污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　污水處理一直是困擾我們國家的一個(gè)問題，在中國這個(gè)本身水資源就很缺乏的國家但是各方面廢水又很多一直得不到處理。污水處理先后經(jīng)歷了解放初期的污水處理其方式一般采用農(nóng)業(yè)灌溉。70直80年代間才逐步興建了一下污水處理工廠。到了20世紀(jì)開始引用對污水處理開始引用一些新技術(shù)，其中有AB法，A/O法等等興建的污水處理工廠也大規(guī)模增多。但是

2、目前來看污水處理還存在這很多問題包括污水處理廠建設(shè)資金的短缺，污水處理后的再生水得不到充分利用，進(jìn)口設(shè)備的維修及設(shè)備備件的開發(fā)等一系列問題都深深困擾著我們。</p><p>　　本文主要介紹工廠污水處理的基本工藝，并基于PLC控制的一套污水處理系統(tǒng)，首先文章介紹了PLC控制的工藝及相關(guān)過程。其次介紹了硬件結(jié)構(gòu)和設(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，以此介紹PLC在此系統(tǒng)的作用。同時(shí)設(shè)計(jì)出作用于該系

3、統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，用程序?qū)LC進(jìn)行控制以此對此系統(tǒng)的控制。</p><p>　　關(guān)鍵詞 污水處理，PLC，系統(tǒng)軟硬件設(shè)備</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Sewage disposal has been a troubled problem in our country, China itself is

4、 lack of resources，but amount of wastewater has no treatment. Our sewage treatment has experienced from the early liberation ways of sewage treatment generally used for agricultural irrigation. in the period of 70 to 80,

5、 our country gradually built a sewage treatment plant. In twentieth Century led into sewage treatment beginning to use some new techniques, including AB method, A/O method and so on. Also,sewage treatment </p><

6、;p>　　This paper mainly introduces the basic process of sewage treatment plant and process, and based on the PLC control of a sewage treatment system, the paper adds to the process of PLC control and related process. I

7、t introduces the hardware structure and design, the basic principles and steps of the working principle and the design of PLC control system, this paper introduces the role of PLC in this system. At the same time, the ar

8、ticle designs to the software design of the system controlling progr</p><p>　　Key Words sewage disposal，PLC，The system hardware equipment</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>&

9、lt;b>　　摘要Ⅰ</b></p><p>　　ABSTRACTⅡ</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1污水處理技術(shù)現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2污水處理面臨的問題1</p><p>　　1.3研究本課題的目的和意義4<

10、;/p><p><b>　　1.4主要內(nèi)容4</b></p><p>　　2 污水處理控制系統(tǒng)的總體介紹5</p><p>　　2.1本設(shè)計(jì)污水處理的基本流程5</p><p>　　2.2污水處理系統(tǒng)的控制形式6</p><p>　　3 硬件系統(tǒng)的配置8</p><p&g

11、t;<b>　　3.1主體工藝8</b></p><p>　　3.2電氣控制系統(tǒng)9</p><p>　　3.3污水處理的工作原理9</p><p>　　3.3.1控制系統(tǒng)的總體框圖9</p><p>　　3.3.2工作過程10</p><p>　　3.3.3污水控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)10

12、</p><p>　　3.4 PLC的選型11</p><p>　　3.5傳感器的選型12</p><p>　　3.5.1傳感器的特性12</p><p>　　3.5.2傳感器的分類12</p><p>　　3.6接觸器選型12</p><p>　　3.7變頻器選型13</p&

13、gt;<p>　　3.7.1變頻器簡介13</p><p>　　3.7.2變頻變壓原理（VVVF）13</p><p>　　3.7.3變頻調(diào)速的基本原理13</p><p>　　3.7.4變頻器的選型14</p><p>　　3.7.5變頻器參數(shù)設(shè)置14</p><p>　　3.8電動(dòng)機(jī)選型1

14、5</p><p>　　3.9液位差計(jì)選型15</p><p>　　3.10溶解氧儀選型15</p><p>　　4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.1總體流程設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.1.1自動(dòng)模式16</p><p>　　4.2 PLC和變頻器通訊15</

15、p><p>　　5 運(yùn)行和調(diào)試結(jié)果27</p><p>　　5.1硬件系統(tǒng)的調(diào)試27</p><p>　　5.2軟件系統(tǒng)的調(diào)試27</p><p>　　5.3調(diào)試結(jié)果28</p><p><b>　　結(jié)論29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)3

16、0</b></p><p>　　附錄..............................................................................................................................31</p><p>　　致謝...............................

17、...............................................................................................38</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　在我國缺水問題相當(dāng)嚴(yán)重，而且淡水資源總量在我國僅為是28000億，并且在全球來看我國水資源僅僅是6%，僅次

18、于加拿大、巴西等國家，在世界排名第四位，但是眾所周知中國是人口大國人均水只有2300，是世界平均水平的四分之一在全球排名121位。</p><p>　　根據(jù)檢測表明，目前全國大多數(shù)城市地下水在一定程度上被點(diǎn)狀和面狀污染，而且狀況一年比一年差。越來越嚴(yán)重的污水不僅降低了人們對水的使用功能，而且還加劇了水資源這一問題的嚴(yán)峻形勢。況且我國正在實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，水體污染對我國這個(gè)戰(zhàn)略帶來了嚴(yán)重的影響，更為關(guān)鍵的是給人們

19、的生活帶來極為不便也在很大程度上影響到人們?nèi)罕姷纳眢w健康。</p><p>　　1.1污水處理技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　在目前來看污水處理有很多方法，但是我們一般采用的是傳統(tǒng)污水處理工藝即采用慮砂系統(tǒng)、絮凝沉淀，將氯化鐵等化學(xué)物質(zhì)放入A2/O系統(tǒng)終沉池中，同時(shí)為了降低終沉池中磷的濃度需要強(qiáng)化生物除磷。強(qiáng)化生物除磷。經(jīng)過沉淀輸出的水最后將進(jìn)入回用水管網(wǎng)絡(luò)但中途還要通過提升泵送入濾沙池并用

20、到氣水反沖濾池之后就將輸入直清水池中。 </p><p>　　傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)中，采用沉淀池進(jìn)行污水凝沉淀，它不能形成顆粒凝聚的良好的條件，不能生成團(tuán)粒型絮凝體，使得固液分離效率很低。</p><p>　　1.2污水處理面臨的問題</p><p>　　(1)建設(shè)廠房資金短缺問題</p><p>　　在中國已有一百多個(gè)污水處理的廠房，但是在我

21、國這個(gè)人口大國污水排放量也很大所以這些廠房還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能處理人民群眾在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活中的排放的污水，這不僅表現(xiàn)在對城市中污水處理率不是很高，即對污水處理量還不夠，還在很多大城市逐步開始對處理污水廠房的建設(shè)的計(jì)劃和籌備建設(shè)中得到表現(xiàn)。但是在很多小中城市還沒有污水處理廠房或者還沒有提及到建設(shè)污水處理廠房的問題，這些地方主要表現(xiàn)西北部中小城市。這主要是因?yàn)闆]有建設(shè)廠房資金短缺問題造成的，很多地方就是因?yàn)闆]有資金來建設(shè)廠房而導(dǎo)致這些地方的污水問題

