【正文】 化成COH2O所消耗的氧量。BOD的測定需費時5天，且測定結果易受多種因素影響，誤差較大。COD的檢測比較精確，但方法繁瑣，耗時約2小時。雖然有COD濃度在線檢測儀可以在線檢測，但仍存在滯后（30分鐘左右），測量結果嚴重滯后于實際運行時間，不能及時反映實際情況。另外，COD檢測儀的價格也較昂貴，增加了控制系統(tǒng)的成本。所以有必要找出簡單、可行的控制參數(shù)。在好氧反應過程中，參與工業(yè)污水處理的是以好氧菌為主體的微生物，決定其處理效果的關鍵因素是反應池中溶解氧的含量。為了使微生物的活動最佳化，應該使供氧量與消耗的氧量相等，或稍大一些。如果供氧量少，處理的水質和污泥的活化就要降低如果供氧量過多，污泥的沉降性差，處理水質也差，另外也不經(jīng)濟。由此可見，混合液中溶解氧濃度(DO)是好氧反應中一個重要的控制參數(shù)。如果控制曝氣設備的最佳溶解氧濃度，就能使處理水質優(yōu)化，也能節(jié)約動力費用，并且由于DO的在線檢測簡單、可靠，因此把DO作為工業(yè)污水處理過程的控制參數(shù)。 氯氣投加環(huán)節(jié)氯氣投加消毒效果的好壞與原水PH值、水溫、濁度和接觸時間有直接的關系。人工進行加氯量控制，不僅對操作工人不安全，而且投加量也難以準確控制。投加量少了，達不到殺菌消毒效果；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。近年來，人工加氯逐漸被自動方式取代。氯氣投加系統(tǒng)具有大慣性、大滯后的特點，其過渡過程和純滯后時間均較長，并且系統(tǒng)的干擾因素較多，對這樣一個系統(tǒng)，使用一般的PID調節(jié)很難滿足控制要求。為了精確控制投加的氯量，運用模糊自整定PID參數(shù)控制器對氯氣投加系統(tǒng)進行自動控制。氯氣投加自動控制系統(tǒng)如圖411所示。流量計加氯機余氯計控制器投藥點加氯量控制采樣點圖411氯氣投加自控原理圖 絮凝劑投加環(huán)在污泥脫水過程中為增加沉淀效果，使污水中懸浮顆粒能夠形成具有良好沉淀性能的絮凝體，達到泥水充分分離的處理效果，需進行絮凝劑投加。其控制過程主要是通過污泥濃度、污水流量、絮凝劑濃度等因素控制來完成的。其PID調節(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。由于混凝過程的復雜性和多變性，混凝投藥的自動控制一直受到控制行業(yè)和污水行業(yè)專家的普遍關注。 PID控制對于工業(yè)控制過程, 常規(guī)的 PID 控制器具有原理簡單、使用方便、穩(wěn)定可靠、無靜差等優(yōu)點，因此在控制理論和技術飛躍發(fā)展的今天，在工業(yè)控制領域仍具有強大的生命力。常規(guī)的PID控制器的描述如式（）所示：U n=kpEn+ki∑Ei+KdECni=0n （）其中各參數(shù)代表的意義是：Un：控制器的輸出En：控制器偏差輸入ECn：系統(tǒng)誤差變化率kp：比例增益ki：積分增益kd：微分增益比例增益kp使控制器的輸入輸出成一一對應比例關系。一旦輸入輸出有偏差，比例作用會立即產(chǎn)生控制作用，比例控制是用來調節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)增益的，它是基于偏差進行調節(jié)的，是有差調節(jié)。為了盡量減小偏差，同時也為了加快系統(tǒng)的響應速度，縮短系統(tǒng)的調節(jié)時間，需要增大kp值。但是因為kp值又受到系統(tǒng)穩(wěn)定性的限制，所以kp值不能任意的增大。積分作用ki是為了消除靜差而引入的。然而，ki值的引入使得系統(tǒng)的響應的快速性下降，穩(wěn)定性變差。尤其在系統(tǒng)出現(xiàn)大偏差階段時，積分往往使得系統(tǒng)的響應出現(xiàn)過大的超調，從而使調節(jié)時間變長。微分作用kt的作用使之能夠根據(jù)偏差變化的趨勢作出反應，它加快了對偏差變化的反應速度，能夠有效地減小超調，縮小最大動態(tài)偏差。但是，同時又會使系統(tǒng)容易受到高頻干擾的影響。在實際的系統(tǒng)設計中只有合理地整定上述三個參數(shù)，才能獲得比較滿意的控制性能。