【文章內(nèi)容簡介】 以時序的邏輯控制為主導(dǎo)，污泥和絮凝劑混合的比例通過污泥電磁流量計、清水流量計和投藥泵投藥量實現(xiàn)。該系統(tǒng)流程控制原理圖（如圖4所示）。 脫水機系統(tǒng)的聯(lián)動控制時序： 條件：各設(shè)備準備就緒，無故障；空壓機、自動配藥池工作正常。 啟動：皮帶輸送機運轉(zhuǎn) 帶式脫水機運轉(zhuǎn) 投藥泵運轉(zhuǎn) 污泥泵運轉(zhuǎn)。 停機：控制順序與啟動順序相反。 時間：根據(jù)實際的運行狀況，可在PLC中設(shè)置各設(shè)備聯(lián)動間隔時間。PLC控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及功能 污水處理廠PLC控制系統(tǒng)由兩臺計算機、8個現(xiàn)場控制站、工藝儀表、電量變送器構(gòu)成。8個現(xiàn)場控制站用于控制現(xiàn)場設(shè)備、采集動態(tài)工藝參數(shù)和設(shè)備工作情況?，F(xiàn)場控制站根據(jù)污水處理廠的實際工藝和構(gòu)筑物的幾何分布，設(shè)置在控制對象和信號源相對集中的幾個單體中，并考慮在不影響控制功能和設(shè)備安全的前提下，盡量節(jié)省投資。本控制系統(tǒng)由8個現(xiàn)場控制站組成。它們分別位于：廠外1泵站；廠外2泵站；廠內(nèi)中心控制室；廠內(nèi)低壓電房；鼓風(fēng)機房（3個站）；脫水機房。0＃工作站～5＃工作站之間采用A1SJ71AR21模塊通過同軸電纜通訊。1工作站和2工作站與廠內(nèi)主工作站的距離4～5公里，且無人值班，故租用電信公司無源電話專線通過調(diào)制解調(diào)器和A1SJ71UC24通信模塊進行泵房設(shè)備控制和數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)控制分布圖（如圖5所示）。 控制系統(tǒng)的控制方式污水處理廠自控系統(tǒng)遵循“集中管理，分散控制，數(shù)據(jù)共享”的原則，設(shè)計選型先進，安全可靠，經(jīng)濟合理，并能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定高效地運行。PLC控制系統(tǒng)滿足污水處理廠運行管理和安全處理的要求，即生產(chǎn)過程自動控制和報警、自動保護、自動操作、自動調(diào)節(jié)、提高運行效率，降低運行成本，減輕勞動強度，對污水處理廠內(nèi)各系統(tǒng)工藝流程中的重要參數(shù)、設(shè)備工作情況等進行計算機在線集中實時監(jiān)測，重要設(shè)備進行計算機在線集散控制，確保污水處理廠的出水水質(zhì)達到設(shè)計排放標(biāo)準?？刂葡到y(tǒng)采用“雙入單出”的模糊控制器。輸入量為pH值給定值與測量值的偏差e以及偏差變化率ec，輸出量為向加藥泵供電的變頻器的輸入控制電壓 u?？刂七^程為控制器定時采樣pH值和pH值變化率與給定值比較，得pH值偏差e以及偏差變化率ec，并以此作為 PLC控制器的輸入變量，經(jīng)模糊控制器輸出控制變頻器輸出頻率n，從而改變加藥量使pH值保持穩(wěn)定。監(jiān)控點的物理參數(shù)，均通過Profibus總線采樣各個模擬量、數(shù)字量信號；控制信號同樣有PLC輸出，以Profibus總線送到各控制站，控制從站通過各種模塊來控制執(zhí)行機構(gòu)的動作。如圖31所示： 操作站Profibus1PLC站2PLC站3PLC站 圖31系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)圖 電氣控制方案 水泵電氣控制 通常我們所使用的電機泵類，其控制原理基本是一致的。因此這里以水泵的電氣控制為例進行介紹。水泵的電氣控制圖如下圖32所示：圖32水泵電氣控制圖 開關(guān)量控制圖 開關(guān)量是我們學(xué)習(xí)中用到最多的輸入、輸出信號。