22、越來越嚴(yán)重，如果這個(gè)資金問題不能得到改善將會(huì)使環(huán)境日趨惡化，這樣對大眾的生活帶來極為不便同時(shí)將影響人民群眾的身體健康，甚至?xí)璧K我們國家的持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，因此我們應(yīng)該努力籌措資金，盡量改善我國的污水問題，為我們以及子孫后代營造一個(gè)良好的生活環(huán)境。</p><p>　　(2)污水處理廠資金運(yùn)用不當(dāng)</p><p>　　我國已有一百多座已建成的污水處理廠房全國，但是只有不到三分之一的廠房才能夠滿

23、負(fù)荷工作，究其沒有滿荷工作的原因有很多：這最關(guān)鍵的就是對于污水處理廠房中運(yùn)作資金運(yùn)用不當(dāng)，很多地方連污水處理廠所需要的費(fèi)用都不收取，有些地方不收取居民費(fèi)用只收公司、企業(yè)、工廠的費(fèi)用。有些地方都居民的也要收取，但是收取他們的也只是少部分。雖然如此但是這些收取的費(fèi)用還遠(yuǎn)不足污水處理廠的運(yùn)作費(fèi)用，這樣就造成了一部分處理廠房按照收取的費(fèi)用來處理污水這些實(shí)際問題。由于這些問題的出現(xiàn)日積月累就會(huì)使處理廠房的設(shè)備的作用得不到充分利用，甚至還會(huì)讓設(shè)備受

24、到損壞，也會(huì)讓污水廠房專業(yè)管理人員的作用不能發(fā)揮出來。</p><p>　　(3)設(shè)備的修理和備件的開發(fā)</p><p>　　因?yàn)楹芏嘣O(shè)備都是進(jìn)口的并且作用于污水處理行業(yè)，這些設(shè)備工作幾年之后難免會(huì)受到一定程度的損壞，如果這些設(shè)備在維修期內(nèi)還好，但是過了索賠期后的維修就大為不便了。為此必須要請一些專業(yè)技術(shù)人士來維修設(shè)備，但如果叵請外國高深專家來維修，這些維修費(fèi)用就會(huì)很高甚至有時(shí)候難以承受這

25、樣的費(fèi)用，因此要是設(shè)備能夠正常工作或者即使損壞了也能夠及時(shí)修好，這樣我們就必須要培養(yǎng)對這些進(jìn)口設(shè)備維修的國內(nèi)專業(yè)技術(shù)人員，讓他們能夠?qū)M(jìn)口設(shè)備的維修有個(gè)研究讓設(shè)備能夠正常運(yùn)作。但是只有專業(yè)技術(shù)人員還不夠的還必須要有充足的更換設(shè)備的配件，特別是一些設(shè)備的備件外國不能夠生產(chǎn)了這對我們維修設(shè)備極為不利，所以就需要我們中國自己進(jìn)行研究加工制作，這樣即使設(shè)備損壞了我們還可以運(yùn)用自己的配件及時(shí)更換污水處理廠的設(shè)備的作用得到充分的發(fā)揮。</p&

26、gt;<p>　　(4)污水處理廠工藝流程應(yīng)該因地制宜，不能跟風(fēng)一味的選擇熱門工藝</p><p>　　有些地區(qū)沒有根據(jù)本地區(qū)的情況而盲目的采用新工藝追求“時(shí)髦工藝”不考慮該地區(qū)的進(jìn)水、處理水量問題。在我國很多有些污水處理廠中地區(qū)中，沒有考慮到進(jìn)水水質(zhì)低而盲目的用AB方法凈水，造成的結(jié)果就是不能利用充分更為嚴(yán)重的就是是這些設(shè)備的閑置。部分地方還把經(jīng)過處理的水源直接用于灌溉農(nóng)作物，還運(yùn)用A/O方法，過

27、分的強(qiáng)調(diào)除磷脫氮，這就是因?yàn)闆]有因地制宜而造成了成本的增加步驟繁瑣也給操作帶來不便，少數(shù)地區(qū)還出現(xiàn)了看到刮什么風(fēng)就下什么雨采取什么工藝的現(xiàn)象，極為不好。</p><p>　　(5)再生水不能充分利用：</p><p>　　國家經(jīng)過巨大的資金建設(shè)污水處理廠房后，處理干凈的水源沒有充分的利用起來，最痛心的是少數(shù)地區(qū)竟然將處理后的干凈水源和沒有經(jīng)過處理的水一同混合在一起，還有的將這些處理后的水源

28、直接排入大海造成水源和設(shè)備的極為浪費(fèi)。現(xiàn)在來看世界上的淡水資源很是匱乏，我國的淡水資源在世界上的排名是121名，但是人均淡水占有量僅為2000。</p><p>　　(6)處理后的污泥沒有很好地的到處理：</p><p>　　雖然污水經(jīng)過處理后的水在某種程度上滿足國家排放規(guī)定，但是在此過程中所產(chǎn)生的污泥卻沒有得到很好地處理，這樣給環(huán)境帶來了污染。甚至部分地區(qū)沒有處理這些污泥便直接排放，完全

29、不管環(huán)境問題。少數(shù)地區(qū)還將污泥做簡單處理后當(dāng)做農(nóng)家肥但是并沒有考慮重金屬的問題，這樣對農(nóng)作物極為不好的。而且國家部門也對此做了嚴(yán)格規(guī)定：重金屬?zèng)]有超標(biāo)才能作為肥料作用于農(nóng)作物。并且還要經(jīng)過園林部門對污泥進(jìn)行認(rèn)可后才能作用。總而言之污泥沒有得到很好地處理就亂加利用會(huì)對環(huán)境和人民群眾的健康帶來威脅。</p><p>　　(7)污水處理廠沒有除臭裝置：</p><p>　　如果沒有除臭裝置污水處

30、理廠的很多設(shè)備及房間都會(huì)有很嚴(yán)重的臭氣如格柵池、沉砂池、脫水機(jī)房、進(jìn)水池、儲(chǔ)泥池等等，不僅給技術(shù)人員的帶來身體健康問題還給周圍居民破壞了環(huán)境，這些問題在以前特別嚴(yán)重，以前污水處理廠一般要建設(shè)在農(nóng)田、水池、人民生活周圍而且設(shè)備不齊全污染更為嚴(yán)重。所以建設(shè)污水處理廠的位置一定考慮到位，應(yīng)該盡量的安裝除臭裝置這樣才能讓周圍的人民不會(huì)深受臭氣的危害。污水處理廠的作用是解決污水對環(huán)境影響的問題，不能出現(xiàn)拆東墻補(bǔ)西墻的現(xiàn)象。</p>

31、<p>　　下面以造粒流化床技術(shù)在洗車廢水回用處理中的應(yīng)用為例介紹流化床在處理工業(yè)廢水中的應(yīng)用：</p><p>　　隨著人們生活水平不斷提高，汽車的數(shù)量也在不斷上升，因此洗車業(yè)有著龐大的市場需求?，F(xiàn)在，大小不同的洗車場遍布全國各地，但是多數(shù)的洗車場所都沒有設(shè)置廢水處理和回收設(shè)備，洗車水也只是經(jīng)過簡單的沉淀后就直接排入市政管道，不僅浪費(fèi)了水資源，而且還對城市水環(huán)境造成了一定的污染?，F(xiàn)在洗車行業(yè)對水資源的

