【正文】 動方式下進(jìn)行閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測到外部傳感器的狀態(tài)對設(shè)備進(jìn)行啟?？刂?，其工作過程如下。污泥回流系統(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)泵房內(nèi)液位傳感器的狀態(tài)，當(dāng)液位低于某個值時停止回流泵的運(yùn)行；當(dāng)液位持續(xù)高于某個高位時，回流泵停止運(yùn)行同時輸出報(bào)警信號；液位處于正常狀態(tài)時，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)和清污機(jī)組成，沉砂池的主要設(shè)備是分離機(jī)。 （6）結(jié)束語。 （2）第一章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。通過對比，不難看出整體上和國外相比我國污水的自控系統(tǒng)仍然存在很大的差距，但是我國的應(yīng)用前景卻非常廣泛、潛力很大。3）國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r解放初期，我國由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)剛剛起步，當(dāng)時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，全國僅有幾個城市建設(shè)了近十座污水處理廠在處理工藝有的還是一級處理，處理的規(guī)模也很小，致使污水處理技術(shù)和管理水平處于較落后的狀態(tài)。這些國家在研究水處理新理論和工藝的同時，也重視污水處理自控系統(tǒng)的研究。尤其伴隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加速，需水量和污染物排放量迅速增長，水危機(jī)不僅會長期存在，而且有迅速加劇的趨勢。本系統(tǒng)采用的是氧化溝法污水處理工藝，氧化溝法是活性污泥法的一種變形，屬于低負(fù)荷、延時曝氣活性污泥法。污泥回流泵根據(jù)污泥回流泵房內(nèi)由液位傳感器檢測到液位，進(jìn)行運(yùn)行或停止，將剩余的污泥及使用過的污泥進(jìn)行處理?；緝?nèi)容和技術(shù)方案基本內(nèi)容：掌握多種污水處理工藝，并確定其中一種處理工藝，提出污水處理方案；設(shè)計(jì)污水處理系統(tǒng)的輸入檢測環(huán)節(jié)，進(jìn)行PLC設(shè)備選型及其擴(kuò)展；設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)操作與顯示接口；設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制流程，并利用PLC編程軟件實(shí)現(xiàn)，要求手動與自動控制；繪制污水處理系統(tǒng)的電氣硬件電路。這些國家先后投資研究高效型、智能型、集約型污水處理設(shè)備和自動化控制儀表。必讀參考資料：1. ：(01)2. 張運(yùn)剛,宋小春,：(06)指導(dǎo)教師簽名 楊胤鐸 系主任簽名 院長簽名(章) 武漢理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）長期以來,在我國城市建設(shè)快速發(fā)展的過程中，由于對環(huán)境保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重視不夠、投入不足，污水直接排入城市水系及相關(guān)流域,造成江河湖泊水質(zhì)和地下水污染,城市水環(huán)境污染問題日益突出，污水凈化就成為改善城鎮(zhèn)居民生活環(huán)境、提高人民健康水平的主要手段之一。4. 熟悉AutoCAD繪圖技術(shù)。要求完成的主要任務(wù):1. 按照時間安排及時完成外文翻譯工作，英文文獻(xiàn)不少于20000字符。為保證污水處理工藝可靠、順利實(shí)施，自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及控制技術(shù)的運(yùn)用要以可靠性為基礎(chǔ)，綜合考慮控制技術(shù)先進(jìn)性、可擴(kuò)展性，同時兼顧降低系統(tǒng)造價。一些發(fā)達(dá)國家經(jīng)過幾十年的努力，污水處理率已經(jīng)達(dá)到80%90%，成功的解決了來自于城市和工業(yè)的水污染問題。