【正文】 I131 AND I134 LD I131 AND I137 ORLD LD I131 AND I142 ORLD LD I134 AND I137 ORLD LD 。它的助記符格式為： LD T12 OR I25 AND I24 OUT Q10 所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖 510 所示。 33 圖 56 3進(jìn)水閥門(mén)梯形圖 4進(jìn)水閥門(mén)的助記符程序?yàn)椋? LD I45 AND M1 AND R2020 K3900 ANDN R2020 K500 ANDN R2020 K4000 ANDN M5 OUT Q22 TMR T6 K50 LD I45 ANDN Q22 ANDN I47 AND R2020 K4000 OUT Q23 所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖 57 所示。助記符程序?yàn)椋? LD I0 OR I2 OUT M0 ANDN T1 TMR T0 K6000 LD M0 AND T0 LDN T0 ATMR T1 K36000 LD M0 ANDN T0 OUT Q0 OUT Q1 所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖 52 所示。 26 第 5 章 軟件部分的設(shè)計(jì) 程序的構(gòu)成 整個(gè)程序由以下幾個(gè)程序模塊組成。（見(jiàn)附錄 3） 模擬量輸入模塊采用 32 點(diǎn)輸入方式， 3 個(gè)模擬量輸入模塊對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)依次為 I200～ I23 I240～ I27 I300～ I337。 23 圖 43 主控 PLC 框架配置圖 2．遠(yuǎn)程 I/O 框架配置圖 遠(yuǎn)程 I/O 框架配置圖如圖 44 所示。熔斷器有填料時(shí)，取 ，無(wú)填料時(shí)，取 。在選用斷路器時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)： 21 （ 1）斷路器的額定電流 Iez應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)滿(mǎn) 載工作電流； （ 2）了解斷路器的返回時(shí)間； （ 3）了解斷路器中熱元件的復(fù)位時(shí)間。 為了 消除上述困難， 膜覆蓋氧電極誕生了，它最初是由 Clark 在 1956 年提出的，故而得 名 Clark 氧電極 [15]。 將超聲波換能器置于被測(cè)液體上方，向下發(fā)射超聲波，超聲波穿過(guò)空氣介質(zhì)，在遇到水面時(shí)被反射回來(lái)，又被換能器所接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電子檢測(cè)部分檢測(cè)到這一信號(hào)后將其變成液位信號(hào)進(jìn)行顯示并輸出。當(dāng)主令開(kāi)關(guān)由①②轉(zhuǎn)向③④時(shí)，此時(shí)，即使電機(jī)為運(yùn)行狀態(tài)，由于交流接觸器的斷路，也將自動(dòng)停機(jī)。觸點(diǎn)③④接通時(shí)，為遠(yuǎn)程 PLC 控制。配電線(xiàn)依次經(jīng)過(guò)斷路器1QF、交流接觸器 1KM,熱繼電器 1KH 對(duì)電機(jī)進(jìn)行供電。儲(chǔ)泥池液位達(dá)到高液位或 1h 后停止運(yùn)行。一般開(kāi) 10min,停 1h。 SBR 池水位達(dá)到最高水位，并經(jīng)過(guò)沉淀工藝以后，上清液（上面的清液）由潷水器緩慢排出池外。工藝流程圖如圖 34 所14 示。首先把工藝流程分為若干階段，確定每一階段的輸入信號(hào)和輸出要控制的設(shè)備，還有不同階段之間的聯(lián)系，然后畫(huà)出程序流程圖，最后再進(jìn)行程序編制。 2．設(shè)計(jì)步驟 一般 PLC 控制系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)步驟如圖 33，具體操作如下。 最短響應(yīng)時(shí)間：一個(gè) 掃描周期剛結(jié)束就收到輸入信號(hào)，即收到這個(gè)輸入信號(hào)與開(kāi)始下一個(gè)掃描周期同時(shí)，這樣的響應(yīng)時(shí)間最短。 （ 2）執(zhí)行程序階段 在這個(gè)階段中， PLC 按照由上到下的次序逐步執(zhí)行程序指令。模塊式的特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性高。 第 3 章 設(shè)計(jì)方案的確定 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析 PLC 的結(jié)構(gòu) PLC 實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于 工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。早在 1914 年，這種處理系統(tǒng)就被采用，但 由 于當(dāng)時(shí)的自動(dòng)化水平較低，操作困難且工作 量 大，特別是后來(lái)隨著城市和工業(yè)廢水處理規(guī)模的日趨擴(kuò)大，這個(gè)缺點(diǎn)更 加突出，間歇式活性污泥法逐漸被連續(xù)式活性污泥法取代。