【正文】 變頻器簡介 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(kuò)展一個(gè)模擬量輸入輸出擴(kuò)展模 塊。接觸器 KM KM KM6分別控制 M M M3 的工頻運(yùn)行；接觸器 KM KM9 分別控制 M M3 的變頻運(yùn)行； FR FR FR3 分別為三臺(tái)電機(jī)過載保護(hù)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(yùn)行粗、細(xì)格柵機(jī)，進(jìn)行間 歇運(yùn)行，即運(yùn)行一段時(shí)間然后停止一段時(shí)間，循環(huán)進(jìn)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(qiáng)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。 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） 11 (3）氧化溝系統(tǒng)。 圖 41 工業(yè)污水處理系統(tǒng)基本組成示意圖 (1）進(jìn)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(yùn)算輸出控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)。大多數(shù)為人工方式控制的輸入檢測，主要有自動(dòng)按鈕、手動(dòng)按鈕、格柵機(jī)啟動(dòng)按鈕、清污機(jī)啟動(dòng)按鈕、潛水泵啟動(dòng)按鈕、潛水?dāng)嚢铏C(jī)啟動(dòng)按鈕、污泥回流泵按鈕、曝氣機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)率低等極大地影響了城市發(fā)展。響應(yīng)快，實(shí)時(shí)性好。由計(jì)算機(jī)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(dòng)化水平和管理水平，其主要特點(diǎn)如下：采用分級(jí)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(duì)污水進(jìn)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(qiáng)的緩沖能力。 A2/O 是一種厭氧 — 缺氧 — 好氧工業(yè)污水處理工藝。該工藝的缺點(diǎn)有：普通曝氣池占地多，建設(shè)投資大，滿 足國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)指標(biāo)范圍小、易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，磷和氮的去除率低。 工業(yè)污水處理的方法主要有物理、化學(xué)、物理化學(xué)，以及生物等幾種。 好氧有機(jī)污染物的性質(zhì)穩(wěn)定，在微生物的作用下，借助微生物的新陳代謝功能而降解為無機(jī)物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無機(jī)物。因此建設(shè)符合我國國情的污水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)降低工業(yè)污水處理成本、改善環(huán)境 、建立可持續(xù)發(fā)展社會(huì)和和諧社會(huì)、保持我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義。因此，有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、計(jì)量自控檢測儀表使用、 PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)，將為當(dāng)前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法?，F(xiàn)在，這些國家的工業(yè)污水處理水平又有了進(jìn)一步提高，興建了一批具有脫氮除磷功效的設(shè)施，對(duì)水體質(zhì)量改善和水環(huán)境保護(hù)起了重大的作用。污水廠污泥處置問題在“九五”科技攻關(guān)中受到重視，并配套開發(fā)成套的污泥處理。眾多跡象表面，水資源的短缺無疑將成為制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的瓶頸，因此世界各國越來越重視水處理和水的再利用，通過各種技術(shù)進(jìn)一步提高供水質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。隨著社會(huì)的發(fā)展，水資源已經(jīng)成為影響工業(yè)發(fā)展的重要因素，現(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)工藝和設(shè)備對(duì)水質(zhì)要求越來越高。 PLC 選型 .................................................... 14 PLC 的 I/O 資源配置 .......................................... 14 其他資源配置 ................................................ 17 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..................................................... 23 總 體流程設(shè)計(jì) ................................................ 23 曝氣過程控制的任務(wù) .......................................... 31 氯氣投加環(huán)節(jié) ................................................ 32 絮凝劑投加環(huán) ................................................ 33 PID 控制 .................................................... 33 PLC 和變頻器通訊 ............................................ 34 5 調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果 ................................................... 35 硬件系統(tǒng)的調(diào)試 .............................................. 35 軟件系統(tǒng)的調(diào)試 .............................................. 35 運(yùn)行結(jié)果 .................................................... 36 結(jié) 論 .............................................................. 37 參考文獻(xiàn) ........................................................... 38 致 謝 .............................................................. 39 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） 1 1 緒 論 水與人的生活息息相關(guān)，特別在現(xiàn)代社會(huì)生活及生產(chǎn)中人們對(duì)水的需求量與日俱增。免 費(fèi) 下 載 畢業(yè)論文 基于 PLC的工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于 PLC的工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 目前，我國大多數(shù)污水處理控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平不高、安全性低、管理不當(dāng)，效率普遍低于世界標(biāo)準(zhǔn)。 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的工作原理 ..................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 我國淡水資源不斷減少，而且污染現(xiàn)象較為嚴(yán)重。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(xiàng)目的實(shí)施已經(jīng)刻不容緩。研究成果己被應(yīng)用于大批工業(yè)污水處理廠。這些工業(yè)污水處理廠的投入對(duì)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(yàn)。因此，從環(huán)保、注水等多方面的因素考慮，對(duì)于工業(yè)污水處理非常有必要。