PLC在控制電機的數(shù)字信號是往往會給每個電機設(shè)置備妥、應(yīng)答、故障等數(shù)字輸入信號，同時相應(yīng)的設(shè)置電機的數(shù)字輸出信號驅(qū)動信號，下圖33顯示的是這些開關(guān)量控制的接線控制圖圖33開關(guān)量控制圖 回路控制 格柵機液位差控制回路生活污水中往往含有很多固體懸浮物，如塑料袋、樹枝木塊等，如果不將它們?nèi)コ龑罄m(xù)的污水處理設(shè)備造成損壞。格柵除污機主要作用是去除污水中的大塊固體雜物，保護后面的設(shè)備和設(shè)施不受影響粗格柵間是污水的入口，格柵的投入由手動轉(zhuǎn)為自動。啟動格柵機，柵渣直接收集到格柵機后的運渣小車上，格柵機前后的液位差由超聲波液位差計測量，以檢驗格柵是否堵塞。如液位差超過設(shè)定值，則清污機開始連續(xù)工作，直至液位差低于預(yù)設(shè)值。如果液位差繼續(xù)增加，則觸發(fā)報警。清污機按照設(shè)置時間工作。當(dāng)一臺除污機故障時，此除污機跳出自動程序，變?yōu)槭謩樱l(fā)出報普信號，另一臺除污機繼續(xù)執(zhí)行自動程序；當(dāng)全部除污機故障時，粗格柵自動程序停止，被控設(shè)備都變?yōu)槭謩硬l(fā)出相應(yīng)設(shè)備的報警信號，整個格柵的恢復(fù)運行不是自動執(zhí)行，而是由操作員完成。格柵機液位差控制示意圖如圖34所示：圖34 格柵機液位差回路控制結(jié)構(gòu)圖 溶解氧的回路控制用于測量污水中溶解氧的含量，溶解氧測量儀是污水處理的最重要的儀表之一，是調(diào)節(jié)曝氣機鼓風(fēng)量的重要依據(jù)。溶解氧的測定一般用薄膜法和碘量法，本次試驗選用薄膜電極法。在污水處理過程中，通過曝氣機的運行來控制氧化溝中溶解氧的濃度。曝氣機的轉(zhuǎn)速大小由電動機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。溶解氧控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖35所示。圖35溶解氧控制回路的結(jié)構(gòu)圖圖35中v表示曝氣機轉(zhuǎn)速，Q、S、X分別表示進水流量、氧化溝底物濃度、氧化溝MLSS中濃度；DOst、DOnt分別為水樣中實際溶解氧濃度、溶解氧測量值。整個溶解氧控制系統(tǒng)由曝氣機轉(zhuǎn)速控制環(huán)節(jié)、曝氣機曝氣環(huán)節(jié)、曝氣傳質(zhì)過程和溶解氧檢測環(huán)節(jié)組成。 PH值限的回路控制 在污水處理過程中，PH值是表征水質(zhì)的重要參數(shù)，中和池的PH值控制效果直接影響到出水水質(zhì)，為提高控制效果和精度，系統(tǒng)采用PID控制，使出水PH值穩(wěn)定控制在設(shè)定范圍內(nèi)，保證良好的控制效果。中和池為地上式池。加堿、加酸調(diào)PH值，內(nèi)設(shè)機械攪拌系統(tǒng)，有效容積5一。中和池處所需的設(shè)備有：攪拌機l臺，加藥計量泵4臺(備用2臺)，PH計一套。PH反調(diào)池的PH值控制在8．5～9．5pH之間，當(dāng)PH值小于9．opH時開啟Ca(oH)2計量加藥泵，當(dāng)PH值大于等于9。OpH時C《0H)2計量加藥泵停止運行。中和池加堿、加酸調(diào)PH值，PH值控制在6．8～7．5pH之間，當(dāng)PH值大于等于7．5pH時開啟H2S04計量泵；當(dāng)PH值出現(xiàn)異常時，即PH值小于6．8pH時開啟NaOH計量泵。監(jiān)測污水的酸堿度，當(dāng)污水用過大或過小時都要采取特殊措施，以防活性污泥中的微生物死亡，影響處理效果．選用LP3000C型pH計，精度等級177。 為解決酸堿泵會給泵造成很大損壞，提出2個pH值限的PLC自動控制方案。