【正文】 圖 55 SBR2池進(jìn)水 SBR1池設(shè)備動作 SBR2 池到達(dá)高水位，高水位指示燈 ()亮，鼓風(fēng)機 (Q11)啟動，進(jìn)泥閥（ ）打開，如圖 56 所示。將導(dǎo)出的文件裝載進(jìn) S7_200 漢化版 軟件，選擇“程序”下的“裝 載程序”如圖 51。其主界面如圖 51。 畢 業(yè) 設(shè) 計 35 圖 51 S7_200主界面 5 調(diào)試 經(jīng) 過長時間的前期準(zhǔn)備工作， 在電腦上進(jìn)行模擬仿真，確定程序無誤，考慮到軟件模擬與現(xiàn)實中存在一定的誤差，在模擬調(diào)試完成之后需要 進(jìn)入實驗室進(jìn)行實物 試驗調(diào)試 。在集水池下方的方框可以顯示集水池中的水位情況，兩個 SBR 池間歇進(jìn)水、反應(yīng)、出水，當(dāng)集水池到達(dá)低水位時，集水池重新進(jìn)水，整個系統(tǒng)運行正常。 畢 業(yè) 設(shè) 計 33 圖 421 手動界面 在手動模式下，可以對進(jìn)水泵、進(jìn)泥泵、鼓風(fēng)機、潷水器和出泥泵進(jìn)行單獨控制，當(dāng)集水池到達(dá)高 /低水位時，進(jìn)行高 /低水位 報警。 如果 需要添加腳本程序而 沒有策略工具箱，請單擊工具條中的 圖標(biāo)，彈出“策略工具箱”， 單擊“策略工具箱”中的“腳本程序”，把鼠標(biāo)移出“策略工具箱”，會出現(xiàn)一個小手，把小手放在 上，單擊鼠標(biāo)左鍵，出現(xiàn)腳 本程序策略行，可以進(jìn)行腳本程序的添加，腳本程序可添加多個，添加后 如 圖 420 所示 。 圖 419 通道屬性設(shè)置 畢 業(yè) 設(shè) 計 32 西門子 _S7200PPI 驅(qū)動可以添加的通道類型如下： I 輸入映象寄存器、 Q 輸出映象寄存器、 M 中間存儲器、 V 數(shù)據(jù)存儲器、 SM 特殊寄存器、 AI 寄存器、AQ 寄存器、 T 時間寄存器、 C 計數(shù)寄存器、 HC 寄存器。 圖 417 通信設(shè)備初始化失敗圖 畢 業(yè) 設(shè) 計 31 選擇“設(shè)備工具箱”添加“西門子 _S7200PPI”驅(qū)動。雙擊“通用串口父設(shè)備” 設(shè)置如圖 416 所示。 圖 415 報警窗口屬性設(shè)置 設(shè)備連接 在工作臺“設(shè)備窗口”中雙擊“設(shè)備窗口”進(jìn)入，點擊工具條中的“工具箱”圖標(biāo)，點擊“設(shè)備管理”按鈕。 首先對組對象進(jìn)行定義，然后 雙擊“用戶窗口”中的“水位監(jiān)控” 窗口，進(jìn)入該畫面。報警顯示是最基本的安全手段。注意設(shè)置參數(shù)，表達(dá)式：液位 液位 0；最大變化百分 比對應(yīng)表達(dá)式的值： 100。 畢 業(yè) 設(shè) 計 28 (3) 單擊〉進(jìn)入屬性設(shè)置窗口。 1． 編輯界面 首先進(jìn)入畫面編輯環(huán)境，利用 “插入元件 ”工具從元件庫中選擇所需要的閥門、泵、電機等設(shè)備，調(diào)整大小及位置，然后保存。顯示畫面顯示各個開關(guān)量的狀態(tài)。數(shù)據(jù)對象作為實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，因此定義數(shù)據(jù)對象的過程也就是建立實時數(shù)據(jù)庫的過程。期間如果用戶想對畫面進(jìn)行操作，包括控制和更改參 數(shù)，必須有操作員或者管理員的權(quán)限。 (2) 要達(dá)到預(yù)期的監(jiān)控目標(biāo)，需要綜合考慮系統(tǒng)的整體構(gòu)成、工藝流程以及被監(jiān)控對象的具體特征。 7． 調(diào)試。其主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)存盤文件和存盤時間等。 4． 制作圖形畫面。 2． 進(jìn)行設(shè)備配置。模擬運行環(huán)境是將目標(biāo)應(yīng)用程序被裝入計算機內(nèi)存并投入實時運行所依賴的環(huán)境。 SBR1 池 到達(dá)高水位同時 動作， SBR2 池 開始進(jìn)水 ， SBR2池到達(dá)高水位時，指示燈（ ）亮，鼓風(fēng)機 ()運作，進(jìn)泥閥 ()打 開 ，計時 1 分鐘開始，計時到達(dá)，鼓風(fēng)機、進(jìn)泥泵停止， 靜置 30S 后 潷水器 ()運作，到達(dá)低水位，低水位指示燈 ()亮 2S 后重新進(jìn)水。 剩余污泥泵在潷水器停止運行后開始運行，排泥至儲泥池。 3 SBR 反應(yīng)池設(shè)計 本設(shè)計由 2 個 SBR 池，每個池中都有 2 個液位傳感器監(jiān)測池水的水位。