【正文】 藝要求，采用 PLC 可編程控制器實現(xiàn)連鎖集中控制。 本課題研究了污水處理工藝及污水處理系統(tǒng)的組成，設(shè)計了基于 PLC 的控制系統(tǒng)的，主要由以下內(nèi)容組成： (1)介紹了國內(nèi)的污水處理行業(yè)的發(fā)展以及污水處理系統(tǒng)工藝流程； (2)選擇 PLC 對污水處理控制系統(tǒng)進行設(shè)計和分析； (3)具體分析設(shè)計污水處理的軟件系統(tǒng)。 咸陽職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第二章 控制方案 系統(tǒng)的總體設(shè)計 本污水處理控制系統(tǒng)采用的可編程控制器為三菱 FX2N型?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖見圖21，控 制系統(tǒng)設(shè)有集中控制室 (加藥間低壓配電室內(nèi) )，框圖中的各設(shè)備可以在集中控制室內(nèi)控制。在集中控制室的控制面板上有自動／手動，自動控制位置時，污水站處于自動運行狀態(tài)，此時啟閉機打開，格柵井、調(diào)節(jié)池、生化池 .污泥泵，除鹽根據(jù)各自的液位控制器開動、停止，開始運行。控制柜正面如圖 22所示。 監(jiān)控計算機 三菱 FX2N48MR 操作站 控制站站 調(diào)節(jié)池電磁閥控制 生化池電磁閥控制 生化池空壓機控制 除鹽池電磁閥控制 格柵池電磁閥控制 圖 21 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 控制面板 咸陽職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 22 控制柜正面示意圖 在控制柜上除了有手動操作按鈕外，還有各液位池的液位顯示。 本處理系統(tǒng)對液位的控制采 用浮球液位傳感器， 浮球連續(xù)式液位傳感器是利用浮球內(nèi)磁鐵隨液位變化，來改變連桿內(nèi)的電阻與磁簧開關(guān)，磁簧開關(guān)的間隙愈小，精度愈高。分壓信號可經(jīng)過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成 4～ 20mA 或其它不同之標準信號。指示計可配合其它表頭作遠距離指示，是一種原理簡單，可靠性極佳的液位指示計。除鹽池中的鹽濃度檢測由余氯（自由氯）電極來完成， 此電極可以直接輸出 420mA 的模擬量信號 ，該信號可直接接數(shù)字顯示儀表進行顯示，兩路繼電器輸出實現(xiàn)上下限控制，可以打開儀表面板設(shè)置上下限。液位監(jiān)測系統(tǒng)接線如圖 所示。 調(diào)節(jié)池液位 LZ2 Sbr反應(yīng)池液位 LZ3 除鹽池液位 LZ4 格柵池報警 HL1 調(diào)節(jié)池報警 HL2 反應(yīng)池報警 HL3 格柵池液位 LZ1 鹽濃度 AZ 除鹽池報警 HL4 高濃度報警 HL5 格柵池進水 SB2 調(diào)節(jié)池進水 SB3 反應(yīng)池進水 SB4 空壓機 SB5 污泥泵 SB6 反應(yīng)池排水 SB7 除鹽池排水 SB8 電源開關(guān) 咸陽職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 變 送 器+2 4 V4 ~ 2 0 m AI N數(shù) 顯 儀~ 2 2 0 V 圖 23 液位監(jiān)測系統(tǒng)接線示意圖 工藝及控制要求分析 格柵池 生活污水中含有大量的廢渣，如果不經(jīng)處理直接排入河中，不僅污染環(huán)境，而且會提高河床高度，阻塞河道。尤其是在雨季到來的時候，會對人民的生命造成極大的危害，給國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟損失。 除渣系統(tǒng)主要由格柵完成。 格柵池 內(nèi)的格柵由一組平行金屬柵條制成 ,一般斜置于污水主渠道上 ,截留污水中的大塊固體物 ,如塑料制品、纖維及其他生活垃圾 ,以防止閥門、管道及其后續(xù)處理設(shè)備堵塞或損壞 . 污水過柵越緩慢 ,攔污效果越好 ,但過柵 緩慢易造成柵前渠道或柵下積砂而使過水斷面縮小 ,流速變大 .因此 ,污水過柵的流速應(yīng)根據(jù)污水中污染物的組成、含砂量及柵條間距等確定 .格柵條間距應(yīng)根據(jù)污水的種類、流量代表性雜物種類和尺寸大小等來確定 ,既要滿足除渣要求 ,又要滿足后續(xù)水處理構(gòu)筑物及設(shè)備的要求。 