【正文】 無(wú)論我成功與否，你們總以鼓勵(lì)的言語(yǔ)告訴我很棒，謝謝你們，我會(huì)繼續(xù)努力。在不斷完善和修改的過(guò)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(guò)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(cuò)誤。由于污水處理系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)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(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象”欄，在其中輸入在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中建立的與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)名，單擊“確認(rèn)”按鈕就完成了MCGS中的數(shù)據(jù)對(duì)象與PLC內(nèi)部寄存器間的連接，具體的數(shù)據(jù)讀寫將由主控窗口根據(jù)具體的操作情況自動(dòng)完成。圖42 溶解氧濃度數(shù)據(jù)顯示界面 MCGS與PLC設(shè)備的連接控制1）MCGS與PLC設(shè)備的連接在MCGS系統(tǒng)中，由設(shè)備窗口負(fù)責(zé)建立系統(tǒng)與外部硬件設(shè)備的連接，使得MCGS能從外部設(shè)備讀取數(shù)據(jù)并控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。污水經(jīng)沉淀池處理最后到達(dá)脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機(jī)作用下進(jìn)行脫水處理后排出清水。圖41 污水處理系統(tǒng)組態(tài)運(yùn)行界面如上圖所示，污水由進(jìn)水系統(tǒng)中的進(jìn)水管道和潛水泵通過(guò)粗格柵和清污機(jī)進(jìn)行初步排除大塊雜質(zhì)物體。從中可以插入各種所需元件，繪制出污水處理系統(tǒng)。l 設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)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(diào)用一條指令時(shí)，將會(huì)自動(dòng)地增加一個(gè)或幾個(gè)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(tǒng)流程圖 污泥脫水系統(tǒng)污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖如圖39所示。圖37 曝氣系統(tǒng)流程圖 污泥回流系統(tǒng)污泥回流系統(tǒng)程序主要控制污泥回流泵的運(yùn)行和停止，其工作過(guò)程包括以下幾個(gè)方面。潛水泵系統(tǒng)工作流程圖如圖36所示。細(xì)格柵系統(tǒng)工作流程圖如圖35所示。5）液面差值低于設(shè)定值，停止1清污機(jī)運(yùn)行。7）啟動(dòng)污泥脫水系統(tǒng)。在此控制模式下，可以通過(guò)按鈕對(duì)格柵機(jī)、清污機(jī)、污泥回流泵、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)、潛水泵、離心式脫水機(jī)、潛水?dāng)嚢铏C(jī)、刮泥機(jī)，以及各類泵進(jìn)行控制，對(duì)于轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的控制，可以通過(guò)按鈕增大或減小變頻器的頻率來(lái)改變其速度，也可以進(jìn)行正反轉(zhuǎn)動(dòng)，以檢測(cè)調(diào)試性能。當(dāng)溶解氧值偏低時(shí)，降低了微生物分解的效果，延長(zhǎng)了處理時(shí)間，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致處理失效，因此需要增加曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速以增加供氧量；當(dāng)溶解氧值偏高時(shí)，導(dǎo)致微生物過(guò)氧化，降低了其活性，也不利于處理，因此減小曝氣機(jī)轉(zhuǎn)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(nèi)。3）液位高低輸入檢測(cè)。與各類人機(jī)界面的通信可完成PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)視，同時(shí)使用戶可通過(guò)操作界面功能控制PLC系統(tǒng)。圖22 PLC及擴(kuò)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(jìn)行繪制的，共繪有16張A4圖紙，包括主電路、PLC及擴(kuò)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(wǎng)的接觸器，通過(guò)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(yùn)行與停止。根據(jù)污水中的溶氧量或操作面板上的按鍵的情況，控制兩臺(tái)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的運(yùn)行及停止，以及在運(yùn)行時(shí)是處于變頻還是工頻運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)程序的執(zhí)行或者操作面板上按鍵的情況，控制兩個(gè)格柵機(jī)的運(yùn)行與停止。