【正文】 電解液薄層中，當(dāng)兩輸出端接上負(fù)載電路時，氧在陰極表面上發(fā)生還原反應(yīng)。溶解氧（DO）是指溶解在水中的氧氣，它在河流、湖泊、海洋中都大量的存在，是檢測水質(zhì)和環(huán)境污染程度的主要指標(biāo)。該系統(tǒng)選用的超聲波液位差計型號：XL60YI4000。 第2種設(shè)計是滿載時有較高效率，更適用于長期運行和負(fù)載率較高的使用場合，如水泵、風(fēng)機配套，此設(shè)計稱為Y2E系列，中心高80～280mm，～90kW。該變頻器，具有能源利用率高的特點，優(yōu)化了部分結(jié)構(gòu)與功能，便于工作人員進行操作，實現(xiàn)其控制功能。變頻器可以根據(jù)電流的大小自動地決定補償?shù)某潭?。兩者之間的差異可由轉(zhuǎn)差率表示，轉(zhuǎn)差率s=( n0 n1)/n0根據(jù)n0=60f/p可知，當(dāng)頻率f連續(xù)可調(diào)時，電動機的同步轉(zhuǎn)速n0也連續(xù)可調(diào)，而異步電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1，總是比同步轉(zhuǎn)速略低一點，所以當(dāng)n1連續(xù)可調(diào)時，n1也是連續(xù)可調(diào)。這時電壓的平均值和占空比成正比，所以在調(diào)節(jié)頻率時，不改變直流電壓的幅值，而是改變輸出電壓脈沖的占空比，同樣可以實現(xiàn)變頻也變壓的效果。(VVVF)原理當(dāng)在實際利用變頻器調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的過程中，當(dāng)頻率f下降時，定子繞組的反電動勢E有所下降，定子電流增大，但是轉(zhuǎn)子側(cè)的負(fù)載并未增加，故轉(zhuǎn)子段電流不變，根據(jù)電流平衡方程可知，勵磁電流比增大，因而磁通φm增大。變頻器的功能是將頻率固定的(通常為50Hz)的交流電變換成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電源。為此該系統(tǒng)選用施耐德LC1D0901M5C交流接觸，其額定電壓220V,額定電流9A。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，因此需要在擴展一個模擬量輸入輸出擴展模塊。接觸器KMKMKM6分別控制MMM3的工頻運行；接觸器KMKM9分別控制MM3的變頻運行；FRFRFR3分別為三臺電機過載保護用的熱繼電器；QF主電路的空氣開關(guān)；FU1為主電路的熔斷器。(2）運行粗、細(xì)格柵機，進行間歇運行，即運行一段時間然后停止一段時間，循環(huán)進行。(2）顯示面板。在該系統(tǒng)中用到一定化學(xué)藥劑主要包括混凝劑、絮凝劑、復(fù)合堿等，主要用來調(diào)節(jié)改善混凝條件及絮凝體結(jié)構(gòu)，利用高分子助凝劑的強烈吸附架橋作用，使細(xì)小松散的絮凝體變的粗大而緊密，容易發(fā)生沉降。(3）氧化溝系統(tǒng)。圖31工業(yè)污水處理系統(tǒng)基本組成示意圖(1）進水系統(tǒng)。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，通過運算輸出控制曝氣機的轉(zhuǎn)速信號。大多數(shù)為人工方式控制的輸入檢測，主要有自動按鈕、手動按鈕、格柵機啟動按鈕、清污機啟動按鈕、潛水泵啟動按鈕、潛水?dāng)嚢铏C啟動按鈕、污泥回流泵按鈕、曝氣機工頻、變頻按鈕，以及變頻加速減速按鈕等。長期以來，工業(yè)污水處理技術(shù)雖然經(jīng)過了迅速發(fā)展，但仍滯后于城市發(fā)展的需要，工業(yè)污水處理率低、設(shè)備運轉(zhuǎn)率低等極大地影響了城市發(fā)展。響應(yīng)快，實時性好。由計算機和現(xiàn)場終端組成，通過網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場控制站、檢測站和操作站、控制站等連接起來，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)過程，可提高生產(chǎn)自動化水平和管理水平，其主要特點如下：采用分級分布式控制，減少了系統(tǒng)的信息傳輸量，使系統(tǒng)應(yīng)用程序比較簡單。對污水進行除油、消毒、調(diào)整PH值。（5）SBR法。AB法中A段效率很高，并有較強的緩沖能力。A2/O法也是在傳統(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A2，即AA，前一個A代表Anaerobic（厭氧的），后一個A代表Anoxic（缺氧的）；O代表（好氧的）。該工藝的優(yōu)點有：有機物去除率高，污泥負(fù)荷高，池的容積小，耗電省，運行成本低。因此，在選擇工業(yè)污水處理工藝的時候必需要認(rèn)真考慮當(dāng)?shù)匚鬯那闆r，以及實際的工業(yè)污水處理的環(huán)境。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)。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)重的影響了我國的經(jīng)濟建設(shè)和發(fā)展。因此，從環(huán)保、注水等多方面的因素考慮，對于工業(yè)污水處理非常有必要。這些工業(yè)污水處理廠的投入對國家的水體污染改善起了關(guān)鍵的作用，也為人類治理水污染積累了豐富的經(jīng)驗。研究成果己被應(yīng)用于大批工業(yè)污水處理廠。這些現(xiàn)象都是水污染產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，因此工業(yè)污水處理項目的實施已經(jīng)刻不容緩。我國淡水資源不斷減少，而且污染現(xiàn)象較為嚴(yán)重。