【正文】 個方面，并獲得了較好的成績。國內(nèi)污水處理工藝主要有以下幾個特點：一些新建起的污水處理廠因為引進(jìn)了國外的新技術(shù)，一般都采用了手動和自動兩種控制方式相結(jié)合的主要控制方法。大部分早起建立的污水處理廠仍然達(dá)不到較高的自動化控制水平，并且由于國產(chǎn)的儀表在穩(wěn)定性方面還沒法達(dá)到生產(chǎn)的要求，因此國外的儀表被較多的使用著，價格過于貴的原因?qū)е聸]有得到廣泛的運(yùn)用。目前國內(nèi)的水質(zhì)的檢測主要還是通過實驗人員對水質(zhì)進(jìn)行實現(xiàn)的檢測來得到結(jié)果；污水廠里的每個控制站間沒有信息的交換，完全獨立完成操作；監(jiān)控過程中監(jiān)控系統(tǒng)很少被使用到，沒法對全廠的每個部分進(jìn)行實時監(jiān)控；報表統(tǒng)計的工作也是由廠里的工作人員到現(xiàn)場手工進(jìn)行記錄后再統(tǒng)計來完成[2]。國內(nèi)與國外的污水處理在自動控制方面的發(fā)展存在著很大的差距，但是國內(nèi)的自動控制這方面的前景應(yīng)用非常廣泛，也有很大的發(fā)展前景。 本文研究的主要內(nèi)容與章節(jié)安排本文論述了污水處理系統(tǒng)的基本方式及其流程的組成部分、PLC技術(shù)在整個系統(tǒng)中的合理運(yùn)用，主要由以下內(nèi)容組成：根據(jù)常用污水處理的基本原理，設(shè)計了一套污水處理的總體方案。介紹了PLC技術(shù)在污水處理工藝上的應(yīng)用，設(shè)計了相關(guān)的電氣控制圖和主電路圖。對系統(tǒng)各部分的功能在軟件上的設(shè)計，及相對應(yīng)的系統(tǒng)在組態(tài)模擬運(yùn)作上的設(shè)計。本課題以實際課題為背景展開工作，主要完成了污水處理的PLC自動控制和上位機(jī)的組態(tài)監(jiān)控畫面設(shè)計，主要的章節(jié)安排如下:第1章介紹了選擇研究本課題的背景和意義，并對此行業(yè)在國內(nèi)外的發(fā)展進(jìn)行了比較。第2章根據(jù)常用的污水處理的基本工作原理，介紹了本文中污水處理工藝的設(shè)計，并對流程中各部分的組成進(jìn)行了詳細(xì)的功能解說。第3章介紹了本設(shè)計中的PLC選型，描述了本設(shè)計中的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計、主電路圖和PLC的I/O資源配置。第4章介紹了污水處理系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分，總體流程軟件方面的設(shè)計介紹與各不同部分的軟件方面的設(shè)計解說。第5章介紹了組態(tài)監(jiān)控軟件在系統(tǒng)開發(fā)過程中的應(yīng)用，概述了組態(tài)畫面的設(shè)計和動畫的連接操作。2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 污水處理介紹污水處理是我國水污染和環(huán)境污染的主要原因，這就要求國家將節(jié)水和水資源的保護(hù)當(dāng)做環(huán)境保護(hù)的重要策略，努力完善當(dāng)前在這個污水處理這個方面上的基本設(shè)施的建設(shè)。 污水處理總體概念 水資源被使用產(chǎn)生的污水絕大多數(shù)情況下都是被直接排放到可利用的水體中，嚴(yán)重污染了環(huán)境，同時這些沒被處理過的污水中含有很多有害物質(zhì)，有些甚至?xí)谷松　１惶幚磉^的污水一般有三個排放途徑：排放至水體；灌溉田地；重復(fù)使用。未被處理過的污水中好氧的有機(jī)物的性質(zhì)狀態(tài)穩(wěn)定，微生物利用自己的新陳代謝的功能將有害的有機(jī)物降解為二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定狀態(tài)的無機(jī)物。