【正文】 ，轉(zhuǎn)碟曝氣機是關(guān)鍵設(shè)備，在氧化溝中設(shè)置有溶解氧儀對污水中的含氧量進行檢測，根據(jù)其反饋到PLC的值來控制曝氣機變頻器的運行，改變污水中溶解氧的含量。4）沉淀系統(tǒng)。離心式脫水機主要有聚合物泵、污泥機和切割機構(gòu)成，以上設(shè)備按照順序控制的方式啟動，依次啟動聚合物泵、污泥機和切割機，完成對污泥的脫水處理。1）接通電源，啟動自動控制方式，啟動潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C。 5）轉(zhuǎn)碟曝氣機根據(jù)溶解氧儀反饋的模擬量經(jīng)PLC運算后進行控制，同時控制分離機的運行與停止。 PLC的I/O配置根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對PLC的I/O進行配置，具體分配如下所示。表23 模擬量輸入地址分配輸入地址輸入設(shè)備AIW0溶解氧儀在此控制系統(tǒng)中，需要將采集回來的模擬量進行數(shù)據(jù)處理，然后，通過模擬輸出口對變頻器進行控制，進而控制其他設(shè)備的運行，如表24所示。 CPU226在污水處理系統(tǒng)中使用的數(shù)字量輸入點和輸出點都比較多，因此除了PLC主機自帶的I/O外，還需要擴展一定數(shù)量的I/O擴展模塊。 2）變頻器。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動機運行的噪聲。在此系統(tǒng)中，只是用了一個變頻器，因此控制變頻器的地址為1。潛水泵型號選用WQ30203，流量：30 m3/h，揚程：20 m，功率：3 kw，額定電壓：380 V，同步轉(zhuǎn)速3000 r/min。刮泥機型號選用ZBG周邊傳動刮吸泥機，周邊線速度： m/min，單邊功率： kw，排泥管徑：300 mm，處理水量：283 m3/h。在此控制系統(tǒng)中，采用溶解氧儀的電流輸出信號，將其通過PLC的擴展模塊送入PLC主機進行處理。 pH mV：177。其特點是高精度的pH+溶解氧雙參數(shù)儀表。極譜型溶氧電極，極化時間短，響應(yīng)快，測量準(zhǔn)確。 6）液位傳感器和液位差計。當(dāng)液位差超過預(yù)設(shè)的數(shù)值時，數(shù)字量信號輸入到PLC中，進而控制清污機運行，清除大顆粒的污染物，保障污水流動通暢；在液位差未超過設(shè)定值時，清污機處于停止?fàn)顟B(tài)，這樣就可大大減少設(shè)備損耗。其特點有：高標(biāo)準(zhǔn)：。強通用性：具有50Hz60Hz通用線圈，可以全世界通用。格柵機接觸器包括兩個：一個是置于粗格柵處，控制粗格柵處的格柵機；一個是置于細格柵處，用于控制細格柵處的格柵機。根據(jù)格柵兩側(cè)的液位差或者操作面板上按鍵的情況，控制兩個清污機的運行與停止。轉(zhuǎn)碟曝氣機接觸器包括六個接觸器，每個轉(zhuǎn)碟曝氣機都有三個接觸器，一個是連接到工頻正轉(zhuǎn)電網(wǎng)的，一個是連接到工頻反轉(zhuǎn)電網(wǎng)的，另外一個是連接到變頻器的。（6）潛水?dāng)嚢铏C接觸器。（8）污泥回流泵接觸器。（10）聚合物泵接觸器。 硬件電路 根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，如表2表2表2表24所示的I/O分配情況，以及圖12所示的電氣控制系統(tǒng)總體框圖，設(shè)計出污水處理控制系統(tǒng)的硬件連線圖，控制面板上的手動控制部分主要在調(diào)試系統(tǒng)時使用，調(diào)試完成后基本處于閑置狀態(tài)。圖21主電路四臺電機分別為粗格柵機（M1）、1清污機（M2）、細格柵機（M3）、2清污機（M4）。如圖22所示，為PLC及擴展圖。