【正文】 數(shù)據(jù)庫(kù)采用 Microsoft SQL Server 2020 中文版軟件。單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器可以避免因?yàn)橄到y(tǒng)局部故障導(dǎo)致歷史數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象的發(fā)生。在條件允許的情況下，盡量提高污水廠的自動(dòng)化程度。 圖 31 系統(tǒng)控制設(shè)備框圖 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)步驟如圖 32 所示 。這些不足，我們選用上位微機(jī)來(lái)彌補(bǔ)。這種處理辦法特別適用于需采用自重抗浮的情況。 圖 34 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 系統(tǒng)構(gòu)成 CPU 模塊的選擇 編程器的選擇 I/O 模塊的選擇 電源框架的選擇 消耗電流計(jì)算計(jì)算 模塊排列的決定 安裝和配線 N Y 選擇標(biāo)準(zhǔn) 程序存儲(chǔ)器容量 功能存儲(chǔ)器容量 通訊功能的必要性 特殊功能 調(diào)試功能的必要性 選擇標(biāo)準(zhǔn) 程序編制方法（圖示或命令語(yǔ)句） 圖面化的必要性 保存方法 選擇標(biāo)準(zhǔn) 輸入輸出規(guī)格 I/O 點(diǎn)數(shù) 接線（端子臺(tái) /插座） 特殊模塊（安裝位置） 選擇標(biāo)準(zhǔn) I/O 槽數(shù) +5V 電源容量 +24V 傳感器用電源容量 選擇標(biāo)準(zhǔn) AC/DC 線路 輸入輸出線路 耐噪聲 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 控制軟件 PLC 梯形圖所用邏輯符號(hào)與繼電器、接觸器系統(tǒng)原理圖的相應(yīng)符號(hào)極其相似，人們能迅速熟悉該種編程語(yǔ)言。 數(shù)據(jù)通訊與分離模塊完成 PLC 與微機(jī)間數(shù)據(jù)和命令的雙向傳送，并將得到的數(shù)據(jù)按系統(tǒng)要求的格式分離成系統(tǒng) 變量。 （ 4） 泥處理單元由濃縮池與脫水機(jī)房合建組成。既與罩棚相呼應(yīng)，又減弱了純構(gòu)筑物的僵硬、呆板。 PLC 在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中要完成信號(hào)實(shí)時(shí)采樣、脈沖量累計(jì)、預(yù)警報(bào)信號(hào)監(jiān)測(cè)與報(bào)警輸出等，并通過(guò)各種傳感變送器與傳感器連接。這樣既方便 了總圖的布置，又節(jié)省的工程造價(jià) 。因?yàn)椋M管污水廠較小，如果沒(méi)有自動(dòng)化程度較高的自控系統(tǒng)，往往需要按崗定員，這樣 300020200 噸 /日的污水處理廠也需要 1030 人。對(duì)一些污水處理廠重要的物理量如各個(gè)進(jìn)水泵的電流、頻率、出口壓力等都實(shí)時(shí)顯示在主工作站的主界面上，便于調(diào)度員及時(shí)污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 掌握系統(tǒng)的 運(yùn)行情況 。所以本系統(tǒng)可以快速的采集和處理由 PLC 所采集的數(shù)據(jù)，符合控制系統(tǒng)要求的快速性。具體控制分為 : （ 1) 現(xiàn)場(chǎng)就地手動(dòng)控制，設(shè)現(xiàn)場(chǎng)箱或按鈕站，由“現(xiàn)場(chǎng) /遙控”轉(zhuǎn)換控制狀態(tài)，“現(xiàn)場(chǎng)”設(shè)點(diǎn)動(dòng)按鈕，用于調(diào)整和檢修。根據(jù)具體要求， PLC 總體配置如下 : 中央處理模塊 (CPU)選用 CPU226，共有 24 點(diǎn)輸入和 16 點(diǎn)輸出，滿(mǎn)足自動(dòng)控制所需的輸入輸出要求。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來(lái)越顯著，甚至有人提出 網(wǎng)絡(luò)就是控制器 的觀點(diǎn)說(shuō)法。 傳送機(jī) :用來(lái)將處理好的泥餅從脫水泵房運(yùn)送出去。 設(shè)備分布 污水處理的一次設(shè)備主要包括 :進(jìn)水泵、排污泵、柵格機(jī)、配電設(shè)備、傳送機(jī)、各種傳感器和各種檢測(cè)儀表等。 一般來(lái)講 ，對(duì)于污水廠的現(xiàn)狀情況應(yīng)充分考慮，因地置宜，若廠址高差變化太大，廠區(qū)內(nèi)的設(shè)計(jì)地坪也應(yīng)隨之調(diào)整，采取不同標(biāo)高。