【正文】 ～20mA。一方面是產(chǎn)品的系列化，連接方便，有利于使用。另外，此超聲波液位計(jì)的量程及其盲區(qū)范圍可盡量避免由于盲區(qū)倒是的測(cè)量誤差，同時(shí)也可較好的滿足工藝要求。此超聲波液位計(jì)作為提升泵井、沉淀池、反應(yīng)池、污泥處理池的液位高度測(cè)量?jī)x器，達(dá)到設(shè)定值時(shí)啟、停電機(jī)，以免溢出。超聲波液位差計(jì)由兩個(gè)超聲波探頭和一臺(tái)主機(jī)組成，是一種先進(jìn)的非接觸式物位測(cè)量?jī)x器[22]。 在測(cè)量中脈沖超聲波由不同換能器發(fā)出，聲波經(jīng)物體表面反射回來被發(fā)射的換能器接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后經(jīng)過內(nèi)部微處理器根據(jù)換能器接收到反射信號(hào)時(shí)間差進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)算，計(jì)算出液位的高度差。一般用于粗格柵和細(xì)格柵的前后，主要測(cè)格柵前后液位的差值，當(dāng)差值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，格柵機(jī)運(yùn)行清除渣泥，差值小于設(shè)定值時(shí)，停止格柵機(jī)。本課題選用的是西門子的7ML50331BA101A超聲波液位差計(jì)。技術(shù)參數(shù)為：為多用途物位計(jì)；運(yùn)行模式：物位、空間、液位差、累積泵送體積、明渠流量；測(cè)量范圍：0～15m；測(cè)點(diǎn)數(shù)：1點(diǎn)——物位測(cè)量、泵控制和明渠流量測(cè)量；2點(diǎn)——液位差測(cè)量；環(huán)境溫度：20℃～50℃。0～40mA信號(hào)輸出。 PH傳感器的選擇PH值隨著所溶解的物質(zhì)的多少而定，因此pH值能靈敏的指示出水質(zhì)的變化情況。PH值的變化對(duì)生物的繁殖和生存有很大的影響同時(shí)還嚴(yán)重影響活性污泥的水處理效果，～7之間[23]，而參與污水生物處理的微生物，～。本課題選擇的是GY15HZ3533沉入式PH計(jì)。技術(shù)參數(shù)為：測(cè)量范圍：0～14pH；樣品壓力：0～；測(cè)量精度：；樣品溫度：15℃～130℃供電電壓：24VDC或220VAC均可；輸出信號(hào)：4～20mA。 DO儀的選擇溶氧儀是最成熟的水處理儀表之一，是電化學(xué)儀表的一種。溶氧儀所測(cè)量的溶解氧濃度是污水處理過程中好氧工藝最重要的參數(shù)之一，其測(cè)量和控制的準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到污水處理工藝出水能否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)以及系統(tǒng)運(yùn)行的能耗水平的高低。尤其在目前污水處理工藝多是通過計(jì)算機(jī)控制的情況下對(duì)溶解氧測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的依賴更強(qiáng)[24]。水中氧含量可充分顯示水自凈的程度。對(duì)于使用SBR法污水處理來說，曝氣池中氧的含量很重要。污水中溶氧的增加會(huì)促進(jìn)除厭氧微生物意外的生物活動(dòng)，因而能去除揮發(fā)性物質(zhì)和易于自然氧化的離子，是污水得到凈化[25]。本課題選用的是HQd系列的LDO10205熒光法溶氧儀，參數(shù)為：測(cè)量范圍：溶解氧：020mg/l，空氣飽和度：0～200%；測(cè)量精度：177。1%FS；分辨率：。供電：220VAC177。10%，50HZ；模擬輸出：4～20mA輸出（溶解值或飽和度）20℃時(shí)的響應(yīng)時(shí)間：90%30秒，95%90秒；操作溫度：0℃～50℃；且具有RS485接口，可方便與PLC連接，實(shí)施在線監(jiān)控。