排放標。其中處理過的污水還可以循環(huán)再利用，由于我

30、國是一個水資源匱乏的國家，而且時空分布上極不均勻，許多地區(qū)和城市嚴重缺水。所以水資源也是一種保護。因此，從環(huán)保、注水等多方面的因素考慮，對于工業(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、計量自控檢測儀表使用、PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)，將為當前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法。</p><p>　　世界任何國家的經(jīng)濟發(fā)展，都會推進社會進步、促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，使人民生活得到進一步改善，但是也隨之帶來

31、不同程度的環(huán)境污染，污水也是造成環(huán)境污染的來源之一。這個污染源的出現(xiàn)引起了世界各國政府的關(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。我國是一個嚴重缺水的國家，雖然我國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)合國列為世界上13個缺水國家之一。目前我國約300個城市缺水，其中嚴重缺水城市有5O個。據(jù)中國經(jīng)濟信息網(wǎng)分析統(tǒng)計，全國按目前正常需要，年缺水總里約為30

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

33、要設(shè)計的內(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,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，并對工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)進行設(shè)計分析；</p><p>　?。?）具體分析設(shè)計工業(yè)污水處理的硬

34、件系統(tǒng)；</p><p>　　（4）具體分析設(shè)計工業(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、動植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗滌劑等物質(zhì)外，還含有細菌、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)可分為無機性物質(zhì)和有機性物質(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機物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無機物。有機物的種類很多，其共性是在微生物的作用下被降解時，都要消耗水中的溶解氧，所以在工程實際中，采用以下的幾個綜合污染指標來表述：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，但其測定的時間太長，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物濃度指標?；瘜W(xué)需氧量(COD)的特點是能夠精確的表示污水中有機物的含量，并且測定時間短，但它不能像BOD那樣表示出微生物氧化的有機物量。</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處理。因此，在選擇污水處理工藝的時候必需要認真考慮當?shù)?/p>

39、污水的情況，以及實際的污水處理的環(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)實際情況，可以單一使用，也可以針對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>　?。?）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>　　污水中的有機物在曝氣池停留的過程中，曝氣池中的微生物吸附污水中的大部分有機物，并且在曝氣池中被氧化成無機物，然后在沉淀池中經(jīng)過沉淀后的部分活性泥需要回流到曝氣池中。該工藝的優(yōu)點有：有機物去除率高，污泥負荷高，池的容積小，耗電省，運行成本低。該工藝的缺點

41、有：普通曝氣池占地多，建設(shè)投資大，滿足國家標準相關(guān)指標范圍小、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。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)展起來的一種污水處理工藝，其中A2，即A-A，前一個A代表Anaerobic（厭氧的），后一個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，非常適合用于對除磷脫氮有要求的污水處理。因此，在對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稱，該工藝沒有初沉淀，將曝氣池分為高低負荷兩

44、段，并分別有獨立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。高負荷段停留時間約為20~40min，以生物絮凝吸附作用為主，同時發(fā)生不完全氧化反應(yīng)，去除BOD達50%以上。B段與常規(guī)活性污泥法相識，負荷較低。AB法中A段效率很高，并有較強的緩沖能力。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，優(yōu)勢最為明顯。但是，AB法污泥產(chǎn)量較大，A段污泥有機物含量極高，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用。另外，由于A段去除了較多的BOD，造成了碳源不足，難以實現(xiàn)脫氮工藝的要求。對于污水濃度低 的場合，B段也比較困難，也難以發(fā)揮優(yōu)勢。</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稱，是一種按照一定的時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運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)機理及去除污染物的機理與傳統(tǒng)的活性污泥法基本相同，只是運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)別在于它是以時間順序來分割流程各單元，以時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態(tài)沉淀等。整個過程對于單個操作單元而言是間歇

47、進行的，但是通過多個單元組合調(diào)度后又是連續(xù)的，在運行上實現(xiàn)了有序和間歇操作相結(jié)合。</p><p>　　2.3 本設(shè)計系統(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)過格柵處理，目的