對(duì)于采用 SBR 法的小型污水處理廠，一般將沉砂池與 SBR 池通過(guò)渠道相連、污泥濃縮池與脫水機(jī)房和泥餅堆放場(chǎng)合建。 ； 顯示 ： 液晶顯示（ DO,O2 或飽和率 ,溫度同時(shí)顯示） ； 溫度補(bǔ)償 ： 自動(dòng)溫度補(bǔ)償 ； 周?chē)鷾囟?： 0～ 45℃； 校正方法 ： 空氣中自動(dòng)校正 ； 水質(zhì)轉(zhuǎn)換 ： 淡水 /海水轉(zhuǎn)換測(cè)定 ； 電源 ： 電池供電（ 4 節(jié) 電池） ； 外形 ： 儀器本身 :75（ W） 38 （ H） 180 （ D） mm,電極 Ⅴ Φ29155 ； 重量 ： 300g； 材質(zhì) ： 主體 :ABS 樹(shù)脂 ,探頭 :PE,黃銅（鉻處理 ） 污泥液位測(cè)量系統(tǒng) 該裝置是通過(guò)濃度變送器，應(yīng)用成熟的雙 光束，脈動(dòng) 光方法實(shí)現(xiàn)。 結(jié)構(gòu)緊湊，內(nèi)置背光液晶屏，手 /自動(dòng)校準(zhǔn)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，繼電器控制輸出（ 4 個(gè)），歷史數(shù)據(jù)分析， RS232 接口。 型號(hào)： 傳感器 CPS112AA2TSA 變送器 CPM253PR0010 產(chǎn)品概述： pH 氧化還原：各 種 pH 玻璃電極。 超聲波液位計(jì) 超聲波液位計(jì)是非接觸式測(cè)量?jī)x表，該儀表通過(guò)對(duì)超聲波發(fā)射和反射的行程所需的時(shí)間和測(cè)量距離成正比的原理測(cè)量液位。 CPU 主要負(fù)責(zé)程序的 運(yùn)行等工作；模塊的電源不僅向 CPU 供電，還要滿(mǎn)足與 CPU 模塊相連的其他模塊的用電需求；該模塊本身自帶一定數(shù)量的開(kāi)關(guān)量 I/O 點(diǎn)，如果能夠滿(mǎn)足控制要求，則可以不再需要開(kāi)關(guān)量 I/O 模塊 ⑵擴(kuò)展模塊：由于 CPU 模塊本身的 I/O 點(diǎn)非常有限、而且無(wú)模擬量 I/O 點(diǎn)，所以有時(shí)需要數(shù)字量 I/O 模塊、模擬量 I/O 模塊等一些特殊功能的模塊?，F(xiàn)場(chǎng) PLC 控制子站是直接監(jiān)視和控制若干工藝生產(chǎn)過(guò)程單元，其主要設(shè)備是： SIEMENS 的 S7— 200 CPU226 系 列 PLC 可編程控制器。對(duì)于中、大規(guī)模的 PLC，往往用于工藝比較復(fù)雜，且多變的場(chǎng)合，程序改變較多，因此一般都使用 CMOSRAM 存儲(chǔ)器，且有后備電池，以便關(guān)機(jī)時(shí)保存存儲(chǔ)信息。 PLC 響應(yīng)時(shí)間的影響因素有：輸入信息時(shí)， CPU 讀解用戶(hù)邏輯網(wǎng)絡(luò)時(shí)間和輸出時(shí)間。 ⑵ 生產(chǎn)過(guò)程分析報(bào)告、報(bào)表和圖形。 對(duì)于工藝專(zhuān)業(yè)要求檢測(cè)的各種工藝參數(shù)，水泵、加藥設(shè)備、離心脫水機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。先開(kāi)啟反沖洗水泵，后開(kāi)啟反洗管路閥們，進(jìn)行水洗數(shù)分鐘后，水沖洗結(jié)束?；蛘咴谝粋€(gè)周期內(nèi)，如果水頭損失達(dá)到所設(shè)反沖設(shè)定值時(shí)，優(yōu)先進(jìn)入反沖洗程序反沖洗周期設(shè)定值根據(jù)水質(zhì)情況在反沖洗程序中為可調(diào)值。 第一級(jí)生物濾池按時(shí)間及水位差控制濾池的反沖洗。 （ 2） BAF 生物濾池 PLC 控制及檢測(cè)部分 廠內(nèi) 3BAF 生物濾池 PLC 子站位于變電所低壓配電室控制室內(nèi)。 對(duì)工藝專(zhuān)業(yè)要求檢測(cè)的各種工藝參數(shù)，水泵、閘門(mén)、粗格柵、細(xì)格柵、排砂裝置等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。 PLC 控制系統(tǒng)中央控制室與現(xiàn)場(chǎng) PLC 子站之間采用最先進(jìn)的控制網(wǎng)絡(luò)，該控制網(wǎng)是一種最現(xiàn)代化的開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)，已成為工業(yè) PLC 領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。 中央控制室還設(shè)置了以太網(wǎng)交換器，與廠級(jí)管理 PLC 成 以太信息網(wǎng)絡(luò)相連接，并設(shè)置廠長(zhǎng)辦公終端、生產(chǎn)管理終端、化驗(yàn)室終端。 