【正文】 ：線圈控制電壓在 70%120%Uc 之間波動(dòng)，不影響產(chǎn)品正常工作。 表 36 模擬量輸入地址分配 輸入地址 輸入設(shè)備 AIW0 溶解氧儀 模擬量輸出部分 在此控制系統(tǒng)中需要將采集回來(lái)的模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后，通過(guò)模擬輸出口對(duì)變頻器進(jìn)行控制，進(jìn)行控制其他設(shè)備的運(yùn)行，如下表 37 所示。 CPU226 在工業(yè)污水處理系統(tǒng)中使用的數(shù)字量輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)都比較多，因此除了 PLC 主機(jī)自帶的 I/O 外，還需要擴(kuò)展一定數(shù)量的 I/O 擴(kuò)展模塊。 (6）污泥回流泵的運(yùn)行與停止根據(jù)液面的高低進(jìn)行控制。 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的工作原理 控制系統(tǒng)總體框圖 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)總框圖如圖 42所示， PLC為核心控制器，通過(guò)檢測(cè)操作面板按鈕的輸入、各類傳感器的輸入，以及相關(guān)模擬量的輸入，完成相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行、停止和調(diào)速控制。 電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)主要包括操作面板、顯示面板、電氣控制柜等單元。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。 (2）除砂系統(tǒng)。控制各類設(shè)備的啟動(dòng)和停止，包括：格柵機(jī)啟停、清污機(jī)啟停、潛水泵啟停、潛水?dāng)嚢杵鲉⑼?、污泥回流泵等設(shè)備。檢測(cè)進(jìn)水泵房和污泥回流泵房中液位的高低，用來(lái)控制潛水泵或污泥回流泵的啟動(dòng)和停止，以及投入運(yùn)行的潛水泵的數(shù)量。由于 PLC 的 CPU強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信能力，使得工業(yè)污水處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與通信變得可能，并且也可實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程監(jiān)控。通用性強(qiáng)，使用方便。實(shí)時(shí)性好，響應(yīng)快。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。整個(gè)過(guò)程對(duì)于單個(gè)操作單元而言是間歇進(jìn)行的，但是通過(guò)多個(gè)單元組合調(diào)度后又是連續(xù)的，在運(yùn)行上實(shí)現(xiàn)了有序和間歇操作相結(jié)合。但是， AB 法污泥產(chǎn)量較大，A 段污泥有機(jī)物含量極高，因此必須添加污泥后續(xù)穩(wěn)定化處理，這樣就將增加一定的投資和費(fèi)用。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 6 圖 23 A2/O 法工藝流程圖 （ 4） A/B 法。該工藝通過(guò)增加好氧池與缺氧池所形成的硝化 反硝化反應(yīng)系統(tǒng)，很好的處理了污水中的氮含量，具有明顯的脫氮效果。 （ 1） 傳統(tǒng)活性污泥法?？紤]到好氧分解速率一般在開始的幾天最快，在 20℃ 溫度下，污水五日生化需氧量 (BOD5)，約占 BOD20的 70%～ 80%，因此把 BOD5作為衡量污染水的有機(jī)物濃度指標(biāo)。經(jīng)處理后的污水，最后出路有三種： ① 排放水體； ② 灌溉田地； ③ 重復(fù)使用。目前我國(guó)約 300 個(gè)城市缺水，其中嚴(yán)重缺水城市有 5O個(gè)。 對(duì)于環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，國(guó)務(wù)院明確規(guī)定所有工業(yè)污染源都必須達(dá)到排放標(biāo)。 國(guó)際上，大規(guī)模的水污染治理是在第二次世界大戰(zhàn)后，隨著 50 年代經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展帶來(lái)的 60 年代日益嚴(yán)重性的環(huán)境污染而展開的。 工業(yè)污水處理的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 我國(guó)工業(yè)污水處理技術(shù)從“七五”國(guó)家科技攻關(guān)開始逐步進(jìn)行研究。嚴(yán)重的環(huán)境污染 使有限的水資源日益減少、水質(zhì)日益惡化，無(wú)疑是“雪上加霜”。令人擔(dān)憂的是淡水總量日益減少，用水成本不斷升高，淡水的浪費(fèi)非常嚴(yán)重。 