32、污染不容樂觀，但是最近我國洗車業(yè)出現(xiàn)了廢水回收利用設(shè)備。這些行業(yè)采用的過濾器的種類也很多如陶粒吸附過濾器、超濾系統(tǒng)器其原理是截留、吸附、篩分來實(shí)現(xiàn)洗車廢水的回收利用;有的采用常規(guī)的方法隔油沉淀、過濾、消毒來實(shí)現(xiàn)對廢水的回收利用。雖然經(jīng)過這樣處理后的廢水水質(zhì)基本能達(dá)到目標(biāo)要求，但其共同的缺點(diǎn)是占地面積大、建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用都比較高，在投放市場的時(shí)候遇到不少困難。然而，采用造粒流化床技術(shù)處理洗車廢水時(shí)，洗車廢水經(jīng)過流化床裝置處理后，出水的水質(zhì)可

33、達(dá)到洗車回用水的排放標(biāo)準(zhǔn)。造粒流化床法產(chǎn)生的污泥的含水率明顯比常規(guī)混凝沉淀法產(chǎn)生的污泥低，不需要設(shè)置污泥濃縮設(shè)備。并且，造粒流化床法與傳統(tǒng)的處理工藝比較，具有占地面積小、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、投資和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，因此將其用于洗車廢水的回用處理，具有廣闊的市場前景。</p><p>　　1.3研究本課題的目的和意義</p><p>　　世界上任何一個(gè)國家的發(fā)展都會(huì)造成不同程度的環(huán)境污染，其中污水

34、也是造成環(huán)境污染的來源之一。污水問題引起了各國家政府的高度關(guān)注。我也也是個(gè)嚴(yán)重缺水的國家，雖然我國平均水資源總量為28000億平方米居世界第六位。但是我國是一個(gè)人口大國，人均水量為2220平方米，居世界第110，已經(jīng)被列為世界上13個(gè)缺水國家之一。目前我國各個(gè)地方缺水也很嚴(yán)重且分布也不均勻。同時(shí)水資源的匱乏和水資源的污染已經(jīng)嚴(yán)重影響了人們的日常生活阻礙了國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此處理好環(huán)境問題特別是污水問題，處理好污水設(shè)備成本問題，簡歷可持續(xù)

35、發(fā)展社會(huì)和和諧，保持我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義。</p><p><b>　　1.4主要內(nèi)容：</b></p><p>　　本文介紹了工業(yè)污水處理的基本流程；</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(jìn)行設(shè)計(jì)分析；</p><p>　　講述了污水控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)；</p>

36、;<p>　　介紹了污水控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)；</p><p>　　污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的調(diào)試也運(yùn)行；</p><p>　　2 污水處理控制系統(tǒng)的總體介紹</p><p>　　2.1污水處理系統(tǒng)工藝流程</p><p>　　污水處理工藝流程如圖2.1所示。</p><p>　　圖 2.1 污水處理工藝流

37、程</p><p>　　污水通過進(jìn)水泵進(jìn)入粗格柵，粗格柵用以去除廢水中較大的懸浮物、漂浮物、纖維物質(zhì)和固體顆粒物質(zhì)，以保證后續(xù)處理單元和水泵的正常運(yùn)行，減輕后續(xù)處理單元的處理負(fù)荷，防止阻塞排泥管道。經(jīng)過粗格柵的污水被排到除砂池中的細(xì)格柵和轉(zhuǎn)股清污機(jī)中進(jìn)一步清除污水中的細(xì)小顆粒物質(zhì)之后就被送入氧化溝反應(yīng)池中，在該系統(tǒng)中為了增強(qiáng)污水處理的效果要向其中加入復(fù)合堿、氯氣、油絮凝劑等消毒劑。同時(shí)在該系統(tǒng)中設(shè)置有溶解氧儀超聲

38、波檢測器，通過它對污水中的含氧量進(jìn)行檢測，根據(jù)其反饋到PLC的值來控制曝氣機(jī)變頻器的運(yùn)行，改變污水中溶解氧的含量。為了使生化反應(yīng)更加充分更加劇烈使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使用了潛水?dāng)嚢铏C(jī)推進(jìn)水流。此后污水進(jìn)入了沉淀池，在此系統(tǒng)中污水進(jìn)一步物理沉淀，為了是效果得到加強(qiáng)，可向其中加入一些藥劑如混凝劑和絮凝劑：利用高分子助凝劑的強(qiáng)烈吸附架橋作用更加容易沉降。處理后的水在經(jīng)過離心式脫水機(jī)作用進(jìn)行脫水后就能排出清水。<

39、;/p><p>　　2.2污水處理系統(tǒng)的控制形式</p><p>　　控制系統(tǒng)一般由控制器和被控對象兩大部分組成，其實(shí)現(xiàn)形式是多種多樣的，對控制對象，控制規(guī)律和控制結(jié)構(gòu)的不同而不同。在控制系統(tǒng)中，控制器既可以是微機(jī)，也可以是單片機(jī)或者可編程邏輯控制器（PLC），有的控制系統(tǒng)包含的控制器不止一種。</p><p>　　縱觀控制系統(tǒng)的發(fā)展史，不難發(fā)現(xiàn)，每一代新的控制系統(tǒng)的推

40、出都是針對老一代控制系統(tǒng)存在的缺陷而給出的解決方案。</p><p>　　1.模擬儀表控制系統(tǒng)</p><p>　　模擬儀表控制系統(tǒng)于20世紀(jì)60～70年代占主導(dǎo)地位。常規(guī)模擬儀表控制系統(tǒng)經(jīng)歷了基地式、電動(dòng)單元組合式、組件組裝等發(fā)展階段。這種系統(tǒng)對設(shè)備要求簡單，成本低但是還是存在很多缺陷：模擬信號(hào)精度低，易受干擾。操作人員要時(shí)刻觀察、讀取各類儀表顯示的數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析和判斷，及時(shí)操作有關(guān)儀表

41、才能保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，但正確的進(jìn)行監(jiān)視和操作時(shí)十分苦難的。</p><p>　　2.集中式數(shù)字控制系統(tǒng)</p><p>　　在20世紀(jì)70-80年代間集中式控制系統(tǒng)占領(lǐng)著主要地位。數(shù)字控制系統(tǒng)則采用的PLC、微機(jī)、或單片機(jī)作為控制器。這些信號(hào)控制器控制器都是傳輸數(shù)字信號(hào)，而模擬儀表控制系統(tǒng)都是傳輸?shù)哪M信號(hào)，所以采用數(shù)字控制系統(tǒng)能夠改善抗干擾能力，提高精確度。集中式數(shù)字控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)還有根

42、據(jù)全局情況進(jìn)行控制計(jì)算和判斷，在控制方式、控制時(shí)機(jī)的選擇上可以統(tǒng)一調(diào)度和安排；不足的是要求控制器本身必須具有強(qiáng)大的處理能力和良好的可靠性。</p><p>　　3.集散控制系統(tǒng)（DCS）</p><p>　　DCS于20世紀(jì)80~90年代占主導(dǎo)地位。集散型是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通訊技術(shù)和圖形顯示技術(shù)于一體的集散型系統(tǒng)。其核心思想是集中管理、分散控制，即管理與控制相分離，上位機(jī)用于集中監(jiān)

43、控管理功能，若干臺(tái)下位機(jī)下放分散到現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)分布式控制，各上、下位機(jī)之間用通信網(wǎng)絡(luò)互連，以實(shí)現(xiàn)互相之間的信息傳遞。集散型控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制檢測，在中心控制室內(nèi)可以對整個(gè)工況進(jìn)行監(jiān)視并發(fā)布調(diào)度命令，各工序則采用獨(dú)立自</p><p>　　控的原理進(jìn)行系統(tǒng)配置和運(yùn)行。集散控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是封閉專用的、不具有可互操作性的。并且DCS造價(jià)昂貴。在這種情況下，用戶對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)提出了開放化</p