關(guān)鍵詞：污水處理，PLC，工藝流程 AbstractAt present, our country most sewage treatment control system automation level is not high, safety is low, the improper management, efficiency generally lower than the world standard. Sewage treatment system of aeration process control, data munication and monitoring management is the main problem to solve. China39。造成這種結(jié)果的原因主要有幾個方面：污水處理管理水平低、自動控制手段差。知道電機的基本知識，具備西門子plc200、三菱plc的硬件和軟件基礎(chǔ)，熟練操作常用的組態(tài)軟件，了解傳感器的檢測原理，以及電動機的工作原理，現(xiàn)場控制柜的設(shè)計原理和必要的安全保護。工業(yè)用水占據(jù)了很大一部分比例，如果這些污水無凈化排出必定會對周圍環(huán)境造成很大的污染，從而工業(yè)污水的處理在是當(dāng)下社會急需解決的問題。本文介紹了工廠污水處理的基本工藝和流程，并通過研究設(shè)計一套基于PLC控制的污水處理系統(tǒng)。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，無疑是“雪上加霜”。我國工業(yè)污水處理技術(shù)從“七五”國家科技攻關(guān)開始逐步進行研究。國際上，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)濟的蓬勃發(fā)展帶來的60年代日益嚴(yán)重性的環(huán)境污染而展開的。對于環(huán)境保護問題，國務(wù)院明確規(guī)定所有工業(yè)污染源都必須達到排放標(biāo)。目前我國約300個城市缺水，其中嚴(yán)重缺水城市有5O個。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?？紤]到好氧分解速率一般在開始的幾天最快，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物濃度指標(biāo)。（1） 傳統(tǒng)活性污泥法。該工藝通過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。A/B法是吸附生物降解法的簡稱，該工藝沒有初沉淀，將曝氣池分為高低負(fù)荷兩段，并分別有獨立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。另外，由于A段去除了較多的BOD，造成了碳源不足，難以實現(xiàn)脫氮工藝的要求。：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水系統(tǒng)通過粗格柵和清污機進行初步排除大塊雜質(zhì)物體，到達除砂池中。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)場總線控制、PLC等控制方。（2）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)?？刂乒δ軓?。 利用PLC作為控制器的工業(yè)污水處理系統(tǒng)主要涉及兩個方面：一是信號輸入；二是控制輸出信號。（4）含氧量輸入檢測。（2）模擬量輸出通過PLC中PID運算后的數(shù)據(jù)，通過其功能模塊輸出控制信號，該控制信號輸入到變頻器的控制端子上，改變變頻器的輸出頻率，從而控制曝氣機的轉(zhuǎn)速，最后達到控制污水中含氧量的要求。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)格柵機和轉(zhuǎn)鼓清污機組成，沉砂池的主要設(shè)備是分離機。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行處理，該設(shè)備的運行與停止主要根據(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行；當(dāng)液位持續(xù)高于某個高位時，回流泵停止運行同時輸出報警信號；液位處于正常狀態(tài)時，回流泵正常運行。由于在該系統(tǒng)中需要檢測較多的數(shù)字輸入量，并且還要檢測模擬量的輸入，根據(jù)設(shè)定的程序進行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號，因此系統(tǒng)的控制邏輯與時序就需要嚴(yán)格照檢測信號的輸入進行控制。32電氣控制系統(tǒng)框圖在手動狀態(tài)下，各類設(shè)備的控制是根據(jù)操作面板上的按鈕輸入來控制，無邏輯控制，即可不根據(jù)傳感器的狀態(tài)進行控制。(7）在污泥脫水系統(tǒng)中，離心式脫水機的啟動采用順序控制方式，依次啟動其設(shè)備。在此采用EM223輸入/輸出混合擴展模塊。表37模擬量輸出地址分配輸出地址輸出設(shè)備AQW0經(jīng)PID運算輸出根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計出工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的硬件連線圖如圖38所示，此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)。強通用性：具有50Hz60Hz通用線圈，可以全世界通用。由于中間直流環(huán)節(jié)是Cd低阻抗輸出相當(dāng)于是恒壓源，故稱電壓型。（1）脈幅調(diào)制(PAM)實現(xiàn)方法就是調(diào)節(jié)頻率的同時，也改變直流電壓的振幅值。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0=60f/p，其中f是電流頻率，P是旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)。這無疑給變頻調(diào)速帶來了瑕點。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動機運行的噪聲。