本文介紹了工廠污水處理的基本工藝和流程，并通過(guò)研究設(shè)計(jì)一套基于 PLC控制的污水處理系統(tǒng)。工業(yè)用水占據(jù) 了很大一部分比例，如果這些污水無(wú)凈化排出必定會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成很大的污染，從而工業(yè)污水的處理在是當(dāng)下社會(huì)急需解決的問(wèn)題。知道電機(jī)的基本知識(shí)，具備西門子plc200、三菱 plc 的硬件和軟件基礎(chǔ)，熟練操作常用的組態(tài)軟件，了解傳感器的檢測(cè)原理，以及 電動(dòng)機(jī)的工作原理，現(xiàn)場(chǎng)控制柜的設(shè)計(jì)原理和必要的安全保護(hù)。造成這種結(jié)果的原因主要有幾個(gè)方面：污水處理管理水平低、自動(dòng)控制手段差。 關(guān)鍵詞：污水處理， PLC，工藝流程 Abstract At present, our country most sewage treatment control system automation level is not high, safety is low, the improper management, efficiency generally lower than the world standard. Sewage treatment system of aeration process control, data munication and monitoring management is the main problem to solve. China39。 我國(guó)淡水資源不斷減少，而且污染現(xiàn)象較為嚴(yán)重。這些現(xiàn)象都是水污染產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，因此工業(yè)污水處理項(xiàng)目的實(shí)施已經(jīng)刻不容緩。研究成果己被應(yīng)用于大批工業(yè)污水處理廠。這些工業(yè)污水處理廠的投入對(duì)國(guó)家的水體污染改善起了關(guān)鍵的作用，也為人類治理水污染積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。因此，從環(huán)保、注水等多方面的因素考慮，對(duì)于工業(yè)污水處理非常有必要。水資溝的匱乏和水資源的污染，己經(jīng)嚴(yán)重的影響了人民的日常生活，嚴(yán)重的影響了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。按物理形態(tài)，污水中的污染物質(zhì)可分為固體懸浮物即呈顆粒狀的污染物質(zhì)、膠體污染物質(zhì)和溶解性污染物質(zhì)。因此，在選擇工業(yè)污水處理工藝的時(shí)候必需要認(rèn)真考慮當(dāng)?shù)匚鬯那闆r，以及實(shí)際的工業(yè)污水處理的環(huán)境。該工藝的優(yōu)點(diǎn)有：有機(jī)物去除率高，污泥負(fù)荷高，池的容積小，耗電省，運(yùn)行成本低。 A2/O 法也是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)污水處理工藝，其中 A2，即 AA，前一個(gè) A 代表 Anaerobic（厭氧 的），后一個(gè) A 代表 Anoxic（缺氧的）； O 代表（好氧的）。 B 段與常規(guī)活性污泥法相識(shí)，負(fù)荷較低。 總體而言， AB 法工藝較適合于污水濃度高，具有污泥消化等后續(xù)處理設(shè)施的大中規(guī)模的城市工業(yè)污水處理廠，且有明顯的節(jié)能效果，而對(duì)于有脫氮要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般不宜采用。在該氧化 溝系統(tǒng)中進(jìn)行生化處理，分解污水中的有害物質(zhì)，此環(huán)節(jié)用到一些化學(xué)藥劑來(lái)加強(qiáng)處理效果，如復(fù)合堿、氯氣、油絮凝劑等。 DCS 是集散控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，又稱為分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、測(cè)量控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)等相互滲透形成的。該系統(tǒng)按照公開、 規(guī)范的通信協(xié)議在智能設(shè)備之間，以及智能設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換，從而實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)：可以用計(jì)算機(jī)豐富的軟件、硬件資源。 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能要 求 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主要功能是完成對(duì)城市污水的凈化的作用，將城市中排除的污水通過(guò)該系統(tǒng)處理后，輸出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)。 （ 1）按鈕輸入檢測(cè)。曝氣過(guò)程是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，為了保證微生物所需要的氧氣，必須檢測(cè)污水中的含氧量，并通過(guò)曝氣機(jī)增加或減少其含 氧量。 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 31所示。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。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)后就開始持續(xù)運(yùn)行。操作面板主要包括手動(dòng)、自動(dòng)、各類設(shè)備的啟動(dòng)按鈕等。 (1）接通電源，啟動(dòng)自動(dòng)控制方式，啟動(dòng)潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。三臺(tái)電機(jī)分別為潛水泵電機(jī) （ M1） 、清污機(jī)電機(jī) （ M2） 、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)電機(jī) （ M3） 。正好可以滿足控制系統(tǒng)的 I/O 需求。 接觸器選型 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)控制常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 16 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。由于中間直流環(huán)節(jié)是高阻抗輸出相當(dāng)于電流源，故稱電流型。 （ 2） 脈寬調(diào)制 (PWM) 實(shí)現(xiàn)方法就是在每半個(gè)周期內(nèi)，把輸出電壓的波形分割成若干個(gè)脈沖波，每個(gè)脈沖的寬度為 t1，每個(gè)脈沖間的間隔寬度 為 t2，則脈沖的占空比 Υ=tl/(t2+tl)。因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n1必須低于定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 n0 (即所謂的“異步” )。新系列的變頻器一般都提供了設(shè)置自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能。 變頻器參數(shù)設(shè)置 該工業(yè)污水處理系統(tǒng)中的 MM430 變頻器是一種風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載專用變頻器，能適用于各種變速驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)，尤其適合用于工業(yè)部門的水泵和風(fēng)機(jī)。 型號(hào)含義：如 Y2200L12Y： ―Y2‖表示異步電動(dòng)機(jī)第二次改型設(shè)計(jì)， ―200‖表示中心高，―L‖表示機(jī)座長(zhǎng)短號(hào)， ―1‖表示鐵心長(zhǎng)度序號(hào)， ―2‖表示極數(shù)， ―Y‖表示第一種設(shè)計(jì)（可省略）。 超聲波液位差計(jì)精度較高，且有多種量程可供選擇，其輸出信號(hào)有一下三種：可編程繼電器輸出、高精度 4～ 20mA 模擬信號(hào)輸出、 RS485 通信口輸出，可根據(jù)需要的信號(hào)選擇輸出，作為 PLC 的輸入信號(hào)。超聲波液位差計(jì)具有精度高，壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定可靠，安裝維護(hù)方便等特點(diǎn) 。它是根據(jù)電池原理而設(shè)計(jì)的，本身就是個(gè)電池 ，不需要外加電壓，可通過(guò)測(cè)量電解電流來(lái)測(cè)量溶解氧濃度。金與鉑電極能克服 DME 遇到的某些困難，但在一些生物介質(zhì)中就失效。/ 6176。 根據(jù)上述分析，選擇 Y2200L26E 即可滿足要求。 主要性能有： 絕緣等級(jí) ： F； 防護(hù)等級(jí)： IP54 或 IP55； 電壓：380V或 415V； 頻率 ： 50Hz 或 60Hz； 冷卻方式： IC411。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)。 （ ） （ ） ） ] 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 18 在變頻器正常工作情況下，即 kf＝ km1 時(shí)的機(jī)械特性如圖 310 所示。 （ 2）變頻調(diào)速的原理 異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由定子主磁通和轉(zhuǎn)子電流相互作用產(chǎn)生。因此變頻的同時(shí)也要變壓，常用 VVVF 表示。電壓型變頻器主回路由相控整流器，中間直流環(huán)節(jié)和逆變器三個(gè)部分組成。強(qiáng)適應(yīng)性： ―TH‖防護(hù)處理，可以在濕熱的環(huán)境中使用。 