格柵除污機的工作原理：格柵除污機是由一種耙齒配成一組回轉(zhuǎn)格柵鏈，在電機減速器的驅(qū)動下，耙齒進行逆水流方向回轉(zhuǎn)運動；當耙齒鏈運動到設(shè)備的上部時，由于槽輪和彎軌的導向，使每組耙齒之間產(chǎn)生相對運動，絕大部分固體物質(zhì)靠重力落下，另一部分則依靠清掃器的反向運動把粘在耙齒上 的雜物清刷干凈。 咸陽職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 本系統(tǒng)設(shè)有液位報警模塊，由液位計來測量格柵池內(nèi)的水位，當格柵池內(nèi)的水位超過給定的界限時，報警器發(fā)出報警，同時，系統(tǒng)停止工作。工作人員應(yīng)及時清查問題所在，當該問題解決后，系統(tǒng)重新投入運行。 調(diào)節(jié)池 由于生活污水水量的不穩(wěn)定性和波動較大， 使管渠和構(gòu)筑物正常工作，不受 廢水 高峰流量或濃度變化的影響 ， 需在廢水處理 設(shè)施 之前設(shè)置調(diào)節(jié)池 ， 用以調(diào)節(jié)進、出水 的 流量 。 無論是工業(yè)廢水，還是 城市污水 和生活污水，水量水質(zhì)在一日２４小時內(nèi)都有變化 ， 對水量和水質(zhì)的調(diào)節(jié) ， 有預曝氣 ，沉淀 作 用，還可用作事故排水 。設(shè)置液位計檢測調(diào)節(jié)池的液位，以免高液位污水溢出。 SBR 反應(yīng)池池 SBR 反應(yīng)池中有一臺曝氣機。曝氣機的運行是由可編程序控制器來實現(xiàn)自動控制，在每個反應(yīng)周期內(nèi)，曝氣機在相應(yīng)的時間段內(nèi)運行。 污泥的厭氧消化不但使有機物消化分解提高污泥穩(wěn)定性而且隨著污泥穩(wěn)定化過程產(chǎn)生大量高熱值的沼氣作為能源利用 ,使污泥資源化。 處理系統(tǒng)其過程包括： ①充水 (打開進水泵 ) 。 ②曝氣 (開啟空壓機 ) 50min。 ③污泥泵 。 ④排水 (打開排水泵 ) 從充水開始到排水結(jié)束為一個周期。在分解污水含碳化合物的同時 ,相繼進行含氮化合物的硝化和反硝化 ,最終達到脫磷、脫氨和脫氮的目的。 除鹽池 若污水不經(jīng)除鹽程序，直接排出，當水中的鹽類物質(zhì)含量達到一定的濃度時，就會改變水中生物的生存環(huán)境，導致水中生物的細胞里的水分大量流失，從而，使各種生物咸陽職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 脫水而死。 除鹽系統(tǒng)經(jīng)過除鹽池完成除鹽程序。 除鹽時由余氯儀檢測，當系統(tǒng)檢測到水中含有高濃度鹽類物質(zhì)時，關(guān)閉閥門，利用反滲透膜的特性來除去水 中經(jīng)過中和反應(yīng)及生物化學反應(yīng)所產(chǎn)生出來的多余的鹽類物質(zhì)；當系統(tǒng)檢測到低濃度鹽類物質(zhì)時，則污水通過溝渠流入清水池。 為了防止反滲透膜兩側(cè)的壓力突變造成滲透膜破損，應(yīng)對除鹽池進行劃分，使每個分支都有一個半透膜，從而，提高半透膜的使用時間，節(jié)省成 本 設(shè)備的控制要求 （ 1）格柵井的污水由液位計進行檢測液位的高低，當格柵井液位高時，關(guān)閉進水水泵，為低液位時開啟水泵進水過濾。 （ 2）調(diào)節(jié)池用于緩沖峰時污水的沖擊，可以儲存來不及深度處理的污水，同樣由液位計控制，高液位時停止進水。 （ 3） SBR 反應(yīng)池進水閥門開啟，當污水到 一定液位時停止進水。 （ 4）進水閥門關(guān)閉后，空壓機開始運行，進行曝氣，在曝氣 50min 小時后，關(guān)閉空壓機。 （ 5）在反應(yīng)池內(nèi)由污水進行沉淀，污泥泵運行 小時，排出污泥。 （ 6）打開排水閥，反應(yīng)池開始排水，到低液位時，排水停止。排水直接進入除鹽池中進行除鹽。除鹽池中污水到達高液位時，排水停止，計時器不停止，以便工人有時間處理。 （ 7）除鹽池中由余氯儀檢測濃度，低濃度時排水電磁閥開始排水，高濃度時停止排水。 系統(tǒng)中所有控制閥采用就地和遠程控制方式 ,即使在程控系統(tǒng)完全故障的情況下還可以通過就地控制實現(xiàn)手動控制 。選擇遠程控制時 ,控制閥由操作員在操作站上控制。操作員可以在操作站對控制閥進行狀態(tài)監(jiān)視和動作控制 ,對控制閥的控制可分選擇自動和手動方式。在自動方式時控制閥受 P L C 邏輯程序控制 ,在手動方式時控制閥由操作員直接在操作界面上點擊控制，也可在控制室內(nèi)的操作站上進行遠方操作。 