【正文】 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。污水回流系統(tǒng)的污泥回流泵將剩余的污泥及使用過的污泥進(jìn)行處理，該設(shè)備的運(yùn)行與停止主要根據(jù)泵房?jī)?nèi)液位傳感器的狀態(tài)，當(dāng)液位低于某個(gè)值時(shí)停止回流泵的運(yùn)行；當(dāng)液位持續(xù)高于某個(gè)高位時(shí)，回流泵停止運(yùn)行同時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)；液位處于正常狀態(tài)時(shí)，回流泵正常運(yùn)行。除砂系統(tǒng)主要由細(xì)格柵系統(tǒng)和沉砂池組成，細(xì)格柵系統(tǒng)是由細(xì)格柵機(jī)和轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)組成，沉砂池的主要設(shè)備是分離機(jī)。 （ 2）模擬量輸出通過 PLC中 PID 運(yùn)算后的數(shù)據(jù)，通過其功能模塊輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)輸入到變頻器的控制端子上，改變變頻器的輸出頻率，從而控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速，最后達(dá)到控制污水中含氧量 的要求。 （ 4）含氧量輸入檢測(cè)。 利用 PLC 作為控制器的 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)主要涉及兩個(gè)方面：一是信號(hào)輸入；二是控制輸出信號(hào)。控制功能強(qiáng)。 （ 2） 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)控制形式 早期的控制系統(tǒng)多采用繼電器 —— 接觸器控制系統(tǒng)，但隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，控制要求的不斷提高，該類控制方法已不能滿足現(xiàn)代 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的控制要求，因此已逐漸被淘汰，取而代之的是 DCS、現(xiàn)場(chǎng)總線控制、 PLC 等控制方 。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 7 本 設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 工業(yè)污水處理 工藝及描述 ： 本 工業(yè)污水處理 工藝流程圖如 下圖 24所示： 圖 24 工藝流程圖 污水由進(jìn)水系統(tǒng)通過粗格柵和清污機(jī)進(jìn)行初步排除大塊雜質(zhì)物體，到達(dá)除砂池中。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)。但是此硝化 反硝化反應(yīng)系統(tǒng)需要得到很好的控制，這樣就對(duì)該工藝提出了更高的管理要求，這也成為了 該工藝的一大缺點(diǎn)。 傳統(tǒng)活性污泥處理法是一種最古老的 工業(yè)污水處理工藝，其 工業(yè)污水處理 的關(guān)鍵組成部分為沼氣池與沉淀池，主要處理部分關(guān)系框圖如圖 21所示 ?；瘜W(xué) 需氧量 (COD)的特點(diǎn)是能夠精確的表示污水中有機(jī)物的含量，并且測(cè)定時(shí)間短，但它不能像 BOD 那樣表示出微生物氧化的有機(jī)物量。 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。據(jù)中國經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)分析統(tǒng)計(jì)，全國按目前正常需要，年缺水總里約為 300 億～ 400 億立方米，因缺水造成的經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá) 2300 億。其中處理過的污水還可以循環(huán)再利用，由于我國是一個(gè)水資源匱乏的國家，而且時(shí)空分布上 極不均勻，許多地區(qū)和城市嚴(yán)重缺水。 工業(yè)污水處理 設(shè)施中，城市排水管線和 工業(yè)污水處理 廠的興建和運(yùn)行在水污染控制中發(fā)揮著骨干作用?！捌呶濉焙汀鞍宋濉惫リP(guān)項(xiàng)目在氧化塘、土地處理和復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)等自然處理技術(shù)方面的西南科技大學(xué) 應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文） 2 研究較多，以這些成果為設(shè)計(jì)依據(jù)，建立了一些氧化塘、土地處理等污水示范工程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于水質(zhì)污染，我國已有大約 3 億人的飲水發(fā)生不安全現(xiàn)象，其中 億人的飲水是超標(biāo)水。我國北方地區(qū)水資源的超采，己形成漏斗地勢(shì)、水位下降、湖泊干涸、河水?dāng)嗔鳌⑸鷳B(tài)惡化。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。中國污水處理自控系統(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。據(jù)報(bào)道我國人均擁有淡水量為 2400 噸，為世界平均值的 1/4，在全球 149 個(gè)國家（參與統(tǒng)計(jì)國家中），我國人均淡水資源位居 110 位，屬于淡水資源貧乏的國家 。目前全國城市污廢水的處理率（達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)的）僅有 10%左右，其余的污廢水都直接排入河川、湖泊、海洋。隨著環(huán)境保護(hù)的呼聲越來越高， 工業(yè)污水處理 已經(jīng)體現(xiàn)出其必要性和緊迫性，對(duì)于各種污水進(jìn)行處理后排放成為各企業(yè)基本的要求。目前在水污染治理技術(shù)上，我國已能提供下列工藝技術(shù)傳統(tǒng)活性污泥法技術(shù)、各種新型活性污泥工藝如 ： SBR 法和氧化溝技術(shù)等、酸化水解好氧技術(shù)和多種類型的穩(wěn)定塘技術(shù)等，這些污水治理技術(shù)已經(jīng)在水體污染、改善水體環(huán)境方面發(fā)揮了突出的作用，標(biāo)志著我國 工業(yè)污水處理 事業(yè)發(fā)展到了一個(gè)嶄新的階段。