長(zhǎng)壽命：機(jī)械壽命高達(dá)2000萬(wàn)次；電壽命高達(dá)200萬(wàn)次。在進(jìn)水泵房和污泥回流泵房都要安裝液位傳感器，本系統(tǒng)采用超聲波液位傳感器，均為數(shù)字量輸入。配用2503型pH電極，可用于離子強(qiáng)度較低、渾濁液體和膠體溶液的測(cè)量。本次選用PH/溶解氧測(cè)量?jī)x型號(hào)：SA29MP525。轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)型號(hào)選用YHG1800A，經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速：50 rpm，轉(zhuǎn)碟直徑：1800 mm，浸沒(méi)水深：680 mm。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)。由于本系統(tǒng)總共有49個(gè)數(shù)字輸入量和24個(gè)數(shù)字輸出量，CPU226具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)，因此采用4個(gè)EM223輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊，8點(diǎn)DC輸入8點(diǎn)輸出型，可以滿足控制系統(tǒng)的I/O需求。 數(shù)字量輸入輸出部分 在此控制系統(tǒng)中，所需要的輸入量基本上都屬于數(shù)字量，主要包括各種控制按鈕、旋鈕、傳感器輸入及過(guò)載保護(hù)輸入，共有49個(gè)數(shù)字量輸入，如表21所示。2）運(yùn)行粗、細(xì)格柵機(jī)，間歇運(yùn)行，即運(yùn)行一段時(shí)間然后停止一段時(shí)間，循環(huán)進(jìn)行。沉淀系統(tǒng)主要設(shè)備為刮泥機(jī)，其功能是對(duì)進(jìn)行氧化溝處理后的污水進(jìn)行物理沉淀，將污泥和清水分離，刮泥機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)后就開(kāi)始持續(xù)運(yùn)行。沉砂池中分離機(jī)的運(yùn)行和后續(xù)處理中的轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的運(yùn)行同步，即啟動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的時(shí)候同時(shí)啟動(dòng)分離機(jī)，對(duì)沉砂池中的沙粒進(jìn)行排除。1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主要組成部分工業(yè)污水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)備較多，在氧化溝中其控制過(guò)程及原理大致相同，都是通過(guò)控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)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(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。 所要完成的任務(wù)和預(yù)期目標(biāo)： （1）設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)污水處理的氧化溝系統(tǒng)方案。從國(guó)外引進(jìn)污水廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛采用集散式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)用了自動(dòng)化程度較高的檢測(cè)儀表，各種新工藝，新設(shè)備大量出現(xiàn)并得到應(yīng)用。國(guó)外污水處理自控系統(tǒng)主要存在以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）采用集散控制系統(tǒng)DCS和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS。國(guó)內(nèi)外水環(huán)境恢復(fù)與再生的實(shí)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(jìn)污水深度處理和普及再生水，利用人類與自然兼容協(xié)調(diào)，創(chuàng)造良好水環(huán)境，促進(jìn)人類可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。先根據(jù)污水處理工藝要求設(shè)計(jì)了設(shè)備的電氣控制與自動(dòng)控制線路，主要包括設(shè)備的啟停、狀態(tài)信號(hào)、故障信號(hào)、信號(hào)采集等，最后按照工藝要求設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)，其中包括PLC的選型、系統(tǒng)資源配置以及PLC程序的編寫。污水經(jīng)沉淀池處理最后到達(dá)脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機(jī)作用下進(jìn)行脫水處理后排出清水。其工藝流程圖如下圖1所示。同時(shí)一些國(guó)家開(kāi)始重視污水的回收利用。在污水處理控制系統(tǒng)中，除了存在分布區(qū)域廣、設(shè)備分散、控制點(diǎn)多及控制信息復(fù)雜等要求外，同時(shí)具有控制輸入和輸出以開(kāi)關(guān)量參數(shù)居多，模擬量參數(shù)少的特點(diǎn)，而這些都是PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在。