細(xì)格柵、清污機(jī)清污機(jī)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)技術(shù)方案：本設(shè)計(jì)采用氧化溝處理工藝，主要包括：進(jìn)水系統(tǒng)、除砂系統(tǒng)、氧化溝系統(tǒng)、沉淀系統(tǒng)和污泥脫水系統(tǒng)。經(jīng)處理的污水進(jìn)入沉淀池中，在刮泥機(jī)的作用下進(jìn)行物理沉淀。文章首先介紹了本課題的目的和意義及國內(nèi)外污水處理自控系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，污水處理控制系統(tǒng)的工藝及相關(guān)流程，控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)、工作原理以及系統(tǒng)軟件PLC梯形圖程序編寫，來說明PLC在污水處理過程中的應(yīng)用。水資源短缺和水環(huán)境污染造成的水危機(jī)已經(jīng)成為我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素。這些國家先后投資研究高效型、智能型、集約型污水處理設(shè)備和自動化控制儀表。與國外相比，我國污水處理自動化控制起步較晚，七十年代開始采用熱工儀表，實(shí)行集中巡檢；八十年代應(yīng)用分析儀表和DCS系統(tǒng)；至九十年代，隨著一大批利用國際貸款的大型污水處理廠的建設(shè)投產(chǎn)，我國污水處理控制系統(tǒng)的自動化水平有了很大的提高。 4）設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo) 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：了解污水處理的工藝方法，確定采用其中一種處理工藝（氧化溝法），根據(jù)其工藝要求及相關(guān)流程，選定設(shè)備的具體型號，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件連線圖和PLC梯形圖程序，從而完成整個污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。介紹氧化溝系統(tǒng)的組成部分、工作原理和工作基本過程。對本設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)，并提出需要解決的問題和注意的方面。細(xì)格柵系統(tǒng)的主要功能是進(jìn)一步凈化污水中的顆粒物體，將污水中細(xì)小的沙粒濾除，其中的細(xì)格柵機(jī)是根據(jù)程序設(shè)定時間進(jìn)行間歇工作，而清污機(jī)的運(yùn)行和停止則根據(jù)細(xì)格柵兩側(cè)的液位差來決定，當(dāng)液位差超過某個值時，啟動清污機(jī)；當(dāng)液位差小于某個值時停止清污機(jī)的運(yùn)行，這和粗格柵系統(tǒng)的運(yùn)行方式一致。4）沉淀系統(tǒng)。1）接通電源，啟動自動控制方式，啟動潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。 PLC的I/O配置根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對PLC的I/O進(jìn)行配置，具體分配如下所示。 CPU226在污水處理系統(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。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動機(jī)運(yùn)行的噪聲。潛水泵型號選用WQ30203，流量：30 m3/h，揚(yáng)程：20 m，功率：3 kw，額定電壓：380 V，同步轉(zhuǎn)速3000 r/min。在此控制系統(tǒng)中，采用溶解氧儀的電流輸出信號，將其通過PLC的擴(kuò)展模塊送入PLC主機(jī)進(jìn)行處理。其特點(diǎn)是高精度的pH+溶解氧雙參數(shù)儀表。 6）液位傳感器和液位差計(jì)。其特點(diǎn)有：高標(biāo)準(zhǔn)：。格柵機(jī)接觸器包括兩個：一個是置于粗格柵處，控制粗格柵處的格柵機(jī)；一個是置于細(xì)格柵處，用于控制細(xì)格柵處的格柵機(jī)。轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)接觸器包括六個接觸器，每個轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)都有三個接觸器，一個是連接到工頻正轉(zhuǎn)電網(wǎng)的，一個是連接到工頻反轉(zhuǎn)電網(wǎng)的，另外一個是連接到變頻器的。（8）污泥回流泵接觸器。 