第4章 PLC的程序設(shè)計(jì)STEP7是西門子進(jìn)行編程任務(wù)的平臺(tái)，它包含了自動(dòng)化項(xiàng)目從啟動(dòng)、實(shí)施到測(cè)試及維護(hù)的每個(gè)階段所需的全部功能。STEP7主要包括SIMATIC Manager，程序編輯器，符號(hào)編輯器，硬件配置，硬件診斷組件。SIMATIC Manager用于管理所有的工具以及自動(dòng)化項(xiàng)目數(shù)據(jù)。符號(hào)編輯器用于編輯符號(hào)、配置通信和消息。硬件配置用于配置和參數(shù)化硬件。硬件診斷用于診斷自動(dòng)化系統(tǒng)的狀態(tài)。STEP7中集成三種編程語言：梯形圖語言，STL語言，F(xiàn)BD語言。編程時(shí)可以自由選擇。本課題現(xiàn)場(chǎng)控制站（下位機(jī)）PLC控制程序主要包括三個(gè)區(qū)：預(yù)處理區(qū)、反應(yīng)池區(qū)、污泥處理區(qū)。其中預(yù)處理區(qū)里包括粗格柵、提升泵、細(xì)格柵和沉淀池這四個(gè)子控制區(qū)。反應(yīng)池區(qū)主要是根據(jù)SBR工藝要求實(shí)現(xiàn)對(duì)攪拌機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、潷水器以及污泥回流泵等設(shè)備的自動(dòng)控制。污泥處理區(qū)也按照污泥處理的工藝要求實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥脫水機(jī)、輸送機(jī)的控制。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟與傳統(tǒng)的繼電器相比較，組件的選擇代替了原來的器件選擇，程序設(shè)計(jì)代替了原來的邏輯電路設(shè)計(jì)。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟為[26]：（1）系統(tǒng)規(guī)劃：根據(jù)工藝流程分析控制要求和任務(wù)書中的技術(shù)條件來明確控制任務(wù)；確定所需要的用戶輸入設(shè)備（按鈕、開關(guān)、傳感器等）和輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等），估算PLC的I/O點(diǎn)數(shù)；選擇合適的PLC類型；特殊模塊的選擇，包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（2）硬件設(shè)計(jì)：根據(jù)總體方案完成電氣控制原理圖、連接圖等基本圖樣的設(shè)計(jì)工作。（3）軟件設(shè)計(jì)：分配、定義PLC的I/O口；根據(jù)狀態(tài)流程圖和電氣控制原理圖進(jìn)行編程 PLC程序自動(dòng)控制部分程序設(shè)計(jì) 預(yù)處理區(qū)PLC控制程序本課題預(yù)處理區(qū)PLC控制程序主要包括粗、細(xì)格柵區(qū)和提升泵區(qū)三個(gè)子區(qū)域即污水處理工藝中進(jìn)水系統(tǒng)的自動(dòng)控制程序。 粗格柵PLC控制程序粗格柵的作用主要是過濾掉污水中的較大的雜質(zhì)。粗格柵的工作方式主要有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，且手動(dòng)方式要優(yōu)先級(jí)高于自動(dòng)方式?？刂瞥绦蚴歉鶕?jù)格柵前后的液位差決定格柵除污機(jī)的啟停，當(dāng)液位差高于給定值時(shí)，啟動(dòng)格柵機(jī)；當(dāng)液位差低于給定值時(shí)，停止格柵機(jī)。具體控制要求為：（1），自動(dòng)啟動(dòng)粗格柵機(jī)，開啟1格柵除污機(jī)。（2），開啟2格柵除污機(jī)，并關(guān)閉粗格柵機(jī)。（3）格柵除污機(jī)運(yùn)行30秒后，啟動(dòng)?xùn)旁斔蜋C(jī)。（4），關(guān)閉格柵除污機(jī)和柵渣輸送機(jī)，并報(bào)警。（5），開啟格柵機(jī)，并關(guān)閉格柵除污機(jī)和柵渣輸送機(jī)，并實(shí)現(xiàn)循環(huán)。