對于廢水pH值的PLC自動控制系統(tǒng)，低于上限時關(guān)閉酸閥；當(dāng)調(diào)節(jié)池中廢水的pH值低于下限時打開堿閥，高于下限時關(guān)閉堿閥，這樣便使設(shè)備控制在一定的范圍內(nèi)，不致于因頻繁開關(guān)而使設(shè)備損壞。PH值限的控制回路結(jié)構(gòu)如下圖28所示：圖28 PH值限的控制回路結(jié)構(gòu)圖 設(shè)備選型及儀表清單根據(jù)我們對各種儀器儀表的要求，依據(jù)型號、規(guī)格、數(shù)量、及單位和生產(chǎn)廠家都在下列表2中顯示，以便使用。表2 儀表清單序號名稱型號規(guī)格數(shù)量單位廠家粗格柵及進水泵房1超聲波液位差計USK532/US512(2)010m2套瑞普三元2超聲波液位計US503010m1套瑞普三元3儀表箱500*400*3503套國產(chǎn)細格柵旋流沉砂池1PH計及溫度計P33AINN/6028P0/MH474B014pH,5~95℃1套HACH2超聲波液位差計USK532/US512(2)010m2套瑞普三元3儀表箱500*400*3503套國產(chǎn)勻質(zhì)池1超聲波液位計US50305m1套瑞普三元2儀表箱500*400*3501套國產(chǎn)脫水機房1電磁流量計RPMAG62Y01501111011DN1002套瑞普三元2儀表箱500*400*3502套國產(chǎn)計量井1超聲波流量計XLBY200002000m3/h1套瑞普三元2儀表箱500*400*3501套國產(chǎn)氧化溝1溶解氧儀D53A4A1N/5540D0A/MH276R00F020mg/l6套HACH2污泥濃度計TXPRO2+RD240010g/l2套HACH3儀表箱500*400*3508套國產(chǎn)二沉池1泥位計OptiQuant SLM04m2套瑞普三元2儀表箱500*400*3502套國產(chǎn)污泥泵站1超聲波液位計US503010m1套瑞普三元2超聲波流量計XLBY200002000m3/h1套瑞普三元3儀表箱500*400*3502套國產(chǎn)接觸池及出水計量井1在線COD檢測儀CODcr105000mg/l1套HACH2NH3N測定儀5738600/FILTRAX2120mg/l1套HACH3超聲波流量計XLBY200002000m3/h1套瑞普三元4儀表箱500*400*3503套國產(chǎn)第4章 污水處理系統(tǒng)硬件選型和設(shè)計 PLC簡介利用可編程序控制器（PLC）組成遠程自動監(jiān)測系統(tǒng)時，首先遇到的是PLC的選型問題。在選用PLC時，除把可靠性、環(huán)境適應(yīng)性放在首位外，還要根據(jù)具體應(yīng)用場合盡量選用合適的可編程序控制器。關(guān)于可編程控制器選型的一般原則可從以下幾方面考慮：明確控制對象要求。本系統(tǒng)要求改善信息管理，把PLC與上位微機的通訊能力遠程I/O與微機通訊方式和手段作為選擇的依據(jù)。PLC響應(yīng)時間的影響因素有：輸入信息時，CPU讀解用戶邏輯網(wǎng)絡(luò)時間和輸出時間。PLC的實時響應(yīng)性還受到系統(tǒng)中最慢儀器的限制，與上位機的通訊也將增加服務(wù)時間。功能選擇要根據(jù)不同的控制對象確定。具體有：替代繼電器、數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)傳遞、矩陣功能、高級功能、診斷功能以及串行接口。輸入輸出模塊選擇。輸入/輸出模塊是PLC與被控對象之間的接口，模塊選擇得當(dāng)否直接影響控制系統(tǒng)的可靠性。存儲器類型及其容量選擇。小型PLC作為單機小規(guī)?？刂剖褂脮r，由于工藝簡單、程序固定，多數(shù)使用EPROM或EPROM加RAM。對于中、大規(guī)模的PLC，往往用于工藝比較復(fù)雜，且多變的場合，程序改變較多，因此一般都使用CMOSRAM存儲器，且有后備電池，以便關(guān)機時保存存儲信息。