【正文】 號4～20mA。一方面是產品的系列化，連接方便，有利于使用。另外，此超聲波液位計的量程及其盲區(qū)范圍可盡量避免由于盲區(qū)倒是的測量誤差，同時也可較好的滿足工藝要求。此超聲波液位計作為提升泵井、沉淀池、反應池、污泥處理池的液位高度測量儀器，達到設定值時啟、停電機，以免溢出。超聲波液位差計由兩個超聲波探頭和一臺主機組成，是一種先進的非接觸式物位測量儀器[22]。 在測量中脈沖超聲波由不同換能器發(fā)出，聲波經物體表面反射回來被發(fā)射的換能器接收并轉換成電信號，然后經過內部微處理器根據換能器接收到反射信號時間差進行相關的運算，計算出液位的高度差。一般用于粗格柵和細格柵的前后，主要測格柵前后液位的差值，當差值達到設定值時，格柵機運行清除渣泥，差值小于設定值時，停止格柵機。本課題選用的是西門子的7ML50331BA101A超聲波液位差計。技術參數為：為多用途物位計；運行模式：物位、空間、液位差、累積泵送體積、明渠流量；測量范圍：0～15m；測點數：1點——物位測量、泵控制和明渠流量測量；2點——液位差測量；環(huán)境溫度：20℃～50℃。0～40mA信號輸出。 PH傳感器的選擇PH值隨著所溶解的物質的多少而定，因此pH值能靈敏的指示出水質的變化情況。PH值的變化對生物的繁殖和生存有很大的影響同時還嚴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。技術參數為：測量范圍：0～14pH；樣品壓力：0～；測量精度：；樣品溫度：15℃～130℃供電電壓：24VDC或220VAC均可；輸出信號：4～20mA。 DO儀的選擇溶氧儀是最成熟的水處理儀表之一，是電化學儀表的一種。溶氧儀所測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之一，其測量和控制的準確與否，直接關系到污水處理工藝出水能否達到標準以及系統運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算機控制的情況下對溶解氧測量數據的準確性的依賴更強[24]。水中氧含量可充分顯示水自凈的程度。對于使用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促進除厭氧微生物意外的生物活動，因而能去除揮發(fā)性物質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，參數為：測量范圍：溶解氧：020mg/l，空氣飽和度：0～200%；測量精度：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℃時的響應時間：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，實施在線監(jiān)控。第4章 PLC的程序設計STEP7是西門子進行編程任務的平臺，它包含了自動化項目從啟動、實施到測試及維護的每個階段所需的全部功能。STEP7主要包括SIMATIC Manager，程序編輯器，符號編輯器，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化項目數據。符號編輯器用于編輯符號、配置通信和消息。硬件配置用于配置和參數化硬件。硬件診斷用于診斷自動化系統的狀態(tài)。STEP7中集成三種編程語言：梯形圖語言，STL語言，FBD語言。編程時可以自由選擇。本課題現場控制站（下位機）PLC控制程序主要包括三個區(qū)：預處理區(qū)、反應池區(qū)、污泥處理區(qū)。其中預處理區(qū)里包括粗格柵、提升泵、細格柵和沉淀池這四個子控制區(qū)。反應池區(qū)主要是根據SBR工藝要求實現對攪拌機、鼓風機、潷水器以及污泥回流泵等設備的自動控制。污泥處理區(qū)也按照污泥處理的工藝要求實現對污泥脫水機、輸送機的控制。 PLC控制系統設計的基本步驟PLC控制系統設計的一般步驟與傳統的繼電器相比較，組件的選擇代替了原來的器件選擇，程序設計代替了原來的邏輯電路設計。PLC控制系統設計的基本步驟為[26]：（1）系統規(guī)劃：根據工藝流程分析控制要求和任務書中的技術條件來明確控制任務；確定所需要的用戶輸入設備（按鈕、開關、傳感器等）和輸出設備（繼電器、接觸器、信號燈等）以及由輸出設備驅動的控制對象（電動機、電磁閥等），估算PLC的I/O點數；選擇合適的PLC類型；特殊模塊的選擇，包括機型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（2）硬件設計：根據總體方案完成電氣控制原理圖、連接圖等基本圖樣的設計工作。（3）軟件設計：分配、定義PLC的I/O口；根據狀態(tài)流程圖和電氣控制原理圖進行編程 PLC程序自動控制部分程序設計 預處理區(qū)PLC控制程序本課題預處理區(qū)PLC控制程序主要包括粗、細格柵區(qū)和提升泵區(qū)三個子區(qū)域即污水處理工藝中進水系統的自動控制程序。 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。粗格柵的工作方式主要有手動和自動兩種方式，且手動方式要優(yōu)先級高于自動方式?？刂瞥绦蚴歉鶕駯徘昂蟮囊何徊顩Q定格柵除污機的啟停，當液位差高于給定值時，啟動格柵機；當液位差低于給定值時，停止格柵機。