【正文】 兩種：一種是由粗瓷或剛玉等燒結而成的普通曝氣管，這種管壁在燒結過程中產(chǎn)生許多極微小的孔隙，它的主要特點是能產(chǎn)生微小的氣泡，～，氣、液接觸面積大，氧利用率高，一般可達到20～25％；其缺點是氣壓損失較大，易堵塞，送入的空氣需經(jīng)過濾處理，易損壞，一旦損壞，氧利用率就開始快速下降。鼓風機將空氣通過一系列管道輸送到安裝在池底部的曝氣器，通過曝氣器，使空氣形成不同尺寸的氣泡。從國外引進污水廠的自動控制系統(tǒng)已廣泛采用集散式計算機監(jiān)控系統(tǒng)，應用了自動化程度較高的檢測儀表，各種新工藝、新設備大量出現(xiàn)并得到應用。我國城市污水處理設施的建設比較緩慢，城市污水處理率不到7％，大量污水未經(jīng)處理而直接排入江河、湖泊。而中國迅速進行的工業(yè)化、城市化，不可避免地會加快水污染速度。由于水污染控制的相對滯后，受污染的水體逐年增加，也加劇了水資源的短缺。因此世界各國對城市污水都采用集中處理的辦法。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，實行集體巡檢；八十年代應用分析儀表和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成投產(chǎn)，我國污水處理控制系統(tǒng)的自動化水平有了很大提高?！　?）鼓風曝氣設備　　鼓風曝氣系統(tǒng)由鼓風機、曝氣器和一系列連通的管線組成?！　∑涔ぷ髟硎牵嚎諝鈴奈馀萜貧夤芎笊w的通氣孔進入曝氣管，曝氣管的管壁上密布者許多細小的孔隙，管內(nèi)空氣在壓力差的作用下，從管壁的孔隙中擴散出來，在污水形成許許多多微小的氣泡，并造成水的紊流，從而達到了將空氣中的氧溶入水中的目的。但由于這種膜片的開孔直徑直接影響到氧的利用率，因此，開孔直徑應適當。但由于產(chǎn)生氣泡的直徑較大，氧利用率相對微孔曝氣器要低，一般在15～19％之間。因此，這種曝氣器的使用壽命較長，可達8～10年。換言之，它是促進氣體與液體之間物質交換的一種手段。本設計開發(fā)的意義在于運用西門子PLC對污水處理氧化溝曝氧機控制系統(tǒng)進行控制。對于其控制系統(tǒng)的設計，我們可以利用PLC的模擬量模塊，對數(shù)字信號進行采樣處理，通過變頻器控制曝氧機的轉速實現(xiàn)曝氧機對污水處理氧化溝的控制。在單片機誕生之前，為了滿足工控對象的應用要求，只能將通用計算機進行機械加固、電氣加固后嵌入到對象體系中構成自動駕駛儀、輪機監(jiān)控系統(tǒng)等。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電器操作維護人員的技能和習慣，擯棄了微機常用的計算機編程語言的表達形式，獨具風格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言和模塊化的軟件結構，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學，而且調(diào)試和查錯都變得很容易。系統(tǒng)程序一般包括下列幾部分：① 檢查程序；②翻譯程序；③監(jiān)控程序。此外，相對而言，PLC也更具有以下的優(yōu)勢：①PLC的軟件簡單易學、使用維護較為方便；②PLC集三電（即電控、電儀、電傳）于一體，適用各種規(guī)模的自動化系統(tǒng)；③PLC可靠性高、抗干擾能力強；④PLC網(wǎng)絡的的性能價格比高。通用性好：由于可編程控制器采用模塊化結構，一般有CPU 模塊、電源模塊、PID模塊、模擬輸入和輸出模塊等，可以用這些模塊靈活的組成各種不同的控制系統(tǒng)，對不同的控制系統(tǒng)，只需選取不同的模塊即可，因而具有很好的適用性。PLC為核心控制器，通過檢測操作面板按鈕的輸入，流速傳感器的輸入，溶氧儀模擬量的輸入完成曝氧機運行，停止和調(diào)速。存儲器（Memory）可編程控制器的控制中樞，在系統(tǒng)監(jiān)控下工作，承擔著將外部輸入的信號的狀態(tài)寫入映像寄存器區(qū)域，然后將結果送到輸出映像寄存器區(qū)域。一種是直流輸入，一種是交流輸入。晶閘管輸出型CPU通過光耦電路的驅動，使雙向晶閘管通斷，可以驅動交流負載；晶體管輸出型CPU通過光耦電路的驅動，使雙晶體管通斷，驅動直流負載。根據(jù)被控制對象對PLC控制系統(tǒng)的技術和要求，確定用戶所需的輸入、輸出設備，據(jù)此確定PLC的I/O點數(shù)。PLC則采用循環(huán)掃描工作方式，在PLC中，用戶程序按先后順序存放。②PLC檢查是否有與編程器和計算機的通信請求，若有則進行相應處理，如接收由編程器送來的程序、命令和各種數(shù)據(jù)，并把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、出錯信息等發(fā)送給編程器進行顯示。而PLC是以反復掃描的方式工作的，它是循環(huán)地連續(xù)逐條執(zhí)行程序，任一時刻它只能執(zhí)行一條指令，這就是說PLC是以“串行”方式工作的。這樣有可能造成輸出點數(shù)的浪費，增加成本。通過對系統(tǒng)原理及控制要求分析可知，結合系統(tǒng)的控制電路圖（見附錄Ⅰ）可知：在氧化溝曝氧機控制系統(tǒng)中我選用的是S7200 CPU 224。S7200 CPU 最多可以支持 8 個 PID 控制回路（8 個 PID 指令功能塊）。