44、><p>　　和降低成本的迫切要求。</p><p>　　4.現(xiàn)場總線控制（FCS）</p><p>　　目前聯(lián)網(wǎng)功能也運(yùn)用于現(xiàn)在控制站，尤其是PLC具有比較強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)功能。FCS的傳輸介質(zhì)有很多種可以采用比較廉價(jià)的雙絞線為傳輸介質(zhì)，最為FCS的主節(jié)點(diǎn)和PLC、數(shù)字化智能傳感器變送器或數(shù)字傳感器等從節(jié)點(diǎn)結(jié)合起來，還可以把多臺(tái)PLC經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁邤?shù)據(jù)公路，得到順序控制站。

45、</p><p>　　FCS對外圍自動(dòng)化設(shè)備具有較高的要求，但是現(xiàn)在由控制器傳感器等智能節(jié)點(diǎn)組成的統(tǒng)一FCS在費(fèi)用方面比較高而無法實(shí)現(xiàn)，因此我們選擇了建立基于現(xiàn)場總線的、由PLC、PLC組成的與DCS相兼容的系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)比較經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)。這種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字量傳輸，提高信號(hào)傳輸精度，增加了靈活性，降低費(fèi)用便于維修，是今后的發(fā)展方向。</p><p>　　3 硬件系統(tǒng)的配置</p>

46、;<p>　　此硬件系統(tǒng)由五部分組成其中最關(guān)鍵也是最復(fù)雜的部分是氧化溝系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)的不同形成了不同的氧化方法如基本型氧化溝、Carrousel（卡魯塞爾）式氧化溝、交替工作式氧化溝、Orbal（奧貝爾）型氧化溝等等。不同的硬件系統(tǒng)對應(yīng)不同的控制系統(tǒng)，所以在每個(gè)系統(tǒng)中都有相應(yīng)的控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　3.1主體工藝</b></p><p>

47、　　圖3.1 主體工藝</p><p>　　下面對個(gè)系統(tǒng)的要用的設(shè)備進(jìn)行簡單的介紹：</p><p>　?。?）進(jìn)水系統(tǒng) 進(jìn)水系統(tǒng)有兩個(gè)主要是設(shè)備進(jìn)水管和進(jìn)水泵，進(jìn)水管主要是清除污水中的大塊雜物，進(jìn)水管由粗格柵和清污機(jī)組成。清污機(jī)的運(yùn)行或者停止是根據(jù)粗格柵兩端的液位差進(jìn)行，當(dāng)粗格柵兩端的液位差大于某個(gè)值時(shí)啟動(dòng)清污機(jī)小于某個(gè)值時(shí)停止清污機(jī)。粗格柵是根據(jù)程序的設(shè)定間歇性的運(yùn)行或者停止。進(jìn)

48、水泵由兩臺(tái)潛水機(jī)組成，潛水機(jī)的運(yùn)行主要是通過在泵房里面的傳感器來工作，當(dāng)液位較低時(shí)只開啟一臺(tái)潛水機(jī)，當(dāng)液位較高時(shí)開啟兩臺(tái)潛水機(jī)，如果液位高到一定程度后便觸發(fā)報(bào)警裝置。</p><p>　?。?）過濾系統(tǒng) 過濾系統(tǒng)主要由細(xì)格柵系統(tǒng)和沉砂池系統(tǒng)組成。細(xì)格柵系統(tǒng)主要是清除污水中的細(xì)小雜物，由細(xì)格柵機(jī)和轉(zhuǎn)股清污機(jī)。這兩部分設(shè)備的工作方式分別對應(yīng)粗格柵和清污機(jī)：細(xì)格柵的是根據(jù)程序間歇性工作或停止，而轉(zhuǎn)股清污機(jī)是根據(jù)細(xì)格柵

49、兩端液位差工作，當(dāng)液位差高于某個(gè)值時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)股清污機(jī)當(dāng)液位差低于某個(gè)值時(shí)轉(zhuǎn)股清污機(jī)停止工作。沉砂池系統(tǒng)主要設(shè)備室分離機(jī)，其運(yùn)行和后續(xù)處理中的轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的運(yùn)行同步，即啟動(dòng)轉(zhuǎn)跌曝氣機(jī)的時(shí)候同時(shí)啟動(dòng)分離機(jī)，對沉砂池中的沙粒進(jìn)行排除。</p><p>　?。?）氧化溝系統(tǒng) 氧化溝系統(tǒng)的設(shè)備和裝置主要是水平軸曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤。水平軸曝氣機(jī)包括曝氣轉(zhuǎn)刷和曝氣轉(zhuǎn)盤，是應(yīng)用最廣的一類氧化溝充氧設(shè)備。它充氧效率高、結(jié)構(gòu)簡單、安裝維修

50、方便。整個(gè)系統(tǒng)由電機(jī)、調(diào)速裝置和主軸等組成，主軸上有放射狀的葉片或由兩個(gè)半圓組成的盤片。氧化溝曝氣設(shè)備的主要功能包括：（a）供氧；（b）推動(dòng)水流做不停的循環(huán)流動(dòng)；（c）防止活性污泥沉淀；（d）使有機(jī)物、微生物及氧三者充分混合、接觸。曝氣的作用是在曝氣機(jī)運(yùn)行時(shí)，在傳動(dòng)裝置的帶動(dòng)下，以一定速度回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)刷葉片在隨主軸水平旋轉(zhuǎn)的過程中，將空氣的氧不斷倒入水中；此外，通過轉(zhuǎn)刷的運(yùn)轉(zhuǎn)，推動(dòng)污水以一定的流速在氧化溝中循環(huán)流動(dòng)，技能防止活性污泥的沉淀，

51、又能是有機(jī)物、微生物與氧充分混合接觸，從而有效的達(dá)到氧化溝工藝對混合、充氧的需要；曝氣轉(zhuǎn)盤上有大量的曝氣孔和三角形凸出物，用以充氧和推進(jìn)混合液。此系統(tǒng)中還有攪拌機(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。</p><p>　?。?）沉淀系統(tǒng) 沉淀系統(tǒng)的主要設(shè)備是刮泥機(jī)將氧化溝處理后的污水進(jìn)一步清除質(zhì)。此處理過程中由于有微生物及其他少量雜質(zhì)沒有清除到所以需要加入一定要的

52、藥物比如：復(fù)合堿、混凝劑、絮凝劑等等，利用高分子助凝劑的強(qiáng)烈吸附架橋作用，使細(xì)小松散的絮凝體變得粗大而緊密，容易發(fā)生沉降。</p><p>　?。?）脫水系統(tǒng) 離心式脫水機(jī)是此系統(tǒng)的主要設(shè)備，主要是對污水進(jìn)行脫水處理，此過程中還要加入一定要的藥物對活性污泥中的微生物進(jìn)行污泥脫水。離心式脫水機(jī)主要由聚合物泵、污泥機(jī)、切割機(jī)構(gòu)成，它們的啟動(dòng)順序?yàn)榫酆衔锉谩勰鄼C(jī)——切割機(jī)，即可完成脫水處理。</p>

53、<p><b>　　3.2電氣控制系統(tǒng)</b></p><p>　　控制系統(tǒng)一般由控制器和被控對象兩大部分組成。自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本功能是控制信號(hào)的傳遞，加工和比較。這些功能是由檢測變送裝置、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)共同完成的。控制器是核心部分可以是微機(jī)，也可以是單片機(jī)或可編程邏輯控制 （PLC）在此設(shè)計(jì)中采用的是可編程邏輯控制器。從另一方面看控制系統(tǒng)包括操作面板、顯示面板、電器控制柜等單