咸陽職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 PLC 的 I/O 分配 啟動開關(guān) SB1 X0 格柵井電磁閥 KM1 Y0 格柵井低位液位計 B1 X1 格柵井高液位報警燈 HL1 Y1 格柵井 高位液位計 B2 X2 調(diào)節(jié)池高液位報警燈 HL2 Y2 調(diào)節(jié)池低位液位計 B3 X3 調(diào)節(jié)池進水閥 KM2 Y3 調(diào)節(jié)池高位液位計 B4 X4 SBR 反應(yīng)池進水閥 KM3 Y4 SBR 反應(yīng)池低液位計 B5 X5 SBR 反應(yīng)池高液位報警燈 HL3 Y5 SBR 反應(yīng)池高液位計 B6 X6 空壓機 KM4 Y6 除鹽 系統(tǒng)低液位計 B7 X7 污泥泵 KM5 Y7 除鹽系統(tǒng)高液位計 B8 X10 SBR 排水閥 KM6 Y10 余氯儀低濃度檢測 B9 X11 除鹽池高位報警燈 HL4 Y11 余氯儀高濃度檢測 B10 X12 高濃度檢測報警燈 HL5 Y12 停止開關(guān) SB2 X13 除鹽系統(tǒng)排水閥 KM7 Y13 手動格柵池進水電機 SB2 X14 手動格柵池進水電機 KM8 Y14 手動調(diào)節(jié)池進水電機 SB3 X15 手動調(diào)節(jié)池進水電機 KM9 Y15 手動反應(yīng)池進水電機 SB4 X16 手動反應(yīng)池進水電機 KM10 Y16 手動空壓機 SB5 X17 手動空壓機 KM11 Y17 手動排污泵 SB6 X20 手動排污泵 KM12 Y20 手動反應(yīng)池排水電機 SB7 X21 手動反應(yīng)池排水電機 KM13 Y21 手動除鹽池排水電機 SB8 X22 手動除鹽池排水電機 KM14 Y22 I/O 設(shè)備確定及 PLC 的選型 I/O 設(shè)備確定 可編程控制器（ PLC） 三菱 FX2N48mr 電機（水泵） 江林泵業(yè) WQ 型 咸陽職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 液位變送器 西安力敏 ND21 余氯儀 諾博科技 NSC100 數(shù)字顯示儀表 力敏 LXMT600 污泥泵 藍升 ZW 排污泵 PLC 的選型 本系統(tǒng)一共需要 24 個輸入 /出點，設(shè)計中用到的是三菱公司出產(chǎn)的 FX2N 系列中的FX2N48MR 型號。 FX2N 系列是三菱 PLC 是 FX 家族中 比較 先進的系列。具有高速處理及可擴展大量滿足單個需要的特殊功能模塊等特點，為工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控 制能力 ， FX2N 高速度，高性能和所有方便都是相當于 FX 系列中最高檔次的超小形程序裝置 .除輸入出 16～ 25 點的獨立用途外，還可以適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的 PLC。 系統(tǒng)軟件的介紹 本次編程用的是三菱的編程軟件 GX Developer 8，本軟件有以下特點。 1. 軟件的 共通化 GX Developer 能夠制作 Q 系列， QnA 系列， A 系列（包括運動控制（ SCPU）） ,FX 系列的數(shù)據(jù) ,能夠轉(zhuǎn)換成 GPPQ,GPPA 格式的文檔。 此外，選擇 FX 系列的 情況下，還能變換成 FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。 2. 利用 Windows 的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升能夠?qū)?Excel,Word 等作成的說明數(shù)據(jù)進行復制，粘貼，并有效利用。 3. 程序的標準化 (1) 標號編程 用標號編程制作可編程控制器程序的話，就不需要認識軟元件的號碼而能夠根據(jù)標示制作成標準程序。 用標號編程做成的程序能夠依據(jù)匯編從而作為實際的程序來使用。 (2) 功能塊（以下，略稱作 FB） FB是以提高順序程序的開發(fā)效率為目的而開發(fā)的一種功能。把開發(fā)順序程序時反復使用的順序程序回路 塊零件化，使得順序程序的開發(fā)變得容易。此外，零件化后，咸陽職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 能夠防止將其運用到別的順序程序時的順序輸入錯誤。 (3) 宏 只要在任意的回路模式上加上名字（宏定義名）登錄（宏登錄）到文檔，然后輸入簡單的命令就能夠讀出登錄過的回路模