在污水的自動控制中，混凝劑投加、氯氣投加和曝氣環(huán)節(jié)由于過程的復雜性、多變性、非線性和大滯后的特點，采用的PID控制算法難以實現(xiàn)準確和高效的控制。為此在常規(guī)的PID控制基礎上，采用模糊推理的方法，對PID的控制參數(shù)進行在線自整定，從而完善PID控制器的性能，使其適應控制系統(tǒng)的參數(shù)變化和工作條。5 調試和運行結果工業(yè)污水處理廠自動控制系統(tǒng)設計、安裝完成后，進行系統(tǒng)的調試和試運行，確定符合實際進水水量和水質的各項控制參數(shù)，發(fā)現(xiàn)并解決設備、儀表、程序、工藝等方面出現(xiàn)的問題，檢驗系統(tǒng)是否實現(xiàn)工藝設計目標，即出水各項指標達到設計要求。 硬件系統(tǒng)的調試按照系統(tǒng)設計要求將各硬件接線接好。調試過程首先檢查總供電及各設備供電是否正常，然后檢查設備的電氣控制是否正常，能否正常開機，各種閘閥能否正常開啟和關閉，檢查儀表及控制系統(tǒng)是否正常。在對系統(tǒng)進行必要的檢查后，開始具體調試。硬件功能調試主要是測試硬件的功能是否正常，這部分的調試內容包括：（１）供電線路的設置和檢驗，主要用萬用表檢測電路的連通是否實現(xiàn)，以及保證接線的正確性，防止220V與24V線路的錯位接線發(fā)生；（２）電機直接加三相電源調試，檢測電機工作狀態(tài)；（３）變頻器單獨調試，檢測能否正常進行參數(shù)設置；（４）變頻器加電機進行調試，檢測能否正常進行變頻調速，在外部控制模式下，控制端子是否能正?？刂齐姍C啟動，調節(jié)電機轉速等；（５）PLC單獨檢測，檢查PLC單元能否正常工作，指示燈是否正常，該部分工作實際上在計算機模擬調試前就己經(jīng)完成；（６）PLC加變頻器聯(lián)機調試，檢查PLC、變頻器是否能實現(xiàn)對此系統(tǒng)控制；經(jīng)過測試，結果表明上述功能一切正常，可以進行總體調試。 軟件系統(tǒng)的調試在GX ，通過編程，將編好的程序下載到PLC中進行運行調試，檢查程序是否有錯誤，是否能夠實現(xiàn)相應的功能控制。調試時，可根據(jù)功能模塊分類分別調試，最后進行總體調試。 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、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反饋來的信息進行判斷處理，然后再進行輸出控制。 運行結果通過系統(tǒng)調試，能夠實現(xiàn)PLC在系統(tǒng)控制中的手動、自動模式的控制。啟動電源后按下手動或自動模式選擇按鈕，當在手動模式時，可通過各控制按鈕實現(xiàn)對工業(yè)污水處理系統(tǒng)中各電機的控制運行同時相應的指示燈亮。當在自動模式時，在自動方式下進行閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測到外部傳感器的狀態(tài)對設備進行啟停控制。自動控制系統(tǒng)過程包括：粗格柵系統(tǒng)、潛水泵系統(tǒng)、細格柵系統(tǒng)、曝氣沉砂系統(tǒng)、污泥回流系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)。啟動自動運行按鈕后，自動過程開始，啟動潛水攪拌器和刮泥機。運行粗、細格柵機，進行間歇運行，即運行一段時間然后停止一段時間，循環(huán)進行。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。細格柵機粗格柵機相似。根據(jù)反饋回來的液位差狀態(tài)控制清污機的運行與停止。而進水泵房中的潛水泵根據(jù)液面高低進行運行、停止及運行數(shù)量的控制：①潛水泵系統(tǒng)啟動首先開始啟動潛水泵。②檢測液面高度，低于最低位傳感器時，開始定時防止誤判。③定時到后，若仍低于最低位傳感器，則停止?jié)撍眠\行，否則潛水泵繼續(xù)運行。④檢測液面處于中位和高位傳感器之間時，開始定時防止誤判。⑤定時到后，若液面仍持續(xù)處于高位傳感器，則輸出報警信號。而轉碟曝氣機根據(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行工頻運行還是變頻運行，進行加速還是減速運行，同時控制分離機的運行與停止。