采用先進(jìn)、實(shí)用的技術(shù)改造傳統(tǒng)工藝，在環(huán)保工程中廣泛采用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，是推動(dòng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。這個(gè)污染源的出現(xiàn)引起了世界各國政府的關(guān)注，治理水污染環(huán)境的課題被列入世界環(huán)保組織 的工作日程。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 4 2 工業(yè)污水處理 控制系統(tǒng)總體介紹 工業(yè)污水處理 基本概念 城市污水、生活污水、生產(chǎn)污水或經(jīng)過工業(yè)企業(yè)局部處理后的生產(chǎn)污水，往往都排入排水系統(tǒng)。 雖然 BOD20。目前， 工業(yè)污水處理 的方法一般以生物處理法為主， 輔以物理處理法和化學(xué)處理法。 A/O法是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種 工業(yè)污水處理 工藝，其中 A 代表 Anoxic（缺氧的）， O 代表 Oxic（好氧的）。因此，在對(duì)除磷脫氮有特別要求的城市 工業(yè)污水處理 廠，一般首選 A2/O 工藝。對(duì)于高濃度的 工業(yè)污水處理 ， AB法具有很好的適用性，并有較高的節(jié)能效益。其反應(yīng)機(jī)理及去除污染物的機(jī)理與傳統(tǒng)的活性污泥法基本相同，只是運(yùn)行操作方式不盡相同。潛水?dāng)嚢铏C(jī)的作用是推進(jìn)水流，使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使生化反應(yīng)更加充分，以最大程度地 分解污水中的有害成分。擴(kuò)展能力較強(qiáng)。 （ 3） PLC 系統(tǒng)。 PLC 作為 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的控制系統(tǒng)使得設(shè)計(jì)過程變得更加簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)的功能變得更多。檢測(cè)粗細(xì)格柵兩側(cè)液位差，用來控制清污機(jī)的啟動(dòng)與停止。 控制輸出信號(hào) 信號(hào)輸出部分主要包括 兩個(gè)方面：一個(gè)是數(shù)字量輸出，即各類設(shè)備的接觸器；另外一個(gè)是模擬量輸出，用來控制曝氣機(jī)變頻器。進(jìn)水管道的主要功能是將污水中的大塊物體排除，其中的粗格柵是根據(jù)程序設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行間歇工作，而清污機(jī)的運(yùn)行和停止是根據(jù)粗格柵兩側(cè)的液位差來決定的，當(dāng)液位差超過某個(gè)值時(shí)，啟動(dòng)清污機(jī)；當(dāng)液位差小于某個(gè)值時(shí)停止清污機(jī)的運(yùn)行。氧化溝的功能是對(duì)污水進(jìn)行生化處理，分解污水中的有害物質(zhì)，使其達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其中是轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備，在氧化溝中設(shè)置有溶解氧儀對(duì)污水中的含氧量進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)其反饋到 PLC 的值來控制曝氣機(jī)變頻器的運(yùn)行，改變污水中溶解氧的含量。污泥脫水系統(tǒng)主要包括離心式脫水機(jī)，其主要功能是對(duì)氧化池中處理過污水的活性污泥進(jìn)行脫水處理，由于對(duì)污水進(jìn)行處理后，活性污泥中有新的微生物及其他雜質(zhì)，因此需要先對(duì)活性污泥添加一定量的藥物，便于污泥脫水。 (3） 電氣控制柜。 (4） 進(jìn)水泵房中的潛水泵根據(jù)液面高低進(jìn)行運(yùn)行、停止及運(yùn)行數(shù)量的控制。 圖 33工業(yè)污水處理 系統(tǒng) 部分 主電路 圖 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 14 PLC 選型 根據(jù) 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的功能要求，以及其復(fù)雜程度，從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面來考慮，選擇西門子 S7— 200系列 PLC作為 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的控制主機(jī)。 PLC 的 I/O 資源配置 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對(duì) PLC 的 I/O 進(jìn)行配置，具體分配如下表 。長(zhǎng)壽命：機(jī)械壽命高達(dá) 2021 萬次；電壽命高達(dá) 200 萬次。 變頻器主要分為間接變頻和直接變頻兩大類，而間接變頻又根據(jù)中間直流環(huán)節(jié)的主要儲(chǔ)能元件的不同可分為電壓型和電流型。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，只要在變頻過程中使變頻器輸出電壓 Ul/f=const，則磁通φ m可保持基本不變。 （ 1） 異步電動(dòng)機(jī)的等效變換 X 1 R 2R 1 X 2R mI OX mR 1U 1R LU 2 圖 39 異步電動(dòng)機(jī)的等效變換 異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式： 2212 2 21 1 2 1 232 [ ( ) ( ) ]m p s r UT f s r r s x x?? ? ? ? （ ） 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 19 其中： P 為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)， S為轉(zhuǎn)差率。將上述兩個(gè)公式代入異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式可得變頻后的轉(zhuǎn)矩公式： 22212 2 21 2 1 232 [ ( ) ( ) ]um f N x x fp s r k UT k f s r r s k x x?? ? ? ? 