【正文】 行組態(tài)，很容易對(duì)測(cè)量的液位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)。在使用氧化溝作為污水處理工藝的城市污水處理廠中, 曝氣轉(zhuǎn)刷的能耗占總能耗的 40% 左右, 因而, 降低曝氣轉(zhuǎn)刷的能耗能取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。性質(zhì)的負(fù)載,即負(fù)載轉(zhuǎn)矩 M 與轉(zhuǎn)速 n 的平方成正比:M = Kn 2式中: K 為比例系數(shù)。假如曝氣轉(zhuǎn)刷的額定功率為 45 kW( 9m),與之配套的變頻器價(jià)格約為2萬(wàn)元, 一年運(yùn)行8760h,裝變頻器后節(jié)電率為 30% ,每年可節(jié)電 11260 kW h, ,不到一年就可以收回成本,因而曝氣轉(zhuǎn)刷采用變頻調(diào)速經(jīng)濟(jì)是合算的。1. 運(yùn)行時(shí)間表控制 PLC 根據(jù)設(shè)定的 24 h 運(yùn)行表來確定轉(zhuǎn)刷的開停,應(yīng)預(yù)先計(jì)算出來并列成操作表格或做成處理廠操作手冊(cè)的一個(gè)章節(jié),方便操作人員辯別工況?？紤]到溶解氧變化的滯后,調(diào)整轉(zhuǎn)刷臺(tái)數(shù)的最小時(shí)間間隔為 15~ 30m in(根據(jù)實(shí)際工況調(diào)整)。在控制過程中，由于操作不當(dāng)或設(shè)備故障等原因，各種過程參數(shù)會(huì)超出正常工作范圍，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)越界的過程參數(shù)，常設(shè)置信號(hào)報(bào)警電路。氧化溝中的曝氣轉(zhuǎn)刷具有充氧、混合和推流等功能, 其中充氧功能占主要地位。他不僅細(xì)心地為我指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)，而且淵博的學(xué)識(shí)和樸實(shí)無華的工作作風(fēng)更是令人受益。參考文獻(xiàn)李光飛. 51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M] .北京：航空航天大學(xué)出版社，2003吳堅(jiān)，趙英凱. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[M]. 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2002[M].西安交通大學(xué)出版社，1997翟玉文，[J]. 電子測(cè)量技術(shù). 2002 (5)：（模擬部分）[M].華中理工大學(xué)出版社，2001（數(shù)字部分）[M].華中理工大學(xué)出版社，2002林紀(jì)鵬，王君編. 傳感器技術(shù)[C].傳感器技術(shù)編輯部，[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1997程啟明. 8098單片機(jī)控制電阻爐溫度系統(tǒng)[J]. 電測(cè)與儀表. 199411姚振群，1111111. 2011[J].中國(guó)工業(yè)自動(dòng)化培訓(xùn)網(wǎng)，2009,52PL7Communication Application Specific Functions. Schneider Automation GmbH. July 1998致 謝經(jīng)過一段長(zhǎng)時(shí)間的努力，自己終于基本上完成了這一畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。 系統(tǒng)的工作流程圖 氧化溝曝氣沉砂池控制自動(dòng)過程開始？轉(zhuǎn)手動(dòng)控制啟動(dòng)分離機(jī)和變頻啟動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)YN檢測(cè)污水含氧量含氧量超過設(shè)定值？變頻器速度達(dá)到100%YN維持現(xiàn)狀N轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)工頻運(yùn)行Y 氧化溝曝氣系統(tǒng)工作流程圖 系統(tǒng)的梯形圖程序 程序說明：總 結(jié)隨著我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)和儀表檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化調(diào)節(jié)儀表逐漸被污水處理廠所采用。 變頻器與PLC電路連接PLC與變頻器的鏈接無非通過3種方式：PLC的數(shù)字量輸出與變頻器的數(shù)字量輸入連接，這樣通過PLC可以進(jìn)行多段數(shù)以及起停的控制。由于方式 2 與方式 3 具有相同的結(jié)構(gòu)和功能,現(xiàn)以方式2溶解氧的變頻調(diào)速為例說明控制過程。