【正文】 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。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。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。圖411氯氣投加自控原理圖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：ni=0U n=kpEn+ki∑Ei+KdECn （）其中各參數代表的意義是：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)出現大偏差階段時，積分往往使得系統(tǒng)的響應出現過大的超調，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，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)的參數變化和工作條。 PLC和變頻器通訊（1）USS通訊協(xié)議簡介USS協(xié)議（Universal Serial Interface Protocol 通用串行接口協(xié)議）是SIEMENS 公司所有傳動產品的通用通訊協(xié)議，它是一種基于串行總線進行數據通訊的協(xié)議。USS協(xié)議是主從結構的協(xié)議，規(guī)定了在USS 總線上可以有一個主站和最多30 個從站；總線上的每個從站都有一個站地址（在從站參數中設定），主站依靠它識別每個從站；每個從站也只對主站發(fā)來的報文做出響應并回送報文，從站之間不能直接進行數據通訊。另外，還有一種廣播通訊方式，主站可以同時給所有從站發(fā)送報文，從站在接收到報文并做出相應的響應后可不回送報文。在使用USS協(xié)議之前，需要先安裝西門子的指令庫。USS協(xié)議指令在STEP7—MICRO/WIN32指令樹的庫文件夾中，STEP7—MICRO/WIN32指令庫提供14個子程序、3個中斷程序和8條指令來支持USS協(xié)議。調用一條指令時，將會自動地增加一個或幾個子程序。（2）USS通訊協(xié)議庫編程之前一定要將USS協(xié)議庫添加進去，編程軟件默認安裝沒有USS協(xié)議庫的。USS_INIT指令：當EN輸入接通時，每一循環(huán)都執(zhí)行該指令。通過Mode輸入值可選擇不同的通訊協(xié)議：輸入值為1，指定Port 0為USS協(xié)議并使能該協(xié)議；輸入值為0，指定Port 0為PPI并且禁止USS協(xié)議。Baud設置波特率為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。Active指示哪個驅動激活，有些驅動只支持地址0到30。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計第5章 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，發(fā)現并解決設備、儀表、程序、工藝等方面出現的問題，檢驗系統(tǒng)是否實現工藝設計目標，即出水各項指標達到設計要求。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，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完成；（6）PLC加變頻器聯機調試，檢查PLC、變頻器是否能實現對此系統(tǒng)控制；經過測試，結果表明上述功能一切正常，可以進行總體調試。在STEP7Micro/WIN32軟件中，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，是否能夠實現相應的功能控制。調試時，可根據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。通過系統(tǒng)調試，能夠實現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)根據檢測到外部傳感器的狀態(tài)對設備進行啟?？刂啤Ｗ詣涌刂葡到y(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液面高低進行運行、停止及運行數量的控制：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。而轉碟曝氣機根據溶解氧儀反饋的模擬量經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。控制系統(tǒng)能根據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相應功能的控制?；旧线_到了系統(tǒng)設計的目標要求。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計第6章 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工藝流程、相關生產設備，現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。通過一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，可利用西門子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。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計參考文獻[1] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2004. 1.[2]孫振強，王暉， [M].北京：清華大學出版社，.[3][D].廣州：廣東工業(yè)大學出版社，2005.[4] 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