污水中的有機(jī)物在處理過程主要是靠微生物的分解作用，因此在此環(huán)節(jié)中會消耗掉水中大量的溶解氧 常用污水處理基本原理一般在選擇合適的污水處理工藝時要根據(jù)處理對象和處理環(huán)境的不同這兩個方面進(jìn)行考慮。因此，要根據(jù)實際的的污水處理情況和周圍環(huán)境，來認(rèn)真考慮決定采用何種處理工藝完成污水的凈化處理工作。污水處理的一般方法主要有物理、化學(xué)、生物或幾種混合使用的方法。根據(jù)污水處理的實際情況，這些處理方法可以獨立地被使用，也可以幾種一起使用。常用的處理方法主要是生物處理方法占主要部分，化學(xué)和物理則是輔助其更充分地完成處理工作[3]。常用的污水處理中使用的生物處理方法，主要是利用污水中活性污泥所含有的微生物的氧化分解作用達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。污水中的有機(jī)有害物比較不穩(wěn)定，微生物吸附在有機(jī)物的上，消耗水中的溶解氧進(jìn)行氧化作用，將有機(jī)物分解為穩(wěn)定的無機(jī)物，再經(jīng)過污水的沉淀，水中分解得到的無機(jī)物就被清除，起到了凈化污水的作用。 系統(tǒng)的總體設(shè)計 工藝總流程設(shè)計本設(shè)計中污水處理工藝流程圖如圖21所示。污泥回流泵曝氣風(fēng)機(jī)出水進(jìn)水池（進(jìn)水泵）進(jìn)水粗格柵細(xì)格柵曝氣池沉淀池攪拌機(jī)圖21 本設(shè)計污水處理工藝流程圖本設(shè)計中根據(jù)傳統(tǒng)活性污泥法的工作原理，主要采用了氧化還原處理工藝來完成對污水的雜質(zhì)處理，整個流程是按“進(jìn)水，氧化（空氣氧化），出水”周期性的進(jìn)行處理工藝。本設(shè)計工作原理與傳統(tǒng)活性污泥法相同，但是又在后者的基礎(chǔ)上對其系統(tǒng)的部分功能進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，改進(jìn)的部分主要是對污泥進(jìn)行氧化處理這個步驟中，設(shè)計中在曝氣池處多增加了一個攪拌機(jī)和一個曝氣風(fēng)機(jī)，在曝氣池占地小的前提下達(dá)到對一定量污水進(jìn)行相同的氧化效果；并且在氧化處理前多增加了粗細(xì)格柵機(jī)的初步處理工序，主要是完成對污水中的固體雜質(zhì)進(jìn)行過濾[4]。從系統(tǒng)的污水進(jìn)入到處理后清水的排出作為整個污水處理工序的一個完整周期。基本操作運(yùn)行程序：進(jìn)水泵開啟，污水進(jìn)入，經(jīng)過除沙、氧化和沉淀的一系列處理工序，處理完的清水排出，沒處理完的污水經(jīng)過污泥回流到進(jìn)水池進(jìn)行二次處理。此流程中，各個電機(jī)的自動控制下的運(yùn)行都是按一定的系統(tǒng)要求來實現(xiàn)的，本文采用了PLC技術(shù)來完成對電機(jī)自動控制方面上的技術(shù)設(shè)計。 系統(tǒng)各部分功能分析根據(jù)上面所述的污水處理工藝流程可以將整個處理流程全過程分為進(jìn)水系統(tǒng)、除砂系統(tǒng)、氧化系統(tǒng)、沉淀系統(tǒng)和污泥回流系統(tǒng)這五個主要的系統(tǒng)[5]。 進(jìn)水系統(tǒng)：系統(tǒng)的進(jìn)水主要由水泵組成，水泵的停止與運(yùn)行是通過安裝在進(jìn)水池中的液位傳感器對實際液位的檢測來決定的。當(dāng)檢測到進(jìn)水池中的實際液位低于系統(tǒng)設(shè)定要求的最低液面時，進(jìn)水泵便開始工作；當(dāng)檢測到進(jìn)水池中的實際液位高于系統(tǒng)設(shè)定要求的最高液位時，進(jìn)水泵就停止工作。 除砂系統(tǒng)：除砂系統(tǒng)主要是由粗格柵和細(xì)格柵兩個部分組成，主要功能是粗格柵除去污水中大塊固體狀的物體，細(xì)格柵更進(jìn)一步地凈化污水中較小顆粒狀的物體，將污水中沒有被粗格柵去除的更細(xì)小的沙粒狀雜質(zhì)濾除。