粗格柵的控制流程圖如圖41所示：圖41 粗格柵控制流程圖 提升泵PLC控制程序提升泵的主要作用是把污水從一個(gè)處理區(qū)提升水位到另一個(gè)處理區(qū)并達(dá)到所要求的高度。主要是依靠液位的變化來進(jìn)行控制工作的。提升泵的控制也有兩種工作方式：手動(dòng)方式和自動(dòng)方式，且手動(dòng)優(yōu)先級(jí)高于自動(dòng)方式。具體控制要求為：（1）當(dāng)處于低液位時(shí)，開啟1提升泵。（2）當(dāng)處于高液位時(shí)，保持1提升泵工作，并同時(shí)開啟2和3提升泵。（3）當(dāng)處于超高液位時(shí)，報(bào)警。（4）為了延長提升泵的使用壽命，隔一段時(shí)間需要使用備用泵來進(jìn)行替換。提升泵控制流程圖如圖42所示：圖42 提升泵控制流程圖 細(xì)格柵PLC控制程序細(xì)格柵的主要作用是過濾掉較小的雜質(zhì)，為后序的沉淀池工藝做準(zhǔn)備。它采用時(shí)間控制方式。工作方式有兩種：手動(dòng)和自動(dòng)，且手動(dòng)方式優(yōu)先于自動(dòng)方式。具體控制要求為：（1）開始進(jìn)水20分鐘后停止一小時(shí)。（2）兩臺(tái)格柵除污機(jī)開始工作，格柵壓榨機(jī)同時(shí)啟動(dòng)。（3）工作30s后啟動(dòng)?xùn)旁斔蜋C(jī)。（4）當(dāng)設(shè)備工作20分鐘后，停止工作，1小時(shí)候繼續(xù)工作。細(xì)格柵PLC控制流程圖如圖43所示：圖43 細(xì)格柵的控制流程圖 曝氣沉淀池PLC控制程序曝氣沉淀池，是SBR污水處理工藝最核心的設(shè)備，也是進(jìn)行污水處理的最關(guān)鍵的步驟。其工作方式為手動(dòng)和自動(dòng)工作方式，且手動(dòng)工作方式優(yōu)先于自動(dòng)工作方式。具體控制要求為：（1）開啟進(jìn)水閥門、提升泵和攪拌器，為在污水進(jìn)入反應(yīng)池前進(jìn)行充分的厭氧反應(yīng)，達(dá)到除磷效果。（2）當(dāng)液位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閥門，停止提升泵和攪拌器。（3）之后打開鼓風(fēng)機(jī)和污泥回流泵。鼓風(fēng)機(jī)的目的是將氧氣與污泥中的微生物充分的接觸，進(jìn)行好氧反應(yīng)，提高微生物的活性，用于曝氣反應(yīng)。污泥回流泵是將二次沉淀池中的活性污泥打回到反應(yīng)池中，補(bǔ)充減少的活性污泥。（4）曝氣達(dá)到要求時(shí)間后，停止鼓風(fēng)機(jī)和污泥回流泵，并靜置1小時(shí)。（5）之后打開潷水器，將上層清液抽走，當(dāng)液面達(dá)到設(shè)定值時(shí)，潷水器停止工作。打開剩余污泥泵，將污泥排至儲(chǔ)泥池中，工作1小時(shí)后停止。曝氣沉淀池池的PLC控制流程圖如圖44所示：圖44 曝氣沉淀池的控制流程圖污泥回流系統(tǒng)主要是控制污泥回流泵的運(yùn)行和啟停。控制流程的要求：（1）首先檢測(cè)液面的的高度，若液面低于最低值，啟動(dòng)定時(shí)器。（2）定時(shí)時(shí)間到，若液面仍低于最低值則關(guān)閉污泥回流泵。（3）若液面在最低值和最高值之間，則啟動(dòng)污泥回流泵。（4）若液面高于最高值，報(bào)警，停止進(jìn)水。污泥回流系統(tǒng)PLC控制流程如圖45所示：圖45 污泥回流系統(tǒng)控制流程圖 污泥處理池PLC控制程序污泥處理池主要作用是對(duì)在SBR池中反應(yīng)后所產(chǎn)生的污泥進(jìn)行處理。污泥處理池同樣有兩種工作方式：手動(dòng)和自動(dòng)工作方式，且手動(dòng)工作方式優(yōu)先于自動(dòng)工作方式。具體控制要求為：（1）污泥通過剩余污泥泵排至儲(chǔ)泥池，若污泥液面高度小于設(shè)定值時(shí)，開啟污泥投加泵。（2）工作1分鐘后并先開啟加藥泵10秒后再開啟開啟濃縮脫水機(jī)，進(jìn)行對(duì)污泥的脫水。（3）工作30秒后，開啟污泥輸送機(jī)，將脫水后的污泥輸送到污泥廠。