【正文】 1 1 國(guó)內(nèi)外生活污水處理發(fā)展現(xiàn)狀 2 國(guó)內(nèi)生活污水處理現(xiàn)狀 2 國(guó)外生活污水處理現(xiàn)狀 3 本課題研究的主要內(nèi)容 3第二章 污水處理廠的系統(tǒng)研究 4 SBR法的介紹及主要的工藝參數(shù)指標(biāo) 5 SBR法的介紹 5 主要的工藝參數(shù)指標(biāo) 5 SBR法的工藝流程圖及主要設(shè)備 5 SBR法的工藝流程圖 5 主要設(shè)備 6 工藝流程過(guò)程及本課題的重點(diǎn)研究過(guò)程 6 工藝流程過(guò)程 6 7 污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成 7 上位機(jī)人機(jī)界面系統(tǒng) 7 PLC 控制系統(tǒng) 7 控制臺(tái)、柜及附件 8 設(shè)備就地操作、保護(hù)裝置及信號(hào)傳感器 8第三章 下位機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 10 103. 2硬件選型 11： 113. 2. 3西門(mén)子PLC工作原理及特點(diǎn) 133. 2. 4西門(mén)子PLC的選擇 153. 2. 5傳感器的選擇及連接 173. 3 PLC程序設(shè)計(jì) 18 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 183. 4預(yù)處理區(qū)PLC控制程序 19 粗格柵PLC控制程序 21 22 23 25第四章 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28 28 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28第五章 結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33附錄1：PLC程序 34附錄2：電氣連接原理圖 37致謝 40┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊　裝　┊　┊　┊　┊　┊　訂 ┊　┊　┊　┊　┊　線 ┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊┆┆┆ 本科畢業(yè)論文第一章 緒論 課題的研究背景水與人的生活息息相關(guān)，特別在現(xiàn)代社會(huì)生活及生產(chǎn)中人們對(duì)水的需求量與日俱增。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大和人口增加，水環(huán)境污染成了一大難題。氣象學(xué)家預(yù)測(cè)，2100年全球變暖加劇，地表將有1/3的面積變?yōu)樯衬?，那時(shí)，干旱將威脅全球一半的大陸人類的生存。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人口的增加，自然環(huán)境普遍性地惡化，水污染問(wèn)題己經(jīng)引起了各個(gè)國(guó)家的廣泛關(guān)注，成為了人類共同的研究課題。未來(lái)幾年，我國(guó)污水處理項(xiàng)目工程建設(shè)投資將超過(guò)2500億元，提出了至2015年要求設(shè)置污水處理率不低于60%目標(biāo)。 國(guó)內(nèi)外生活污水處理發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)生活污水處理現(xiàn)狀我國(guó)現(xiàn)有城市污水處理廠，80%以上采用的是活性污泥法，其余采用一級(jí)處理、強(qiáng)化一級(jí)處理、穩(wěn)定塘法及土地處理法等?？偟膩?lái)說(shuō)，臨著重重困難，我國(guó)污水處理仍處于發(fā)展階段，目前還存在很多制約因素，其發(fā)展過(guò)程面臨著重重困難，主要表現(xiàn)在以下二方面：首先，受水污染治理行業(yè)本身發(fā)展水平的制約。其次，市場(chǎng)發(fā)育的不完善也是一個(gè)重要制約因素。此外污泥沒(méi)有真正達(dá)到無(wú)害化，沒(méi)有最終處置的途徑，給環(huán)境帶來(lái)再次污染的隱患。而在歐美、日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)普遍施行了城市污水的集中二級(jí)處理、二級(jí)強(qiáng)化處理，以及一定程度的二級(jí)處理。中小型處理廠則不同程度存在著應(yīng)變能力差、自動(dòng)化程度低、故障率高等問(wèn)題。(4)自動(dòng)控制系統(tǒng)的相關(guān)配套產(chǎn)品的質(zhì)量、技術(shù)、品種急需提高。這些國(guó)家先后投資研究高效型、智能型、集約型污水處理設(shè)備和自動(dòng)化控制儀表。同時(shí)國(guó)外較早的將SCADA技術(shù)引入到了給水排水工程中，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。按照廠區(qū)的自身情況和工藝段來(lái)劃分若干個(gè)控制站，站與站之間可以平級(jí)關(guān)系也可以是上下級(jí)關(guān)系，站與站之間一般獨(dú)立運(yùn)行。(4)大量采用遙測(cè)、遙控設(shè)備。如何利用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)污水處理廠的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與PLC的通訊，以及PLC與上位PC機(jī)的通訊，提高集散控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。