具體控制要求為：（1），自動啟動粗格柵機，開啟1格柵除污機。（2），開啟2格柵除污機，并關閉粗格柵機。（3）格柵除污機運行30秒后，啟動柵渣輸送機。（4），關閉格柵除污機和柵渣輸送機，并報警。（5），開啟格柵機，并關閉格柵除污機和柵渣輸送機，并實現循環(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處理區(qū)提升水位到另一個處理區(qū)并達到所要求的高度。主要是依靠液位的變化來進行控制工作的。提升泵的控制也有兩種工作方式：手動方式和自動方式，且手動優(yōu)先級高于自動方式。具體控制要求為：（1）當處于低液位時，開啟1提升泵。（2）當處于高液位時，保持1提升泵工作，并同時開啟2和3提升泵。（3）當處于超高液位時，報警。（4）為了延長提升泵的使用壽命，隔一段時間需要使用備用泵來進行替換。提升泵控制流程圖如圖42所示：圖42 提升泵控制流程圖 細格柵PLC控制程序細格柵的主要作用是過濾掉較小的雜質，為后序的沉淀池工藝做準備。它采用時間控制方式。工作方式有兩種：手動和自動，且手動方式優(yōu)先于自動方式。具體控制要求為：（1）開始進水20分鐘后停止一小時。（2）兩臺格柵除污機開始工作，格柵壓榨機同時啟動。（3）工作30s后啟動柵渣輸送機。（4）當設備工作20分鐘后，停止工作，1小時候繼續(xù)工作。細格柵PLC控制流程圖如圖43所示：圖43 細格柵的控制流程圖 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備，也是進行污水處理的最關鍵的步驟。其工作方式為手動和自動工作方式，且手動工作方式優(yōu)先于自動工作方式。具體控制要求為：（1）開啟進水閥門、提升泵和攪拌器，為在污水進入反應池前進行充分的厭氧反應，達到除磷效果。（2）當液位達到設定值時，關閉進水閥門，停止提升泵和攪拌器。（3）之后打開鼓風機和污泥回流泵。鼓風機的目的是將氧氣與污泥中的微生物充分的接觸，進行好氧反應，提高微生物的活性，用于曝氣反應。污泥回流泵是將二次沉淀池中的活性污泥打回到反應池中，補充減少的活性污泥。（4）曝氣達到要求時間后，停止鼓風機和污泥回流泵，并靜置1小時。（5）之后打開潷水器，將上層清液抽走，當液面達到設定值時，潷水器停止工作。打開剩余污泥泵，將污泥排至儲泥池中，工作1小時后停止。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主要是控制污泥回流泵的運行和啟停?？刂屏鞒痰囊螅海?）首先檢測液面的的高度，若液面低于最低值，啟動定時器。（2）定時時間到，若液面仍低于最低值則關閉污泥回流泵。（3）若液面在最低值和最高值之間，則啟動污泥回流泵。（4）若液面高于最高值，報警，停止進水。污泥回流系統PLC控制流程如圖45所示：圖45 污泥回流系統控制流程圖 污泥處理池PLC控制程序污泥處理池主要作用是對在SBR池中反應后所產生的污泥進行處理。污泥處理池同樣有兩種工作方式：手動和自動工作方式，且手動工作方式優(yōu)先于自動工作方式。具體控制要求為：（1）污泥通過剩余污泥泵排至儲泥池，若污泥液面高度小于設定值時，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，進行對污泥的脫水。（3）工作30秒后，開啟污泥輸送機，將脫水后的污泥輸送到污泥廠。（4）停止時按照污泥投加泵—加藥泵—濃縮脫水機—輸送機的順序依次停止。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 論我國水資源正面臨著經濟社會快速發(fā)展與水資源短缺的矛盾，與社會發(fā)展的矛盾，與生態(tài)環(huán)境的矛盾。污水處理已是現今重要的工藝技術之一，為了保護水資源，污水處理工藝需要繼續(xù)發(fā)展。本設計是基于理論來進行設計，再加上個人的知識和經歷有限，系統設計中還有很多的缺陷，各個環(huán)節(jié)銜接由于所了解的知識比較片面，所以不是很融洽，也無法實現總水量的監(jiān)控，溫度等參數的變量。由于污水處理工藝的系統較大，操作控制較為復雜，實際運行和控制效果不如理論完善，還需要進一步對污水處理工藝的知識和工作原理進行進一步的了解和分析研究。致 謝首先要感謝我的指導老師郎術斌老師，在老師的悉心指導下完成了本設計，在此期間老師雖然要求嚴格，但也很照顧我。在論文完成之際，向郎術斌老師致以最真摯的謝意。在本設計的完成過程中，我也得到了李一丹老師、王麗老師的建議指導，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，也讓我學到了很多知識。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和做人的道理。參考文獻[1] 污水處理——自動化升級正當時[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，張艷麗，[J].佳木斯大學學報（自然科學版）.2010（5）：1113[6] 黃俊勇，[J].，24（6）：56[7] 戴羽，楊云飛，任振華，張楹，[J].常熟理工學院學報（自然科學）.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