導(dǎo)線2與直流電壓24V相連接；導(dǎo)線L1N為電網(wǎng)導(dǎo)線；HL2HL2HL2HL24分別為潛水泵房報警、污泥回流泵房報警、手動方式指示燈、自動方式指示燈；KM1KMKMKM20分別為污泥機接觸器、1轉(zhuǎn)碟曝氣機工頻反轉(zhuǎn)接觸器、2轉(zhuǎn)碟曝氣機工頻反轉(zhuǎn)接觸器、切割機接觸器；HL1HLHLHL20分別為污泥機運行指示燈、1轉(zhuǎn)碟曝氣機工頻反轉(zhuǎn)運行指示燈、2轉(zhuǎn)碟曝氣機工頻反轉(zhuǎn)指示燈、切割機運行指示燈。 系統(tǒng)控制信號PLC作為污水處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)使得設(shè)計過程變得更加簡單，可實現(xiàn)的功能變得更多。 輸入信號污水處理系統(tǒng)信號輸入檢測方面主要涉及五類信號的監(jiān)測，主要包括：按鈕的輸入檢測、液位差的輸入檢測、液位高低的輸入檢測、電機過載保護的輸入檢測，以及曝氣池中含氧量的輸入檢測。檢測粗細格柵兩側(cè)液位差，用來控制清污機的啟動與停止。電機電路中如果過載，電流過大，則熱繼電器發(fā)出一個信號，輸入到控制器中，通過程序來控制電機的停止，以免損壞電機。通過將溶解氧儀設(shè)置在適當(dāng)位置上，將檢測值反饋到PLC中，通過運算輸出控制曝氣機的轉(zhuǎn)速信號。控制各類設(shè)備的啟動和停止，包括：格柵機啟停、清污機啟停、潛水泵啟停、潛水?dāng)嚢杵鲉⑼?、污泥回流泵等設(shè)備。圖31 總體控制流程圖 系統(tǒng)手動控制在手動控制模式下，可單獨調(diào)試每個設(shè)備的運行，如圖32所示。2）啟動粗格柵系統(tǒng)。6）啟動污泥回流系統(tǒng)。圖33 自動控制工藝框圖 粗格柵系統(tǒng)粗格柵系統(tǒng)程序主要控制粗格柵機和1清污機的運行，工作過程包括以下幾個方面。4）同時檢查液面差，若超過設(shè)定值則啟動1清污機。1）自動過程開始，啟動細格柵機，定時20min。5）液面差低于設(shè)定值，停止2清污機運行。2）檢測液面高度，低于最低位傳感器時，開始定時防止誤判。6）若液面仍持續(xù)處于高位傳感器，則輸出報警信號。 2）檢測含氧量和變頻器速度，若含氧量小于設(shè)定值且變頻器速度大于等于100%，則1轉(zhuǎn)碟曝氣機變頻轉(zhuǎn)工頻運行，2轉(zhuǎn)碟曝氣機變頻運行。 曝氣系統(tǒng)工作流程圖如圖37所示。3）若液面處于最高位和最低位之間時，啟動污泥回流泵。污泥回流系統(tǒng)工作流程圖如圖38所示。2）定時到，啟動聚合物泵，啟動定時。由于程序較多，所以在此只對粗格柵系統(tǒng)的梯形圖程序進行闡述說明。USS協(xié)議（Universal Serial Interface Protocol 通用串行接口協(xié)議）是SIEMENS 公司所有傳動產(chǎn)品的通用通訊協(xié)議，它是一種基于串行總線進行數(shù)據(jù)通訊的協(xié)議。USS協(xié)議指令在STEP7—MICRO/WIN SP8指令樹的庫文件夾中，STEP7—MICRO/WIN SP8指令庫提供14個子程序、3個中斷程序和8條指令來支持USS協(xié)議。USS_INIT指令：當(dāng)EN輸入接通時，每一循環(huán)都執(zhí)行該指令。 在本次系統(tǒng)程序設(shè)計中，Mode的輸入值為1，指定Port 0為USS協(xié)議并使用該協(xié)議；Baud設(shè)置波特率為9600；Active指示為16；；錯誤代碼存于VB104。MCGS軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。兩部分互相獨立，又緊密相關(guān)。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。l 實時數(shù)據(jù)庫：是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個部分連接成有機的整體。 系統(tǒng)組態(tài)界面設(shè)計 1）單擊“工具”菜單，選中“對象元件庫管理”或單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動畫工具箱，工具箱中的“插入元件”，則會彈出“對象元件庫管理”。