根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，我們按下列公式進行估算：（1）代替繼電器　M＝Km［（10DI）＋（5DO）］（2）模擬量控制　M＝Km［（10DI）＋（5DO）＋（100AI）］（3）多路采樣控制　M＝Km｛［（10DI）＋（5DO）＋（100AI）］＋（1+采樣點0．25）｝式中DI為數(shù)字（開關(guān)）量輸入信號；DO為數(shù)字（開關(guān)）量輸出集中；AI為模擬量輸入信號；Km為每個節(jié)點所占存儲器字節(jié)數(shù)；M為存儲器容量。我們還可在編完程序以后精確地計算出存儲器實際使用容量?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)和方式的選擇。用PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)有集中控制、遠程I/O控制和分布式控制等三種方式。支持技術(shù)條件。在選用PLC時，有無支持技術(shù)條件也是重要的選擇依據(jù)。支持技術(shù)條件主要有：編程手段、程序文本處理、程序貯存方式和通訊軟件包。通訊軟件包往往是和通訊硬件一起使用的，如調(diào)制解調(diào)器等。 PLC的特點（1）可靠性高，抗干擾能力強（2)編程簡單、使用方便（3)體積小、重量輕、功耗低（4）循環(huán)周期短，處理速度快（5）存儲容量大，運行速度快。（6）指令集功能強大，可用于復(fù)雜功能。（7）CPU的智能化診斷系統(tǒng)連續(xù)不斷的監(jiān)控系統(tǒng)的運行，對不正常狀態(tài)、錯誤和特殊系統(tǒng)事件進行記錄或者警告。（8）系統(tǒng)允許設(shè)置多種級別的保護口令，可有效防止用戶程序在未經(jīng)允許的情況下被復(fù)制或修改。同時，在CPU模塊面板上的工作模式選擇開關(guān)是鑰匙型的，鑰匙取出后，就不能改變工作方式，也有利于防止刪除或改寫用戶程序。 PLC的主要組成及功能 污水處理廠PLC控制系統(tǒng)由兩臺計算機、8個現(xiàn)場控制站、工藝儀表、電量變送器構(gòu)成。8個現(xiàn)場控制站用于控制現(xiàn)場設(shè)備、采集動態(tài)工藝參數(shù)和設(shè)備工作情況?，F(xiàn)場控制站根據(jù)污水處理廠的實際工藝和構(gòu)筑物的幾何分布，設(shè)置在控制對象和信號源相對集中的幾個單體中，并考慮在不影響控制功能和設(shè)備安全的前提下，盡量節(jié)省投資。本控制系統(tǒng)由8個現(xiàn)場控制站組成。它們分別位于：廠外1泵站；廠外2泵站；廠內(nèi)中心控制室；廠內(nèi)低壓電房；鼓風(fēng)機房（3個站）；脫水機房。0＃工作站～5＃工作站之間采用A1SJ71AR21模塊通過同軸電纜通訊。1工作站和2工作站與廠內(nèi)主工作站的距離4～5公里，且無人值班，故租用電信公司無源電話專線通過調(diào)制解調(diào)器和A1SJ71UC24通信模塊進行泵房設(shè)備控制和數(shù)據(jù)傳輸。 系統(tǒng)PLC設(shè)計 PLC選型PLC是可編程控制器的簡稱，有下列優(yōu)點:(1)控制程序可改變在污水廠生產(chǎn)工藝或流程改變的情況下，不必改變PLC的硬件設(shè)備，只要改變相應(yīng)的程序就可滿足用戶的要求。(2)適用于工業(yè)環(huán)境，具有高可靠性PLC產(chǎn)品的平均無故障時間達5年以上，因而它是一種高可靠的產(chǎn)品，大大地提高了生產(chǎn)設(shè)備的工作效率。 (3)PLC功能齊全 一般PLC具有開關(guān)量及模擬量輸人/輸出、定時、計數(shù)、邏輯和算術(shù)運算，順序控制，PID調(diào)節(jié)，通信等功能。除了應(yīng)用于開關(guān)量控制系統(tǒng)外，也可用于連續(xù)的流程控制系統(tǒng)，從而使污水處理設(shè)備的控制水平大大提高。（4）易掌握，便于維護使用人員只需掌握工程上通用的梯形圖語言就可進行用戶程序的編程和調(diào)試。因此，即使不懂計算機的人，也能掌握PLC。又由于PLC具