它的主要特征是運(yùn)行上的有序和間序操作，SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、沉淀、生物降解、二沉等功能于一池，無(wú)污泥回流系統(tǒng)。SS為水中物質(zhì)的存在形態(tài)(膠體物，溶解物)之一。具體工藝流程圖如21圖。沉淀池、反應(yīng)池和污泥處理池配套一些相關(guān)輔助設(shè)備以及傳感器。污水由提升泵打到反應(yīng)池中進(jìn)行除磷脫氮處理。反應(yīng)池區(qū)主要是生化處理階段。污泥處理區(qū)主要包括對(duì)輸送機(jī)、濃縮脫水一體機(jī)以及一些進(jìn)出水閥門(mén)。在絕大多數(shù)煤傳輸系統(tǒng)中，都配置兩套上位機(jī)人機(jī)界面系統(tǒng)，一套作為系統(tǒng)運(yùn)行的操作員站，另一套作為系統(tǒng)維護(hù)的工程師站（該站兼有備用操作員站的功能）。目前，PLC 控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊一般都選用DC24V 供電模式，數(shù)字量的輸入、輸出模塊常選用 32 通道模塊，模擬量輸入模塊選用8或16 通道模塊，模擬量輸出模塊選用 4 或 8 通道模塊。 控制臺(tái)、柜及附件污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的控制臺(tái)、柜是系統(tǒng)正常使用的輔助設(shè)施，給上位機(jī)及 PLC 元件提供了安裝位置和必要的保護(hù)，包括操作臺(tái)、電源柜、PLC 控制柜、信號(hào)隔離控制柜等。電源柜內(nèi)設(shè)置程控系統(tǒng)所需的成套控制電源，隨 PLC 本地站和 I/O 遠(yuǎn)程分站分別配置，一般系統(tǒng)有幾個(gè) PLC 站就有幾套電源柜。在各 I/O 分站的 PLC 控制柜內(nèi)，主要安裝了遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集的 I/O 模塊、模塊安裝機(jī)架、與 PLC 主機(jī)系統(tǒng)通訊的 I/O 適配裝置等。污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的保護(hù)裝置及信號(hào)傳感器，總結(jié)起來(lái)包括以下幾類裝置：（1）、粗格柵污水液位差高于預(yù)設(shè)值的信號(hào)檢測(cè)裝置。第三章 下位機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)下位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制以及進(jìn)行數(shù)據(jù)采集功能。一般都采用專門(mén)的工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。上位機(jī)采用普通的PC機(jī)加CP5613通訊卡，通過(guò)插在PC工插槽的CP5613通訊卡實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)PLC的通訊。根據(jù)本課題SBR工藝的具體工藝流程的控制要求，污水處理系統(tǒng)主要分為三個(gè)區(qū)，即預(yù)處理區(qū)、反應(yīng)池區(qū)，污泥處理區(qū)，其中預(yù)處理區(qū)主要實(shí)現(xiàn)機(jī)械處理階段，過(guò)濾較大的雜質(zhì)，同時(shí)調(diào)節(jié)水質(zhì)。同時(shí)PLC可以適應(yīng)嚴(yán)酷的工作環(huán)境，同時(shí)還能保證工作的穩(wěn)定性。上位機(jī)采用組態(tài)王軟件進(jìn)行監(jiān)控畫(huà)面的設(shè)計(jì)。總體結(jié)構(gòu)圖如31圖所示。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。b、存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。一般交流電壓波動(dòng)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。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。(三) 輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。若檢查出異常，CPU面板上的LED及異常繼電器會(huì)接通，在特殊寄存器中存入出錯(cuò)代碼。（2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)。（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎。（4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便。3. 2. 4西門(mén)子PLC的選擇任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程)的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。（3)保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。主要根據(jù)如下:(1)選用該機(jī)型可以滿足SBR水處理工藝控制要求。由于選用S7300就可以滿足工藝控制要求，避免大馬拉小車的現(xiàn)象。其中CPU模塊分為緊湊型、標(biāo)準(zhǔn)型，革新型、戶外型和故障安全型。