移動鼠標(biāo)至窗口的預(yù)定位置，（鼠標(biāo)的光標(biāo)變?yōu)槭中螤睿?，點擊一下鼠標(biāo)左鍵，移動鼠標(biāo)，在鼠標(biāo)光標(biāo)后形成一道虛線，拖動一定距離后，點擊鼠標(biāo)左鍵，生成一段流動塊。污水處理系統(tǒng)運行界面如下圖41所示。對污水進行除油、消毒、調(diào)整PH值。經(jīng)處理的污水進入沉淀池中，在刮泥機的作用下進行物理沉淀，為了加強沉淀效果，同時加入混凝劑和絮凝劑利用高分子助凝劑的強烈吸附架橋作用更加容易沉降。這樣更能清楚地監(jiān)測實時的溶解氧濃度。具體界面如下圖42所示。圖43 設(shè)備工具箱窗口 現(xiàn)在就可以向設(shè)備組態(tài)窗口中添加我們所需的PLC設(shè)備了，如果所需設(shè)備沒有出現(xiàn)在設(shè)備工具箱中，請按下“設(shè)備管理”按鈕，在彈出的設(shè)備管理對話框中選定所需的設(shè)備，然后雙擊就可以將它添加到設(shè)備工具箱中，如下圖44所示。圖46 一個通道已設(shè)置圖，依此類推可建立其它的通道，單擊“確認(rèn)”按鈕回到設(shè)備屬性設(shè)置對話框，在設(shè)備屬性設(shè)置對話框單擊“通道連接”選項卡，此時設(shè)備屬性對話框變成如下圖47所示。本文詳細闡述了污水處理工藝流程、控制系統(tǒng)總體方案以及具體的軟硬件實現(xiàn)。雖然自己完成了設(shè)計，但由于能力條件有限，在本設(shè)計中，仍有一些問題需要解決和有些方面需要注意，及工程安裝調(diào)試方面需謹(jǐn)慎。污水處理系統(tǒng)中，主要的硬件問題包括機械結(jié)構(gòu)、硬件選型和PLC的外圍電路設(shè)計和接線處。主要問題在于程序編寫完畢后，需要首先在電腦上對程序進行軟件仿真，主要檢查是否存在各種錯誤，可利用西門子公司配套的仿真軟件。致謝 天下沒有不散的宴席，雖然大四的生活多半時間還是呆在學(xué)校里，但是論文致謝語寫的那一刻也真正標(biāo)志著我與這所學(xué)校就此別離了，沒有傷感，更多的是遺憾，但是總歸不如意事十有八九，過去的不能挽回，人應(yīng)該大膽向前看，所以這段文字應(yīng)該像它的標(biāo)題一樣充滿感恩和致謝，感謝四年來在我的成長道路上扶持過我，指點過我的人。在論文的不斷修改中，我也努力做到及時積極地跟楊老師交流，因為我覺得這樣可以使得我的論文更加完善。老師們一直以來對我們鼓勵和支持，跟我們一起討論我們共同的興趣愛好，并在我陷入困境的時候給予我最中肯的指點。四年來，快樂的事情因為有你們的分享而更快樂，失意的日子因為有你們的關(guān)懷能忘卻傷痛，堅強前行。 Engineering Chemistry Research,. 2007 [20] Kang Jiayu,Mi Expert System for Anaerobic WastewaterTreatment Process[C]. IEEE International Conference on InformationAnd Automatic,. 2009 附錄 污水處理硬件連線圖1）主電路12）主電路2 3）主電路3 4）主電路4 5）PLC及擴展 6）PLC輸入回路1 7）PLC輸入回路?！　‖F(xiàn)在的自己已經(jīng)不再是剛進大學(xué)時的那個小男生了，四年的磨礪讓我的肩頭多了一份責(zé)任和承擔(dān)，即將踏入社會開始工作的我，面臨的抉擇和困難也非常之多，但是不管前途多么的未知和艱難，我會毫無畏懼地前行。人生是那么的不確定，學(xué)生絕對不會甘于平庸和妥協(xié)。再次對您表示感謝，師恩偉大，無以回報。首先要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師楊老師，您嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開闊的思維，循循善誘的指導(dǎo)一直給我很大的幫助。