經(jīng)濟(jì)性： PLC 系統(tǒng)的技術(shù)含量高，設(shè)備復(fù)雜，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。 (4) 總站主機(jī)控制，多為計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)，集中分站信息，進(jìn)行各種處理，并通過(guò)分站統(tǒng)一控制全廠運(yùn)行，滿(mǎn)足工藝測(cè)控要求，使全廠運(yùn)行處于最佳狀態(tài)，是監(jiān)控管理的中心。 由于方便輸配水，各構(gòu)筑物采用了合建方式，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意距離較近的構(gòu)筑物的基礎(chǔ)處理，埋深上盡量接近。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 （ 3）報(bào)表功能：分成年度、月度、日班報(bào)表及運(yùn)行參數(shù)報(bào)表。網(wǎng)絡(luò)控制分布圖如圖 15 所示。 PLC 控制系統(tǒng) 污水處理廠自控系統(tǒng)遵循“集中管理，分散控制，數(shù)據(jù)共享”的原則，設(shè)計(jì)選型先進(jìn)，安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，并能保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定高效地運(yùn)行。 脫水機(jī)房 的控制 脫水機(jī)房的設(shè)備主要擔(dān)負(fù)由污泥提升泵將回流泵井的剩余污泥與污泥絮凝劑按比例混合進(jìn)行脫水處理的任務(wù)。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 圖 13 各子站聯(lián)絡(luò)圖 為實(shí)現(xiàn)進(jìn)水提升泵的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制的安全、可靠，水位測(cè)量和提升泵的流量測(cè)量和數(shù)據(jù)分析、傳輸、控制等設(shè)備是不可缺少的，所以在進(jìn)水泵房處安裝了液位計(jì)，測(cè)量泵井的水位；每臺(tái)提升泵的提升管安裝電磁流量計(jì)，測(cè)量每臺(tái)提升 泵工作的瞬時(shí)流量；兩個(gè) PLC 工作站分別擔(dān)負(fù)各泵站的設(shè)備控制、設(shè)備保護(hù)、數(shù)據(jù)采樣、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)茸饔谩?（所選設(shè)備名稱(chēng)及參數(shù)如表 11） 表 11 設(shè)備名稱(chēng)及參數(shù) 序號(hào) 設(shè)備名稱(chēng) 數(shù)量 技術(shù)參數(shù) 1 污水提升泵 3 P=55KW 流量 600m3 /h 揚(yáng)程 20m 2 粗、細(xì)格柵機(jī) 8 P= ， V=380V ， I= 3 羅茨鼓風(fēng)機(jī) 3 P=55KW ， 風(fēng)量 30m3 /min 壓力 4 攪拌器 12 P=， V=380V ， I= 5 吸、刮泥機(jī) 8 P= ， V= 380V ， I= 6 污泥提升泵 3 P =54KW ， V=380V ， I= 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 7 投藥泵 2 P= ， V=220Δ /380Y 8 脫水機(jī) 2 P= ， V=220Δ /380Y 9 電磁流量計(jì) 13 OUT:4~20mA， DN:350， DN:600， DN:1000 10 污泥濃度計(jì) 4 0~20mA ， 0~5000PPM 11 溶氧儀 10 0~20mA ， 0~5mg/L 12 循環(huán)泵 2 P=20W 流量 20L/min 揚(yáng)程 5m 13 電磁隔膜計(jì)量泵 3 CONCEPT 型 流量 0～ (L/h) 功率 24W 設(shè)備控制方式 污水處理廠的設(shè)備均采用三級(jí)控制方式，即現(xiàn)場(chǎng)控制方式、 MCC 控制方式和微機(jī)控制方式。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的主要設(shè)備是鼓風(fēng)機(jī)及擴(kuò)散系統(tǒng)。在沉砂池中，密度較大的無(wú)機(jī)顆粒，如污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 砂子、煤渣被分離并進(jìn)行相應(yīng)處理。同時(shí)由于 SBR 工藝的沉淀階段是在靜止的狀態(tài)下進(jìn)行的，因此沉淀效果更好。這就使得運(yùn)行管理變得十分方便、靈活，很適合小城市采用。這種工藝集進(jìn)水、曝氣、沉淀在一個(gè)池子中完成。