【正文】 個方面，并獲得了較好的成績。國內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了國外的新技術，一般都采用了手動和自動兩種控制方式相結合的主要控制方法。大部分早起建立的污水處理廠仍然達不到較高的自動化控制水平，并且由于國產的儀表在穩(wěn)定性方面還沒法達到生產的要求，因此國外的儀表被較多的使用著，價格過于貴的原因導致沒有得到廣泛的運用。目前國內的水質的檢測主要還是通過實驗人員對水質進行實現(xiàn)的檢測來得到結果；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)場手工進行記錄后再統(tǒng)計來完成[2]。國內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，但是國內的自動控制這方面的前景應用非常廣泛，也有很大的發(fā)展前景。 本文研究的主要內容與章節(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技術在整個系統(tǒng)中的合理運用，主要由以下內容組成：根據常用污水處理的基本原理，設計了一套污水處理的總體方案。介紹了PLC技術在污水處理工藝上的應用，設計了相關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計，及相對應的系統(tǒng)在組態(tài)模擬運作上的設計。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自動控制和上位機的組態(tài)監(jiān)控畫面設計，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)在國內外的發(fā)展進行了比較。第2章根據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計，并對流程中各部分的組成進行了詳細的功能解說。第3章介紹了本設計中的PLC選型，描述了本設計中的電氣控制系統(tǒng)的設計、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)的軟件設計部分，總體流程軟件方面的設計介紹與各不同部分的軟件方面的設計解說。第5章介紹了組態(tài)監(jiān)控軟件在系統(tǒng)開發(fā)過程中的應用，概述了組態(tài)畫面的設計和動畫的連接操作。2 系統(tǒng)總體設計方案 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)水和水資源的保護當做環(huán)境保護的重要策略，努力完善當前在這個污水處理這個方面上的基本設施的建設。 污水處理總體概念 水資源被使用產生的污水絕大多數情況下都是被直接排放到可利用的水體中，嚴重污染了環(huán)境，同時這些沒被處理過的污水中含有很多有害物質，有些甚至會使人生病。被處理過的污水一般有三個排放途徑：排放至水體；灌溉田地；重復使用。未被處理過的污水中好氧的有機物的性質狀態(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物降解為二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定狀態(tài)的無機物。污水中的有機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處理對象和處理環(huán)境的不同這兩個方面進行考慮。因此，要根據實際的的污水處理情況和周圍環(huán)境，來認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、生物或幾種混合使用的方法。根據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到凈化水質的效果。污水中的有機有害物比較不穩(wěn)定，微生物吸附在有機物的上，消耗水中的溶解氧進行氧化作用，將有機物分解為穩(wěn)定的無機物，再經過污水的沉淀，水中分解得到的無機物就被清除，起到了凈化污水的作用。 系統(tǒng)的總體設計 工藝總流程設計本設計中污水處理工藝流程圖如圖21所示。污泥回流泵曝氣風機出水進水池（進水泵）進水粗格柵細格柵曝氣池沉淀池攪拌機圖21 本設計污水處理工藝流程圖本設計中根據傳統(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處理，整個流程是按“進水，氧化（空氣氧化），出水”周期性的進行處理工藝。本設計工作原理與傳統(tǒng)活性污泥法相同，但是又在后者的基礎上對其系統(tǒng)的部分功能進行了相應的改進，改進的部分主要是對污泥進行氧化處理這個步驟中，設計中在曝氣池處多增加了一個攪拌機和一個曝氣風機，在曝氣池占地小的前提下達到對一定量污水進行相同的氧化效果；并且在氧化處理前多增加了粗細格柵機的初步處理工序，主要是完成對污水中的固體雜質進行過濾[4]。從系統(tǒng)的污水進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?；静僮鬟\行程序：進水泵開啟，污水進入，經過除沙、氧化和沉淀的一系列處理工序，處理完的清水排出，沒處理完的污水經過污泥回流到進水池進行二次處理。此流程中，各個電機的自動控制下的運行都是按一定的系統(tǒng)要求來實現(xiàn)的，本文采用了PLC技術來完成對電機自動控制方面上的技術設計。 系統(tǒng)各部分功能分析根據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]。 進水系統(tǒng)：系統(tǒng)的進水主要由水泵組成，水泵的停止與運行是通過安裝在進水池中的液位傳感器對實際液位的檢測來決定的。當檢測到進水池中的實際液位低于系統(tǒng)設定要求的最低液面時，進水泵便開始工作；當檢測到進水池中的實際液位高于系統(tǒng)設定要求的最高液位時，進水泵就停止工作。 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，細格柵更進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小的沙粒狀雜質濾除。其中兩者均是根據程序設定時間進行間歇工作，即根據系統(tǒng)中設定的時間進行停止和工作兩個狀態(tài)進行交替地工作。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)，主要由曝氣風機和攪拌機組成，主要功能是對污水進行生化處理，分解污水中含有的有害的有機物質，使其能夠達到一定的要求水質標準。其中曝氣池中裝有攪拌機，攪拌機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，與此同時曝氣風機在整個系統(tǒng)上電運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)定的有機物進行氧化分解為穩(wěn)定的無機物，能夠最大限度地除去污水中含有的有害物質。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，主要目的是將沒達標的污水輸送到流程最開始環(huán)節(jié)，對污水進行二次處理。污泥回流泵的停止與運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。當檢測到沉淀池中的實際液位低于系統(tǒng)設定要求的最低液面時，污泥回流泵就停止工作；當檢測到沉淀池中實際液位高于系統(tǒng)設定要求的最高液面時，污泥回流泵便開始工作。系統(tǒng)在自動控制運行模式下，氧化系統(tǒng)中的曝氣風機和攪拌機在PLC程序的控制下是持續(xù)進行運行；進水系統(tǒng)中的進水泵和污泥回流系統(tǒng)中的污泥回流泵是根據PLC將接收到的傳感器反饋頻率與程序要求的液位頻率進行比較后，向水泵發(fā)送運行或停止的信號；除砂系統(tǒng)中的粗細格柵機是根據PLC程序設計中的停止和運行的設定時間值，完成對粗細格柵機間歇運行的控制。 本章小結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)的總體設計，并對系統(tǒng)各組成部分的功能進行了詳細的解說分析。3 基于PLC的電氣控制部分設計 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)生產中用到的數字運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)一系列的可操作運算，包含邏輯、數字和算術運算等，輸入和輸出由數字化和模擬化兩種方式實現(xiàn)，能夠控制生產過程和生產中的各類機械[6]。 PLC選型根據污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的功能要求，以及其復雜程度，從經濟性、可靠性等各個方面的考慮，最終本設計用到的電氣控制系統(tǒng)的開發(fā)技術選擇的是由西門子公司開發(fā)的S7—200系列的產品[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)方面相對較為復雜，因此采用了CPU226的PLC機作為該控制系統(tǒng)涉及開發(fā)技術的主機。CPU226在污水處理系統(tǒng)使用到的數字量的輸入點和輸出點都比較多，因此除了主機自帶的那些一定量的I/O口的數量外，還需要更多些能夠