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(jì)建設(shè)和發(fā)展。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)。因此，在選擇工業(yè)污水處理工藝的時(shí)候必需要認(rèn)真考慮當(dāng)?shù)匚鬯那闆r，以及實(shí)際的工業(yè)污水處理的環(huán)境。該工藝的優(yōu)點(diǎn)有：有機(jī)物去除率高，污泥負(fù)荷高，池的容積小，耗電省，運(yùn)行成本低。 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(gè) A 代表 Anaerobic（厭氧的），后一個(gè)A 代表 Anoxic（缺氧的）； O代表（好氧的）。 B段與常規(guī)活性污泥法相識(shí)，負(fù)荷較低。 總體而言， 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(duì)于有脫氮要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般不宜采用。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(qiáng)處理效果，如復(fù)合堿、氯氣、油絮凝劑等。 DCS 是集散控制系統(tǒng)的簡稱，又稱為分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)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。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(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換，從而實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)：可以用計(jì)算機(jī)豐富的軟件、硬件資源。 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(duì)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)。 （ 1）按鈕輸入檢測。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(jī)增加或減少其含氧量。 主要組成部分 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(jī)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。沉砂池中分離機(jī)的運(yùn)行和后續(xù)處理中的轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的運(yùn)行同步，即啟動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的時(shí)候同時(shí)啟動(dòng)分離機(jī)，對(duì)沉砂池中的沙粒進(jìn)行排除。沉淀系統(tǒng)主要設(shè)備為刮泥機(jī)，其功能是對(duì)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(jī)在整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)后就開始持續(xù)運(yùn)行。操作面板主要包括手動(dòng)、自動(dòng)、各類設(shè)備的啟動(dòng)按鈕等。 (1）接通電源，啟動(dòng)自動(dòng)控制方式，啟動(dòng)潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。三臺(tái)電機(jī)分別為潛水泵電機(jī)（ M1）、清污機(jī)電機(jī)（ M2）、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)電機(jī)（ M3）。正好可以滿足控制系統(tǒng)的 I/O 需求。 接觸器選型 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(dòng)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(jī)接觸器、清污機(jī)接觸器、潛水泵接觸器、分離機(jī)接觸器、轉(zhuǎn)碟曝 氣機(jī)接觸器、潛水?dāng)嚢铏C(jī)接觸器、刮泥機(jī)接觸器等。也可以很方便地組合成可逆接觸器、星 三角起動(dòng)器。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。 （ 2）脈寬 調(diào)制 (PWM) 實(shí)現(xiàn)方法就是在每半個(gè)周期內(nèi)，把輸出電壓的波形分割成若干個(gè)脈沖波，每個(gè)脈沖的寬度為 t1，每個(gè)脈沖間的間隔寬度為 t2，則脈沖的占空比Υ=tl/(t2+tl)。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” )。新系列的變頻器一般都提供了設(shè)置自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能。 變頻器參數(shù)設(shè)置 該工業(yè)污水處理系統(tǒng)中的 MM430 變頻器是一種風(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)，尤其適合用于工業(yè)部門的水泵和風(fēng)機(jī)。 型號(hào)含義：如 Y2200L12Y：“ 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)座長短號(hào)，“ 1”表示鐵心長度序號(hào)，“ 2”表示極數(shù)，“ Y”表示第一種設(shè)計(jì)（可省略）。 超聲波液位差計(jì)精度較高，且有多種量程可供選擇，其輸出信號(hào)有一下三種：可編程繼電器輸出、高精度 4～ 20mA 模擬信號(hào)輸出、 RS485 通信口輸出，可根據(jù)需要的信號(hào)選擇輸出，作為 PLC 的輸入信號(hào)。超聲波液位差計(jì)具有精度高，壽命長，穩(wěn)定可靠，安裝維護(hù)方便等特點(diǎn) 。它是根據(jù)電池原理而設(shè)計(jì)的，本身就是個(gè)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。 % FS 溶解氧：177。 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） 23 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jì)基本完成后，就要開始軟件部分的設(shè)計(jì)，根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求和硬件部分的設(shè)計(jì)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(jì)。 （ 2）啟動(dòng)粗格柵系統(tǒng)。以及污泥脫水系統(tǒng)程序，以下將分別介紹各個(gè)子程序的工作過程。 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(yùn)行和停止，其工作過程包括以下幾個(gè)方面： （ 1）自動(dòng)過程開始啟動(dòng)潛水泵。 （ 3） 2h 定時(shí)到，運(yùn)行細(xì)格柵機(jī) 20min，循環(huán)進(jìn)行。 （ 4）若液面高于最高位傳感器時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)。 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） 30 圖 49 污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖 在設(shè)計(jì)程序過程中，會(huì)用到許多中間繼電器、寄存器、定時(shí)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。所以有必要找出簡單、可行的控制參數(shù)。投加量少了，達(dá)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。由于混凝過程的復(fù)雜性和多變性，混凝投藥的自動(dòng)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。尤其在系統(tǒng)出現(xiàn) 大偏差階段時(shí)，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(shí)間變長。另外，還有一種廣播通訊方式，主站可以同時(shí)給所有從站發(fā)送報(bào)文，從站在接收到報(bào)文并做出相應(yīng)的響應(yīng)后可不回送報(bào)文。 Active 指示哪個(gè)驅(qū)動(dòng)激活，有些驅(qū)動(dòng) 只支持地址 0到 30。 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(jī)、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(jì)反饋來的信息進(jìn)行判斷處理，然后再進(jìn)行輸出控制。細(xì)格柵機(jī)粗格柵機(jī)相似