【正文】 n a set of PLC control of the sewage treatment system. This article first introduces the sewage treatment control system based on PLC technology and related process. the control system hardware structure and design, working principle and design PLC control system of the basic principles and steps, to explain PLC in the sewage treatment in the process of the application. First, according to the sewage treatment equipment for the design of electrical control and automatic control circuit, mainly including equipment startstop, status signal fault signal, and the signal acquisition and so on, finally according to requirement of process design PLC control system, including PLC selection, system and resource allocation in accordance with the sewage treatment process PLC program.Keywords: sewage treatment, PLC, process flow 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院7第1章 緒 論水與人的生活息息相關(guān)，特別在現(xiàn)代社會(huì)生活及生產(chǎn)中人們對(duì)水的需求量與日俱增。因此建設(shè)符合我國(guó)國(guó)情的污水處理系統(tǒng)對(duì)降低污水處理成本、改善環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展方面有重要的意義。對(duì)個(gè)人的自學(xué)能力有著較高的要求。水資源又是不可再生資源，我國(guó)約有50個(gè)城市屬于嚴(yán)重缺水。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。而且我國(guó)水資源時(shí)空分布極不均衡，全國(guó)500多個(gè)城市缺水，其中多個(gè)嚴(yán)重缺水，北方地區(qū)缺水現(xiàn)象尤其嚴(yán)重，人均擁有淡水量?jī)H有240噸。耗水量高、重復(fù)利用率低、污染嚴(yán)重是我國(guó)工業(yè)系統(tǒng)水資源利用的突出問(wèn)題。在工廠的工業(yè)污水處理過(guò)程中，污水來(lái)源的不穩(wěn)定以及工廠中各種污水的成分的復(fù)雜性，對(duì)工業(yè)污水處理的工藝和控制方式提出了非常高的要求?，F(xiàn)階段，我國(guó)工業(yè)污水處理的工作重點(diǎn)已經(jīng)從工藝技術(shù)的研究轉(zhuǎn)移到具體項(xiàng)目的實(shí)施。在這種形勢(shì)下工業(yè)污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)無(wú)疑是一個(gè)具有巨大的社會(huì)效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益的研究課題。我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，雖然我國(guó)年平均水資源總最為28000 億m2，居世界第6 位，人均水資源量為2220m2，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。這些污水除含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、動(dòng)植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗滌劑等物質(zhì)外，還含有細(xì)菌、病毒等使人致病的微生物。能較精確地描述污水的生化需氧量，但其測(cè)定的時(shí)間太長(zhǎng)，需20天。常用的工業(yè)污水處理工藝有以下幾種。A/O法是一種缺氧好氧生物工業(yè)污水處理工藝。圖23 A2/O法工藝流程圖（4）A/B法。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。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。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。實(shí)時(shí)性好，響應(yīng)快。通用性強(qiáng)，使用方便。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。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?？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?、污泥回流泵等設(shè)備。