調(diào)試時，可根據(jù)功能模塊分類分別調(diào)試，最后進行總體調(diào)試。由于輸出都是何接觸器等元件連接，接觸器的突然斷開和閉合會形成突波對PLC的輸出端子造成損壞，因此需要加裝一些保護裝置，以增加觸點的壽命。在電氣控制方面的要求比較多，需要檢測大量的數(shù)字量，而且還需采集模擬量。在這個過程中，使我學(xué)到了很多知識，積累了許多寶貴的經(jīng)驗，鍛煉了自己的獨立思考能力和實踐動手能力，進一步加深了解了PLC在實踐當(dāng)中的應(yīng)用。結(jié)束語本設(shè)計在充分了解國內(nèi)外污水處理自動控制系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，深入查閱污水處理工藝的方法和特點，根據(jù)參觀的武漢湯遜湖污水廠的設(shè)備和過程，采用了氧化溝的污水處理工藝，結(jié)合系統(tǒng)功能的要求進行總體方案設(shè)計。然后建立一個對PLC輸出寄存器只讀操作的通道，單擊“增加通道”按鈕，彈出如下圖45所示的增加通道對話框。因此，MCGS與PLC設(shè)備的連接是通過設(shè)備窗口完成的，具體操作如下： 當(dāng)我們打開MCGS組態(tài)環(huán)境，新建了一個MCGS工程后，在用戶編輯窗口中將會出現(xiàn)一個工作臺窗口。雙擊曲線，彈出“實時曲線構(gòu)件屬性設(shè)置”窗口，根據(jù)所需的曲線要求進行屬性設(shè)置。2）在整個污水處理控制系統(tǒng)，最主要的就是對曝氣池中溶解氧的控制。潛水?dāng)嚢铏C的作用是推進水流，使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使生化反應(yīng)更加充分，以最大程度地分解污水中的有害成分。在除砂系統(tǒng)中細格柵和清污機進一步凈化污水中的細小顆粒物體，將污水中的細小沙粒濾除，并由分離機對沉砂池中的沙粒進行排除后進入氧化溝反應(yīng)池。當(dāng)用戶想結(jié)束繪制時，雙擊鼠標(biāo)左鍵即可。流動的水是由MCGS動畫工具箱中的“流動塊”構(gòu)件制作成的。l 運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。l 主控窗口：是工程的主窗口或主框架。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與MCGS 運行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。運行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運行，并進行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能。圖311 USS_INIT指令4 系統(tǒng)的MCGS組態(tài) 軟件簡介MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。Baud設(shè)置波特率為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。（2）USS通訊協(xié)議庫。另外，還有一種廣播通訊方式，主站可以同時給所有從站發(fā)送報文，從站在接收到報文并做出相應(yīng)的響應(yīng)后可不回送報文。表32地址注釋表地址注釋自動方式啟動標(biāo)志T37粗格柵機運行時間粗格柵機停止標(biāo)志粗格柵機過載粗格柵機運行標(biāo)志C1粗格柵機2h定時中間計數(shù)器粗格柵機定時脈沖計數(shù)T38粗格柵機停止時間定時急停粗格柵液位差機1清污機過載1清污機運行標(biāo)志粗格柵機接觸器1清污機接觸器 粗格柵系統(tǒng)梯形圖程序指令如下圖310所示。 軟元件的定義在設(shè)計程序過程中，會用到許多寄存器、定時器等軟元件，為了便于編程及修改，在程序編寫前應(yīng)先列出可能用到的軟元件，如表31所示。