54、元?；窘榻B如下：</p><p>　　操作面板 操作面板有自動(dòng)、手動(dòng)等按鈕。</p><p>　　顯示面板 顯示面板可以選擇觸摸屏或者是人機(jī)界面。</p><p>　　控制柜 此設(shè)備是控制系統(tǒng)的核心設(shè)備，包括各類傳感器、變頻器、各類擴(kuò)展模塊、PLC等等。</p><p>　　3.3污水處理的工作原理</p><

55、p>　　3.3.1控制系統(tǒng)的總體框圖</p><p>　　污水處理控制系統(tǒng)的總體框圖如圖3.2所示。各類傳感器和檢測面板的輸入通過模擬量傳入給核心控制器PLC，PLC再根據(jù)程序的設(shè)定控制其它器件的工作。</p><p>　　圖3.2 控制系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　3.3.2工作過程：</p><p>　　向系統(tǒng)供電，啟動(dòng)控制方

56、式，啟動(dòng)刮泥機(jī)和潛水?dāng)嚢铏C(jī)；</p><p>　　啟動(dòng)系粗格柵，使其間歇性運(yùn)行；</p><p>　　根據(jù)反饋回來的液位差控制清污機(jī)的運(yùn)行與停止；</p><p>　　根據(jù)液位高低對進(jìn)水泵房中的潛水泵啟動(dòng)、停止及工作數(shù)量進(jìn)行控制；</p><p>　　根據(jù)溶解氧儀的反饋模擬量通過PLC運(yùn)算后對轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)進(jìn)行控制，同時(shí)控制分離機(jī)；</p&

57、gt;<p>　　根據(jù)液面高低對污泥回流泵的工作進(jìn)行控制；</p><p>　　在污泥脫水系統(tǒng)中，對各部分設(shè)備依次進(jìn)行啟動(dòng)。</p><p>　　3.3.3污水控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)</p><p>　　三臺(tái)電機(jī)分別為進(jìn)水泵電機(jī)（M1）、粗格柵電機(jī)（M2）、細(xì)格柵電機(jī)（M3）。接觸器KM6、KM3、KM2分別控制M3、M1、M2的工頻運(yùn)行；接觸器KM9、

58、KM5分別控制M3、M1的變頻運(yùn)行；FR1、FR2、FR3分別為三臺(tái)電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器；QF1為主電路的空氣開關(guān)；FU1為主電路的熔斷器。選用MM430變頻器是用來控制電機(jī)M1、M3的變頻的，主電路如附錄B圖1所示。曝氣機(jī)（M4）、污泥回流電機(jī)（M5）則分別用KM1、KM4控制運(yùn)行，如附錄B圖2所示。脫水泵電機(jī)（M6）、聚合物泵電機(jī)（M7）則分別用KM7、KM8控制運(yùn)行，如附錄B如圖3所示。</p><p>

59、;　　3.4 PLC的選型</p><p>　　可編程邏輯控制器件（PLC）最初用于邏輯控制，它是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程邏輯程序的存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)指令，并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來對各種機(jī)械或生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。PLC的硬件設(shè)備主要是中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）、輸入/輸出（I/O）模塊、電源模塊、通信聯(lián)網(wǎng)端口、系統(tǒng)的其他設(shè)備。

60、PLC的供能主要是一下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）定時(shí)計(jì)數(shù)和邏輯運(yùn)算功能-開關(guān)量控制功能 PLC的功能有“非”“與”“或”等邏輯命令，可以闡明繼電器觸點(diǎn)的并聯(lián)、串聯(lián)、復(fù)合并串聯(lián)等連接關(guān)系，還將給學(xué)者提供了多個(gè)計(jì)數(shù)器和定時(shí)器并設(shè)置了相應(yīng)的計(jì)數(shù)器和定時(shí)器指令使用更加方便。</p><p>　　（2）模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理功能—模擬量控制功能 PLC設(shè)置有數(shù)據(jù)傳送、比較

61、、運(yùn)算、移位等數(shù)據(jù)處理指令并可對存儲(chǔ)器間接尋址。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)接收和發(fā)送功能—通信功能 PLC可以和外界PLC、外圍設(shè)備或者計(jì)算機(jī)建立連接進(jìn)行通信的聯(lián)網(wǎng)功能。同時(shí)PLC還設(shè)置有接收和發(fā)送指令是功能更強(qiáng)大。</p><p>　　（4）中斷處理功能 為了更加方便的處理外界緊急輸入狀態(tài)PLC設(shè)置有中斷程序當(dāng)外界有中斷請求時(shí)PLC會(huì)采取相應(yīng)的中斷，及時(shí)處理中斷請求，這樣為

62、故障的檢查和運(yùn)行速度的的提高做了更進(jìn)一步的貢獻(xiàn)。</p><p>　?。?）控制和自診斷功能 PLC還有運(yùn)行信息的顯示和報(bào)警的功能，PLC可以保護(hù)甚至恢復(fù)現(xiàn)場并且在系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)可以自動(dòng)停止工作并發(fā)出警報(bào)。還可以對將軟件進(jìn)行故障檢測和程序的檢驗(yàn)。</p><p>　　（6）擴(kuò)展功能 PLC還有些接口為輸出輸入的作用，可以用增大信息處理和功能的擴(kuò)展這些功能將用到專用模塊配置。</

63、p><p>　　PLC除了上述這些功能意外還有很多特點(diǎn)如高可靠性、柔性好、使用方便、易于安裝和維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大、體積小功耗低等 </p><p>　　本系統(tǒng)使用S7-200 CPU226作為主站，并配以通信模塊來構(gòu)建控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)各部分的檢測與控制，實(shí)現(xiàn)“現(xiàn)場無人值守，少人值班，智能調(diào)節(jié)”的目標(biāo)。由于系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)比較多，所以出了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)

64、展模塊。此系統(tǒng)則采用EM223輸入/輸入擴(kuò)展模塊。要完成比較完善的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)除了PLC及其擴(kuò)展模塊外還有其它很多設(shè)備共同作用比如傳感器件、變頻器、接觸器等等。</p><p><b>　　3.5傳感器的選型</b></p><p>　　傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳

65、輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等的要求。它是自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。</p><p>　　3.5.1傳感器的特性</p><p>　?。?）傳感器的靜態(tài)特性 傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有的相互關(guān)系。</p><p>　?。?）傳感器的動(dòng)態(tài)特性 傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指在輸入變化時(shí)的輸出特性。</p>

66、<p>　　（3）傳感器的線性度 傳感器的線性度是指一種近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。</p><p>　　除了以上特性外傳感器還有靈敏度、分辨率、遲滯等特性。</p><p>　　3.5.2傳感器的分類</p><p>　?。?）溫度傳感器 把溫度轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，熱電偶溫度傳感器是溫度傳感器常用的一種：它是兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，如在某點(diǎn)相互連接在一起，對這個(gè)

67、連接點(diǎn)加熱，與它們不加熱的部位就會(huì)出現(xiàn)電位差，這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果精確測量這個(gè)電位差，在測出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準(zhǔn)備卻知道加熱點(diǎn)的溫度。</p><p>　?。?）光電傳感器 是一種小型電子設(shè)備，它可以檢測出其接收到的光強(qiáng)的變化。有LED（發(fā)光二極管）、經(jīng)調(diào)制的LED傳感器、超聲波傳感器、光纖。</p><p>　?。?）電阻式傳感器 電阻式傳感器是將被測量