其中： sx 為頻率為 fx 時(shí)的轉(zhuǎn)差率。它是一種風(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)，尤其是適用于工業(yè)部門的水泵和風(fēng)機(jī)。 表 311 變頻器參數(shù)設(shè)置表 參數(shù)號(hào) 參數(shù)值 說明 P0005 21 顯示實(shí)際頻率 P0700 2 由端子排輸入 P1000 2 模擬輸入 P1300 2 可用于可變轉(zhuǎn)矩負(fù)載 P2021 6 9600baud P2021 1 USS 地址 P0300 根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置 電動(dòng)機(jī)類型 P0304 根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置 電動(dòng)機(jī)額定電壓 P0305 根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置 電動(dòng)機(jī)額定電流 P0310 根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置 電動(dòng)機(jī)額定頻率 P0311 根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)的選型 在該 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)中需要用到許多電機(jī)， Y2 系列三相異步電機(jī) 是專為西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 21 歐洲市場(chǎng)設(shè)計(jì)的三相異步電動(dòng)機(jī)、電機(jī)出線盒置于電機(jī)機(jī)殼頂部、整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀大方，安裝尺寸符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)，具有高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。 型號(hào)含義：如 Y2200L26E：“ 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)，“ 2”表示鐵心長(zhǎng)度序號(hào)，“ 6”表示極數(shù)，“ E”表示第二種設(shè)計(jì)。3mm 或 ％ FS（取其較大者） ， 重復(fù)精度： 1‰ ， 分辨率： 1mm ， 方 向 角 ： 4176。但是 DME 的一些特殊性又影響了它在現(xiàn)場(chǎng)工作中的應(yīng)用。 因此，測(cè)定電流即可知氧濃度。其特點(diǎn)是 高精度的 pH+溶解氧雙參數(shù)儀表。在手動(dòng)控制模式下，每個(gè)設(shè)備可以單獨(dú)運(yùn)行，以測(cè)試設(shè)備的性能，如圖 41 所示。 （ 5）啟動(dòng)曝氣沉砂系統(tǒng)。 （ 2）定時(shí)到，停止運(yùn)行粗格柵機(jī) 2h。 （ 4）檢測(cè)液面處于中位和高位傳感器之間時(shí)，開始定時(shí)防止誤判。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 27 圖 46細(xì)格柵系統(tǒng)工作流程圖 曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖如圖 47所示 。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 29 圖 48污泥回流系統(tǒng)工作流程圖 污泥脫水系統(tǒng)程序主要控制離心式脫水機(jī)，啟動(dòng)定時(shí)。 COD 是指在酸性條件下，用強(qiáng)氧化劑將有機(jī)物氧化成 CO H2O所消耗的氧量。如果供氧量少，處理的水質(zhì)和 污泥的活化就要降低如果供氧量過多，污泥的沉降性差，處理水質(zhì)也差，另外也不經(jīng)濟(jì)。為了精確控制投加的氯量，運(yùn)用模糊自整定 PID參數(shù)控制器對(duì)氯氣投加系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。一旦輸入輸出有偏差 ， 比例作用會(huì)立即產(chǎn)生控制作用，比例控制是用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)增益的，它是基于偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的，是有差調(diào)節(jié)。在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中只有合理地整定上述三個(gè)參數(shù)，才能獲得比較滿意的控制性能。調(diào)用一條指令時(shí)，將會(huì)自動(dòng)地增加一個(gè)或幾個(gè)子程序。 調(diào)試過程首先檢查總供電及各設(shè)備供電是否正常，然后檢查設(shè)備的電氣控制是否正常，能否正常開機(jī)，各種閘閥能否正常開啟和關(guān)閉，檢查儀表及控制系統(tǒng)是否正常。 當(dāng)在自動(dòng)模式時(shí)， 在自動(dòng)方式下進(jìn)行閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到外部傳感器的狀態(tài)對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟?？刂?。 ② 檢測(cè)液面高度，低于最。 啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行按鈕后，自動(dòng)過程開始， 啟動(dòng)潛水?dāng)嚢杵?和刮泥機(jī) 。 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?？刂齐姍C(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。 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。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 。但是因?yàn)?kp 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。 圖 41