好氧段混合液的ORP 值則應(yīng)控制在 40 mV 之上。由圖中看出,調(diào)節(jié)曝氣轉(zhuǎn)刷的浸深使充氧能力增大或減小,只能使消耗功率有較小的改變。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流小,即實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。 變頻器與曝氧機(jī)的電路連接變頻器用于曝氣轉(zhuǎn)刷的自控中, 通過調(diào)節(jié)曝氣轉(zhuǎn)刷的轉(zhuǎn)速, 實(shí)現(xiàn)氧化溝需氧量與充氧量的最佳匹配, 在保證出水水質(zhì)的同時(shí), 可以最大限度的降低能耗。 傳感器選擇流速的測(cè)量我選擇的是TFT32超聲波液位計(jì)/多功能變送器，格萊公司TFT32超聲波液位計(jì)能連續(xù)測(cè)量、顯示、傳送和控制罐或泵站中的液位。（3）PLC中PID控制器的實(shí)現(xiàn) PLC的PID控制器的設(shè)計(jì)是以連續(xù)的PID控制規(guī)律為基礎(chǔ), 將其數(shù)字化, 寫成離散形式的PID方程, 再根據(jù)離散方程進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)。在下載了程序之后，S7200將保留所需的邏輯，用于監(jiān)控應(yīng)用程序中的輸入輸出設(shè)備。控制系統(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果它們之中既有交流220V的接觸器、電磁閥，又有直流24V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出點(diǎn)數(shù)有可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。自診斷內(nèi)容為I/O部分、存儲(chǔ)器、CPU等，發(fā)現(xiàn)異常停機(jī)顯示出錯(cuò)。接口電路PLC接口電路分為I/O擴(kuò)展接口電路和外設(shè)通信接口電路兩類（1）I/O擴(kuò)接口電路I/O擴(kuò)展接口電路用連接I/O擴(kuò)展單元，可以用來擴(kuò)充開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)和增加模擬量的I/O端子。輸入電路通常以光電隔離和阻容濾波的方式提高抗干擾能力，~15ms之間。由于其具有極高的性價(jià)比，在以下幾方面都有優(yōu)越的表現(xiàn)：極高的可靠性、程序易于掌握，實(shí)時(shí)特性功能、編程語(yǔ)言指令豐富，操作簡(jiǎn)便，有豐富的擴(kuò)展功能。輸出接口電路將中央處理器送出的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、電動(dòng)機(jī)等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。STC系列單片機(jī)主要特點(diǎn)：①增強(qiáng)型12時(shí)鐘/機(jī)器周期、6時(shí)鐘/機(jī)器周期8051CPU；②工作電壓：(5V單片機(jī))/（3V單片機(jī)）；③工作頻率范圍：040MHz，相當(dāng)于普通8051的080MHz,實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz；圖21 STC單片機(jī)功能示意圖④用戶應(yīng)用程序空間4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字節(jié)；⑤片上集成1280字節(jié)/512字節(jié)RAM；⑥通用I/O口（32/36個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向/弱上拉；⑦ISP/IAP，無需專用編程器/仿真器可通過串口（）直接下載用戶程序，8K程序3秒即可完成一片；⑧內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，外部晶體20M以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路?，F(xiàn)在，各國(guó)特別是發(fā)達(dá)國(guó)家每年都花巨大的人力、財(cái)力用于工業(yè)污水的治理。 污水處理氧化溝曝氧機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及研究意義《污水處理氧化溝曝氧機(jī)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)》的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容要求如下：⑴水流速度和水含氧量檢測(cè)電路及其信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)；⑵檢測(cè)數(shù)據(jù)處理及通訊設(shè)計(jì)；⑶自動(dòng)故障檢測(cè)及安全保護(hù)、報(bào)警電路設(shè)計(jì)；⑷控制算法研究及軟件設(shè)計(jì)等。