68、，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等轉(zhuǎn)換成電阻值的一種器件。主要由電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。</p><p>　?。?）流量傳感器 廢水處理中最重要最基本的測量就是流量的測量。流量的測量絕非小事，而且要想非常準(zhǔn)確地測量流量也不是很容易的。由于流量是一個(gè)動(dòng)態(tài)量，因而流量測量時(shí)意向復(fù)雜的技術(shù)。為準(zhǔn)確地測量流量，就必須研究不同流體在不同條件下的流量測量方法，并提供相應(yīng)的測量儀表

69、。</p><p>　　除以上說的傳感器外還有生物傳感器等傳感器。在此設(shè)計(jì)系統(tǒng)中我們選用的超聲波傳感器。</p><p><b>　　3.6接觸器選型</b></p><p>　　接觸器狹義上是指能頻繁關(guān)合、承載和開斷正常電流及規(guī)定的過載電流的開斷和關(guān)合裝置。它應(yīng)用于電力、配電與用電。接觸器廣義上是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合

70、，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。此污水處理系統(tǒng)中運(yùn)用了大量的接觸器如粗細(xì)格柵接觸器、潛水泵接觸器、清污機(jī)接觸器、分離機(jī)接觸器、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)接觸器、潛水機(jī)接觸器等。此設(shè)計(jì)選用施耐德LC1-D0901M5C交流接觸器，其額定電壓220V,額定電流9A。其特點(diǎn)有：高標(biāo)準(zhǔn)：符合IEC60947-4-1和ＧＢ１４０４８．４標(biāo)準(zhǔn)。線圈控制電壓在７０％－１２０％Ｕｃ之間波動(dòng)

71、，不影響產(chǎn)品正常工作。產(chǎn)品本體上可以附加輔助觸頭，通電／斷電延時(shí)觸頭，機(jī)械閉鎖等模塊。也可以很方便的組合成可逆接觸器、星－三角啟動(dòng)器。</p><p><b>　　3.7變頻器選型</b></p><p>　　3.7.1變頻器簡介</p><p>　　變頻器運(yùn)用到微電子和變頻技術(shù)，作用原理是改變交流電動(dòng)機(jī)的電源工作頻率的方法來控制交流電動(dòng)機(jī)的一

72、種控制電力設(shè)備。變頻器主要由濾波、整流、制動(dòng)單元、逆變、檢測單元、微處理單元、驅(qū)動(dòng)單元等組成。變頻器改變輸出電源的頻率和電壓時(shí)通過其內(nèi)部絕緣柵雙極性晶體管的開斷來實(shí)現(xiàn)的，這樣就可以按照電機(jī)的需要來提供電源了，調(diào)速的目的。除此之外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過壓過流保護(hù)、過載保護(hù)等</p><p>　　3.7.2變頻變壓原理（VVVF）</p><p>　　當(dāng)在實(shí)際利用變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的

73、過程中，當(dāng)頻率ｆ下降時(shí)，定子繞組的反電動(dòng)勢Ｅ有所下降，電子電流增大但是轉(zhuǎn)子側(cè)的負(fù)載并未增加古轉(zhuǎn)子電流不變，根據(jù)電流平衡方程式，勵(lì)磁電流比增大，因而磁通Фs增大。Фs增加將導(dǎo)致鐵芯的飽和，進(jìn)而引起勵(lì)磁電流波形的畸變。要實(shí)現(xiàn)Фs基本保持不變，只要在變頻過程中使變頻器輸出電壓U1/f=coswt，則磁通Фs可以保持不變。變頻變壓原理實(shí)施的基本方法包括兩個(gè)：PAM(脈幅調(diào)制)和PWM（脈寬調(diào)制）。</p><p>　　3

74、.7.3變頻調(diào)速的基本原理</p><p>　　變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系： n =60 f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對數(shù)）；通過改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。</p><p>　　設(shè)變頻后的頻率為fx，電壓為Ux，電動(dòng)機(jī)的額定相電壓和頻率為UN和fN則有</p>&

75、lt;p><b>　　fx=kffN</b></p><p><b>　　Ux=kuUN</b></p><p>　　其中kf為頻率可調(diào)比，ku為電壓可調(diào)比。將上述兩個(gè)公式代電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式可得變頻后的轉(zhuǎn)矩公式：</p><p><b>　　Tm= </b></p><p

76、>　　其中：Sx為頻率fx的轉(zhuǎn)差率。</p><p>　　在變頻器正常工作情況下，即<1時(shí)的機(jī)械特性如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 變頻器工作原理</p><p>　　如圖可知隨著f的下降，臨界轉(zhuǎn)矩逐漸減少，電動(dòng)機(jī)的帶負(fù)載能力也隨之下降。所以一般采取電壓補(bǔ)償法。新系列的變頻器一般都運(yùn)用了自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能。變頻器可以根據(jù)電流的大小自動(dòng)的選

77、取補(bǔ)償?shù)某潭取?lt;/p><p>　　3.7.4變頻器的選型</p><p>　　該污水處理系統(tǒng)選用的是變頻器是西門子MM430變頻器，具有多個(gè)模擬量輸出，兩個(gè)模擬輸入和多個(gè)繼電器輸出。它是一種風(fēng)機(jī)泵負(fù)載專用變頻器。</p><p>　　3.7.5變頻器參數(shù)設(shè)置</p><p>　　在此控制系統(tǒng)中，需要對變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如表3.1所示。&

78、lt;/p><p>　　表3.1 變頻器參數(shù)設(shè)置</p><p><b>　　3.8電動(dòng)機(jī)選型</b></p><p>　　在此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要用到很多電機(jī)，從綜合的角度考慮我們選擇的是Y2-200L2-6E型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，該種電動(dòng)機(jī)在滿載時(shí)有較高的效率，更適用于長期運(yùn)行和負(fù)載率較高的使用場合，這種型號(hào)為Y2-E系列，中心高80～280mm，功率為0.

79、55～90kw。符合JB/T8680.2-1998 Y2系列三相異步電動(dòng)機(jī)。</p><p><b>　　3.9液位差計(jì)選型</b></p><p>　　該系統(tǒng)選用的是超聲波液位差計(jì)型號(hào)為：XL60-YI4000.工作溫度-20～60℃； 工作壓力： 常壓； 工作電壓：DC24V或者AC220V；差值精度：±3mm； 重復(fù)精度：1‰；工作頻率：13KH

80、z～40KHz.超聲波液位差計(jì)具有可靠穩(wěn)定，精度高，維修方便等特點(diǎn)。</p><p>　　3.10溶解氧儀選型</p><p>　　該系統(tǒng)選用的溶解氧測量儀型號(hào)為：SA29-MP525. 一些參數(shù)為pH：（-1.999～19.999）pH mV； 溶解氧：：（0～40.00）mg/L(ppm)；</p><p>　　精確度：±0.002 pH mV ；

81、 溫度：（-10～110）℃。電源：DC9V/300mA；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：900組；通訊接口：RS232. 其特點(diǎn)是：高精確度的PH加上溶解氧雙參數(shù)儀表?？稍O(shè)定加氨純水和高純水特殊的PH測量模式。有些新型溶解氧儀還有鹽度測試功能，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償和鹽度補(bǔ)償；測試準(zhǔn)確。</p><p><b>　　4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　以上介紹了污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的

