【正文】 程序過程中，會用到許多中間繼電器、寄存器、定時器等軟元件，為了便于編程及修改，在程序編寫前應(yīng)先列出可能用到的軟元件，如表410所示。（4）若液面高于最高位傳感器時，啟動定時。（3）2h定時到，運行細(xì)格柵機20min，循環(huán)進(jìn)行。圖44粗格柵系統(tǒng)工作流程圖潛水泵程序主要控制潛水泵的運行和停止，其工作過程包括以下幾個方面：（1）自動過程開始啟動潛水泵。以及污泥脫水系統(tǒng)程序，以下將分別介紹各個子程序的工作過程。（2）啟動粗格柵系統(tǒng)。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計采用西門子公司為S7—200系列PLC開發(fā)的STEP7—Micro/WIN32作為編程軟件，上面介紹了工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理和電氣控制部分的結(jié)構(gòu)，硬件結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計基本完成后，就要開始軟件部分的設(shè)計，根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求和硬件部分的設(shè)計情況及PLC控制系統(tǒng)I/O的分配情況，進(jìn)行軟件編程設(shè)計。% FS 溶解氧：177。它是根據(jù)電池原理而設(shè)計的，本身就是個電池，不需要外加電壓，可通過測量電解電流來測量溶解氧濃度。超聲波液位差計具有精度高，壽命長，穩(wěn)定可靠，安裝維護(hù)方便等特點。超聲波液位差計精度較高，且有多種量程可供選擇，其輸出信號有一下三種：可編程繼電器輸出、高精度4～20mA模擬信號輸出、RS485通信口輸出，可根據(jù)需要的信號選擇輸出，作為PLC的輸入信號。 型號含義：如Y2200L12Y：“Y2”表示異步電動機第二次改型設(shè)計，“200”表示中心高，“L”表示機座長短號，“1”表示鐵心長度序號，“2”表示極數(shù)，“Y”表示第一種設(shè)計（可省略）。該工業(yè)污水處理系統(tǒng)中的MM430變頻器是一種風(fēng)機水泵負(fù)載專用變頻器，能適用于各種變速驅(qū)動系統(tǒng)，尤其適合用于工業(yè)部門的水泵和風(fēng)機。新系列的變頻器一般都提供了設(shè)置自動轉(zhuǎn)矩補償功能。因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n1必須低于定子磁場的轉(zhuǎn)速n0 (即所謂的“異步”)。（2）脈寬調(diào)制(PWM)實現(xiàn)方法就是在每半個周期內(nèi)，把輸出電壓的波形分割成若干個脈沖波，每個脈沖的寬度為t1，每個脈沖間的間隔寬度為t2，則脈沖的占空比Υ=tl/(t2+tl)。由于中間直流環(huán)節(jié)是高阻抗輸出相當(dāng)于電流源，故稱電流型。也可以很方便地組合成可逆接觸器、星三角起動器。在控制系統(tǒng)中，所有設(shè)備是根據(jù)控制面板上的按鈕情況或者根據(jù)傳感器的反饋值進(jìn)行動作的，因此需要PLC根據(jù)當(dāng)前的工作情況，以及按鈕的情況來控制所有設(shè)備的啟停，在此用到了大量接觸器：如格柵機接觸器、清污機接觸器、潛水泵接觸器、分離機接觸器、轉(zhuǎn)碟曝氣機接觸器、潛水?dāng)嚢铏C接觸器、刮泥機接觸器等。正好可以滿足控制系統(tǒng)的I/O需求。三臺電機分別為潛水泵電機（M1）、清污機電機（M2）、轉(zhuǎn)碟曝氣機電機（M3）。(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。操作面板主要包括手動、自動、各類設(shè)備的啟動按鈕等。沉淀系統(tǒng)主要設(shè)備為刮泥機，其功能是對進(jìn)行氧化溝處理后的污水進(jìn)行物理沉淀，將污泥和清水分離，刮泥機在整個系統(tǒng)啟動后就開始持續(xù)運行。沉砂池中分離機的運行和后續(xù)處理中的轉(zhuǎn)碟曝氣機的運行同步，即啟動轉(zhuǎn)碟曝氣機的時候同時啟動分離機，對沉砂池中的沙粒進(jìn)行排除。工業(yè)污水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)備較多，在氧化溝中其控制過程及原理大致相同，都是通過控制曝氣機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)污水中的含氧量，其基本組成如圖31所示。曝氣過程是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，為了保證微生物所需要的氧氣，必須檢測污水中的含氧量，并通過曝氣機增加或減少其含氧量。