目的是將污水中懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)盡可育出也沉降去除，經(jīng)過(guò)一級(jí)處理后的污水，可去除 50%左右的懸浮物，污水五日需氧量一般只能去除 30%左右，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)代污水處理技術(shù)，按原理可分為物理處理法、化學(xué)處理法和生物化學(xué)處理法三類(lèi) [8]。采用卡羅塞爾氧化溝工藝的城市污水處理廠大部分為外貸項(xiàng)目。國(guó)外一些先進(jìn)、高效的污水處理專(zhuān)用設(shè)備也進(jìn)人了我國(guó)污水處理行業(yè)市場(chǎng)，如格柵機(jī)、潛水泵、除砂裝置、刮泥機(jī)、曝氣器、鼓風(fēng)機(jī)、污泥泵、脫水機(jī)、沼氣發(fā)電機(jī)、沼氣鍋爐、污泥消化攪拌系統(tǒng)等大型設(shè)備與裝置。 課題的主要研究?jī)?nèi)容 本課題論述了污水處理工藝及污水處理系統(tǒng)的組成和 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ,主要由以下內(nèi)容組成： （ 1）介紹了污水處理的基本內(nèi)容，包括污水處理的發(fā)展，現(xiàn)狀以及污水處理的工藝流程； （ 2）介紹了 PLC 的 基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并對(duì)污水處理控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析； （ 3）具體分析設(shè)計(jì)污水處理的硬件系統(tǒng)； （ 4）具體分析設(shè)計(jì)污水處理的軟件系統(tǒng)。大部分以前建設(shè)的污水廠自動(dòng)化程度仍然很低，仍采用人工巡檢的方式。 發(fā)展?fàn)顩r 解放初期由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)剛剛起步，當(dāng)時(shí)的污水污染程度很低，且提倡利用污水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉，特別是北方缺水地區(qū)將污水灌溉利用作為經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推廣，如著名的沈撫灌渠等，所以全國(guó)僅有幾個(gè)城市建設(shè)了近十座污水處理廠（還包括 1921～ 1926 年間外國(guó)人興建 3 座污水處理廠），在處理工藝有的還是一級(jí)處理，處理的規(guī)模也很小，每天只有幾千立方米，最大的也只有每天 5 萬(wàn)立方米左右，致使污水處理技術(shù)和管理水平處于較落后的狀態(tài)。同時(shí)國(guó)外較早的將 SCADA 技術(shù)引入到了給水排水工程中，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益 [3]。 因此 建設(shè)符合我國(guó)國(guó)情的污水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)降低污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會(huì)和和諧社會(huì)、保持我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義 [2]。目前我國(guó)約 300 個(gè)城市缺水，其中嚴(yán)重缺水城市有 50 個(gè)。由于 80%以上的污水未經(jīng)有效處理就直接投進(jìn)水域，已造成我國(guó) 1/3 以上的河段受到污染， 90%以上的城市水域嚴(yán)重污染，近 50%的重點(diǎn)城鎮(zhèn)水源不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。I 摘 要 隨著城市的快速發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題顯得日益重要。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。 我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，雖然我國(guó)年平均水資源總量為 28000 億 m 2，居世界第 6 位，人均水 資源量為 2220m 2，居世界第 110 位，已經(jīng)被聯(lián)合國(guó)列為世界上 13 個(gè)缺水國(guó)家之一。造成這種結(jié)果的原因主要是：污水處理廠管理水平低、自動(dòng)控制 手段差。 由于控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)外的污水廠很早便實(shí)現(xiàn)了污水廠的網(wǎng)絡(luò)控制，如 DCS、 FCS 系統(tǒng)。 （ 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(huà)網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)絡(luò)、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)、氣象信 息等?？梢钥闯鑫覈?guó)的污水處理自控系統(tǒng)有以下特點(diǎn)： （ 1）對(duì)于新建的污水處理廠，引進(jìn)了計(jì)算機(jī)分散控制系統(tǒng)，手動(dòng)與自動(dòng)并存的控制方式。 通過(guò)對(duì)比，不難看出整 ： 體上和國(guó)外相比我國(guó)污水的自控系統(tǒng)仍然存在很大的差距，但是我國(guó)的應(yīng)用前景卻非常廣泛、潛力很大。