對(duì)于污水濃度較低的場(chǎng)合， B 段運(yùn)行較為困難，也難以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。 A段（高負(fù)荷段）停留時(shí)間為 20～ 40min，以生物絮凝吸附作用為主，同時(shí)發(fā)生不完全氧化反應(yīng)，生物主要為短世代的細(xì)菌群落，去除生物化學(xué)需氧 量 （ BOD）達(dá) 50%以上。必須考慮到我國(guó)現(xiàn)有的運(yùn)行管理水平，盡可能做到設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，適當(dāng)采用可靠實(shí)用的自動(dòng)化技術(shù)。在進(jìn)行方案的規(guī)劃時(shí)，污水處理工藝的優(yōu)化原則將是工程界面臨的首要問(wèn)題。如何搞好中、小型污水處理廠，特別是小型污水廠，是近幾年許多專(zhuān)家和工程技術(shù)人員比較關(guān)注的 問(wèn)題。 摘 要 本文主要介紹了 PLC 在城市污水處理中的具體應(yīng)用實(shí)例，系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 了城市污水處理工藝流程 和 基于 SIEMENS 的 S7— 200 系列 PLC 的污水處理實(shí)施方案， 以及 城市污水處理廠 電氣控制系統(tǒng) 的方法。近年來(lái)，大型污水處理廠建設(shè)數(shù)量相對(duì)減少，而中小型污水廠則越來(lái)越多。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 第 1 章 污水處理工藝流程 污水處理工藝的選用原則 在污水處理工程的設(shè)計(jì)中，方案的選擇具有極其重要的地位。 （ 3）易于管理。該工藝將 曝氣池分為高、低負(fù)荷兩段，各具有獨(dú)立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。此外，由于 A 段去除了較多的 BOD，可能會(huì)造成碳源不足，難以實(shí)現(xiàn)脫氮工藝。 SBR 工藝的應(yīng)用起始于 20 世紀(jì)初，由于人工管理的困難和繁瑣未推廣應(yīng)用。由于科技進(jìn)步，目前自動(dòng)控制已相當(dāng)成熟、配套。 SBR 工藝具有的特殊運(yùn)行環(huán)境抑制了污泥中絲狀菌的生長(zhǎng)，減少了污泥膨脹的可能。一般要設(shè)置粗細(xì) 兩道格柵，間距在 16～ 25m，主要用來(lái)清除污水中的大塊粗粒懸浮物質(zhì)及雜質(zhì)。 圖 11 工藝流程詳圖 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 1泵站2泵站細(xì)隔柵沉砂池生化反應(yīng)池沉淀池鼓風(fēng)機(jī)房污泥回流井脫水機(jī)房接觸消毒池清水干污泥 圖 12 工藝流程簡(jiǎn)圖 主要設(shè)備的組成及控制方式 主要設(shè)備 活性污泥法的曝氣方式可分為兩大類(lèi)：鼓風(fēng)曝氣及機(jī)械曝氣兩大類(lèi)。如果污水廠 毗鄰 生活小區(qū)，若采用鼓風(fēng)曝氣則必須建鼓風(fēng)機(jī)房 ， 同時(shí)還要有相應(yīng)的降噪措施，這樣情況下宜采用機(jī)械曝氣方式。某污水處理廠有兩個(gè)提升泵站，每個(gè)泵站設(shè)有一個(gè) PLC 工作站與廠內(nèi)主站聯(lián)絡(luò)如圖 13 所示 。該系統(tǒng)控制思路： PLC 通過(guò)對(duì)DO 的檢測(cè)，自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣閥的開(kāi)度；當(dāng)檢測(cè)到空氣閥的調(diào)節(jié)不能滿(mǎn)足 DO 的需要時(shí)，再著行調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)導(dǎo)葉片的開(kāi)度（目前各污水廠在該系統(tǒng)的應(yīng)用都不理想，主要問(wèn)題是溶解氧的測(cè)量值滯后、不穩(wěn)定及空氣閥門(mén)的選型）； PLC 檢測(cè) DO 計(jì)、 MLSS計(jì)、 ORP 計(jì)的值傳送上位 機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實(shí)時(shí)掌握厭氧段與好氧段、污泥濃度等狀況，及時(shí)調(diào)整工藝控制。 時(shí)間：根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行狀況，可在 PLC 中設(shè)置各設(shè)備聯(lián)動(dòng)間隔時(shí)間。 1工作站和 2工作站與廠內(nèi)主工作站的距離 較遠(yuǎn) ，且無(wú)人值班，故租用電信公司無(wú)源電話(huà)