【正文】 中沉降，最后通過過濾器過濾成可以正常利用的水。原水過濾包括污水處理和污泥處理兩個子系統(tǒng)，他們之間相輔相成，共同構(gòu)成一個完整的污水處理系統(tǒng)。今天我的論文不是來討論這整個系統(tǒng)，而是探討其中的一小部分——沉降和過濾。眾所周知，過濾流程是將原水經(jīng)過加藥處理過后，在水中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)形成許多的絮凝物，再經(jīng)過一段時間的靜置，最終將原水中的大分子物質(zhì)沉降到罐的底部，上層的清液由沉降罐的頂部流出。經(jīng)過加壓泵直接進入過濾器中，液體通過過濾器過濾就可以達(dá)到所要求的技術(shù)指標(biāo)。沉降罐底部的淤泥需要定時排出。沉降和過濾過程是通過沉降罐和過濾器實現(xiàn)的。沉降罐是用來沉降液體中的絮凝物，一般采用 3～5 個沉降罐并聯(lián)工作。該過濾流程工藝采用了 4 個沉降罐，并且每個沉降罐底部周圍都有 4 個排污閥，在設(shè)定的循環(huán)周期中，4 個排污閥依次打開（4 個排污閥中只有 1 個打開） ，將罐底的淤泥排出。過濾器是內(nèi)部填充有多層濾料的承壓罐，一般采用 6～10 個過濾器并聯(lián)工作，該過濾流程工藝使用了 8 個過濾器。每個過濾器過濾一段時間之后要進行反沖洗操作，這樣可以清除濾料上的污漬，以保證整個流程連續(xù)不斷的運行。過濾器從開始進水過濾到反沖洗完畢算作一個周期。成都工業(yè)學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）第 7 頁5 沉降、過濾過程的工藝流程污水處理系統(tǒng)的過濾流程的工藝流程圖如圖 所示。 圖 帶設(shè)備的過濾工藝流程圖 沉降罐排污流程① 沉降 原水在經(jīng)過加藥混合后，沿著管道分別送入 MMMM4 等四個沉降罐中。靜置一段時間，等到將大部分雜質(zhì)沉淀在沉降罐底部時，再將上層清液由頂部的出水口流出，最后通過加壓泵加壓進入過濾器中。② 排污沉降一段時間后，每個沉降罐底部都會產(chǎn)生大量的淤泥，這時就需要依次將沉降罐底部的 4 個排污閥門打開，并且每次只能有一個閥門打開，最終將底部的淤泥全部排出。 過濾器過濾流程① 過濾成都工業(yè)學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）第 8 頁5把經(jīng)過沉降的上層清液分別送入 N1～N8 等 8 個過濾器中。將每個過濾器的進水閥和出水閥都打開，上層清液由進水閥流入，經(jīng)過過濾器的多層過濾后，由出水閥流出，最后送入清水池存儲起來。② 反沖洗每個過濾器過濾一段時間后都要進行反沖洗。首先將過濾器的進水閥和出水閥關(guān)閉，再打開排水閥和排氣閥，將過濾器中的水和氣體排出。待水和氣體排出后，再將排水閥和排氣閥關(guān)閉。最后啟動反沖洗泵，打開反沖洗進水閥和出水閥，開始反沖洗操作。 工藝設(shè)備的控制要求該過濾工藝采用的設(shè)備都具有手動/自動功能。當(dāng)設(shè)備處于自動工作狀態(tài)時，所有的設(shè)備將按 PLC 程序中設(shè)定的時間間隔工作。當(dāng)設(shè)備處于手動工作狀態(tài)時，操作工可以使用控制盤上面的按鈕來控制設(shè)備的運行(22。 控制系統(tǒng)組成 在控制室有一面控制盤?？刂票P上有用于控制操作的開關(guān)、按鈕和定時器，以及用于顯示工作狀態(tài)的指示燈等控制設(shè)備?？刂票P內(nèi)安裝有一臺 OMRON 的 CQM1 系列的 PLC。PLC 輸出節(jié)點通過電纜線和現(xiàn)場的設(shè)備相連?？刂崎y均采用氣動蝶閥，控制電磁閥采用兩位五通單電控電磁閥?？刂葡到y(tǒng)組成如圖 所示。成都工業(yè)學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）第 9 頁5P L C 盤 面 設(shè) 備沉降罐排污閥過濾罐閥門反沖洗泵控 制 盤現(xiàn) 場 設(shè) 備圖 控制系統(tǒng)組成圖 設(shè)備控制原理① 沉降罐的控制 沉降罐的控制分為手動和自動兩種控制方式。這兩種控制方式都是由 PLC按程序設(shè)定好的操作順序依次控制沉降罐閥門的開啟和關(guān)閉，不需要操作工到現(xiàn)場手動啟閉控制閥門。ⅰ. 手動狀態(tài)當(dāng)沉降罐選擇手動方式開啟時，該沉降罐不會按照沉降罐定時器所設(shè)定好的時間間隔定時自動操作，而是通過操作工啟動儀表盤上的按鈕來啟動該沉降罐，使其完成排污過程。ⅱ. 自動狀態(tài)當(dāng)沉降罐選擇自動方式開啟時，該沉降罐將按照沉降罐定時器所設(shè)定好的時間間隔定時自動操作，不需要操作工的干預(yù)。在任何時候，均可以中斷沉降罐的排污過程。② 過濾器的控制 過濾器的控制分為手動、自動和差壓三種控制方式。這三種控制方式都是PLC 按程序設(shè)定好的操作順序依次控制過濾器閥門的開啟和關(guān)閉，不需要操作工到現(xiàn)場手動啟閉閥門。ⅰ. 手動狀態(tài)成都工業(yè)學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）第 10 頁5當(dāng)過濾器選擇手動方式開啟時，該過濾器不會按照過濾器定時器所設(shè)定好的時間間隔定時自動操作，而是通過操作人員來啟動儀表盤上的按鈕來啟動該過濾器，使其完成反沖洗過程。ⅱ. 自動狀態(tài)當(dāng)過濾器選擇自動方式開啟時，該過濾器將按照過濾器定時器所設(shè)定好的時間間隔定時自動操作，不需要操作工的干預(yù)。