總的來說，動(dòng)態(tài)曝氣器是由大孔雙向旋混、套筒強(qiáng)化旋混和圓罩阻擋擴(kuò)散等各種結(jié)構(gòu)作用，使氣相在液相中碰撞、剪切和分割，從而形成混合性擴(kuò)散。按照安裝的型式，可分為提升式微孔曝氣器及固定式微孔曝氣器。同時(shí)國(guó)外較早的將SCADA技術(shù)引入到給水排水工程中，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。第4章 曝氧機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 26 系統(tǒng)的工作流程圖 26 系統(tǒng)的梯形圖程序 27總 結(jié) 28參考文獻(xiàn) 29致 謝 30附錄A 污水處理氧化溝曝氧機(jī)控制系統(tǒng)的控制電路圖 31附錄B 對(duì)應(yīng)梯形圖的指令表 32 第1章 緒論 污水處理概述水是一切生物生存必不可少的物質(zhì)之一，沒有水的世界是無法想象的。 污水處理氧化溝曝氣機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生發(fā)展及研究現(xiàn)狀國(guó)外的一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如英、美、日等國(guó)，由于這些國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，很早的實(shí)現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)代化，并且經(jīng)濟(jì)發(fā)展得很快，這就引發(fā)了環(huán)境問題特別是水污染問題，但也得到了這些國(guó)家的重視，投入大量的人力、物力進(jìn)行水處理的研究，在研究水處理新理論和工藝的同時(shí)，也重視污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究。鼓風(fēng)系統(tǒng)的曝氣器主要分為微氣泡、中氣泡、大氣泡、水力剪切、水力沖擊及空氣升液等類型?！　?）動(dòng)態(tài)曝氣器　　動(dòng)態(tài)曝氣器是一種新型的曝氣器，屬于固定安裝式的微氣泡曝氣器，它由圓罩、旋混筒、旋混圈、套接頭抱箍和配氣管組成。本文介紹的只是其中極少的幾種，所作的論述也只是根據(jù)本地區(qū)的有限幾家污水處理場(chǎng)的情況而作，一些看法帶有很大的片面性和局限性。其中，前四個(gè)部分為4個(gè)章節(jié)，第1章為緒論（即本章），主要介紹本研究課題的來源和學(xué)術(shù)背景以及理論與實(shí)際意義；第2章為系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行主控器的分析；第3章為系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是對(duì)系統(tǒng)的控制器、變頻器及其他裝置的型號(hào)選擇，并且對(duì)系統(tǒng)所涉及的模塊化電路的講解；第4章為系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，通過對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路的完全理解與掌握，得出系統(tǒng)工作時(shí)的整體流程圖，再使用西門子PLC的編程軟件來編寫出整個(gè)控制系統(tǒng)的梯形圖程序。在品種眾多的單片機(jī)中，51系列單片機(jī)以其結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)完整、特殊功能寄存器的規(guī)范化以及指令系統(tǒng)的控制功能等特色，成為單片機(jī)中的主流機(jī)型。㈡ 電源部件 電源部件將交流電源換成供PLC的中央處理器、存儲(chǔ)器等電子電路工作所需要的直流電源，使PLC能正常工作，PLC內(nèi)部電路使用的電源是整體的能源供給中心，它的好壞直接影響PLC的功能和可靠性，因此目前大部分PLC采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。由于工業(yè)污水處理電氣控制系統(tǒng)涉及較多的輸入輸出端口，其控制過程相對(duì)復(fù)雜，因此采用 CPU224 作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)。大型PLC的CPU多用位片式結(jié)構(gòu)，具有高速數(shù)據(jù)處理能力。根據(jù)輸入、輸出電路的結(jié)構(gòu)形式不同，I/O借口又可以分為開關(guān)量I/O和模擬量I/O兩大類。這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，按用戶程序進(jìn)行運(yùn)算處理，然后順序向輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。