48、是通過格柵作用，把污水中帶有的大塊的雜質(zhì)截留下來，防止造成后面管道的堵塞。繼而經(jīng)過一次沉沙池去除污水中裹攜的砂、石與大塊顆粒。再經(jīng)過沉淀池進行一次沉淀處理，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)過粗格柵處理，為了能讓污水順利的通過后續(xù)的設(shè)備，這樣就要求提高水頭的高度，使水頭經(jīng)過一定的重力加速度，產(chǎn)生一定的動能。又經(jīng)過油格柵，將油污去除。通過初沉池將污泥再次過濾，經(jīng)過曝氣池處理，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)過提升泵房提高水頭的高度，使水頭經(jīng)過一定的重力加速度，產(chǎn)生一定的動能。經(jīng)過化學(xué)處理后，配合泥漿制備，把從廢水中沉淀出來的污泥進行處理。首先采取污泥濃縮、有機物濃縮、重力濃縮等方法。然后再進行泛氧中溫消化。而對于重金屬超標的污泥，經(jīng)過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。最后通過二次沉淀池把污水中殘留的有

50、機物沉淀掉，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)的簡稱，又稱為分布式計算機控制系統(tǒng)，是由計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、測量控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相互滲透形成的。由計算機和現(xiàn)場終端組成，通過網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場控制站、檢測站和操作站、控制站等連接起來，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)過程，可提高生產(chǎn)自動化水平和管理水平，其主要特點如下：采用分級分布式控制，減少了系統(tǒng)的信息傳輸量，使系統(tǒng)應(yīng)用程序比較簡單。實現(xiàn)了真正的分散控制，使系統(tǒng)的危險性分散，可

52、靠性提高。擴展能力較強。軟硬件資源豐富，可適應(yīng)各種要求。實時性好，響應(yīng)快。</p><p>　　（2）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是由DCS和PLC發(fā)展而來的，是基于現(xiàn)場總線的自動控制系統(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)備與計算機之間進行數(shù)據(jù)傳輸和交換，從而實現(xiàn)控制與管理一體化的自動控制系統(tǒng)，其優(yōu)點：可以用計算機豐富的軟件、硬件資源。響應(yīng)快，實時性好。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稱，用它作為處理系統(tǒng)的控制器，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能要求，也可利用計算機作為其上位機，通過網(wǎng)絡(luò)連接PLC，對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，其特點如下：編程方便，開發(fā)周期短，維護容易。通用性強，使用方便?？刂乒δ軓?。模塊化結(jié)構(gòu)，擴展能力強。</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城市污水的凈化的作用，將城市中排除的污水通過該系統(tǒng)處理后，輸出符合國家標準的水質(zhì)。長期以來，工業(yè)污水處理技術(shù)雖然經(jīng)過了迅速發(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)備運轉(zhuǎn)率低等極大地影響了城市發(fā)展。為實現(xiàn)工業(yè)污水處理技術(shù)的簡易、高效、低能耗的功能， 并且實現(xiàn)自動化的控制過程，采用PLC作為核心控制器是個較好的方案。</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)計過程變得更加簡單，可實現(xiàn)的功能變得更多。與各類人機界面的通信可完成PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)視，同時使用戶可通過操作界面功能控制PLC系統(tǒng)。由于PLC的CPU強大的網(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，并且也可實現(xiàn)其遠程監(jiān)控。</p><p>　　利用PLC作為控制器的工業(yè)污水處理系統(tǒng)主要涉及兩個方面：一是信號輸入；二是控制輸出信號。</p><p>　　第3章

56、 控制系統(tǒng)的整體設(shè)計方案</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)機及擴散系統(tǒng)。小

57、污水廠的鼓風(fēng)機一般采用羅茨風(fēng)機及小型離心 風(fēng)機。分散系統(tǒng)一般采用微孔曝氣器。但必須是適應(yīng)于間歇曝氣的運行方式。鼓風(fēng)機往往安裝在SBR池旁邊，以減少管路系統(tǒng)的造價。由于污水廠較小，一般不設(shè) 鼓風(fēng)機房，僅在鼓風(fēng)機上設(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)機房， 同時還要有相應(yīng)的降噪措施，這樣情況下宜采用機械曝氣方式。（如表1）</p><p>

