【正文】 不斷下降，而其功能卻大大增強(qiáng)。還有德國的西門子，荷蘭 的飛利浦，香港的鷹達(dá)等公司也是很有名氣的。目前，世界上生產(chǎn) PLC 的主要廠家有 65 個(gè)，其中最有名氣的廠家在日本、美國和德國。 我國污水處理廠自動(dòng)化、信息化管理水平相對(duì)偏低，大都是依靠手工操作，通過復(fù)雜的電控柜監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備運(yùn)行，工藝的運(yùn)行狀況直觀性很差，對(duì)運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)依賴性較大。如美國某水廠，在七十 年代初開始研究微機(jī)自動(dòng)控制水廠投加藥劑， 1975 年應(yīng)用直接數(shù)字式計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)加礬，運(yùn)轉(zhuǎn)一年就降低礬耗 20%,并且提高了管理水平和穩(wěn)定了水質(zhì)，此外，蘇聯(lián)某水廠、日本某水廠等也先后采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制水廠工藝，取得較理想效果，現(xiàn)在許多美國大中型水廠均由一套集散型的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。我國排入水體的總污染量，目前還沒得到控制， 85%以上的污水未經(jīng)處理 直接排入水體。同時(shí)，研究及應(yīng)用的技術(shù)必須能夠體現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)，符合現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展方向。如果采用緊跟策略，則很難開發(fā)出具有自己特色的產(chǎn)品，而且產(chǎn)品的發(fā)展速度必然落后于國外企業(yè)，結(jié)果只能是被國外企業(yè)所淘汰，或淪為國 外企業(yè)的技術(shù)代理。而且其技術(shù)也都不是特別成熟，還需要大量實(shí)踐和 復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境的檢驗(yàn)。目前工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)層次基礎(chǔ)上可劃分為 :直接數(shù)字控制系統(tǒng)（ DDC）、監(jiān)督控制系統(tǒng) (SCO)、集散型控制系統(tǒng) (DCS)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) (PCS)等 ?，F(xiàn)代控制理論以狀態(tài)空間分析方法為基礎(chǔ)，包括以最小一乘法為基礎(chǔ)的系統(tǒng)辨識(shí)、以極大值原理和動(dòng)態(tài)規(guī)劃為主要方法的最優(yōu)控制和以卡 爾曼濾波理論為核心的最佳估計(jì)三部分內(nèi)容，現(xiàn)代控制理論對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合和分析時(shí)，深入提示系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律性，從局部簡(jiǎn)單控制進(jìn)入一定意義下的全局最優(yōu)控制。自動(dòng)控制理論和應(yīng)用技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用大致經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。循環(huán)用水是指在生產(chǎn)過程用過又回用于本生產(chǎn)過程的水，這些水在循環(huán)使用過程中不斷與原料、反應(yīng)生成物、中間產(chǎn)品和副產(chǎn)品接觸。例如，用汞電極電解食鹽工業(yè)污水中含有汞；重金屬冶煉回收廢水中含有各種重金屬；電鍍廢水中含有氰化物和各種重金屬；煤焦和石油煉制廢水中含有酚；農(nóng)藥工業(yè)廢水中含有各種農(nóng)藥；造紙、纖維、制糖、食品等工業(yè)廢水中含有大量有機(jī)物，雖然工業(yè)廢水中成分復(fù)雜，但仍可以通過生化需氧量、化學(xué)耗氧量、混 濁度、懸浮固體等參考指標(biāo)統(tǒng)一衡量。 42 PLC 型號(hào)的選擇 41 IFIX 應(yīng)用 22 PLC 的控制邏輯 20 控制 層 20 軟件配置 13 I/O 模塊的選擇 11 輸入輸出單元（ I/O 單元） 5 研究背景 5 工業(yè)污水的特點(diǎn) 該 污水處理 系統(tǒng)不 僅減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度與難度，而且提高了污水處理的運(yùn)行效率和效益，實(shí)現(xiàn)了污水管理的科學(xué)性。而PLC 控制器以其技術(shù)的成熟、通用性好、可靠性高、安裝靈活、擴(kuò)展方便、性價(jià)比高等一系列優(yōu)點(diǎn)、在工業(yè)控制領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。基于 PLC的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 近年來，污水處理廠已成為各個(gè)城市最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。本文主要介紹污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成、功能、及如何利用 PLC 實(shí)現(xiàn)污水處理自動(dòng)控制。 