【正文】 無論我成功與否，你們總以鼓勵的言語告訴我很棒，謝謝你們，我會繼續(xù)努力。在不斷完善和修改的過程中，也讓我更加懂得“一分耕耘才有一分收獲”的道理。然后通過模擬硬件的方式檢查程序，主要檢查程序是否存在邏輯上的錯誤。由于污水處理系統的機械結構種類較多，而且不同類型的污水處理方法，其控制方法也有很大差異，因此需要首先確定采用什么形式的污水處理法，然后決定控制方式。 選中通道1，雙擊“對應數據對象”欄，在其中輸入在實時數據庫中建立的與之對應的數據名，單擊“確認”按鈕就完成了MCGS中的數據對象與PLC內部寄存器間的連接，具體的數據讀寫將由主控窗口根據具體的操作情況自動完成。圖42 溶解氧濃度數據顯示界面 MCGS與PLC設備的連接控制1）MCGS與PLC設備的連接在MCGS系統中，由設備窗口負責建立系統與外部硬件設備的連接，使得MCGS能從外部設備讀取數據并控制外部設備的工作狀態(tài)，實現對應工業(yè)過程的實時監(jiān)控。污水經沉淀池處理最后到達脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機作用下進行脫水處理后排出清水。圖41 污水處理系統組態(tài)運行界面如上圖所示，污水由進水系統中的進水管道和潛水泵通過粗格柵和清污機進行初步排除大塊雜質物體。從中可以插入各種所需元件，繪制出污水處理系統。l 設備窗口：是連接和驅動外部設備的工作環(huán)境。MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應用系統的工作環(huán)境，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。如下圖311所示。調用一條指令時，將會自動地增加一個或幾個子程序。其中，所用到的輸入輸出地址及中間寄存器地址如下表32所示。圖 38 污泥回流系統流程圖 污泥脫水系統污泥脫水系統工作流程圖如圖39所示。圖37 曝氣系統流程圖 污泥回流系統污泥回流系統程序主要控制污泥回流泵的運行和停止，其工作過程包括以下幾個方面。潛水泵系統工作流程圖如圖36所示。細格柵系統工作流程圖如圖35所示。5）液面差值低于設定值，停止1清污機運行。7）啟動污泥脫水系統。在此控制模式下，可以通過按鈕對格柵機、清污機、污泥回流泵、轉碟曝氣機、潛水泵、離心式脫水機、潛水攪拌機、刮泥機，以及各類泵進行控制，對于轉碟曝氣機的控制，可以通過按鈕增大或減小變頻器的頻率來改變其速度，也可以進行正反轉動，以檢測調試性能。當溶解氧值偏低時，降低了微生物分解的效果，延長了處理時間，嚴重時甚至導致處理失效，因此需要增加曝氣機轉速以增加供氧量；當溶解氧值偏高時，導致微生物過氧化，降低了其活性，也不利于處理，因此減小曝氣機轉速以減少供氧量，最終使污水中的溶解氧保持在一定的范圍內。3）液位高低輸入檢測。與各類人機界面的通信可完成PLC控制系統的監(jiān)視，同時使用戶可通過操作界面功能控制PLC系統。圖22 PLC及擴展 PLC輸入回路如下圖23所示，為其中一張PLC輸入回路圖。本次硬件連線圖是用AutoCAD軟件進行繪制的，共繪有16張A4圖紙，包括主電路、PLC及擴展、PLC輸入回路和PLC輸出回路。污泥回流泵接觸器是連接污泥回流泵和工頻電網的接觸器，通過污泥回流泵房中液面的高低或操作面板上按鍵的狀態(tài)，控制污泥回流泵的運行與停止。根據污水中的溶氧量或操作面板上的按鍵的情況，控制兩臺轉碟曝氣機的運行及停止，以及在運行時是處于變頻還是工頻運行狀態(tài)。根據程序的執(zhí)行或者操作面板上按鍵的情況，控制兩個格柵機的運行與停止。長壽命：機械壽命高達2000萬次；電壽命高達200萬次。在進水泵房和污泥回流泵房都要安裝液位傳感器，本系統采用超聲波液位傳感器，均為數字量輸入。配用2503型pH電極，可用于離子強度較低、渾濁液體和膠體溶液的測量。本次選用PH/溶解氧測量儀型號：SA29MP525。轉碟曝氣機型號選用YHG1800A，經濟轉速：50 rpm，轉碟直徑：1800 mm，浸沒水深：680 mm。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。由于本系統總共有49個數字輸入量和24個數字輸出量，CPU226具有24個輸入點和16個輸出點，因此采用4個EM223輸入/輸出混合擴展模塊，8點DC輸入8點輸出型，可以滿足控制系統的I/O需求。 數字量輸入輸出部分 在此控制系統中，所需要的輸入量基本上都屬于數字量，主要包括各種控制按鈕、旋鈕、傳感器輸入及過載保護輸入，共有49個數字量輸入，如表21所示。