58、;　　2、　粗格柵、細格柵、提升泵房的設(shè)備控制 </p><p>　　粗格柵、細格柵的控制分為現(xiàn)場控制和遠程控制兩種模式。遠程控制模式由PLC和上位機實現(xiàn)，它包括微機手動和微機自動，而微機自動控制方式為：（1）水位差控制方式，通過格柵機運行液位差計的測量值用來反映格柵阻塞程度，并傳輸?shù)絇LC控制器，進行分析計算。當液位差超過預(yù)設(shè)的數(shù)值，控制格柵運行；（2）時間設(shè)置控制方式，在上位機的INTERACT組態(tài)軟件中設(shè)置

59、格柵機運行時間和停機時間，經(jīng)PLC控制器的程序運算指揮MCC對格柵機進行控制。</p><p>　　提升泵運行控制以遠程控制為主。某污水處理廠有兩個提升泵站，每個泵站設(shè)有一個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。為實現(xiàn)進水提升泵的遠程自動控制的安全、可靠，水位測量和提升泵的流量測量和數(shù)據(jù)分析、傳輸、控制等

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

61、、污泥回流泵房、脫水機房和鼓風(fēng)機房的設(shè)備控制</p><p>　　砂攪拌器的自動運行通過進水電磁流量計控制，而抽砂泵的運行狀態(tài)是由微機對其開、停時間的設(shè)置控制的。 生化池厭氧區(qū)的攪拌器、沉淀池的吸刮泥機、污泥回流泵房的閥門和回流泵都是由微機觸發(fā)指令通過PLC控制。 生化池好氧區(qū)的DO計、MLSS計、ORP計、空氣調(diào)節(jié)閥和HV-TURBO鼓風(fēng)機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通過對DO的檢測，自動調(diào)節(jié)空氣閥的開度；當檢測到空氣閥的調(diào)節(jié)不能滿足DO的需要時，再著行調(diào)整鼓風(fēng)機的出風(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，主要問題是溶解氧的測量值滯后、不穩(wěn)定及空氣閥門的選型）；PLC檢測DO計、MLSS計、ORP計的值傳送上位機進行數(shù)據(jù)分析，實時掌握厭氧段與好氧段、污泥濃度等狀況，及時調(diào)整工藝控制。</p><p

63、>　　脫水機房的設(shè)備主要擔(dān)負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，并分離出自由水，然后被輸送到帶式污泥脫水機上，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序的邏輯控制為主導(dǎo)，污泥和絮凝劑混合的比例通過污泥電磁流量計、清水流量計和投藥泵投藥量實現(xiàn)。該系統(tǒng)流程控制原理圖（如圖4所示）。 <

64、/p><p>　　脫水機系統(tǒng)的聯(lián)動控制時序： 條件：各設(shè)備準備就緒，無故障；空壓機、自動配藥池工作正常。 啟動：皮帶輸送機運轉(zhuǎn) 帶式脫水機運轉(zhuǎn) 投藥泵運轉(zhuǎn) 污泥泵運轉(zhuǎn)。 停機：控制順序與啟動順序相反。 時間：根據(jù)實際的運行狀況，可在PLC中設(shè)置各設(shè)備聯(lián)動間隔時間。</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)由兩臺計算機、8個現(xiàn)場控制站、工藝儀表、電量變送器構(gòu)成。8個現(xiàn)場控制站用于控制現(xiàn)場設(shè)備、采集動態(tài)工藝參數(shù)和設(shè)備工作情況。現(xiàn)場控制站根據(jù)污水處理廠的實際工藝和構(gòu)筑物的幾何分布，設(shè)置在控制對象和信號源相對集中的幾個單體中，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個現(xiàn)場控制站組成。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)機房（3個站）；脫水機房。0＃工作站～5＃工作站之間采

66、用A1SJ71AR21模塊通過同軸電纜通訊。1#工作站和2#工作站與廠內(nèi)主工作站的距離4～5公里，且無人值班，故租用電信公司無源電話專線通過調(diào)制解調(diào)器和A1SJ71UC24通信模塊進行泵房設(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)計選型先進，安

