【正文】 我無(wú)盡的啟迪。運(yùn)行 STEP 7 編程軟件，打開污水處理程序，即可在線調(diào)試。 3）報(bào)警模式：為了 確保整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，特設(shè)置了此系統(tǒng)。 7） FM 功能模塊： （ 1）計(jì)數(shù)器模塊：可直接連接增量編碼器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、單向和循環(huán)記數(shù)； （ 2）步進(jìn)電機(jī)控制模塊：和步進(jìn)電機(jī)配套使用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的 定位任務(wù)； 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 第 17 頁(yè) （ 3） PID 控制模塊：實(shí)現(xiàn)溫度、壓力和流量等的閉環(huán)控制。 S7300 系列主要組成模塊 主要模塊有電源 、 CPU、輸入輸出塊、功能塊和總線通訊模塊，如圖 所示 : 圖 S7300主要組成模塊 1） CPU 中央處理器 S7300 總共有 8 種不同的 CPU 型號(hào)。通過(guò) PLC 廠商提供的編程軟件及通信接口，用戶還可以使用個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì) PLC 編程，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真、測(cè)試、監(jiān)視和控制。 3）功能強(qiáng)大 可編程控制器不但具有開關(guān)量控制、模擬量控制、數(shù)據(jù)通信、中斷控制等完善的功能，還能根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)容量和功能的擴(kuò)展，形成各種專門的智能控制功能。 [7] 可編程控制器專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用及滿足用戶需要而設(shè)計(jì)，因此具有以下的顯著特點(diǎn)： 1）可靠性高 設(shè)備的高可靠性指的是平均無(wú)故障工作時(shí)間（ MTBF）長(zhǎng)和故障平均修復(fù)時(shí)間（ MTTR）短?？删幊炭刂破鞯能浖到y(tǒng)分為系統(tǒng)程序和用戶程序兩大部分。將其正式命名為可編程控制器（ Programmable Controller），簡(jiǎn)稱 PC。 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。 8）剩余污泥泵在潷水器停止運(yùn)行后開始運(yùn)行，排泥至污泥池。當(dāng)集水池處于低水位時(shí)，關(guān)閉所有泵；當(dāng)水位較高時(shí)，開一臺(tái)水泵；當(dāng)水位高時(shí)開兩臺(tái)水泵；當(dāng)水位 很高時(shí)發(fā)出警報(bào)。它具有工藝系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單，一池多用，無(wú)須設(shè)污泥回流設(shè)備，建設(shè)費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用都較低等特點(diǎn)。 SBR 工藝采用間歇運(yùn)行方式 [2],污水間歇進(jìn)入處理系統(tǒng)，間歇排出，一般來(lái)說(shuō)，它的一個(gè)運(yùn)行周期包括 5 個(gè)階段。 本系統(tǒng)采用西門子 S7300 型 PLC 作為中心控制單元，通過(guò)主程序，遠(yuǎn)程 I/O 程序，和模擬量輸入程序的結(jié)合，除去水中的雜物，從而使污水得到凈化，達(dá)到污水處理的目的。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。 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。 沉淀 當(dāng) SBR 池停止曝氣以后，空氣閥門關(guān)閉，潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾猛Ｖ惯\(yùn)行，開始重力沉淀和泥水分離。另外，由于 A 段去除了較多的 BOD，造成了碳源不足，難以實(shí)現(xiàn)脫氮工藝的要求。 A/B 法是吸附生物降解法的簡(jiǎn)稱，該工藝沒(méi)有初沉淀，將曝氣池分為高低負(fù)荷兩段，并分別有獨(dú)立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。其工藝流程圖 所示。 圖 污水中的有機(jī)物在曝氣池停留的過(guò)程中，曝氣池中的微生物吸附污水中的大部分有機(jī)物，并且在曝氣池中被氧化成無(wú)機(jī)物，然后在沉淀池中經(jīng)過(guò)沉淀后的部分活性泥需要回流到曝氣池中。 常用的工業(yè)污水處理工藝 不同的工業(yè)污水處理對(duì)象，不同的工業(yè)污水處理環(huán)境，將需要有 不同的工業(yè)污水處理工藝來(lái)處理。 污水污染物可根據(jù)化學(xué)性質(zhì)和物理形態(tài)進(jìn)行不同的分類。其中包括的設(shè)備有兩臺(tái)粗格柵除污機(jī)和兩臺(tái)細(xì)格柵除污機(jī)， 1 和 2兩臺(tái)水 泵，潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾?，潷水器?1 和 2兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)。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。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?，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。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。目前全國(guó) 600 多座城市中，有 300 多家缺水，其中嚴(yán)重缺水的有108 個(gè)，缺水量約為 1000 萬(wàn)噸 /天左右 [1]。而 PLC控制器以其技術(shù)成熟、通用性好、可靠性高、安裝靈活、擴(kuò)展方便、性能價(jià)格比高等一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。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控制的污水處理方法 —SBR法。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。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 ‖。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 2 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。 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。 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) 。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)。通過(guò)進(jìn)水，反應(yīng)，沉淀，排水四個(gè)步驟使上清液（上面的清液）排除池外，污泥排至儲(chǔ)泥池，從而達(dá)到污水分離的目的。