關(guān)鍵詞： 污水處理， PLC, 控制系統(tǒng) ABSTRACT In recent years, sewage treatment plant has bee one of the most important infrastructure of the cities. Especially in small and mediumsized cities, the newly built or expanded sewage treatment plant has bee a top priority for local governments to improve the people39。 8 PLC 的發(fā)展與應(yīng)用 8 PLC 的發(fā)展趨勢(shì) 9 PLC 的特點(diǎn) 13 PLC 的容量選擇 15 污水處理工藝控制過程 15 污水處理自動(dòng)控制過程 16 污水處理系統(tǒng)控制的難點(diǎn) 20 硬件配置 43 結(jié) 論 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 工業(yè)用水主要分為兩個(gè)部分：一種是工藝用水，一種是循環(huán)用水，如冷卻水。為了保持循環(huán)用水和工藝用水的水質(zhì)，一般都要采取處理打措施，去除水中雜質(zhì)。 從 40 年代到 50 年代是經(jīng)典控制理論階段，采用傳遞函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，以根軌跡法和頻率法作為分析和綜合系統(tǒng)的基本方法，很大程度上依靠人工和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)分析和綜合，設(shè)計(jì)過程中，一般將復(fù)雜的生產(chǎn)過程人為分解為若干個(gè)簡(jiǎn)單過程，最終實(shí)現(xiàn)單輸入單輸出系統(tǒng)， 屬于局部自動(dòng)控制的范疇。 到 70 年代，自動(dòng)控制理論及其應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入第三個(gè)階段。 目前，國際上現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)已經(jīng)呈現(xiàn)出竟?fàn)幨旨ち业木置妗? 在國內(nèi)，對(duì)科研單位的有利條件是，由于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)還是一種新興技術(shù)，還處于發(fā)展階段，尤其在高速現(xiàn)場(chǎng)總線領(lǐng)域還有很大的發(fā)展空間，只要積極努力，還是能夠和國外進(jìn)行竟?fàn)幍摹? 另一方面，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)的情況是 :大多數(shù)企業(yè)還處于模擬儀表和人工控制的階段，采用 DCS 控制系統(tǒng)的企業(yè)尚是少數(shù)，而且目前現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備和系統(tǒng)還十分昂貴，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，我國大多數(shù)企業(yè)不可能也沒有能力投入大量資金采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。 研究背景 環(huán)境問題與資源、人口問題已經(jīng)被國際社會(huì)公認(rèn)是影響可持續(xù)發(fā)展的三大關(guān)鍵問題。盡管近年來我國政府已加大了對(duì)污水處理的管理和投資力度，但污染仍日趨嚴(yán)重， 80%的水域和 45%的地下水已被污染， 90%以上城市水域嚴(yán)重污染，水污染的日益加劇，嚴(yán)重影響了我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城鄉(xiāng)建設(shè)，同時(shí)給人民身體健康也帶來了極大危害，已引起國家的高度重視。在廠區(qū)范圍內(nèi)設(shè)有若干臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)，對(duì)整個(gè)水處理過程實(shí)行多環(huán)路控制，其中包括沉淀、過濾及反沖洗、臭氧處理、化學(xué)藥劑投放、泵房等。隨著污水處理工藝的不斷改進(jìn)，工程的復(fù)雜程度也越來越大，傳統(tǒng)的依靠運(yùn)行人員人工操作和判斷的方式越來越不能適應(yīng)污水處理的要求。日本的幾個(gè)廠家為三菱、富士 。 PLC 的定義 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。目前在先進(jìn)工業(yè)國家中 PLC 已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用面幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，諸如鋼鐵、冶金、采礦、水泥、石油、化工、輕工、電力、機(jī)械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、交通、建筑、食品、娛樂等各行各業(yè)。 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。從 PLC 的機(jī)外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模 的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。 （ 2） 硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置 ，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC等各種工業(yè)控制中。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖 的時(shí)間要少得多。 （ 5） 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的 1/2～ 1/10。通常由中央處理單元（ CPU）、存儲(chǔ)器（ RAM、 ROM）、輸入輸出單元（ I/O）、電源和編程器等幾個(gè)部分組成。 CPU 通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路連接。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器；存放工作數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。掉電時(shí)，可有效地保持存儲(chǔ)的信息。 I/O 單元有良好的電隔離和濾波作用。 PLC 內(nèi)有一個(gè)穩(wěn)壓電源用于對(duì) PLC 的 CPU 單 元和 I/O 單元供電。利用微機(jī)作為編程器，可以直接編制并顯示梯形圖 。 ③ EPROM 寫入器：用以將程序?qū)懭氲接脩?EPROM 中。全過程掃描一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通端狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的映象寄存器。 （ 2）程序執(zhí)行 根據(jù) PLC 梯形圖程序掃描原則，按先左后右先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。 （ 3）輸出處理 程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器，即器件映象寄存器中的 Y 寄存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。因此，合理的選擇 PLC，對(duì)于提高 PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。 PLC 的容量選擇 PLC 的容量包括 I/O 點(diǎn)數(shù)和用戶存儲(chǔ)容量?jī)蓚€(gè)方面。 一般可只按下式估算，再按實(shí)際需要留適當(dāng)?shù)挠嗔浚?20%— 30%）來選擇。不同的 I/O 模塊，其電路及功能也不同，直接影響 PLC 的應(yīng)用范圍和價(jià)格。選擇時(shí)一般根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)及周圍環(huán)境來決定。 ③同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)量 對(duì)于選用高密度的輸入模塊，應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過輸入點(diǎn)數(shù)的 60%。 ②輸出接線方式的選擇 按 PLC 的輸出接線方式的不同，一般有分組式輸出和分隔式輸出兩種。同時(shí)接通輸出的累計(jì)電流值必 須小于公共端所允許通過的電流值。化學(xué)法主要利用化學(xué)反應(yīng)來處理或回收廢水中的溶解物或膠體物，如酸堿綜合等。故采用物理化學(xué)法。 滲透是指一種溶劑（即水）通過一種半透膜進(jìn)入一種溶液或是從一種稀溶液向一種比較濃的溶液的自然滲透。因此，反滲透過程必須具備兩個(gè)條件：一是必須有一種高選擇性和高滲透性（一般指透水性）的選擇性半透膜，二是操作壓力必須高于溶液的滲透壓。碳質(zhì)離子交換體如磺化煤為煤粉經(jīng)硫酸處理而得到的產(chǎn)物，是一種陽離子交換劑。 沉渣 濃水回收 濾液回收 濾泥打包 中和池沉清液 圖 工藝流程圖 控制過程描述： （ 1） 兩個(gè)中和反應(yīng)調(diào)節(jié)池相當(dāng)于原水池，一用一備交替加藥運(yùn)行，需測(cè)量PH，控制加藥；測(cè)量液位、控制進(jìn)、出水。 工藝流程簡(jiǎn)單說明：一般有色金屬工業(yè)污水中含有重金屬離子而使其成酸性， PH 值在 ，在反應(yīng)池中加入石灰乳使之與污水中的重金屬離子反應(yīng)。 中心控制系統(tǒng)在中心控制室對(duì)全廠各個(gè) PLC 監(jiān)控工作站實(shí)施控制，每個(gè)監(jiān)控站又相互獨(dú) 立，由各自專門的 PLC 實(shí)施監(jiān)控。遠(yuǎn)程手動(dòng)方式即操作員在 中控室或現(xiàn)場(chǎng) PLC 監(jiān)控工作站對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，如果現(xiàn)場(chǎng)不具備設(shè)備運(yùn)行條件，系統(tǒng)將不操 作并報(bào)告操作員，此時(shí)遠(yuǎn)程自動(dòng)方式不起作用。日益嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致了污水處理工藝流程和裝備的復(fù)雜化，對(duì)用于污水處理過程監(jiān)視與控制的傳感器的性能也提出了更高的要求， 促進(jìn)了污水處理領(lǐng)域傳感器技術(shù)的發(fā)展，一些適用于污水處理過程的新型傳感器相繼問世。隔油池 可以依靠油水比重差從水中分離 ，對(duì)所檢測(cè)的數(shù)據(jù)與事先設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行 反饋控制；調(diào)節(jié)池是系統(tǒng)對(duì) A、 B 兩池液位高度的控制，在控制過程中利用 CBM3000 系列壓力式液位變送器 對(duì)特定的點(diǎn)位的高度進(jìn)行檢測(cè)，看 A、 B 兩池的高度是否處于報(bào)警高度，液位高度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過調(diào)整電路后，調(diào)整電路將各種傳感器的輸出信號(hào)調(diào)整到適合于 A/D 轉(zhuǎn)換的范圍（ 05V）， P