數(shù)字量輸入部分 表 34 數(shù)字輸入量地址分配 輸入地址 輸入設(shè)備 輸入地址 輸入設(shè)備 急停 手動(dòng)刮泥機(jī)啟動(dòng) 手動(dòng)方式 手動(dòng)污泥回流泵啟動(dòng) 自動(dòng)方式 手動(dòng)分離式脫水機(jī)啟動(dòng) 自動(dòng)啟動(dòng)確認(rèn) 手動(dòng)污泥泵啟動(dòng) 手動(dòng)粗格柵機(jī)啟動(dòng) 手動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)加速 手動(dòng)清污機(jī)啟 動(dòng) 手動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)減少 手動(dòng)潛水泵啟動(dòng) 粗格柵液位差計(jì) 手動(dòng)細(xì)格柵機(jī)啟動(dòng) 細(xì)格柵液位差計(jì) 手動(dòng)分離機(jī)啟動(dòng) 進(jìn)水泵房液面高位傳感器 手動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)工頻啟動(dòng) 進(jìn)水泵房液面低位傳感器 手動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻啟動(dòng) 污泥回流泵液面高位傳感器 手動(dòng)潛水?dāng)嚢铏C(jī)啟動(dòng) 污泥回流泵液面低位傳感器 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 14 數(shù)字量輸出部分 表 35 數(shù)字輸出量地址分配 輸出地址 輸出設(shè)備 輸出地 址 輸出設(shè)備 粗格柵機(jī)接觸器 潛水?dāng)嚢铏C(jī)接觸器 清污機(jī)接觸器 刮泥機(jī)接觸器 潛水泵接觸器 污泥回流泵接觸器 細(xì)格柵機(jī)接觸器 離心式脫水機(jī)接觸器 分離機(jī)接觸器 潛水泵報(bào)警 轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)工頻接觸器 污泥回流泵報(bào)警 轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻接觸器 模擬量輸入部分 由于需要采集一個(gè)溶氧儀所反饋的數(shù)據(jù)，因此擴(kuò)展了一個(gè)模擬量輸入輸出模塊，具體 I/O 分配，如下表 36 所示。由于工業(yè)污水處理電氣控制系統(tǒng)涉及較多的輸入輸出端口，其控 制過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，因此采用 CPU226 作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)。 (5）轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)根據(jù)溶解氧儀反饋的模擬量經(jīng) PLC 運(yùn)算后進(jìn)行控制，同時(shí)控制分離機(jī)的運(yùn)行與停止。電氣控制柜是電氣控制的核心設(shè)備，主要包括變頻器、各類傳感器的輸入信號(hào)、 PLC 及其擴(kuò)展模塊等。離心式脫水機(jī)主要有聚合物泵、污泥機(jī)和切割機(jī)構(gòu)成，以上設(shè)備按照順序控制的方式啟動(dòng)，依次啟動(dòng)聚合物泵、污泥機(jī)和切割機(jī)，完成對(duì)污泥的脫水處理。潛水?dāng)嚢铏C(jī)的作用是推進(jìn)水流，同時(shí)使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈的攪拌狀態(tài)，使他們充分混合接觸。進(jìn)水泵房中的潛水泵運(yùn)行及停止是通過(guò)安裝在泵房?jī)?nèi)的液位傳感器來(lái)決定的，當(dāng)液位較低時(shí)只啟動(dòng)一臺(tái)潛水泵，當(dāng)液位較高時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)潛水泵，若液位持續(xù)升高時(shí)，則輸出報(bào)警以示意有故障發(fā)生。 （ 1）數(shù)字量輸出 。 （ 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)。 PLC 是可編程邏輯控制器的簡(jiǎn)稱，用它作為處理系統(tǒng)的控制器，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能要求，也可利用計(jì)算機(jī)作為其上位機(jī)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接 PLC，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，其特點(diǎn)如下：編程方便，開發(fā)周期短，維護(hù)容易。軟硬件資源豐富，可適應(yīng)各種要求。經(jīng)處理的污水進(jìn)入沉淀池中，在刮泥機(jī)的作用下進(jìn)行物理沉淀，為了加強(qiáng)沉淀效果，同時(shí)加入混凝劑和 絮凝劑利用高分子助凝劑的強(qiáng)烈吸附架橋作用更加容易沉降。