按化學(xué)性質(zhì)，污水中的污染物質(zhì)可分為無(wú)機(jī)性物質(zhì)和有機(jī)性物質(zhì)，其化學(xué)元素以炭、氮、磷為主。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。 圖 A/O法工藝流程圖 曝氣池 （微生物吸附有機(jī)物氧化為無(wú)機(jī)物） 沉淀池 （活性泥下沉） 回流活性泥 原污水 清水排出 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第 6 頁(yè) （ 3） A2/O 法。高負(fù)荷段停留時(shí)間約為 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)，去除BOD 達(dá) 50%以上。對(duì)于污水濃度低 的 場(chǎng)合， B 段也比較困難，也難以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。 SBR 的沉淀是在理想靜沉條件下進(jìn)行的，沒(méi)有進(jìn)出水流的干擾，可以避免短流和異重流的出現(xiàn)，是一種理想的靜態(tài)沉淀，因此固液分離效果好，容易獲得澄 清的出水。由計(jì)算機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)終端組成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)控制站、檢測(cè)站和操作站、控制站等連接起來(lái)，完成分散控制和集中操作、管理的功能，主要是用于各類生產(chǎn)過(guò)程，可提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平和管理水平，其主要特點(diǎn)如下：采用分級(jí)分布式控制，減少了系統(tǒng)的信息傳輸量，使系統(tǒng)應(yīng)用程序比較簡(jiǎn)單。響應(yīng)快，實(shí)時(shí)性好。 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)。 第 1 階段，進(jìn)水期 (Fill)污水在該時(shí)段內(nèi)連續(xù)進(jìn)入處理池，直到達(dá)到最高運(yùn)行液位，并且借助于池底泵的攪動(dòng)，使廢水和池中活性污泥充分混合。在運(yùn)行時(shí)，對(duì)沖擊負(fù)荷適應(yīng)能力強(qiáng)，一般不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象管理較簡(jiǎn)單；并且具有運(yùn)行方式靈活多變，通過(guò)對(duì)運(yùn)行方式的調(diào)節(jié)，在曝氣池內(nèi)能進(jìn)行脫氮和除磷反應(yīng)，處理水質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法。 3）兩臺(tái)細(xì)格柵除污機(jī)由時(shí)間間隔來(lái)控制其開或者停。儲(chǔ)水池液位達(dá)到高液位或 30min 后停止運(yùn)行。由于在該系統(tǒng)中需要檢測(cè)較多的數(shù)字輸入量 ,根據(jù)設(shè)定的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，輸出控 制信號(hào)，因此系統(tǒng)的控制邏輯與時(shí)序就需要嚴(yán)格照檢測(cè)信號(hào)的輸入進(jìn)行控制。但為了 與個(gè)人計(jì)算機(jī)（ Personal Computer）的專稱 PC 相區(qū)別，常常把可編程控制器仍簡(jiǎn)稱為 PLC[6]。系統(tǒng)程序包括管理程序、用戶指令解釋程序和供系統(tǒng)調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)程序模塊等?？删幊炭刂破髟趷毫庸ぷ鳝h(huán)境中應(yīng)用的高可靠性，由以下設(shè)計(jì)得到保證：硬件接線元件少，且采用精選、冗余、集成化、模塊化等措施，使元件壽命長(zhǎng)、故障少、故障易于查找；采用多層次的抗干擾措施，如對(duì) CPU 模塊的電磁屏蔽，在電源電路和 I/O 模塊中設(shè)置濾波電路和在輸入輸出電路中采用信號(hào)光電耦合，使 PLC 可與強(qiáng)電設(shè) 備在同一環(huán)境下可靠工作；因編程簡(jiǎn)單、操作方便而使失誤減少；設(shè)置了掉電保護(hù)、監(jiān)控、報(bào)警、故障檢測(cè)等電路和程序，能 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 第 14 頁(yè) 夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障。這是 PLC 得到各行各業(yè)廣泛應(yīng)用的重要原因。 5）體積小 、功耗低 集成電路模塊使可編程控制器達(dá)到小型化或超小型化，使其易于裝入機(jī)械電子設(shè)備內(nèi)部，這是產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的關(guān)鍵。 CPU31 312 集成的數(shù)字輸入、輸出的緊湊型 CPU，多用于小型設(shè)備； 314 用于中等規(guī)模的程序以及中等指令執(zhí)行速度 的程序的 系統(tǒng)中 ； 315 ～ 318 用于中 型規(guī)模的 程序和PROFIBUSDP 進(jìn)行分布式配置的設(shè)備。 8）通訊處理器 : （ 1） PROFIBUSDP 處理器 CP3425 ：用于連接 SIEMENS S7300 和PROFIBUSDP 的主 /從的接口模塊，通過(guò) PROFIBUS 簡(jiǎn)單的進(jìn)行配置和編程。當(dāng) SBR 池水位過(guò)高時(shí)，開始報(bào)警，防止 SBR 池內(nèi)的水溢出池外 ?；蛘哂镁幊唐鬟M(jìn)行調(diào)試。在此表示衷心感謝。cdPq 9J WKf f wvGt YM *Jgamp。M uWFA5uxY7J nD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%M z849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。M uWFA5uxY7J nD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%M z849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7J nD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7J nD6YWRrWwc^vR9CpbK! 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YWpazadNuKNamp。gTXRm6X4NGpP$vSTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。在此，向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意！衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家、教授！ 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 第 29 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 關(guān)業(yè)祥 . 中華人民共和國(guó)水利部 [J]. 中國(guó)水資源公報(bào) , (2):12. 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