硬件電路 根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，如表2表2表2表24所示的I/O分配情況，以及圖12所示的電氣控制系統(tǒng)總體框圖，設(shè)計(jì)出污水處理控制系統(tǒng)的硬件連線圖，控制面板上的手動控制部分主要在調(diào)試系統(tǒng)時使用，調(diào)試完成后基本處于閑置狀態(tài)。如圖22所示，為PLC及擴(kuò)展圖。 系統(tǒng)控制信號PLC作為污水處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)使得設(shè)計(jì)過程變得更加簡單，可實(shí)現(xiàn)的功能變得更多。檢測粗細(xì)格柵兩側(cè)液位差，用來控制清污機(jī)的啟動與停止。通過將溶解氧儀設(shè)置在適當(dāng)位置上，將檢測值反饋到PLC中，通過運(yùn)算輸出控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速信號。圖31 總體控制流程圖 系統(tǒng)手動控制在手動控制模式下，可單獨(dú)調(diào)試每個設(shè)備的運(yùn)行，如圖32所示。6）啟動污泥回流系統(tǒng)。4）同時檢查液面差，若超過設(shè)定值則啟動1清污機(jī)。5）液面差低于設(shè)定值，停止2清污機(jī)運(yùn)行。6）若液面仍持續(xù)處于高位傳感器，則輸出報(bào)警信號。 曝氣系統(tǒng)工作流程圖如圖37所示。污泥回流系統(tǒng)工作流程圖如圖38所示。由于程序較多，所以在此只對粗格柵系統(tǒng)的梯形圖程序進(jìn)行闡述說明。USS協(xié)議指令在STEP7—MICRO/WIN SP8指令樹的庫文件夾中，STEP7—MICRO/WIN SP8指令庫提供14個子程序、3個中斷程序和8條指令來支持USS協(xié)議。 在本次系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中，Mode的輸入值為1，指定Port 0為USS協(xié)議并使用該協(xié)議；Baud設(shè)置波特率為9600；Active指示為16；；錯誤代碼存于VB104。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。 系統(tǒng)組態(tài)界面設(shè)計(jì) 1）單擊“工具”菜單，選中“對象元件庫管理”或單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動畫工具箱，工具箱中的“插入元件”，則會彈出“對象元件庫管理”。污水處理系統(tǒng)運(yùn)行界面如下圖41所示。經(jīng)處理的污水進(jìn)入沉淀池中，在刮泥機(jī)的作用下進(jìn)行物理沉淀，為了加強(qiáng)沉淀效果，同時加入混凝劑和絮凝劑利用高分子助凝劑的強(qiáng)烈吸附架橋作用更加容易沉降。具體界面如下圖42所示。圖46 一個通道已設(shè)置圖，依此類推可建立其它的通道，單擊“確認(rèn)”按鈕回到設(shè)備屬性設(shè)置對話框，在設(shè)備屬性設(shè)置對話框單擊“通道連接”選項(xiàng)卡，此時設(shè)備屬性對話框變成如下圖47所示。雖然自己完成了設(shè)計(jì)，但由于能力條件有限，在本設(shè)計(jì)中，仍有一些問題需要解決和有些方面需要注意，及工程安裝調(diào)試方面需謹(jǐn)慎。主要問題在于程序編寫完畢后，需要首先在電腦上對程序進(jìn)行軟件仿真，主要檢查是否存在各種錯誤，可利用西門子公司配套的仿真軟件。在論文的不斷修改中，我也努力做到及時積極地跟楊老師交流，因?yàn)槲矣X得這樣可以使得我的論文更加完善。四年來，快樂的事情因?yàn)橛心銈兊姆窒矶鞓?，失意的日子因?yàn)橛心銈兊年P(guān)懷能忘卻傷痛，堅(jiān)強(qiáng)前行?！　‖F(xiàn)在的自己已經(jīng)不再是剛進(jìn)大學(xué)時的那個小男生了，四年的磨礪讓我的肩頭多了一份責(zé)任和承擔(dān)，即將踏入社會開始工作的我，面臨的抉擇和困難也非常之多，但是不管前途多么的未知和艱難，我會毫無畏懼地前行。再次對您表示感謝，師恩偉大，無以回報(bào)。調(diào)試時，可根據(jù)功能模塊分類分別調(diào)試，最后進(jìn)行總體調(diào)試。在電氣控制方面的要求比較多，需要檢測大量的數(shù)字量，而且還需采集模擬量。結(jié)束語本設(shè)計(jì)在充分了解國內(nèi)外污水處理自動控制系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，深入查閱污水處理工藝的方法和特點(diǎn)，根據(jù)參觀的武漢湯遜湖污水廠的設(shè)備和過程，采用了氧化溝的污水處理工藝，結(jié)合系統(tǒng)功能的要求進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)。