(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。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。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。(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。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。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。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。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。VVVF實(shí)施的基本方法包括：脈幅調(diào)制(PAM)和脈寬調(diào)制(PWM)。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。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。它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。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)稱為Y2Y系列。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。（全角），工作頻率：13KHz~40KHz（因型號(hào)規(guī)格而不同），信號(hào)輸出：RS48Modbus、標(biāo)準(zhǔn)的420mA電流信號(hào)和多路開(kāi)關(guān)量輸出。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。測(cè)量范圍：pH：（~）pH mV：177?？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。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。（7）啟動(dòng)污泥脫水系統(tǒng)。（4）同時(shí)檢查液面差，若超過(guò)設(shè)定值則啟動(dòng)清污機(jī)。潛水泵工作流程圖如圖45所示。（1）自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始首先檢測(cè)液面高低，若低于最低位傳感器，啟動(dòng)定時(shí)。（2）定時(shí)到，啟動(dòng)聚合物泵，啟動(dòng)定時(shí)。COD的檢測(cè)比較精確，但方法繁瑣，耗時(shí)約2小時(shí)。如果控制曝氣設(shè)備的最佳溶解氧濃度，就能使處理水質(zhì)優(yōu)化，也能節(jié)約動(dòng)力費(fèi)用，并且由于DO的在線檢測(cè)簡(jiǎn)單、可靠，因此把DO作為工業(yè)污水處理過(guò)程的控制參數(shù)。圖411氯氣投加自控原理圖在污泥脫水過(guò)程中為增加沉淀效果，使污水中懸浮顆粒能夠形成具有良好沉淀性能的絮凝體，達(dá)到泥水充分分離的處理效果，需進(jìn)行絮凝劑投加。但是因?yàn)閗p值又受到系統(tǒng)穩(wěn)定性的限制，所以kp值不能任意的增大。為此在常規(guī)的PID控制基礎(chǔ)上，采用模糊推理的方法，對(duì)PID的控制參數(shù)進(jìn)行在線自整定，從而完善PID控制器的性能，使其適應(yīng)控制系統(tǒng)的參數(shù)變化和工作條。USS_INIT指令：當(dāng)EN輸入接通時(shí)，每一循環(huán)都執(zhí)行該指令。硬件功能調(diào)試主要是測(cè)試硬件的功能是否正常，這部分的調(diào)試內(nèi)容包括：（1）供電線路的設(shè)置和檢驗(yàn)，主要用萬(wàn)用表檢測(cè)電路的連通是否實(shí)現(xiàn)，以及保證接線的正確性，防止220V與24V線路的錯(cuò)位接線發(fā)生；（2）電機(jī)直接加三相電源調(diào)試，檢測(cè)電機(jī)工作狀態(tài)；（3）變頻器單獨(dú)調(diào)試，檢測(cè)能否正常進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；（4）變頻器加電機(jī)進(jìn)行調(diào)試，檢測(cè)能否正常進(jìn)行變頻調(diào)速，在外部控制模式下，控制端子是否能正常控制電機(jī)啟動(dòng)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速等；（5）PLC單獨(dú)檢測(cè)，檢查PLC單元能否正常工作，指示燈是否正常，該部分工作實(shí)際上在計(jì)算機(jī)模擬調(diào)試前就己經(jīng)完成；（6）PLC加變頻器聯(lián)機(jī)調(diào)試，檢查PLC、變頻器是否能實(shí)現(xiàn)對(duì)此系統(tǒng)控制；經(jīng)過(guò)測(cè)試，結(jié)果表明上述功能一切正常，可以進(jìn)行總體調(diào)試。啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行按鈕后，自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始，啟動(dòng)潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。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。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。進(jìn)一步加深了解了PLC在實(shí)踐當(dāng)中的應(yīng)用。在該控制程序中，需要根據(jù)外界輸入的狀態(tài)來(lái)控制清污機(jī)、潛水泵，以及污泥回流泵的啟停，因此需要按照液位傳感器和液位差計(jì)反饋來(lái)的信息進(jìn)行判斷處理，然后再進(jìn)行輸出控制。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，例如，續(xù)流二極管等，增加觸點(diǎn)的壽命。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院第6章 結(jié) 論宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，它包括與之相關(guān)的生產(chǎn)工藝流程、相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量自控檢測(cè)儀表的選用、控制流程的模型建立、對(duì) PLC系統(tǒng)軟硬件應(yīng)用研究等。