中心高63～355mm，~315kW。粗格柵、細(xì)格柵各安裝了一臺超聲波液位差計，通過格柵機前后的液位差來反映格柵機阻塞程度，并傳輸?shù)絇LC控制器，進行分析計算。采用先進的嵌入式微處理技術(shù)，使其測控儀器達到了高度的數(shù)字化和智能化。這種電極利用膜可滲透氧但不能滲透水和有機及無機溶質(zhì)的原理，保護電極不與這類還原物質(zhì)緊密接觸，從而使傳感器的靈敏度不受影響。 mV，溶解氧：（0~）mg/L(ppm)；（0~）% 溫度：（10~110）℃精確度：pH：177。新型的溶氧電極有鹽度測試功能，自動實現(xiàn)鹽度補償和溫度補償；儀器內(nèi)置氣壓傳感器，自動實現(xiàn)氣壓補償。圖42手動操作模式流程圖 處于自動方式時，系統(tǒng)上電后，按下自動啟動確認(rèn)后系統(tǒng)運行，系統(tǒng)開始工作，其工作過程包括以下幾個方面。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)進行啟動如圖43所示。（5）液面差值低于設(shè)定值，停止清污機運行。圖45潛水泵工作流程圖細(xì)格柵系統(tǒng)程序與粗格柵系統(tǒng)程序相似，主要控制細(xì)格柵機和轉(zhuǎn)鼓清污機的運行，其工作過程包括以下幾個方面：（1）自動過程開始，啟動細(xì)格柵機，定時20min。（2）定時到，若液面仍低于最低位傳感器則停止回流泵運行。（3）定時到，啟動污泥泵和切割機。雖然有COD濃度在線檢測儀可以在線檢測，但仍存在滯后（30分鐘左右），測量結(jié)果嚴(yán)重滯后于實際運行時間，不能及時反映實際情況。氯氣投加消毒效果的好壞與原水PH值、水溫、濁度和接觸時間有直接的關(guān)系。其控制過程主要是通過污泥濃度、污水流量、絮凝劑濃度等因素控制來完成的。積分作用ki是為了消除靜差而引入的。 PLC和變頻器通訊（1）USS通訊協(xié)議簡介USS協(xié)議（Universal Serial Interface Protocol 通用串行接口協(xié)議）是SIEMENS 公司所有傳動產(chǎn)品的通用通訊協(xié)議，它是一種基于串行總線進行數(shù)據(jù)通訊的協(xié)議。通過Mode輸入值可選擇不同的通訊協(xié)議：輸入值為1，指定Port 0為USS協(xié)議并使能該協(xié)議；輸入值為0，指定Port 0為PPI并且禁止USS協(xié)議。在STEP7Micro/WIN32軟件中，通過編程，將編好的程序下載到PLC中進行運行調(diào)試，檢查程序是否有錯誤，是否能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能控制。運行粗、細(xì)格柵機，進行間歇運行，即運行一段時間然后停止一段時間，循環(huán)進行。⑤定時到后，若液面仍持續(xù)處于高位傳感器，則輸出報警信號。控制系統(tǒng)能根據(jù)外界溶解氧儀檢測反饋的模擬量信號輸入的狀態(tài)來控制清污機、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反饋來的信息進行判斷處理，然后再進行輸出控制。熟悉了PLC硬件的工作原理，完成了整個系統(tǒng)的模擬調(diào)試，通過對系統(tǒng)的不斷修改和調(diào)試，基本上達到了預(yù)期的設(shè)計要求。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院參考文獻[1] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2004. 1.[2]孫振強，王暉， [M].北京：清華大學(xué)出版社，.[3][D].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)出版社，2005.[4] [M].北京：機械工業(yè)出版社，.[5]張培山，[J].控制系統(tǒng),2006,5（1）：8283.[6]李英輝，趙豫龍，[J].石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院報,2008,6（4）7678.[7][J].湖南冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2004，43（4）：8687.[8]（第3版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，.[9] [M].北京：電子工業(yè)出版社，.[1。在PLC的外圍硬件連線方面，主要是增加一些保護設(shè)備?；旧线_到了系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)要求。污泥回流泵的運行與停止根據(jù)液面的高低進行控制：①污泥回流系統(tǒng)啟動首先檢測液面高低，若低于最低位傳感器，啟動定時。細(xì)格柵機粗格柵機相似。 在該控制程序中，需要根據(jù)外界輸入的狀態(tài)來控制清污機、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反饋來的信息進行判斷處理，然后再進行輸出控制。Active指示哪個驅(qū)動激活，有些驅(qū)動只支持地址0到30。另外，還有一種廣播通訊方式，主站可以同時給所有從站發(fā)送報文，從站在接收到報文并做出相應(yīng)的響應(yīng)后可不回送報文。尤其在系統(tǒng)出現(xiàn)大偏差階段時，積分往往使得系統(tǒng)的響應(yīng)出現(xiàn)過大的超調(diào)，從而使調(diào)節(jié)時間變長。由于混凝過程的復(fù)雜性和多變性，混凝投藥的自動控制一直受到控制行業(yè)和污水行業(yè)專家的普遍關(guān)注。投加量少了，達不到殺菌消毒效果；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。所以有必要找出簡單、可行的控制參數(shù)。圖49污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖在設(shè)計