因此，MCGS與PLC設(shè)備的連接是通過設(shè)備窗口完成的，具體操作如下： 當(dāng)我們打開MCGS組態(tài)環(huán)境，新建了一個MCGS工程后，在用戶編輯窗口中將會出現(xiàn)一個工作臺窗口。2）在整個污水處理控制系統(tǒng)，最主要的就是對曝氣池中溶解氧的控制。在除砂系統(tǒng)中細(xì)格柵和清污機(jī)進(jìn)一步凈化污水中的細(xì)小顆粒物體，將污水中的細(xì)小沙粒濾除，并由分離機(jī)對沉砂池中的沙粒進(jìn)行排除后進(jìn)入氧化溝反應(yīng)池。流動的水是由MCGS動畫工具箱中的“流動塊”構(gòu)件制作成的。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與MCGS 運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。圖311 USS_INIT指令4 系統(tǒng)的MCGS組態(tài) 軟件簡介MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。（2）USS通訊協(xié)議庫。表32地址注釋表地址注釋自動方式啟動標(biāo)志T37粗格柵機(jī)運(yùn)行時間粗格柵機(jī)停止標(biāo)志粗格柵機(jī)過載粗格柵機(jī)運(yùn)行標(biāo)志C1粗格柵機(jī)2h定時中間計(jì)數(shù)器粗格柵機(jī)定時脈沖計(jì)數(shù)T38粗格柵機(jī)停止時間定時急停粗格柵液位差機(jī)1清污機(jī)過載1清污機(jī)運(yùn)行標(biāo)志粗格柵機(jī)接觸器1清污機(jī)接觸器 粗格柵系統(tǒng)梯形圖程序指令如下圖310所示。圖39 污泥脫水系統(tǒng)流程圖污泥脫水系統(tǒng)程序主要控制離心式脫水機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行和停止，其工作過程包括以下幾個方面。1）自動過程開始首先檢測液面高低，若低于最低位傳感器，啟動定時。圖36 潛水泵系統(tǒng)流程圖 曝氣系統(tǒng) 曝氣系統(tǒng)程序主要對兩臺轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)運(yùn)行、調(diào)速及停止的控制，其工作過程包括以下幾個方面。圖35 細(xì)格柵系統(tǒng)流程圖 潛水泵系統(tǒng)潛水泵程序主要控制2臺潛水泵的運(yùn)行和停止，其工作過程包括以下幾個方面。粗格柵系統(tǒng)工作流程圖如圖34所示。以上工作過程并不是順序控制方式，而是按照PLC檢測到傳感器狀態(tài)進(jìn)行啟動，如圖33所示。圖32 手動控制工藝框圖 系統(tǒng)自動控制處于自動控制方式時，系統(tǒng)上電后，按下自動啟動確認(rèn)后系統(tǒng)運(yùn)行，系統(tǒng)開始工作，其工作過程包括以下幾個方面。 輸出信號信號輸出部分主要包括兩個方面：一個是數(shù)字量輸出，即各類設(shè)備的接觸器；另外一個是模擬量輸出，用來控制曝氣機(jī)變頻器。檢測進(jìn)水泵房和污泥回流泵房中液位的高低，用來控制潛水泵或污泥回流泵的啟動和停止，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。導(dǎo)線2與直流電壓24V相連接；SB7~SB14為常開按鈕輸入。 主電路 主電路是各個電機(jī)和泵與電網(wǎng)的連接。（9）離心式脫水機(jī)接觸器。（5）分離機(jī)接觸器。（2）清污機(jī)接觸器。強(qiáng)適應(yīng)性：“TH”防護(hù)處理，可以在濕熱的環(huán)境中使用。對格柵處的清污機(jī)進(jìn)行控制，需要檢測格柵兩側(cè)的液面差，在該系統(tǒng)中利用液位差計(jì)，選用超聲波液位差計(jì)。可設(shè)定高純水和加氨純水二種特殊的pH測量模式，適合電力、石化等行業(yè)使用。測量范圍：pH：（~）pH mV：177。潛水?dāng)嚢铏C(jī)型號選用QJB，最高介質(zhì)溫度不超過40℃，介質(zhì)的PH值在59間，長期潛水運(yùn)行，潛水深度一般不超過20 m。 在此控制系統(tǒng)中，需要對變頻器進(jìn)行通信控制，因此需先對變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要對一下幾個參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如表25所示。在該系統(tǒng)中，還需要采集模擬量并利用模擬量控制的功能要求，因此需要在擴(kuò)展一個模