2）運行粗、細格柵機，間歇運行，即運行一段時間然后停止一段時間，循環(huán)進行。沉淀系統主要設備為刮泥機，其功能是對進行氧化溝處理后的污水進行物理沉淀，將污泥和清水分離，刮泥機在整個系統啟動后就開始持續(xù)運行。沉砂池中分離機的運行和后續(xù)處理中的轉碟曝氣機的運行同步，即啟動轉碟曝氣機的時候同時啟動分離機，對沉砂池中的沙粒進行排除。1 系統總體方案設計 系統主要組成部分工業(yè)污水處理系統的結構比較復雜，設備較多，在氧化溝中其控制過程及原理大致相同，都是通過控制曝氣機的轉速來調節(jié)污水中的含氧量，其基本組成如圖11所示。 （3）第二章 系統硬件設計。 所要完成的任務和預期目標： （1）設計能夠實現污水處理的氧化溝系統方案。從國外引進污水廠的自動控制系統已經廣泛采用集散式計算機監(jiān)控系統，應用了自動化程度較高的檢測儀表，各種新工藝，新設備大量出現并得到應用。國外污水處理自控系統主要存在以下幾個特點：（1）采用集散控制系統DCS和現場總線控制系統FCS。國內外水環(huán)境恢復與再生的實踐表明，污水深度處理與再利用是通向健康水循環(huán)的橋梁，推進污水深度處理和普及再生水，利用人類與自然兼容協調，創(chuàng)造良好水環(huán)境，促進人類可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。先根據污水處理工藝要求設計了設備的電氣控制與自動控制線路，主要包括設備的啟停、狀態(tài)信號、故障信號、信號采集等，最后按照工藝要求設計PLC控制系統，其中包括PLC的選型、系統資源配置以及PLC程序的編寫。污水經沉淀池處理最后到達脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機作用下進行脫水處理后排出清水。其工藝流程圖如下圖1所示。同時一些國家開始重視污水的回收利用。在污水處理控制系統中，除了存在分布區(qū)域廣、設備分散、控制點多及控制信息復雜等要求外，同時具有控制輸入和輸出以開關量參數居多，模擬量參數少的特點，而這些都是PLC控制系統的優(yōu)勢所在。2. 對城市污水處理做詳細的需求分析，掌握污水處理工藝，提出污水處理系統的總體方案。3. 掌握PLC編程方法、系統硬件集成技術。7. 根據武漢理工大學畢業(yè)設計工作管理辦法，完成論文的撰寫工作，制作演示PPT，做好答辯準備工作。這些國家在研究水處理新理論和工藝的同時，也重視污水處理自控系統的研究。因而,國產化設備將會在未來相當長時間內在技術水平上處于劣勢,特別是先進設備的技術保密與知識產權保護意識的加強,其競爭力將在未來市場中不斷接受考驗。潛水攪拌機的作用是推進水流，使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使生化反應更加充分，以最大程度地分解污水中的有害成分。 本文詳細介紹了一種基于PLC的污水處理控制系統。與此同時，在我國大部分城市和地區(qū)，本已極為有限的水資源還受到水質惡化和水生態(tài)系統破壞的嚴重威脅。這些國家經濟發(fā)展較早而且較快，環(huán)境問題特別是水資源污染的嚴重性也較早的體現出來，同時也得到了這些國家政府的重視，投入了大量的人力、物力，進行水處理的研究。（4）大量采用遙測、遙控設備，并開始有效地利用社會信息資源，如電話網絡、移動電話網絡、國際互聯網、氣象信息等。并且各個控制單元由于其內部資源的限制，只是實現了簡單的時間控制和邏輯控制。主要概述課題的目的和意義，已及國內外的發(fā)展現狀。設計系統的組態(tài)界面和MCGS與PLC設備的連接控制。 2）除砂系統。使活性污泥的生化反應更加充分，這樣才能最大程度地分解污水中的有害成分。操作面板執(zhí)行設備PLC傳感器輸入模擬量輸入變頻器圖12 電氣控制系統總體框圖在手動狀態(tài)下，各類設備的控制是根據操作面板上的按鈕輸入來控制，無邏輯控制，即可不根據傳感器的狀態(tài)進行控制。7）在污泥脫水系統中，離心式脫水機的啟動采用順序控制方式，依次啟動其設備。根據污水處理系統的電氣控制系統的功能要求，以及其復雜程度，從經濟性、可靠性等方面來考慮，選擇西門子S7—200系列PLC作為污水處理系統的電氣控制系統的控制主機。該型變頻器，具有能源利用率高的特點，優(yōu)化了部分結構與功能，便于工作人員進行操作，實現功能強。格柵機型號選用WLGS3001500，標準溝深為1535 mm，粗格柵柵隙：22 mm，細格柵柵隙：6 mm。4）溶解氧儀。 mg/L 溫度：177。