ⅲ. 差壓控制狀態(tài)無論過濾器選擇何種方式工作時，只要該過濾器的差壓開關(guān)動作后，儀表盤上的差壓報警指示燈點亮，都將自動開始過濾器的反沖洗過程。當(dāng)過濾器正在反沖洗時，以上的控制都不起作用，只有等到反沖洗操作停止之后才能起作用。在任何時候，均可中斷過濾器的反沖洗過程。 可編程控制器 PLC 概述 PLC 的基本概念 PLC（Programmable Logic Controller）可編程邏輯控制器，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或者生產(chǎn)過程，是工業(yè)控制的核心部分。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計算機技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過出邏輯控制的范圍。因此，今天這種裝置被稱作可編程控制器，簡稱 PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱相混淆，所以將可編程序控制器簡稱 PLC。 PLC 的基本結(jié)構(gòu)PLC 雖然是一種專用于工業(yè)控制的計算機，但是其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本結(jié)構(gòu)如圖 所示： 成都工業(yè)學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）第 11 頁5C P U存儲器輸出模塊輸入模塊指示燈電磁閥報警器等輸出元件編程器電源周邊裝置輸入元件按鈕開關(guān)近接開關(guān)極限開關(guān)等圖 PLC 的基本結(jié)構(gòu)⑴ 電源 PLC 的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去?！　、?中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是 PLC 的控制中樞。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng) PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映像區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后執(zhí)行邏輯或算術(shù)運算的結(jié)果，并送入 I/O映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器中。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，將 I/O 映像區(qū)內(nèi)的輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置上，如此循環(huán)運行，直到停止工作。 　　為了進一步提高 PLC 的可靠性，近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個 CPU 出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。 成都工業(yè)學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文）第 12 頁5⑶ 存儲器 　　存儲器（Memory）是計算機系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。計算機中全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計算機程序、中間運行結(jié)果和最終運行結(jié)果都保存在存儲器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲器，計算機才有記憶功能，才能保證正常工作。按用途存儲器可分為主存儲器（內(nèi)存）和輔助存儲器（外存）,也有分為外部存儲器和內(nèi)部存儲器的分類方法。外存通常是磁性介質(zhì)或光盤等，能長期保存信息。內(nèi)存指主板上的存儲部件，用來存放當(dāng)前正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序，但僅用于暫時存放程序和數(shù)據(jù)，關(guān)閉電源或斷電，數(shù)據(jù)會丟失。　?、?輸入輸出接口電路 現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是 PLC 與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 　　現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用是 PLC 通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。 　?、?功能模塊 隨著 PLC 應(yīng)用范圍的擴大，各 PLC 制造廠家在提高 PLC 主機性能的同時，還開發(fā)了專門用途的功能模塊，以滿足各種工業(yè)控制的特定需要。這些模塊包括：高速計數(shù)器模塊、定位控制模塊、A/D 和 D/A 模塊、PID 模塊、PLC 模塊、PLC 網(wǎng)絡(luò)模塊、PLC 與計算機通信模塊、中斷控制模塊、溫度傳感器輸入模塊、BASIC 模塊、語音輸出模塊等。 　