一方面要選擇PLC的容量，另一方面要選擇PLC的型號(hào)及外設(shè)。因此S7200系列具有極高的性能/價(jià)格比。2)使用PID功能指令它是用于PID控制的子程序, 與模擬量輸入輸出模塊一起使用, 可以得到類似于使用PID過程控制的效果, 但價(jià)格便宜的多。若都通過，則預(yù)選的變頻器容量便選定了；否則從（2）開始重新進(jìn)行，直到通過為止。3. 實(shí)用轉(zhuǎn)換工具能夠與COS41，COM2x3D兼容 。在恒轉(zhuǎn)矩情況下,當(dāng)電源頻率在低于工頻( 50 H z)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n 與電磁轉(zhuǎn)矩 M 之關(guān)系，即機(jī)械特性見圖 1。與采用減小曝氣轉(zhuǎn)刷的浸深的方法相比,變頻調(diào)速可高效地實(shí)現(xiàn)需用功率與實(shí)際供給功率的合理匹配。3）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制方式 當(dāng)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到自動(dòng)位置時(shí),由PLC內(nèi)部程序完成轉(zhuǎn)刷的自動(dòng)控制。其控制示意圖見圖 3。( 宜設(shè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視示屏系統(tǒng)) ( 1) 轉(zhuǎn)刷的變頻調(diào)速運(yùn)行狀態(tài)。本部分主要是指PLC的梯形圖程序設(shè)計(jì)。根據(jù)工藝條件要求，編制出相應(yīng)的控制程序，再在模型設(shè)備上進(jìn)行調(diào)試和檢驗(yàn)，配合計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)可編程序控制器的程序輸入、輸出控制信號(hào)及對(duì)運(yùn)行結(jié)果的實(shí)時(shí)監(jiān)控。我知道在設(shè)計(jì)過程中，懶惰的性格使自己在進(jìn)程上拖得較慢，但是，我更明白自己付出了最大的努力，而且自己堅(jiān)持下來了，未曾言棄，也未曾丟掉嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。換言之，它是促進(jìn)氣體與液體之間物質(zhì)交換的一種手段。當(dāng)變頻器發(fā)生故障或電動(dòng)機(jī)過流時(shí)，即NC閉合或FR斷開，相應(yīng)的報(bào)警指示燈HL5或HL6點(diǎn)亮，并且報(bào)警電鈴HA響。 同樣全部轉(zhuǎn)刷停止時(shí),當(dāng)停止時(shí)間超過最大停止時(shí)間而測(cè)量值未到下限值,則轉(zhuǎn)到方式 1 運(yùn)行。2. 溶解氧的變頻調(diào)速控制 當(dāng)進(jìn)水變化較大,人為無法確定某段時(shí)間耗氧量的情況下,為了降低運(yùn)行成本, 又要保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo),可采用溶解氧的變頻調(diào)速控制。因而,氧化溝中的曝氣轉(zhuǎn)刷可采PLC分站來實(shí)現(xiàn)控制并與控制其它部分的PLC分站一起實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)污水處理廠的自動(dòng)控制。(3) 曝氣轉(zhuǎn)刷低效運(yùn)行的原因 由于按需氧和供氧關(guān)系作選型依據(jù),實(shí)際上曝氣轉(zhuǎn)刷的定速運(yùn)行與實(shí)際需氧量是不適應(yīng)的。此外, 氧化溝中 DO 值過低, 則好氧菌活性下降, 微生物難以形成易沉淀的絮體。TFT32有LEVEL 模式和RANGE模式，以厘米、英寸或百分比顯示液位。變頻器是一種把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置。 被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制中，尤其適應(yīng)用于可建立精確的數(shù)學(xué)模型的確定控制系統(tǒng)。如對(duì)PLC與智能儀表及上位機(jī)之間有靈活方便的通信要求或?qū)LC的計(jì)算速度、用戶程序容量等有特殊要求時(shí)，就要求設(shè)計(jì)者對(duì)市場(chǎng)上流行的PLC品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。PLC經(jīng)過這5個(gè)階段的工作過程，稱為一個(gè)掃描周期，完成一個(gè)周期后，又重新執(zhí)行上述過程，掃描周而復(fù)始地進(jìn)行。 PLC的基本工作原理 PLC雖然具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。優(yōu)點(diǎn)是過載能力強(qiáng)，