其中兩者均是根據(jù)程序設(shè)定時間進(jìn)行間歇工作，即根據(jù)系統(tǒng)中設(shè)定的時間進(jìn)行停止和工作兩個狀態(tài)進(jìn)行交替地工作。氧化系統(tǒng)：氧化系統(tǒng)是工業(yè)污水處理中最重要的環(huán)節(jié)，主要由曝氣風(fēng)機(jī)和攪拌機(jī)組成，主要功能是對污水進(jìn)行生化處理，分解污水中含有的有害的有機(jī)物質(zhì)，使其能夠達(dá)到一定的要求水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。其中曝氣池中裝有攪拌機(jī)，攪拌機(jī)的作用是使污水和活性污泥處于劇烈的攪拌狀態(tài)，讓它們充分混合接觸，與此同時曝氣風(fēng)機(jī)在整個系統(tǒng)上電運(yùn)作的全過程中一直持續(xù)工作，這樣將使得污水中的活性污泥的更加充分地對不穩(wěn)定的有機(jī)物進(jìn)行氧化分解為穩(wěn)定的無機(jī)物，能夠最大限度地除去污水中含有的有害物質(zhì)。沉淀系統(tǒng)：沉淀系統(tǒng)主要由沉淀池組成，主要功能是對氧化過的污水進(jìn)行物理沉淀，將污泥和清水分離。污泥回流系統(tǒng)：此系統(tǒng)主要由污泥回流泵組成，主要目的是將沒達(dá)標(biāo)的污水輸送到流程最開始環(huán)節(jié)，對污水進(jìn)行二次處理。污泥回流泵的停止與運(yùn)行通過安裝在沉淀池中的液位傳感器對實際液位的檢測來決定的。當(dāng)檢測到沉淀池中的實際液位低于系統(tǒng)設(shè)定要求的最低液面時，污泥回流泵就停止工作；當(dāng)檢測到沉淀池中實際液位高于系統(tǒng)設(shè)定要求的最高液面時，污泥回流泵便開始工作。系統(tǒng)在自動控制運(yùn)行模式下，氧化系統(tǒng)中的曝氣風(fēng)機(jī)和攪拌機(jī)在PLC程序的控制下是持續(xù)進(jìn)行運(yùn)行；進(jìn)水系統(tǒng)中的進(jìn)水泵和污泥回流系統(tǒng)中的污泥回流泵是根據(jù)PLC將接收到的傳感器反饋頻率與程序要求的液位頻率進(jìn)行比較后，向水泵發(fā)送運(yùn)行或停止的信號；除砂系統(tǒng)中的粗細(xì)格柵機(jī)是根據(jù)PLC程序設(shè)計中的停止和運(yùn)行的設(shè)定時間值，完成對粗細(xì)格柵機(jī)間歇運(yùn)行的控制。 本章小結(jié)本章敘述了常用的污水處理工藝的基本原理，介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計，并對系統(tǒng)各組成部分的功能進(jìn)行了詳細(xì)的解說分析。3 基于PLC的電氣控制部分設(shè)計 PLC的簡介PLC（Programmable Logic Controller）全稱為可編程控制器，是一款專為工業(yè)生產(chǎn)中用到的數(shù)字運(yùn)算操作的電子式的裝置。PLC主要是用能夠編寫程序的存儲器來實現(xiàn)一系列的可操作運(yùn)算，包含邏輯、數(shù)字和算術(shù)運(yùn)算等，輸入和輸出由數(shù)字化和模擬化兩種方式實現(xiàn)，能夠控制生產(chǎn)過程和生產(chǎn)中的各類機(jī)械[6]。 PLC選型根據(jù)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、可靠性等各個方面的考慮，最終本設(shè)計用到的電氣控制系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)選擇的是由西門子公司開發(fā)的S7—200系列的產(chǎn)品[7]。由于污水處理的電氣控制系統(tǒng)中涉及到較多的輸入和輸出端口，控制過程的實現(xiàn)方面相對較為復(fù)雜，因此采用了CPU226的PLC機(jī)作為該控制系統(tǒng)涉及開發(fā)技術(shù)的主機(jī)。CPU226在污水處理系統(tǒng)使用到的數(shù)字量的輸入點和輸出點都比較多，因此除了主機(jī)自帶的那些一定量的I/O口的數(shù)量外，還需要更多些能夠