②定時(shí)到，若液面仍低于最低位傳感器則停止回流泵運(yùn)行。根據(jù)反饋回來(lái)的液位差狀態(tài)控制清污機(jī)的運(yùn)行與停止。通過(guò)系統(tǒng)調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn)PLC在系統(tǒng)控制中的手動(dòng)、自動(dòng)模式的控制。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院第5章 調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果工業(yè)污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝完成后，進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試和試運(yùn)行，確定符合實(shí)際進(jìn)水水量和水質(zhì)的各項(xiàng)控制參數(shù)，發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備、儀表、程序、工藝等方面出現(xiàn)的問(wèn)題，檢驗(yàn)系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)目標(biāo)，即出水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在使用USS協(xié)議之前，需要先安裝西門(mén)子的指令庫(kù)。微分作用kt的作用使之能夠根據(jù)偏差變化的趨勢(shì)作出反應(yīng)，它加快了對(duì)偏差變化的反應(yīng)速度，能夠有效地減小超調(diào)，縮小最大動(dòng)態(tài)偏差。 PID控制對(duì)于工業(yè)控制過(guò)程, 常規(guī)的 PID 控制器具有原理簡(jiǎn)單、使用方便、穩(wěn)定可靠、無(wú)靜差等優(yōu)點(diǎn)，因此在控制理論和技術(shù)飛躍發(fā)展的今天，在工業(yè)控制領(lǐng)域仍具有強(qiáng)大的生命力。近年來(lái)，人工加氯逐漸被自動(dòng)方式取代。在好氧反應(yīng)過(guò)程中，參與工業(yè)污水處理的是以好氧菌為主體的微生物，決定其處理效果的關(guān)鍵因素是反應(yīng)池中溶解氧的含量。表410軟元件設(shè)置元件意義內(nèi)容備注系統(tǒng)停止標(biāo)志On有效手動(dòng)方式標(biāo)志On有效自動(dòng)方式標(biāo)志On有效自動(dòng)方式啟動(dòng)標(biāo)志On有效清污機(jī)運(yùn)行標(biāo)志On有效聚合物泵運(yùn)行標(biāo)志On有效污泥泵運(yùn)行標(biāo)志On有效切割機(jī)運(yùn)行標(biāo)志On有效粗格柵機(jī)停止標(biāo)志On有效粗格柵機(jī)定時(shí)脈沖計(jì)數(shù)On有效進(jìn)水泵房液面低于最低位On有效細(xì)格柵機(jī)停止標(biāo)志On有效細(xì)格柵機(jī)定時(shí)脈沖計(jì)數(shù)On有效轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻運(yùn)行標(biāo)志On有效轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻運(yùn)行標(biāo)志On有效回流泵房液面低于最低位標(biāo)志On有效回流泵房液面高于最高位標(biāo)志On有效C1粗格柵機(jī)2h定時(shí)中間計(jì)數(shù)器10C2細(xì)格柵機(jī)2h定時(shí)中間計(jì)數(shù)器10T33時(shí)鐘脈沖550msT37粗格柵機(jī)運(yùn)行時(shí)間1200020minT38粗格柵機(jī)停止時(shí)間定時(shí)720012minT39進(jìn)水泵房液面低于最低位定時(shí)202sT40進(jìn)水泵房液面高于最高位定時(shí)202sT41細(xì)格柵機(jī)運(yùn)行時(shí)間1200020minT42細(xì)格柵機(jī)停止時(shí)間定時(shí)720012minT43污泥回流泵房液面低于最低位定時(shí)202sT44污泥回流泵高于低位且低于高位定時(shí)202sT45污泥回流泵房液面高于最高位定時(shí)202sT46離心式脫水機(jī)與聚合物泵啟動(dòng)間隔505sT47聚合物泵與污泥泵和切割機(jī)啟動(dòng)間隔505sVD10變頻器速度寄存器VD20含氧量反饋值寄存器VD30變頻器速度寄存器VD100含氧量標(biāo)準(zhǔn)值寄存器VD102變頻器速度標(biāo)準(zhǔn)值寄存器VD104USSINIT指令執(zhí)行結(jié)果VD106USSRPMR錯(cuò)誤狀態(tài)字節(jié)工業(yè)污水處理后的水質(zhì)是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，其中生化需氧量（BOD）和化學(xué)需氧量（COD）是重要的水質(zhì)指標(biāo)。（5）定時(shí)到，若液面仍處于最高位傳感器時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)。（4）同時(shí)檢測(cè)液面差，若超過(guò)設(shè)定值則啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)。（2）檢測(cè)液面高度，低于最低位傳感器時(shí)，開(kāi)始定時(shí)防止誤判。粗格柵系統(tǒng)程序主要控制粗格柵機(jī)和清污機(jī)的運(yùn)行，其工作過(guò)程包括以下幾個(gè)方面。（3）啟動(dòng)潛水泵。在軟件的設(shè)計(jì)中，首先按照需要實(shí)現(xiàn)的功能要求做出流程框圖，其次按照不同功能編寫(xiě)不同功能模塊，這樣寫(xiě)出的程序條例清晰，既方便編寫(xiě)，也便于調(diào)試。 mg/L 溫度：177。測(cè)量時(shí)將其放入待測(cè)溶液，水質(zhì)溶解氧透過(guò)透氧膜，溶解于膜與電極之間的