積分作用的強弱取決于積 分時間常數(shù)T， T越大，積分作用越弱，反之則越強。圖中sp ( t) 是給定值, p v ( t) 為反饋量, c( t) 為系統(tǒng)的輸出量,PID控制器的輸入輸出關系如式1 所示:式中: M ( t)為控制器輸出, M 0 為輸出的初始值,e( t) = sp ( t) p v ( t) 為誤差信號。在滿足生產(chǎn)機械要求的前提下，變頻器容量越小越經(jīng)濟。通常超聲波傳感器探頭安裝在罐頂，超聲波變送器安裝在附近方便的地方。廣泛應用于污水處理中，活性污泥池中通過氧的測量和調(diào)節(jié)以便在生物降解過程中達到高效。全面介紹了在實際應用中曝氣轉刷的三種控制方式, 其中計算機系統(tǒng)自動控制方式中的變頻調(diào)速控制可以實現(xiàn)節(jié)能。因而, 在采用氧化溝工藝的污水處理廠的自動控制中, 采用變頻器對曝氣轉刷進行變頻調(diào)速, 使之根據(jù) DO 值的變化在一定范圍內(nèi)( 35 rpm~ 75 rpm) 降低或提高曝氣轉刷的轉速, 不僅能保證良好的污水處理效果, 而且還有顯著的節(jié)能效果。工藝專業(yè)工程師常采用單速或雙速驅動電機,忽略了調(diào)頻節(jié)電的經(jīng)濟效果。當氧化溝中混合液溶解氧量過高,需要減小曝氣量時,通常的控制方法是降低可調(diào)式溢流堰,減小曝氣轉刷的浸深。而采用變頻調(diào)速方法調(diào)節(jié),充氧能力稍有減小( 即轉速稍有降低) , 消耗功率便有較大幅度的減小。從安全生產(chǎn)考慮,就地設置是十分必要的,由維修人員控制,必要時設置更為安全的保護措施。相應地有氧化還原電位的變頻調(diào)速控制的方式。對比較得出的偏差進行 PID( 比例、積分、微分) 運算,并以此結果控制變頻器的輸出頻 率, 以調(diào)整曝氣轉刷的轉速, 使曝氣轉刷的充氧能力得到改變。當溶解氧測量測量值高于設定值時,逐臺降低裝有變頻器的曝氣轉刷的轉速,若溶解氧仍高于設定值, 逐臺關閉曝氣轉刷至所需溶解氧設定值。在設計上溶解氧儀和氧化還原電位計輸入信號連接在PLC不同的輸入模塊上, 以免由于模塊的損壞造成控制失調(diào)。PLC與變頻器進行通訊控制，但是要求變頻器與PLC擁有同一的通訊硬件架構與通訊協(xié)議。其外接電路圖如下圖310所示。曝氧機控制系統(tǒng)是利用PLC作為主控制器，變頻器，傳感器輔助控制來實現(xiàn)對曝氣機的轉速的控制系統(tǒng)。通過PLC來控制閥門，從而調(diào)節(jié)流速。父母是偉大的，因為他們不辭辛勞地工作來供我讀書、消費，這也成為我在學習過程中不斷向前的動力。附錄A 污水處理氧化溝曝氧機控制系統(tǒng)的控制電路圖附錄B 對應梯形圖的指令表㈠：ST X 0 OR R 0 AN/ X 1 OT R 0 ST R 0 AN/ X 1 PSHS OT Y 0 RDS OT Y 1 POPS F0 (MV) WX 9 DT 0 ST DT 0 K 0 AN= DT 0 K 14 PSHS RST Y 2 RDS RST Y 3 POPS SET Y 4 ST DT 0 K 14 AN= DT 0 K 28 PSHS RST Y 2 RDS SET Y 3 POPS RST Y 4 ST DT 0 K 28 ㈡：AN= DT 0 K 42 PSHS RST Y 2 RDS SET Y 3 POPS SET Y 4 ST DT 0 K 42 AN= DT 0 K 56 PSHS SET Y 2 RDS RST Y 3POPS RST Y 4 ST DT 0 K 56 AN= DT 0 K 70 PSHS SET Y 2 RDS RST Y 3 POPS SET Y 4 ST DT 0 K 70 AN= DT 0 K 84 PSHS SET Y 2 ㈢： RDS SET Y 3 POPS RST Y 4 ST DT 0 K 84 PSHSSET Y 2 RDS SET Y 3 POPS SET Y 4 ST R 0 AN/ T 11 PSHS AN/ T 1 OR T 4 AN/ T 5 OR T 8 OT Y 5 POPS TM X 0 K 50 ST T 0 AN/ T 11 PSHS ST/ T 2 OR T 4 AN/ T 5 ST T 7 AN/ T 9 ORS OR T 10 OT Y 6 POPS TM X 1 K 100 ST T 1AN/ T 11 PSHS ㈣：ST/ T 3 OR T 4 AN/ T 5 ST T 6 AN/ T 8 ORS OR T 10 OT Y 7 POPS TM X 2 K 50 ST T 2 AN/ T 11 PSHS AN/ T 7 OR T 10 OT Y 8 POPS TM X 3 K 100 ST T 3 AN/ T 11 TM X 4 K 50 ST T 4 AN/ T 11 TM X 5 K 600 ST T 5AN/ T 11 TM X 6 K 50 ST T 6 AN/ T 11 TM X 7 K 100 ST T 7 AN/ T 11 TM X 8 K 50 ST T 8 AN/ T 11 TM X 9 K 100 ST T 9 ㈤：AN/ T 11 TM X 10 K 50 ST T 10 AN/ T 11 TM X 11 K 600 ST X 2 AN/ X 1 OT Y 9 ST X 3 AN/ X 1 OT Y A ST X 2 OR X 3 AN/ X 1 OT Y B E