（1）按鈕輸入檢測。 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城市污水的凈化的作用，將城市中排除的污水通過該系統(tǒng)處理后，輸出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)。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)備與計算機之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換，從而實現(xiàn)控制與管理一體化的自動控制系統(tǒng)，其優(yōu)點：可以用計算機豐富的軟件、硬件資源。DCS是集散控制系統(tǒng)的簡稱，又稱為分布式計算機控制系統(tǒng)，是由計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、測量控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相互滲透形成的。在該氧化溝系統(tǒng)中進(jìn)行生化處理，分解污水中的有害物質(zhì)，此環(huán)節(jié)用到一些化學(xué)藥劑來加強處理效果，如復(fù)合堿、氯氣、油絮凝劑等?？傮w而言，AB法工藝較適合于污水濃度高，具有污泥消化等后續(xù)處理設(shè)施的大中規(guī)模的城市工業(yè)污水處理廠，且有明顯的節(jié)能效果，而對于有脫氮要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般不宜采用。B段與常規(guī)活性污泥法相識，負(fù)荷較低。其工藝流程圖如下：圖22 A/O法工藝流程圖（3）A2/O法。曝氣池（微生物吸附有機物氧化為無機物）沉淀池（活性泥下沉）回流活性泥原污水清水排出圖21傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖污水中的有機物在曝氣池停留的過程中，曝氣池中的微生物吸附污水中的大部分有機物，并且在曝氣池中被氧化成無機物，然后在沉淀池中經(jīng)過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)污水處理工藝來處理。按化學(xué)性質(zhì)，污水中的污染物質(zhì)可分為無機性物質(zhì)和有機性物質(zhì)，其化學(xué)元素以炭、氮、磷為主。超過洪澇災(zāi)害。所以水資源也是一種保護(hù)。至70年代末，美國投入了數(shù)千億美元興建了18000余座城市工業(yè)污水處理廠，英國、法國、德國更耗費了巨額資金興建了7000至8000座城市工業(yè)污水處理廠。在人工處理技術(shù)方面，“八五”對高負(fù)荷活性污泥、高負(fù)荷生物膜、一體化氧化溝技術(shù)進(jìn)行了深入研究。氣象學(xué)家預(yù)測，2100年全球變暖加劇，地表將有1/3的面積變?yōu)樯衬?，那時，干旱將威脅全球一半的大陸人類的生存。淡水資源的短缺己經(jīng)成為我國急需解決的問題。先根據(jù)污水處理要求設(shè)計了設(shè)備的電器控制與自動控制線路，主要包括設(shè)備的啟停、狀態(tài)信號故障信號、和信號采集等，最后按照工藝要求設(shè)計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。雖然我國在這方面投入的人員遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國家，但數(shù)據(jù)顯示我國城市污水處理的處理深度和發(fā)達(dá)國家有不小的差距，這樣就更加重視污水對現(xiàn)代人們生活造成的影響。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）報告系 別： 電子與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣自動化 班 號： 電氣104 學(xué) 生 姓 名： 陳升浩 學(xué) 生 學(xué) 號： 1005093429 設(shè)計（論文）題目：基于S7200的工業(yè)污水處理系統(tǒng)指 導(dǎo) 教 師： 陸杰峰 設(shè) 計 地 點： 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 起 迄 日 期： 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書專業(yè) 電氣自動化 班級 電氣104 姓名 陳升浩 實踐單位名稱： 實踐崗位名稱： 崗位職責(zé)： 電控柜的安裝于調(diào)試 ，同時要兼顧外地出差的指導(dǎo)安裝于調(diào)試工作 ， 崗位能力要求： 懂的電氣原理圖，能夠達(dá)到看圖接線。