在這個控制系統的自動操作中，采用三種機械按鈕，控制污水處理系統的啟動和停止，手動/自動按鈕使用旋鈕，即旋到一邊接通，旋到另外一邊就斷開；自動啟動按鈕采用觸點觸發(fā)式按鈕；急停按鈕使用旋轉復位按鈕，按下后系統停止，旋轉后自動彈起復位。在控制系統中，所有設備是根據控制面板上的按鈕情況或者根據傳感器的反饋值進行動作的，因此需要PLC根據當前的工作情況，以及按鈕的情況來控制所有設備的啟停，在此用到了大量接觸器：如格柵機接觸器、清污機接觸器、潛水泵接觸器、分離機接觸器、轉碟曝氣機接觸器、潛水攪拌機接觸器、刮泥機接觸器等。也可以很方便地組合成可逆接觸器、星—三角起動器。潛水泵接觸器包括有兩個接觸器，分別控制兩臺潛水泵，通過進水泵房的液面高度或操作面板上按鍵的情況，控制兩臺潛水泵的運行或者停止。（7）刮泥機接觸器。（11）污泥機及切割機接觸器。 PLC及擴展PLC采用的是S7200系列的CPU226，擴展模塊包括數字量擴展模塊：4個EM223和模擬量擴展模塊：1個EM235。3 系統軟件設計采用西門子公司為S7—200系列PLC開發(fā)的STEP 7—Micro/WIN SP8作為編程軟件，上面介紹了污水處理控制系統的結構、工作原理和電氣控制部分的結構，硬件結構的總體設計基本完成后，就要開始軟件部分的設計，根據控制系統的控制要求和硬件部分的設計情況及PLC控制系統I/O的分配情況，進行軟件編程設計。大多數為人工方式控制的輸入檢測，主要有自動按鈕、手動按鈕、格柵機啟動按鈕、清污機啟動按鈕、潛水泵啟動按鈕、潛水攪拌機啟動按鈕、污泥回流泵按鈕、曝氣機工頻、變頻按鈕，以及變頻加速減速按鈕等。以上四種都為數字量輸入，該輸入為模擬量輸入。通過PLC中運算后的數據，通過其功能模塊輸出控制信號，該控制信號輸入到變頻器的控制端子上，改變變頻器的輸出頻率，從而控制曝氣機的轉速，最后達到控制污水中含氧量的要求。4）啟動細格柵系統。2）定時到，停止運行粗格柵機2h。3）2h定時到，運行細格柵機20min，循環(huán)進行。4）檢測液面處于中位和高位傳感器之間時，開始定時防止誤判。 4）若含氧量大于設定值，則2轉碟曝氣機工頻轉變頻運行。5）若液面高于最高位傳感器時，啟動定時。 軟元件的定義在設計程序過程中，會用到許多寄存器、定時器等軟元件，為了便于編程及修改，在程序編寫前應先列出可能用到的軟元件，如表31所示。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的響應后可不回送報文。Baud設置波特率為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。運行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構造的組態(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)設計的目標和功能。l 主控窗口：是工程的主窗口或主框架。l 運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。當用戶想結束繪制時，雙擊鼠標左鍵即可。潛水攪拌機的作用是推進水流，使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使生化反應更加充分，以最大程度地分解污水中的有害成分。雙擊曲線，彈出“實時曲線構件屬性設置”窗口，根據所需的曲線要求進行屬性設置。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。在這個過程中，使我學到了很多知識，積累了許多寶貴的經驗，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在實踐當中的應用。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。首先要衷心地感謝我的指導老師楊老師，您嚴謹的治學態(tài)度，開闊的思維，循循善誘的指導一直給我很大的幫助。人生是那么的不確定，學生絕對不會甘于平庸和妥協。 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。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。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校里，但是論文致謝語寫的那一刻也真正標志著我與這所學校就此別離了，沒