82、硬件配置及相應(yīng)的電路圖，接下來我們要介紹的是此系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)，編程軟件我們采用STEP-7，仿真則采用的是STEP-7仿真軟件。</p><p><b>　　4.1總體流程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1.1自動(dòng)模式</b></p><p>　　自動(dòng)模式過程包括：啟動(dòng)刮泥機(jī)和潛水?dāng)嚢杵?，啟?dòng)粗細(xì)格柵系統(tǒng)

83、，啟動(dòng)曝氣沉砂系統(tǒng)，啟動(dòng)污泥回流系統(tǒng)，啟動(dòng)污泥脫水系統(tǒng)。其自動(dòng)操作模式流程圖如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 自動(dòng)模式</p><p>　　粗格柵系統(tǒng)流程包括幾個(gè)方面：</p><p>　　啟動(dòng)粗格柵機(jī)定時(shí)10min；</p><p>　　定時(shí)到了停止50min；</p><p>　　運(yùn)行10min，循

84、環(huán)進(jìn)行；</p><p>　　檢查液面差，若超過設(shè)定值則啟動(dòng)清污機(jī)；</p><p>　　檢查液面差，若低于設(shè)定值則停止清污機(jī)。</p><p><b>　　如圖4.2所示。</b></p><p>　　圖4.2 粗格柵系統(tǒng)流程</p><p>　　由于系統(tǒng)較為復(fù)雜所以I/O分配表分塊其粗格柵系

85、統(tǒng)見表4.1所示。</p><p>　　表4.1 粗格柵控制系統(tǒng)I/O分配</p><p>　　PLC控制粗格柵的程序助記符為：</p><p>　　LD I0.2</p><p>　　O M2.6</p><p>　　AN I0.0</p><p>　　=

86、 M2.6</p><p>　　LD M2.6</p><p>　　AN T38</p><p>　　TON T37, 6000</p><p>　　LD T37</p><p>　　= M2.7</p><p>　　TON T38, 30000&l

87、t;/p><p>　　LD M2.7</p><p>　　O Q0.1</p><p>　　AN T38</p><p>　　= Q0.1</p><p>　　粗格柵控制系統(tǒng)仿真見附錄A圖1所示。</p><p>　　細(xì)格柵清污機(jī)在自動(dòng)工作方式下，由時(shí)間間隔來控制

88、細(xì)格柵清污機(jī)開或者停：</p><p>　　啟動(dòng)細(xì)格柵清污機(jī)，定時(shí)5min；</p><p>　　定時(shí)到停止運(yùn)行細(xì)格柵清污機(jī)30min；</p><p>　　定時(shí)到運(yùn)行細(xì)格柵機(jī)5min；</p><p>　　同時(shí)檢測液面差，如超過設(shè)定值則啟動(dòng)轉(zhuǎn)股清污機(jī)；</p><p>　　液面差低于設(shè)定值，停止轉(zhuǎn)股清污機(jī)。</

89、p><p>　　下圖為細(xì)格柵清污機(jī)工作流程圖如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 細(xì)格柵清污機(jī)</p><p>　　表4.2 細(xì)格柵系統(tǒng)I/O分配表</p><p>　　PLC控制細(xì)格柵程序助記符如下：</p><p>　　LD I0.4</p><p>　　O M3

90、.2</p><p>　　AN I0.2</p><p>　　= M3.2</p><p>　　LD M3.2</p><p>　　AN T42</p><p>　　TON T41, 30000</p><p>　　LD T41</p>

91、<p>　　= M3.3</p><p>　　TON T42, 15000</p><p>　　LD M3.3</p><p>　　O Q0.2</p><p>　　AN T41</p><p>　　= Q0.2</p><p>

92、　　細(xì)格柵控制系統(tǒng)仿真見附錄A圖2所示。</p><p>　　進(jìn)水泵 根據(jù)控制要求，在自動(dòng)工作模式下。當(dāng)集水池處于低水位時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水泵；當(dāng)水位較高時(shí)開進(jìn)水泵；當(dāng)水位很高時(shí)，水泵開啟并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。它的流程圖如圖4.4所示。</p><p>　　圖4.4 進(jìn)水控制系統(tǒng)</p><p>　　表4.3 水泵I/O分配表</p><p>　　P

93、LC控制水泵的助記符程序?yàn)椋?lt;/p><p>　　LD I0.0</p><p>　　= M0.0</p><p>　　LD M0.0</p><p>　　= Q0.0</p><p>　　水泵控制系統(tǒng)仿真見附錄A圖3所示。</p><p>　　污泥回流泵的工

94、作和停止主要由污泥回流系統(tǒng)程序控制，其工作過程如下：</p><p>　　首先檢測液面高度，如低于最低傳感器，定時(shí)啟動(dòng)。</p><p>　　定時(shí)到，如果液面仍然低于最低傳感器則停止回流泵工作。</p><p>　　如果液面高于最低位低于最高位傳感器，啟動(dòng)污泥回流泵。</p><p>　　如果液面高于最高位傳感器時(shí)，定時(shí)啟動(dòng)。</p&g

95、t;<p>　　定時(shí)到，如果液面仍處于最高位傳感器，報(bào)警。</p><p>　　污泥回流泵的流程如圖4.5所示。</p><p>　　圖4.5 污泥回流泵</p><p>　　表4.4 污泥回流系統(tǒng)I/O分配表</p><p>　　污泥回流系統(tǒng)的助記符：</p><p>　　LD I1.0&l

96、t;/p><p>　　LD M0.0</p><p>　　CTU C0, 10</p><p>　　LDW<= C0, 5</p><p>　　A I0.1</p><p>　　TON T43, 18000</p><p>　　LD T43</p&

97、gt;<p><b>　　LPS</b></p><p>　　AW<= C0, 5</p><p><b>　　NOP 10</b></p><p><b>　　LPP</b></p><p>　　AW> C0, 5</p>

98、<p>　　AW<= C0, 10</p><p>　　= Q0.4</p><p><b>　　LD C0</b></p><p>　　= M0.0</p><p>　　= Q0.6</p><p>　　污泥回流控制系統(tǒng)仿真見附錄A圖

99、4所示。</p><p>　　離心式脫水機(jī)是要是由污泥脫水系統(tǒng)程序控制：</p><p>　　自動(dòng)過程開始啟動(dòng)離心式脫水機(jī)，啟動(dòng)定時(shí)。</p><p>　　定時(shí)30min到了，啟動(dòng)聚合物泵，啟動(dòng)定時(shí)。</p><p>　　污泥脫水系統(tǒng)流程如圖4.6所示。</p><p>　　圖4.6 污泥脫水系統(tǒng)</p>

100、<p>　　表4.5 污泥脫水系統(tǒng)I/O分配表</p><p>　　污泥脫水系統(tǒng)的助記符：</p><p>　　LD I1.2</p><p>　　= Q0.5</p><p>　　TON T44, 18000</p><p>　　LD T44</p>&l

101、t;p>　　= Q0.7</p><p>　　TON T45, 18000</p><p>　　污泥脫水控制系統(tǒng)仿真見附錄A圖5所示。</p><p>　　曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖如圖4.7所示。</p><p>　　圖4.6 曝氣沉砂控制系統(tǒng)</p><p>　　表4.6 曝氣沉砂系統(tǒng)I/O

102、分配表</p><p>　　曝氣沉砂系統(tǒng)的助記符</p><p>　　LD I0.6</p><p>　　= M0.0</p><p>　　LD I0.1</p><p>　　LD I0.2</p><p>　　CTU C1, 5</p>&