?、?通信模塊 備或主計算機之間的通信，如以太網(wǎng)、RS48ProfibusDP 通訊模塊等。遠(yuǎn)程I/O 系統(tǒng)也必須配備相應(yīng)的通信接口模塊。 PLC 的工作原理 當(dāng) PLC 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，成都工業(yè)學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）第 13 頁5PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 ⑴ 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映像區(qū)中相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O 映像區(qū)中相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 　?、?用戶程序執(zhí)行階段 　　在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 總是按由上而下的順序依次掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映像區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 　　在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 I/O 映像區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點在 I/O 映像區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 　?、?輸出刷新階段 　　當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC 就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU 按照 I/O 映像區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外部設(shè)備。 PLC 的主要特點 PLC 是傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)和計算機技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，所以在工業(yè)控制方面，它具有繼電器控制或通用計算機所無法比擬的特點。成都工業(yè)學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）第 14 頁5⑴ 可靠性高，抗干擾能力強PLC 的平均故障間隔時間可達(dá)幾十萬小時。硬件方面抗干擾措施有隔離、綠寶，軟件方面設(shè)置故障檢測與診斷程序、狀態(tài)信息保護功能。⑵ 編程軟件簡單易學(xué)PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。⑶ 適應(yīng)性好，具有柔性由于可編程控制器產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，組合和擴展方便。可單機控制，也可聯(lián)網(wǎng)操作。⑷ 功能完善，接口多樣具有邏輯運算、定時、計數(shù)、順序控制、A/D、D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)值運算、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。⑸ 易于操作，維護方便安裝方便，具有 DIN 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝卡扣，用螺絲刀可以完成與不同設(shè)備的連接，有完善的自診斷功能和運行故障指示裝置。目前，PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于汽車裝配、數(shù)控機床、機械制造、電力石化、冶金鋼鐵、交通運輸、輕工紡織、污水處理等各行業(yè)中。 本章小結(jié) 本章主要介紹了污水處理中沉降、過濾過程的工藝流程和工藝設(shè)備的控制要求，并簡單介紹了可編程控制器 PLC 的基本概念、基本結(jié)構(gòu)、工作原理和主要特點。為下一章進行過濾流程的硬件設(shè)計奠定好基礎(chǔ)。成都工業(yè)學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計（論文）第 15 頁5第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案 PLC 硬件選型 接觸器） 在控制系統(tǒng)中，所有設(shè)備是根據(jù)控制面板上的按鈕情況或者根據(jù)定時器的反饋值進行動作的，因此需要 PLC 根據(jù)當(dāng)前的工作情況，以及按鈕的情況來控制所有設(shè)備的起停。在此會用到了接觸器、反沖洗泵接觸器，為此該系統(tǒng)選用施耐德LCID0901M5C 交流接觸器，其額定電壓 220V，額定電流 9A。其特點有：高標(biāo)準(zhǔn)：符合 IEC6094741 和 標(biāo)準(zhǔn)。長壽命：機