保證污水處理過程中的正常運行，減少運行成本成為相關(guān)部門所關(guān)注的問題。文章首先介紹了基于PLC污水處理控制系統(tǒng)的工藝及相關(guān)流程，控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及設(shè)計、工作原理以及設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的基本原則和步驟，來說明PLC在污水處理過程中的應(yīng)用。我國北方地區(qū)水資源的超采，己形成漏斗地勢、水位下降、湖泊干涸、河水?dāng)嗔?、生態(tài)惡化。據(jù)統(tǒng)計，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?！捌呶濉焙汀鞍宋濉惫リP(guān)項目在氧化塘、土地處理和復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)等自然處理技術(shù)方面的研究較多，以這些成果為設(shè)計依據(jù)，建立了一些氧化塘、土地處理等污水示范工程。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行在水污染控制中發(fā)揮著骨干作用。其中處理過的污水還可以循環(huán)再利用，由于我國是一個水資源匱乏的國家，而且時空分布上極不均勻，許多地區(qū)和城市嚴(yán)重缺水。據(jù)中國經(jīng)濟信息網(wǎng)分析統(tǒng)計，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)濟損失每年達(dá)2300 億。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。化學(xué)需氧量(COD)的特點是能夠精確的表示污水中有機物的含量，并且測定時間短，但它不能像BOD那樣表示出微生物氧化的有機物量。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。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。高負(fù)荷段停留時間約為20~40min，以生物絮凝吸附作用為主，同時發(fā)生不完全氧化反應(yīng)，去除BOD達(dá)50%以上。對于污水濃度低 的場合，B段也比較困難，也難以發(fā)揮優(yōu)勢。在除砂池系統(tǒng)中細(xì)格柵和轉(zhuǎn)鼓清污機進(jìn)一步凈化污水中的細(xì)小顆粒物體，將污水中的細(xì)小沙粒濾除后進(jìn)入氧化溝反應(yīng)池。（1）DCS系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是由DCS和PLC發(fā)展而來的，是基于現(xiàn)場總線的自動控制系統(tǒng)。模塊化結(jié)構(gòu)，擴展能力強。工業(yè)污水處理系統(tǒng)信號輸入檢測方面主要涉及四類信號的監(jiān)測，主要包括：按鈕的輸入檢測、液位差的輸入檢測、液位高低的輸入檢測，以及曝氣池中含氧量的輸入檢測。以上三種都為數(shù)字量輸入，該輸入為模擬量輸入。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院第3章 硬件系統(tǒng)配置氧化溝是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)的不同形成了不同的氧化方法例如，奧貝爾、卡魯賽爾和一體化氧化溝法，對于不同的結(jié)構(gòu)，其配套的設(shè)備也有較大的不同，所以其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不同的結(jié)構(gòu)對應(yīng)不同的控制系統(tǒng)，因此需要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特點設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。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)格柵機是根據(jù)程序設(shè)定時間進(jìn)行間歇工作，而轉(zhuǎn)鼓清污機的運行和停止則根據(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；當(dāng)液位差小于某個值時停止清污機的運行，這和粗格柵系統(tǒng)的運行方式一致。