因此選用標(biāo)準(zhǔn)型CPU。這種CPU帶有兩個(gè)PROFIBUSDP接口，可以建立一個(gè)DP網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通訊。因此輸入模塊選擇模擬量輸入模塊為主，同時(shí)利用CPU上面自帶的數(shù)字量輸入點(diǎn)可以滿足輸入設(shè)備的要求；輸出模塊主要選擇是數(shù)字量輸出模塊，同時(shí)利用CPU自帶的模擬量輸入點(diǎn)可以滿足輸出設(shè)備的控制要求。接口模塊主要實(shí)現(xiàn)主機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架的連接。接口模塊使用IM1532。德國(guó)SIEMENS2S7300模擬量輸入模塊SM335116通道，24VDC信號(hào)德國(guó)SIEMENS3S7300數(shù)字量輸出模塊SM323116通道，24VDC信號(hào)德國(guó)SIEMENS4S7300PROFIBUS模塊CP34251支持PROFIBUS從站協(xié)議德國(guó)SIEMENS5分布式I/O站接口模塊IM15321支持PROFIBUS從站協(xié)議德國(guó)SIEMENS6機(jī)架PS 30715A德國(guó)SIEMENS7遠(yuǎn)程通訊模塊ET200M1德國(guó)SIEMENS 傳感器在集散控制系統(tǒng)中扮演著相當(dāng)于人的眼睛作用。因此傳感器在集散控制系統(tǒng)中起著及其重要的作用，是集散控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分。聲波的傳播時(shí)間與聲波的發(fā)出到物體表面的距離成正比。本課題選擇西門(mén)子7ML52111DA11液位傳感器(量程是05m)，作為沉淀池的液位高度測(cè)量?jī)x器。在測(cè)量中脈沖超聲波由不同換能器發(fā)出，聲波經(jīng)物體表面反射回來(lái)被發(fā)射的換能器接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)內(nèi)部微處理器根據(jù)換能器接收到反射信號(hào)時(shí)間差進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，計(jì)算出液位的高度差。圖31 SM335連接示意圖 PLC程序設(shè)計(jì)STEP7是西門(mén)子進(jìn)行編程任務(wù)的平臺(tái)。符號(hào)編輯器用于編輯符號(hào)和配置通信以及消息。編程時(shí)候可以自由選擇。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。(5)設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)程序根據(jù)工作功能塊圖或狀態(tài)流程圖等進(jìn)行編程。由于在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中難避免漏洞，因此必須進(jìn)行軟件測(cè)試。(9)編寫(xiě)技術(shù)文件系統(tǒng)技術(shù)文件包括功能說(shuō)明書(shū)、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、PLC程序等。首先在STEP7中進(jìn)行預(yù)處理區(qū)PLC的I/O地址分配。具體控制要求如下所述:自動(dòng)方式是根據(jù)粗格柵前后液位差來(lái)啟動(dòng)格柵除污機(jī)，當(dāng)前后液位差超過(guò)0. 2m(說(shuō)明污物增多)開(kāi)啟1格柵除污機(jī)。若液面高度大于0. 2m小于0. 4m則開(kāi)啟1 , 2格柵除污機(jī)。工作方式也有兩種工作方式:手動(dòng)和自動(dòng)方式，手動(dòng)方式優(yōu)先級(jí)高于自動(dòng)方式。當(dāng)處于超高液位時(shí)候開(kāi)啟全部泵包括備用泵同時(shí)報(bào)警。提升泵工作流程圖如圖34所示。同樣壓榨機(jī)和格柵除污機(jī)采用聯(lián)動(dòng)的方式。工作方式有兩鐘:手動(dòng)和自動(dòng)，手動(dòng)工作方式優(yōu)先于自動(dòng)工作方式。當(dāng)攪拌機(jī)停止工作后，先啟動(dòng)排泥泵，經(jīng)過(guò)lmin啟動(dòng)輸送機(jī)，輸送機(jī)工作15分鐘停機(jī)。根據(jù)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，來(lái)創(chuàng)建和組態(tài)系統(tǒng)的應(yīng)用程序。圖37 PU 配置 PROFIBUSDP 網(wǎng)后的程序顯示界面建立第一個(gè)分站：粗格柵處理區(qū)。 圖39 配置 I/O 分站后的程序顯示界面（3）總體網(wǎng)絡(luò)通訊圖圖310 總體網(wǎng)絡(luò)通訊圖第四章 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 組態(tài)軟件一般有圖形界面系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、第三方程序接口組件和控制功能組件組成。由于使用串行通信接口1，故雙擊工程瀏覽器的設(shè)備文件夾中的“COM1”圖標(biāo)，在出現(xiàn)的對(duì)話框中設(shè)置波特率為19200bit/s，如圖41所示。用同樣的方法組態(tài)所有變量。 （4) 按鈕、指示燈組態(tài)設(shè)定按鈕或文字鏈接的對(duì)象，按鈕既可以用來(lái)執(zhí)行某些命令，還可以輸入數(shù)據(jù)給某些變量，當(dāng)和外部的一些智能