67、全可靠，經(jīng)濟合理，并能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定高效地運行。PLC控制系統(tǒng)滿足污水處理廠運行管理和安全處理的要求，即生產(chǎn)過程自動控制和報警、自動保護、自動操作、自動調(diào)節(jié)、提高運行效率，降低運行成本，減輕勞動強度，對污水處理廠內(nèi)各系統(tǒng)工藝流程中的重要參數(shù)、設(shè)備工作情況等進行計算機在線集中實時監(jiān)測，重要設(shè)備進行計算機在線集散控制，確保污水處理廠的出水水質(zhì)達到設(shè)計排放標準。</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^程為控制器定時采樣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)控點的物理參數(shù)，均通過Profibus總線采樣各個模擬量、數(shù)字量信號；控制信號同樣有PLC輸出，以Profibus總線送

69、到各控制站，控制從站通過各種模塊來控制執(zhí)行機構(gòu)的動作。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。PLC在控

71、制電機的數(shù)字信號是往往會給每個電機設(shè)置備妥、應(yīng)答、故障等數(shù)字輸入信號，同時相應(yīng)的設(shè)置電機的數(shù)字輸出信號驅(qū)動信號，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罄m(xù)的污水處理設(shè)備造成損壞。格柵除污機主要作用是去除污水中的大塊固體雜物，保護后面的設(shè)備和設(shè)施不受影響粗格柵間是污水的入口，格柵的投入由手動轉(zhuǎn)為自動。</p><p>　　啟動格柵機，柵渣直接收集到格柵機后的運渣小車上，格柵機前后的液位差由超聲波液位差計測量，以檢驗格柵是否堵塞。如液位差超過設(shè)定值，則清污機開始連續(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)報警。清污機按照設(shè)置時間工作。</p><p>　　當一臺除污機故障時，此除污機跳出自動程序，變?yōu)槭謩?，并發(fā)出報普信號，另一臺除污機繼續(xù)執(zhí)行自動程序；當全部除污機故障時，粗格柵自動程序停止，被控設(shè)備都變?yōu)槭謩硬l(fā)出相應(yīng)設(shè)備的報警信號，整個格柵的恢復(fù)運行不是自動執(zhí)行，而是由操作員完成。</p><p>　　格柵機液位差控制示意圖如圖3-4所示：</p><p>

74、　　圖3-4 格柵機液位差回路控制結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.3.2 溶解氧的回路控制</p><p>　　用于測量污水中溶解氧的含量，溶解氧測量儀是污水處理的最重要的儀表之一，是調(diào)節(jié)曝氣機鼓風(fēng)量的重要依據(jù)。溶解氧的測定一般用薄膜法和碘量法，本次試驗選用薄膜電極法。在污水處理過程中，通過曝氣機的運行來控制氧化溝中溶解氧的濃度。曝氣機的轉(zhuǎn)速大小由電動機的轉(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表示曝氣機轉(zhuǎn)速，Q、S、X分別表示進水流量、氧化溝底物濃度、氧化溝MLSS中濃度；DOst、DOnt分別為水樣中實際溶解氧濃度、溶解氧測量值。整個溶解氧控制系統(tǒng)由曝氣機轉(zhuǎn)速控制環(huán)節(jié)、曝氣機曝氣環(huán)節(jié)、曝氣傳質(zhì)過程和溶解氧檢測環(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l臺，加藥計量泵4臺(備用2臺)，PH計一套。</p><p>　　PH反調(diào)池的PH值控制在8．5～9．5pH之間，當PH值小于9．opH時開啟Ca(oH)2計量加藥泵，當PH值大于等于9。OpH時C《0H)2計量加藥泵停止運行。中和池加堿、加酸調(diào)PH值，PH值控制在6．8～7．5pH之間，當PH值大于等于7．5pH時開啟H2S04計量泵；當PH值出現(xiàn)異常時，即PH值小于6．8pH時開啟NaOH計量泵。監(jiān)測

78、污水的酸堿度，當污水用過大或過小時都要采取特殊措施，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，該表解析度0.01pH，精度等級±0.05pH。</p><p>　　為解決酸堿泵會給泵造成很大損壞，提出2個pH值限的PLC自動控制方案。對于廢水pH值的PLC自動控制系統(tǒng)，是使用兩個pH值限的控制系統(tǒng).兩個pH值限是指pH值上限和pH值下限.當調(diào)節(jié)池中廢水的pH值大于上限時打開