（4）停止時(shí)按照污泥投加泵—加藥泵—濃縮脫水機(jī)—輸送機(jī)的順序依次停止。污水處理池的PLC控制流程圖如圖46所示：圖46 污泥處理池的控制流程圖結(jié) 論我國水資源正面臨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展與水資源短缺的矛盾，與社會(huì)發(fā)展的矛盾，與生態(tài)環(huán)境的矛盾。污水處理已是現(xiàn)今重要的工藝技術(shù)之一，為了保護(hù)水資源，污水處理工藝需要繼續(xù)發(fā)展。本設(shè)計(jì)是基于理論來進(jìn)行設(shè)計(jì)，再加上個(gè)人的知識(shí)和經(jīng)歷有限，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還有很多的缺陷，各個(gè)環(huán)節(jié)銜接由于所了解的知識(shí)比較片面，所以不是很融洽，也無法實(shí)現(xiàn)總水量的監(jiān)控，溫度等參數(shù)的變量。由于污水處理工藝的系統(tǒng)較大，操作控制較為復(fù)雜，實(shí)際運(yùn)行和控制效果不如理論完善，還需要進(jìn)一步對(duì)污水處理工藝的知識(shí)和工作原理進(jìn)行進(jìn)一步的了解和分析研究。致 謝首先要感謝我的指導(dǎo)老師郎術(shù)斌老師，在老師的悉心指導(dǎo)下完成了本設(shè)計(jì)，在此期間老師雖然要求嚴(yán)格，但也很照顧我。在論文完成之際，向郎術(shù)斌老師致以最真摯的謝意。在本設(shè)計(jì)的完成過程中，我也得到了李一丹老師、王麗老師的建議指導(dǎo)，在此深深的向兩位老師表示感謝，謝謝你們指出了我論文中的不足和存在的問題，也讓我學(xué)到了很多知識(shí)。最后，感謝各位老師這四年來的教育和幫助，謝謝老師們給我們傳遞知識(shí)和做人的道理。參考文獻(xiàn)[1] 污水處理——自動(dòng)化升級(jí)正當(dāng)時(shí)[J].（5）：3839[2] 王文玲，[J].(3):3738[3] 王敘林，[J].，29：14[4] 朱振羽，王敏，[J].(11):2027[5] 崔繼仁，肖產(chǎn)，張艷麗，[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2010（5）：1113[6] 黃俊勇，[J].，24（6）：56[7] 戴羽，楊云飛，任振華，張楹，[J].常熟理工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)）.2012，26（4）：1317[8] [M].,6[9] [M].上海[10] 張曉東，李秀娟，[J].，28（11）：1619[11] （中國），4：1820[12] 朱學(xué)峰，李艷，[J].，3：79[13] Deji Chen,Aloysius New Generation of Process Control Systems[J].IEE Realtime Embedded System Workshop,DEC :1214[14] [M].[15] [M].[16] Keneth ，Sequencing Batch Association on water pollution Researchamp。control，May26，2010:3837[17] [J].，25（8）：1314[18] 張坤明，呂謀，[J].,30:7983[19] 高峰,[J].2008，33(2).8991[20] [J].，25（5）：3638[21] [M].[22] [M].[23] [M].,3(1):1516[24] 宋英豪，[J][25] GalluzzoM.,DucatoR.,Bartolozz control of Do in the aerobic reactor of an Activated sludge process[J]. Computeramp。Chemical Engineering. 2004,25(46):619625[26] [M].,20(5):2023附 錄粗格柵程序梯形圖提升部分程序梯形圖細(xì)格柵程序梯形圖曝氣沉淀池程序梯形圖污泥處理池程序梯形圖