(4）沉淀系統(tǒng)。(1）操作面板。在自動方式下進(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)行啟停控制，其工作過程如下。圖33為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主電路圖的部分圖。8點DC輸入8點輸出型。圖38工業(yè)污水處理系統(tǒng)PLC硬件接線圖要完成系統(tǒng)的控制功能除了需要PLC主機及其擴展模塊之外，還需要各種傳感器、接觸器和變頻器等儀器設(shè)備。模塊化：產(chǎn)品本體上可以附加輔助觸頭，通電/斷電延時觸頭，機械閉鎖等模塊。電流型交直交變頻器與電壓型變頻器的差別僅在于中間直流環(huán)節(jié)中的儲能元件用的是電感而不是電容。PAM需要同時調(diào)節(jié)兩個部分：整流部分和逆變部分，兩者之間還必須滿足一定的關(guān)系，故控制電路比較復(fù)雜，因此比較少用。產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流的必要條件是轉(zhuǎn)子繞組切割定子磁場的磁力線。而針對這種想象一般要采取電壓補償法。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動機提供了良好的保護(hù)。電動機符合JB/ Y2系列(1P54)三相異步電動機（機座號63～355）技術(shù)條件。當(dāng)液位差超過預(yù)設(shè)值后，系統(tǒng)控制清污機運行，清除大顆粒的污染物質(zhì)，保障污水流動暢通；在液位差未超過設(shè)定值時，清污機處于停止?fàn)顟B(tài)，這樣就可以大大減少設(shè)備損耗。它集超聲波傳感器、溫度補償電路、運算主機為一體的非接觸式液位差測量儀器。當(dāng)前用來測量水中溶解氧濃度最常用的儀器就是電化學(xué)傳感器（例如Clark傳感器）。 pH mV：177。極譜型溶氧電極，極化時間短，響應(yīng)快，測量準(zhǔn)確。（1）系統(tǒng)上電后，按下自動啟動確認(rèn)按鈕，啟動潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C。圖43 自動操作模式流程圖在自動控制模式流程圖中，調(diào)用了各個控制系統(tǒng)的程序，主要包括粗格柵系統(tǒng)程序、潛水泵程序、細(xì)格柵系統(tǒng)程序、曝氣沉砂系統(tǒng)程序、污泥回流泵系統(tǒng)程序。 粗格柵系統(tǒng)工作流程圖如圖44所示。（2）定時到，停止運行細(xì)格柵機2h。（3）若液面處于最高位和最低位之間，啟動污泥回流泵。污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖如圖49所示。另外，COD檢測儀的價格也較昂貴，增加了控制系統(tǒng)的成本。人工進(jìn)行加氯量控制，不僅對操作工人不安全，而且投加量也難以準(zhǔn)確控制。其PID調(diào)節(jié)的模糊控制過程與上述兩個非線性控制環(huán)節(jié)類似，具有大時滯、非線性的特點。然而，ki值的引入使得系統(tǒng)的響應(yīng)的快速性下降，穩(wěn)定性變差。USS協(xié)議是主從結(jié)構(gòu)的協(xié)議，規(guī)定了在USS 總線上可以有一個主站和最多30 個從站；總線上的每個從站都有一個站地址（在從站參數(shù)中設(shè)定），主站依靠它識別每個從站；每個從站也只對主站發(fā)來的報文做出響應(yīng)并回送報文，從站之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。Baud設(shè)置波特率為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。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。在間歇運行過程時，粗格柵機運行20min定時到后停止運行2h，2h定時到后又開始運行20min。而轉(zhuǎn)碟曝氣機根據(jù)溶解氧儀反饋的模擬量經(jīng)PLC運算后通過變頻器控制其進(jìn)行工頻運行還是變頻運行，進(jìn)行加速還是減速運行，同時控制分離機的運行與停止。各模塊程序在仿真軟件上進(jìn)行調(diào)試時也能實現(xiàn)相應(yīng)功能的控制。在設(shè)計過程中主要從硬件和軟件兩個方面的問題進(jìn)行，工業(yè)污水處理系統(tǒng)中，主要的硬件問題包括機械結(jié)構(gòu)、硬件選型和PLC的外圍電路設(shè)計和接線