污泥回流泵的運行與停止根據(jù)液面的高低進行控制：①污泥回流系統(tǒng)啟動首先檢測液面高低，若低于最低位傳感器，啟動定時。②定時到，若液面仍低于最低位傳感器則停止回流泵運行。③若液面處于最高位和最低位之間，啟動污泥回流泵。④若液面高于最高位傳感器時，啟動定時。⑤定時到，若液面仍處于最高位傳感器時，輸出報警信號。在污泥脫水系統(tǒng)中，離心式脫水機的啟動采用順序控制方式，依次啟動其設備?？刂葡到y(tǒng)能根據(jù)外界溶解氧儀檢測反饋的模擬量信號輸入的狀態(tài)來控制清污機、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反饋來的信息進行判斷處理，然后再進行輸出控制。各模塊程序在仿真軟件上進行調試時也能實現(xiàn)相應功能的控制?；旧线_到了系統(tǒng)設計的目標要求。致 謝本課題是在導師李濤親切關懷和悉心指導下完成的，導師以淵博的學識和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，為學生開拓了研究視野，豐富了專業(yè)知識。老師謙遜無私的高尚品質、樸實真誠的做人原則和一絲不茍的敬業(yè)精神，對學生將永遠的鞭策。在我畢業(yè)設計期間，李濤老師在學習、生活上都給予了我極大的關懷和鼓勵。從論文選題、實驗到最后論文的撰寫，李濤老師都做了悉心的指導，并提出了許多寶貴的建議。藉此完成之際，借此機會謹向尊敬的李濤老師致以最衷心的感謝！感謝論文中參考的參考文獻的作者；對于提供論文中隱含的上述提及的支持者以及研究思想和設想的支持者表示感謝。在論文的寫作中，還得到了同學們的悉心指點，在此表示衷心的感謝！在此還要感謝電氣工程及其自動化專業(yè)的全體老師，感謝他們對我的培養(yǎng)，使我在大學這四年的學習生活中受益匪淺。感謝家人的關心與支持！感謝評閱和閱讀本文的老師為此付出的辛勤勞動！最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位老師、教授！忠心地祝愿各位身體健康、工作順利。結 論工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)是一個比較復雜的綜合系統(tǒng)，它包括與之相關的生產(chǎn)工藝流程、相關生產(chǎn)設備，現(xiàn)場計量自控檢測儀表的選用、控制流程的模型建立、對 PLC系統(tǒng)軟硬件應用研究等。本文詳細闡述了工業(yè)污水處理工藝流程、控制系統(tǒng)總體方案以及具體的軟硬件實現(xiàn)。通過四個月的課題設計和調試，基本上完成了對PLC工業(yè)污水處理系統(tǒng)的設計，達到了預期的設計目標。在這個過程中，使我學到了很多知識，積累了許多寶貴的經(jīng)驗，鍛煉了自己的獨立思考能力和實踐動手能力。進一步加深了解了PLC在實踐當中的應用。熟悉了PLC硬件的工作原理，完成了整個系統(tǒng)的模擬調試，通過對系統(tǒng)的不斷修改和調試，基本上達到了預期的設計要求。在設計過程中主要從硬件和軟件兩個方面的問題進行，工業(yè)污水處理系統(tǒng)中，主要的硬件問題包括機械結構、硬件選型和PLC的外圍電路設計和接線處。在PLC的外圍硬件連線方面，主要是增加一些保護設備。由于輸出都是何接觸器等元件連接，接觸器的突然斷開和閉合會形成突波對PLC的輸出端子造成損壞，因此需要加裝一些保護裝置，例如，續(xù)流二極管等，增加觸點的壽命。軟件方面主要問題在于程序編寫完畢后，需要首先在電腦上對程序進行軟件仿真，主要檢查是否存在各種錯誤，可利用三菱公司配套的仿真軟件。然后通過模擬硬件的方式檢查程序，主要檢查程序是否存在邏輯上的錯誤。調試時，可根據(jù)功能模塊分類分別調試，最后進行總體調試。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、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反饋來的信息進行判斷處理，然后再進行輸出控制。參考文獻[1] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2004. 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