103、lt;p>　　LD M0.0</p><p>　　AW>= C1, 2</p><p>　　= Q0.3</p><p>　　曝氣沉砂控制系統(tǒng)仿真見附錄A圖6所示。</p><p>　　總體流程的外部接線如附錄B圖4，相應(yīng)的設(shè)備如表4.7所示</p><p>　　表4.7 外部接線端

104、子</p><p>　　4.2 PLC和變頻器通訊</p><p>　?。?）USS通訊協(xié)議簡介 通用串行接口協(xié)議是一種通過在串行總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的協(xié)議，也是西門子公司所有傳動(dòng)產(chǎn)品的通用通訊協(xié)議。通用串行接口協(xié)議是主-從結(jié)構(gòu)的一種協(xié)議，在通用串行接口協(xié)議總線上有一個(gè)主站與至多30 個(gè)從站，總站上的每一個(gè)從站都將分配到一個(gè)站地址，每一個(gè)從站也是通過站地址被主站識(shí)別的，當(dāng)主站發(fā)出報(bào)文后每一個(gè)

105、從站也只是做出響應(yīng)并響應(yīng)的作出回應(yīng)，不同從站之間不可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信。還有一種廣播通訊方式：主站可以同時(shí)給所有從站發(fā)送報(bào)文，從站在接收到報(bào)文并做出相應(yīng)的響應(yīng)后可以回送報(bào)文也可以不回送報(bào)文。在使用USS協(xié)議之前，需要先安裝西門子的指令庫。USS協(xié)議指令在STEP7—MICRO/WIN SP8指令樹的庫文件夾中，STEP7—MICRO/WIN SP8指令庫提供14個(gè)子程序、3個(gè)中斷程序和8條指令來支持USS協(xié)議。調(diào)用一條指令時(shí)，將會(huì)自動(dòng)

106、地增加一個(gè)或幾個(gè)子程序。</p><p>　?。?）USS通訊協(xié)議庫 編程之前一定要將USS協(xié)議庫添加進(jìn)去， USS_INIT指令：當(dāng)EN輸入接通時(shí)，每一循環(huán)都執(zhí)行該指令。通過Mode輸入</p><p>　　值可選擇不同的通訊協(xié)議：輸入值為1，指定Port 0為USS協(xié)議并使用該協(xié)議；輸入值為0，指定Port 0為PPI并且禁止USS協(xié)議。Baud設(shè)置波特率為1200、2400、48

107、00、9600、19200、38400、57600或115200。Active指示哪個(gè)驅(qū)動(dòng)激活，有些驅(qū)動(dòng)只支持地址0到30。</p><p>　　在本次系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中，Mode的輸入值為1，指定Port 0為USS協(xié)議并使用該協(xié)議；Baud設(shè)置波特率為9600；Active指示為16；USS_INIT指令完成標(biāo)志存于M5.0；錯(cuò)誤代碼存于VB104。如圖4.11</p><p>　　圖4.

108、11 通訊電路</p><p>　　5 運(yùn)行和調(diào)試結(jié)果</p><p>　　將硬件的現(xiàn)場設(shè)備連接好以及把PLC的程序編寫以后，接下來要做的就是查看調(diào)試與運(yùn)行結(jié)果是否符合我們的要求，查看的方法就是看進(jìn)水和出水的水質(zhì)是否達(dá)到我們的指標(biāo)，以及各個(gè)儀表、設(shè)備、程序等方面出現(xiàn)什么問題。</p><p>　　5.1硬件系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　

109、將各個(gè)硬件的現(xiàn)場設(shè)備接線接好，在調(diào)試之前要做很多工作首先就是要檢查總供電設(shè)備及各設(shè)備的供電是否正常，其次各個(gè)電氣控制系統(tǒng)是否正常，是否能正常開機(jī)，各個(gè)設(shè)備的機(jī)械開關(guān)機(jī)按鈕是否正常，最后檢查各種儀表是否正常。在對硬件設(shè)備進(jìn)行檢查后，開始調(diào)試。</p><p>　　調(diào)試的主要目的就是檢查各個(gè)設(shè)備及連線能否正常工作，是否能得出我們想要的結(jié)果。具體調(diào)試如下：</p><p>　?。?）供電問題的檢

110、查，在此期間還要用到萬用表檢查線路是否連通，確保連線的正確性，避免電壓電流線路接錯(cuò)或者混搭。如不要把220V和24V的電壓線路接錯(cuò)位；</p><p>　?。?）電機(jī)的調(diào)試，電機(jī)必須加三相電源并檢查電機(jī)的工作狀態(tài)；</p><p>　?。?）變頻器的調(diào)試，在變頻器的調(diào)試過程中主要是檢測變頻器是否能進(jìn)行正常的參數(shù)設(shè)定；</p><p>　?。?）電機(jī)和變頻器的組合調(diào)試

111、，在變頻器對電機(jī)進(jìn)行的調(diào)速時(shí)，主要是看變頻器能否對電機(jī)進(jìn)行正確的調(diào)速在外部控制模式下，控制端子能否控制電機(jī)的開始，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速等等；</p><p>　　（5）PLC檢查，對PLC的檢查主要是看PLC是否正常工作，指示燈正常與否。</p><p>　?。?）變頻器PLC模塊測試，檢測PLC是否能夠正常的控制變頻器的工作。</p><p>　　經(jīng)過檢查上述設(shè)備系統(tǒng)均沒

112、有問題，就總體測試了。</p><p>　　5.2軟件系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　在軟件測試過程中要用到的是STEP7-Micro/WIN32，我們將程序?qū)懞煤鬅频絇LC中對PLC進(jìn)行調(diào)試，檢驗(yàn)程序能否正常運(yùn)行，是否有錯(cuò)誤。為了方便檢查出錯(cuò)誤我們可以分模塊測試，如果沒有錯(cuò)誤再將總體調(diào)試。在調(diào)試控制過程中，要求系統(tǒng)的設(shè)備對外界的輸入做出正確的反應(yīng)例如：污泥回流泵、清污機(jī)、潛水泵的啟停，

113、所以需要很多傳感器和液位差計(jì)反饋來對系統(tǒng)的信息就行處理和判斷，最后對輸出進(jìn)行控制。</p><p><b>　　5.3調(diào)試結(jié)果</b></p><p>　　經(jīng)過調(diào)試測試，可以實(shí)現(xiàn)對PLC對此系統(tǒng)的手動(dòng)模式和自動(dòng)模式的控制。開啟電源手動(dòng)選擇手動(dòng)模式或者自動(dòng)模式，當(dāng)選擇手動(dòng)式，手動(dòng)按下各種按鈕來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行在此過程中要伴隨著相應(yīng)的指示燈亮。選擇自動(dòng)模式下，在

114、此模式下進(jìn)行的是閉環(huán)控制，外部傳感器將檢測到的各個(gè)狀態(tài)傳輸至主控制進(jìn)而對設(shè)備進(jìn)行啟?？刂?。自動(dòng)控制系統(tǒng)包括：潛水泵系統(tǒng)、粗格柵系統(tǒng)、曝氣沉沙系統(tǒng)、細(xì)格柵系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)、污泥回流系統(tǒng)等。開啟自動(dòng)模式后，系統(tǒng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，首先開啟潛水泵和刮泥機(jī)；然后開啟粗、細(xì)格柵機(jī)，這些設(shè)備在程序的作用下進(jìn)行間歇性的工作（停止一段時(shí)間然后開始工作如此循環(huán)進(jìn)行）。在此過程中粗格柵運(yùn)作10min程序中定時(shí)到之后停止作用1h，1h后程序定時(shí)到又開始運(yùn)作10min