2. 對(duì)城市污水處理做詳細(xì)的需求分析，掌握污水處理工藝，提出污水處理系統(tǒng)的總體方案。3. 掌握PLC編程方法、系統(tǒng)硬件集成技術(shù)。7. 根據(jù)武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)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(zhǔn)備工作。這些國(guó)家在研究水處理新理論和工藝的同時(shí)，也重視污水處理自控系統(tǒng)的研究。因而,國(guó)產(chǎn)化設(shè)備將會(huì)在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)在技術(shù)水平上處于劣勢(shì),特別是先進(jìn)設(shè)備的技術(shù)保密與知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng),其競(jìng)爭(zhēng)力將在未來(lái)市場(chǎng)中不斷接受考驗(yàn)。潛水?dāng)嚢铏C(jī)的作用是推進(jìn)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。 本文詳細(xì)介紹了一種基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)。與此同時(shí)，在我國(guó)大部分城市和地區(qū)，本已極為有限的水資源還受到水質(zhì)惡化和水生態(tài)系統(tǒng)破壞的嚴(yán)重威脅。這些國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展較早而且較快，環(huán)境問(wèn)題特別是水資源污染的嚴(yán)重性也較早的體現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)也得到了這些國(guó)家政府的重視，投入了大量的人力、物力，進(jìn)行水處理的研究。（4）大量采用遙測(cè)、遙控設(shè)備，并開(kāi)始有效地利用社會(huì)信息資源，如電話網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)、氣象信息等。并且各個(gè)控制單元由于其內(nèi)部資源的限制，只是實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的時(shí)間控制和邏輯控制。主要概述課題的目的和意義，已及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的組態(tài)界面和MCGS與PLC設(shè)備的連接控制。 2）除砂系統(tǒng)。使活性污泥的生化反應(yīng)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(shè)備PLC傳感器輸入模擬量輸入變頻器圖12 電氣控制系統(tǒng)總體框圖在手動(dòng)狀態(tài)下，各類設(shè)備的控制是根據(jù)操作面板上的按鈕輸入來(lái)控制，無(wú)邏輯控制，即可不根據(jù)傳感器的狀態(tài)進(jìn)行控制。7）在污泥脫水系統(tǒng)中，離心式脫水機(jī)的啟動(dòng)采用順序控制方式，依次啟動(dòng)其設(shè)備。根據(jù)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的功能要求，以及其復(fù)雜程度，從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面來(lái)考慮，選擇西門子S7—200系列PLC作為污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的控制主機(jī)。該型變頻器，具有能源利用率高的特點(diǎn)，優(yōu)化了部分結(jié)構(gòu)與功能，便于工作人員進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)。格柵機(jī)型號(hào)選用WLGS3001500，標(biāo)準(zhǔn)溝深為1535 mm，粗格柵柵隙：22 mm，細(xì)格柵柵隙：6 mm。4）溶解氧儀。 mg/L 溫度：177。在這個(gè)控制系統(tǒng)的自動(dòng)操作中，采用三種機(jī)械按鈕，控制污水處理系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止，手動(dòng)/自動(dòng)按鈕使用旋鈕，即旋到一邊接通，旋到另外一邊就斷開(kāi)；自動(dòng)啟動(dòng)按鈕采用觸點(diǎn)觸發(fā)式按鈕；急停按鈕使用旋轉(zhuǎn)復(fù)位按鈕，按下后系統(tǒng)停止，旋轉(zhuǎn)后自動(dòng)彈起復(fù)位。在控制系統(tǒng)中，所有設(shè)備是根據(jù)控制面板上的按鈕情況或者根據(jù)傳感器的反饋值進(jìn)行動(dòng)作的，因此需要PLC根據(jù)當(dāng)前的工作情況，以及按鈕的情況來(lái)控制所有設(shè)備的啟停，在此用到了大量接觸器：如格柵機(jī)接觸器、清污機(jī)接觸器、潛水泵接觸器、分離機(jī)接觸器、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)接觸器、潛水?dāng)嚢铏C(jī)接觸器、刮泥機(jī)接觸器等。也可以很方便地組合成可逆接觸器、星—三角起動(dòng)器。潛水泵接觸器包括有兩個(gè)接觸器，分別控制兩臺(tái)潛水泵，通過(guò)進(jìn)水泵房的液面高度或操作面板上按鍵的情況，控制兩臺(tái)潛水泵的運(yùn)行或者停止。