污水處理工藝技術(shù)由過(guò)去只注重去除有機(jī)物發(fā)展為具有除磷脫氮功能。DE 型氧化溝和三溝式氧化溝在中高濃度的中小型城市污水處理中也有應(yīng)用。 污水處理工藝流程 污水處理就是采用各種技術(shù)與手段，將污水中所含的污染物質(zhì)分離去除、回收利用，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，使水得到凈化。 一級(jí)處理：主要是初次沉淀池。 SBR 污水處理工藝概述 序批式活性污泥法，簡(jiǎn)稱(chēng) SBR 。它主要有以下幾個(gè)方而的特點(diǎn)： 、造價(jià)低； 的特性； ，可脫氮除磷； ；，不易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象 [10]。模塊式的 PLC 安裝完成后，需進(jìn)行登記，以便 PLC 對(duì)安裝在總線(xiàn)上的各模塊進(jìn)行地址確認(rèn)。 （ 1） 輸入階段 在這個(gè)階段中， PLC 先進(jìn)行自我診斷，然后與編程器或計(jì)算機(jī)通信，同時(shí)中央處理器掃描各個(gè)輸入端并讀取輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把它們存入相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元。下面就給出最短和最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間。 （ 3）考慮到以后控制要求的變化，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考 慮 PLC 的可擴(kuò)展性 （ 4） 控制系統(tǒng)使用和 維護(hù)方便、安全可靠。 （ 5） PLC 程序設(shè)計(jì) 本階段就是根據(jù)控制對(duì)象和控制要求對(duì) PLC 進(jìn)行編程。從污水 流入開(kāi)始到排水結(jié)束算做一個(gè)周期。 當(dāng) SBR 池停止曝氣以后 ，空氣閥門(mén)關(guān)閉，潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾猛Ｖ惯\(yùn)行，開(kāi)始重力沉淀和泥水分離。 （ 3）兩臺(tái)細(xì)格柵由時(shí)間控制其開(kāi)或停。 （ 8）剩余污泥泵在潷水器停止運(yùn)行后開(kāi)始運(yùn)行，排泥至儲(chǔ)泥池。 16 第 4 章 硬件部分設(shè)計(jì) 電機(jī)的控制電路 電機(jī)控制分為本地控制和遠(yuǎn)程 PLC 自動(dòng)控制。當(dāng)主令開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)①②接通時(shí)，為本地電控柜控制。 電機(jī) 的遠(yuǎn)程控制是通過(guò)控制自控柜中的直流繼電器（ MY2NJ ）的吸合來(lái)實(shí)現(xiàn)。 在超聲波檢測(cè)技術(shù)中，不管 哪 種超聲波儀器，都必須把 電能轉(zhuǎn)換超聲波發(fā)射出去，再接收回來(lái)變換成電信號(hào)，完成這項(xiàng)功能的裝置就叫超聲波換能器，也稱(chēng)探頭 。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 [14]。 對(duì)于可調(diào)試過(guò)電流脫扣器，其瞬動(dòng)整定值的調(diào)節(jié)范圍為（ 3～ 6）倍或（ 8～ 12）倍脫扣額定電流 ITe，不可調(diào)試為（ 5～ 10）倍。 2）在無(wú)法查得熔斷器特性曲線(xiàn)時(shí)，可按下式來(lái)選擇 Ier 上 ≥ KpIer或 Ier≤ Ier 上 /Kp 式中 Ier 上 —— 電動(dòng)機(jī)熔斷器的上一級(jí)保護(hù)的熔體額定電流 （ A）； Kp —— 配合系數(shù) ，一般取 ～ 。 1．主控 PLC 框架配置圖 主控 PLC 框架配置圖如圖 43 所示。具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 20 所示。（見(jiàn)附錄 3） 經(jīng)統(tǒng)計(jì)約有 119 個(gè)輸入信號(hào)， 100 個(gè)輸出信號(hào)， 8 個(gè)數(shù)字量輸 入模塊， 4個(gè)模擬量輸入模塊， 4 個(gè)數(shù)字量輸出模塊， 3 個(gè)遠(yuǎn)程 I/O 數(shù)字量輸出模塊。 （ 1） 粗格柵除污機(jī) 在自動(dòng)工作方式下，由時(shí)間間隔來(lái)控制兩臺(tái)粗格柵除污機(jī)開(kāi)或者停，一般開(kāi) 10min,停 1h。 32 圖 55 2進(jìn)水閥門(mén)梯形圖 3進(jìn)水閥門(mén)的助記符 程序?yàn)椋? LD I42 AND M1 ANDGE R2020 K3900 ANDNGE R2020 K500 ANDNGE R2020 K4000 ANDN M4 OUT Q20 TMR T5 K50 LD I42 ANDN Q20 ANDN I44 ANDGE R2020 K4000 OUT Q21 所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖 56 所示。 36 圖 59 細(xì)格柵除污機(jī)梯形圖 （ 5）皮帶運(yùn)輸機(jī) 在自動(dòng)工作方式下，當(dāng)有一臺(tái)細(xì)格柵除污機(jī)工作時(shí)，皮帶運(yùn)輸機(jī)滯后 10s開(kāi)機(jī)。 42 圖