【正文】 ）同時(shí)檢查液面差，若超過(guò)設(shè)定值則啟動(dòng)清污機(jī)。 （ 7）啟動(dòng)污泥脫水系統(tǒng)。在此模式下，可以通過(guò)按鈕對(duì)格柵機(jī)、清污機(jī)、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)、刮泥機(jī)，以及各類(lèi)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，以檢測(cè)調(diào)試性能?？稍O(shè)定高純水和加氨純水二種特殊的 pH測(cè)量模式，適合電力、石化等行業(yè)使用。測(cè)量范圍： pH：（ ~） pH mV： 177。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。（全角），工作頻率： 13KHz~40KHz（因型號(hào)規(guī)格而不同），信號(hào)輸出： RS48 Modbus、標(biāo)準(zhǔn)的 420mA 電流信號(hào)和多路開(kāi)關(guān)量輸出。 液位差計(jì) 對(duì)格柵機(jī)的清污機(jī)進(jìn)行控制，需要監(jiān)測(cè)格柵機(jī)兩側(cè)的 液 面差，在該系統(tǒng)中利用液位差計(jì)， 該系統(tǒng)選用的 超聲波液位差計(jì)型號(hào) ： XL60YI4000。 Y2 系列電動(dòng)機(jī)有兩種設(shè)計(jì)，一種是適用于一般機(jī)械配套和出口需要，在輕載時(shí)有較高效率，在實(shí)際運(yùn)行中有較佳節(jié)能效果，且具有較高堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，此設(shè)計(jì)基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文） 21 稱(chēng)為 Y2Y 系列。它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。 nn 1n 2n 3n 4f 3f 4f 2f 1of 1 f 2 f 3 f 4T k 4 T k 3 T k 2 T k 1 T M 圖 310kf＝ km1 時(shí)的機(jī)械特性 由圖 42 可知隨著 f 的下降，臨界轉(zhuǎn)矩 Tkx 逐漸減少，電動(dòng)機(jī)的帶負(fù)載能力也隨之下降。異步電動(dòng)機(jī)的定子主磁通是以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)實(shí)際是三個(gè)交變磁場(chǎng)合成的結(jié)果。 VVVF 實(shí)施的基本方法包括：脈幅調(diào)制 (PAM)和脈寬調(diào)制 (PWM)。 相控整流器將交流電壓整流為可控的直流電壓，經(jīng)濾波由電容 Cd 輸出直流電壓 Vd，逆變器將直流 Ud 變換成頻率可調(diào)的交流電源供給電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。寬電壓：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。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文） 12 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(lèi)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)?？刂聘黝?lèi)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！⑽勰嗷亓鞅玫仍O(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。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文） 7 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。 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。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文） 5 （ 1） 傳統(tǒng)活性污泥法?？紤]到好氧分解速率一般在開(kāi)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(kāi)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(kāi)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。中國(guó)污水處理自控系統(tǒng)相對(duì)落后，污水處理成本居高不下，污水廠排放的處理過(guò)的污水的水質(zhì)不穩(wěn)定，所以如何建立有效的自控系統(tǒng)，優(yōu)化運(yùn)行效果，減少運(yùn)行費(fèi)用，具有重要意義。先根據(jù)污水處理要求設(shè)計(jì)了設(shè)備的電器控制與自動(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)、和信號(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)資源配置以及按照污水處理工藝編制 PLC 程序。 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(lèi)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(chēng) ，又稱(chēng)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(kāi)、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(kāi)始持續(xù)運(yùn)行。操作面板主要包括手動(dòng)、自動(dòng)、各類(lèi)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。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文） 17 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(chēng)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（ ） 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文） 19 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(zhuān)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(mén)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。% FS 溶解氧： 177。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （論文） 23 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 采用西門(mén)子公司為 S7—200 系列 PLC 開(kāi)發(fā)的 STEP7—Micro/WIN32 作為編程軟件，上面介紹了 工業(yè)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)。 （ 2）啟動(dòng)粗格柵系統(tǒng)。以及污泥脫水系統(tǒng)程序，以下將分別介紹各個(gè)子程序的工作過(guò)程。 圖 44 粗格柵系統(tǒng)工作流程圖 潛水泵程序主要控制潛水泵的運(yùn)行和停止，其工作過(guò)程包括以下幾個(gè)方面 ： （ 1）自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始啟動(dòng)潛水泵。 （ 3） 2h 定時(shí)到，運(yùn)行細(xì)格柵機(jī) 20min，循環(huán)進(jìn)行。 （ 4）若液面高于最高位傳感器時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （論文） 30 圖 49 污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖 在設(shè)計(jì)程序過(guò)程中，會(huì)用到許多中間繼電器、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(xiě)前應(yīng)先列出可能用到的軟元件，如表 410 所示。所以有必要找出簡(jiǎn)單、可行的控制參數(shù)。投加量少了，達(dá)不到殺菌消毒效果；投加量多了雖殺菌效果得到了保證，但水將呈氯臭味難以飲用，此外管道腐蝕將加劇，生產(chǎn)成本也上升。由于混凝過(guò)程的復(fù)雜性和多變性，混凝投藥的自動(dòng)控制一直受到 控制行業(yè)和污水行業(yè)專(zhuān)家的普遍關(guān)注。氯氣投加自動(dòng)控制系統(tǒng)如圖 411 所示 。由此可見(jiàn)，混合液中溶解氧濃度 (DO)是好氧反應(yīng)中一個(gè)重要的控制參數(shù)。 BOD 的測(cè)定需費(fèi)時(shí) 5 天，且測(cè)定結(jié)果易受多種因素影響，誤差較大。 （ 1）自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始首先啟動(dòng)離心式脫水機(jī)，啟動(dòng)定時(shí)。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （論文） 28 47 曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖 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。 （ 5）定時(shí)到后，若液面仍持續(xù)處于高位傳感器，則輸出報(bào)警信號(hào)。 （ 3） 2h 定時(shí)到，運(yùn)行粗格柵機(jī) 20min，循環(huán)進(jìn)行。 （ 6）啟動(dòng)污泥回流系統(tǒng)。 圖 41 模式選擇流程圖 手動(dòng)模式 在手動(dòng)模式下，可單獨(dú)調(diào)試每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行，如圖 52 所示。配用 2503 型 pH 電極，可用于離子強(qiáng)度較