79、酸閥，低于上限時關(guān)閉酸閥；當調(diào)節(jié)池中廢水的pH值低于下限時打開堿閥，高于下限時關(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)我們對各種儀器儀表的要求，依據(jù)型號、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</p><p>　　4.1 PLC簡介</p><p>　　利用可編程序控制器（PLC）組成遠程自動監(jiān)測系統(tǒng)時，

81、首先遇到的是PLC的選型問題。在選用PLC時，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、明確控制對象要求。本系統(tǒng)要求改善信息管理，把PLC與上位微機的通訊能力遠程I/O與微機通訊方式和手段作為選擇的依據(jù)。PLC響應(yīng)時間的影響因素有：輸入信息時，CPU讀

82、解用戶邏輯網(wǎng)絡(luò)時間和輸出時間。PLC的實時響應(yīng)性還受到系統(tǒng)中最慢儀器的限制，與上位機的通訊也將增加服務(wù)時間。</p><p>　　2、功能選擇要根據(jù)不同的控制對象確定。具體有：替代繼電器、數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)傳遞、矩陣功能、高級功能、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與被控對象之間的接口，模塊選擇得當否直接影響控制系統(tǒng)的可靠性。</p&

83、gt;<p>　　4、存儲器類型及其容量選擇。小型PLC作為單機小規(guī)?？刂剖褂脮r，由于工藝簡單、程序固定，多數(shù)使用EPROM或EPROM加RAM。對于中、大規(guī)模的PLC，往往用于工藝比較復(fù)雜，且多變的場合，程序改變較多，因此一般都使用CMOSRAM存儲器，且有后備電池，以便關(guān)機時保存存儲信息。根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，我們按下列公式進行估算：</p><p>　　（1）代替繼電器　M＝Km［（10&#

84、215;DI）＋（5×DO）］</p><p>　　（2）模擬量控制　M＝Km［（10×DI）＋（5×DO）＋（100×AI）］</p><p>　?。?）多路采樣控制　M＝Km｛［（10×DI）＋（5×DO）＋（100×AI）］＋（1+采樣點×0．25）｝</p><p>　　式中DI

85、為數(shù)字（開關(guān)）量輸入信號；DO為數(shù)字（開關(guān)）量輸出集中；AI為模擬量輸入信號；Km為每個節(jié)點所占存儲器字節(jié)數(shù)；M為存儲器容量。</p><p>　　我們還可在編完程序以后精確地計算出存儲器實際使用容量。</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，有無支持技術(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</p><p>　?。?）可靠性高，抗干擾能力強</p><p>　?。?)編程簡單、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>　?。?）存儲容量大，運行速度快。</p><p>　?。?）指令集功能強大，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)的運行，對不正常狀態(tài)、錯誤和特殊系統(tǒng)事件進行記錄或者警告。</p><

88、p>　?。?）系統(tǒng)允許設(shè)置多種級別的保護口令，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，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)由兩臺計算機、8個現(xiàn)場控制站、工藝儀表、電量變送器構(gòu)成。8個現(xiàn)場控制

89、站用于控制現(xiàn)場設(shè)備、采集動態(tài)工藝參數(shù)和設(shè)備工作情況。現(xiàn)場控制站根據(jù)污水處理廠的實際工藝和構(gòu)筑物的幾何分布，設(shè)置在控制對象和信號源相對集中的幾個單體中，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個現(xiàn)場控制站組成。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)機房（3個站）；脫水機房。0＃工作站～5＃工作站之間采用A1SJ71AR21模塊通過同軸電纜通訊。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，且無人值班，故租用電信公司無源電話專線通過調(diào)制解調(diào)器和A1SJ71UC24通信模塊進行泵房設(shè)備控制和數(shù)據(jù)傳輸。</p><p>　　4.2 系統(tǒng)PLC設(shè)計</p><p>　　4.2.1 PLC選型</p><p>　　PLC是可編程控制器的簡稱，有下列優(yōu)點:</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)品的平均無故障時間達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、計數(shù)、邏輯和算術(shù)運算，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</p><p>　　使用人員只需掌握工程上通用的梯形圖語言就可進行用戶程序的編程和調(diào)試。因此，即使不懂計算機的人，也能掌