（7）刮泥機(jī)接觸器。（11）污泥機(jī)及切割機(jī)接觸器。 PLC及擴(kuò)展PLC采用的是S7200系列的CPU226，擴(kuò)展模塊包括數(shù)字量擴(kuò)展模塊：4個(gè)EM223和模擬量擴(kuò)展模塊：1個(gè)EM235。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用西門子公司為S7—200系列PLC開(kāi)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(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理和電氣控制部分的結(jié)構(gòu)，硬件結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)基本完成后，就要開(kāi)始軟件部分的設(shè)計(jì)，根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求和硬件部分的設(shè)計(jì)情況及PLC控制系統(tǒng)I/O的分配情況，進(jìn)行軟件編程設(shè)計(jì)。大多數(shù)為人工方式控制的輸入檢測(cè)，主要有自動(dòng)按鈕、手動(dòng)按鈕、格柵機(jī)啟動(dòng)按鈕、清污機(jī)啟動(dòng)按鈕、潛水泵啟動(dòng)按鈕、潛水?dāng)嚢铏C(jī)啟動(dòng)按鈕、污泥回流泵按鈕、曝氣機(jī)工頻、變頻按鈕，以及變頻加速減速按鈕等。以上四種都為數(shù)字量輸入，該輸入為模擬量輸入。通過(guò)PLC中運(yùn)算后的數(shù)據(jù)，通過(guò)其功能模塊輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)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(jī)的轉(zhuǎn)速，最后達(dá)到控制污水中含氧量的要求。4）啟動(dòng)細(xì)格柵系統(tǒng)。2）定時(shí)到，停止運(yùn)行粗格柵機(jī)2h。3）2h定時(shí)到，運(yùn)行細(xì)格柵機(jī)20min，循環(huán)進(jìn)行。4）檢測(cè)液面處于中位和高位傳感器之間時(shí)，開(kāi)始定時(shí)防止誤判。 4）若含氧量大于設(shè)定值，則2轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)工頻轉(zhuǎn)變頻運(yùn)行。5）若液面高于最高位傳感器時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)。 軟元件的定義在設(shè)計(jì)程序過(guò)程中，會(huì)用到許多寄存器、定時(shí)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。另外，還有一種廣播通訊方式，主站可以同時(shí)給所有從站發(fā)送報(bào)文，從站在接收到報(bào)文并做出相應(yīng)的響應(yīng)后可不回送報(bào)文。Baud設(shè)置波特率為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。運(yùn)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(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。l 主控窗口：是工程的主窗口或主框架。l 運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。當(dāng)用戶想結(jié)束繪制時(shí)，雙擊鼠標(biāo)左鍵即可。潛水?dāng)嚢铏C(jī)的作用是推進(jìn)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。雙擊曲線，彈出“實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件屬性設(shè)置”窗口，根據(jù)所需的曲線要求進(jìn)行屬性設(shè)置。然后建立一個(gè)對(duì)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(duì)話框。在這個(gè)過(guò)程中，使我學(xué)到了很多知識(shí)，積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，鍛煉了自己的獨(dú)立思考能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，進(jìn)一步加深了解了PLC在實(shí)踐當(dāng)中的應(yīng)用。由于輸出都是何接觸器等元件連接，接觸器的突然斷開(kāi)和閉合會(huì)形成突波對(duì)PLC的輸出端子造成損壞，因此需要加裝一些保護(hù)裝置，以增加觸點(diǎn)的壽命。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(kāi)闊的思維，循循善誘的指導(dǎo)一直給我很大的幫助。人生是那么的不確定，學(xué)生絕對(duì)不會(huì)甘于平庸和妥協(xié)。 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(kuò)展 6）PLC輸入回路1 7）PLC輸入回路。老師們一直以來(lái)對(duì)我們鼓勵(lì)和支持，跟我們一起討論我們共同的興趣愛(ài)好，并在我陷入困境的時(shí)候給予我最中肯的指點(diǎn)。致謝 天下沒(méi)有不散的宴席，雖然大四的生活多半時(shí)間還是呆在學(xué)校里，但是論文致謝語(yǔ)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(méi)