93、握PLC。又由于PLC具有自診斷功能，因而較容易進行維護，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，才使越來越多的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，其型號位C16。</p><p>　　PLC通過各種模塊接口采樣電信號；控制信號由PLC輸出后以4—20mA電流形式送

94、到執(zhí)行機構(gòu)，控制執(zhí)行機構(gòu)的動作。</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)計上，應(yīng)在允許的條件下，提高污水處理廠的自動化程度。盡量做到無人值守。這一點對減少小型污水處理廠的單方經(jīng)營成本有很重要的意 義。因為，盡管污水廠較小，如果沒有自動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、實際 上，對于規(guī)模稍大的污水廠，定員也不過如此，所以相對人力成本很高。在條件允許的情況下，盡量提高污水廠的自動化程度。有條件時，還可在反應(yīng)池等重要地方 安裝攝像頭，以監(jiān)視污水廠的運行狀況?！　≡陔娎|布置上，也有著與大型污水處理廠不同的特點。各處理構(gòu)筑物的電氣與信號電纜的鋪設(shè)應(yīng)盡量結(jié)合構(gòu)筑 物上的管溝和渠道，從整體效果來看，整個處理構(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，既美觀又便于維護管理。在某些情況 下

96、，全廠的電纜溝可以借助某個構(gòu)筑物實現(xiàn)。一般來講，配電與信號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，無論是先經(jīng)過哪個處理單 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，又可使電力和信號到達另一個處理單元。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>　?。?）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>　　（2）污水處理PLC模擬信號外部接線圖如圖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</p><p>　　作為上位機的計算機安裝有組態(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)場部件無關(guān)。對于不同的硬

100、件設(shè)施，只需為組態(tài)王配置相應(yīng)的通信驅(qū)動程序即可。組態(tài)王驅(qū)動程序采用最新軟件技術(shù)，使通訊程序和組態(tài)王構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。這種方式既保證了運行系統(tǒng)的高效率，也使系統(tǒng)能夠達到很大的規(guī)模。組態(tài)王的驅(qū)動程序都是以動態(tài)連接庫的形式提供的，在組態(tài)王有設(shè)備通訊時，調(diào)用相應(yīng)設(shè)備的動態(tài)連接庫程序，該程序基于COM技術(shù)，實現(xiàn)了組態(tài)王與設(shè)備通訊程序間的無逢連接。在開發(fā)監(jiān)控軟件時，需進行設(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)中各站點的站號分設(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 </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：任何PC兼容鼠標 </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(補丁6)/Win XP 簡體中文版</p><p>　　5.2 創(chuàng)建一個工程的一般過程</p><p>　　1）設(shè)計圖形畫面（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（定義變量）</p><p><b>　　4

104、） 建立動畫連接</b></p><p><b>　　5） 運行和調(diào)試</b></p><p>　　需要說明的是，這五個步驟并不是完全獨立的，事實上，這四個部分常常是交錯進行的。在用組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)編制工程時，要依照此過程考慮三個方面：</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模擬實際的工業(yè)

105、現(xiàn)場和相應(yīng)的工控設(shè)備。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)：怎樣用數(shù)據(jù)來描述工控對象的各種屬性？也就是創(chuàng)建一個具體的數(shù)據(jù)庫，此數(shù)據(jù)庫中的變量反映了工控對象的各種屬性，比如溫度，壓力等。</p><p>　?。?）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畫來模擬現(xiàn)場設(shè)備的運行，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”用工作目錄標識工程，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>　　進入新建的組態(tài)王工程，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“文件\畫面”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新

107、建”圖標，彈出對話框如圖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。點擊“確定”按鈕進入內(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，繪制一個目標圖形。還可以選中“文本”工具，此時鼠標變成“I”形狀，在畫面上單擊鼠標左鍵，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化及設(shè)計操作求畫出污水處理動態(tài)仿真畫面5-3及污水處理運行監(jiān)控界面圖5-4：</p><p>　　圖5-3污水處理的組態(tài)仿真圖</p>