設(shè)計流程圖如下： 圖 44 粗 /細(xì)格柵 設(shè)計流 圖 開始 自動運行？ 粗 /細(xì)格柵機運行 運 行 時 間到達(dá)？ 粗 /細(xì)格柵停止，排污口打開，傳送帶運行 運 行 時 間到達(dá)？ 結(jié)束 手動模式 Y N Y N Y N 集水池高水位 畢 業(yè) 設(shè) 計 20 根據(jù)粗 /細(xì)格柵設(shè)計流圖編寫梯形圖程序如下： 圖 45 粗 /細(xì)格柵梯形圖 粗細(xì)格柵機 ()運行 10S 停止，排污傳送帶 ()運行 10S 停止，循環(huán)運行。本設(shè)計由兩個 SBR 反應(yīng)池組成。 圖 41 PLC整體設(shè)計流圖 手動設(shè)計流程 在手動模式下，可單獨調(diào)試每個設(shè)備的運行，如圖 42 所示。 根據(jù)設(shè)計要求，本設(shè)計主要針對中小型城市污水處理廠 ，所以在潷水器性能合適的同時 ，降低成本很重要 。 2． 虹吸式潷水器 優(yōu)點是成本低，可靠性高，不易故障；缺點是潷水器下端應(yīng)置于池水要求最低水位處與排水口齊平，為了泥水徹底分離，其沉淀時間比較長。間歇式出水要求集中大流量排放，能在較短的時間內(nèi)完成出水任務(wù)，如果出水管形狀與方向不當(dāng)，會擾動池中污泥層，出水時會帶走大量活性污泥。 圖 35 所示為一種投入式液位計。第二類為非接觸式液位計，主要分為超聲波液位計，雷達(dá)液位計等。 其他資源配置 要完成系統(tǒng)的控制功能除了需要 PLC 主機及其擴(kuò)展模塊之外，還需要各種傳感器、接觸器和變頻器等儀器設(shè)備。 根據(jù)上述硬件選型及工藝要求，繪制 PLC 控制電路原理圖，繪制 PLC 控制電路，編制 I/O 接口功能表。 QF 為電源總開關(guān) ， 熔斷器 FU0、 FU FU FUFU FU FU FU1 FU1 FU17分別實現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)。自身配有 24V 直流電源，外接負(fù)載時考慮其供電容量 [9]。 3． 粗 /細(xì)格柵除污機、各個水泵、鼓風(fēng)機電動機分別采用熱繼電器實現(xiàn)過載保護(hù)，其熱繼電器的常開觸點通過中間繼電器轉(zhuǎn)換后，作為 PLC 的輸入信號，用以完成各個電動機系統(tǒng)的過載保護(hù)。其具體的輸入輸出如表 31。 最短響應(yīng)時間：上一個掃描周期剛結(jié)束就收到輸入信號，也就是說收到輸入信號與下一個掃描周期同時開始，這時響應(yīng)時間最短。 （ 3）輸出階段 進(jìn)入此階段， PLC 將相應(yīng)的輸出存儲單元的運算結(jié)果傳送到對應(yīng)的輸出模塊基 架 電 源 模 塊 CPU模 塊 通信模 塊 輸入模 塊 輸 出 模 塊 特 殊 功 能 模 塊 現(xiàn)場設(shè)備 其 它 設(shè) 備 編程器 畢 業(yè) 設(shè) 計 10 上，并通過輸出模塊向外部設(shè)備傳送輸出信號和指令，控制外部設(shè)備動作，既而實現(xiàn)通過 PLC 程序控制外部設(shè)備。 （ 2）執(zhí)行程序階段 進(jìn)入此階段， PLC 由上而下按次序一步一步執(zhí)行程序指令。而 PLC 則采用循環(huán)掃描技術(shù)，每次只能執(zhí)行一條指令，只有當(dāng)程序掃描到該線圈，并且該線圈通電時，該線圈觸點才會動作，所以 PLC 的工作方式是 “ 串行 ” 方式，這種工作方式可以避免繼電器控制的觸點出現(xiàn)競爭或時序失配等問題。模塊式的特點是系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性高?；窘Y(jié)構(gòu)框圖如圖 31 所示。其流程如圖 24 所示： 圖 24 SBR法流程圖 粗 / 細(xì)格柵機 集水池 SBR池 鼓 風(fēng) 機 進(jìn)泥泵 原污水 清水排入河道 畢 業(yè) 設(shè) 計 8 3 硬件設(shè)計 PLC 的介紹 PLC 的結(jié)構(gòu) PLC 的 硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機基本相同，是 一種 專 用于工業(yè)控制的計算機。開始重力沉淀和泥水分離。 2． 反應(yīng) 反應(yīng)工序是 SBR 工藝最重要的一道工序。從廢水流入開始到待機時間結(jié)束為一個操作周期，污水 處理過程在一個設(shè)有鼓風(fēng)機的 SBR 反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行，不需要另設(shè)沉淀池和污泥回流系統(tǒng) [5]。其濾除污染物的機理與傳統(tǒng)的活性污泥法除操作方式外基本相通。歇式活性污泥法簡稱 SBR 法，是一種按照一定的時間順序間歇式操作的活性污泥污水處理技術(shù)，也是一種通過曝氣來運行的活性污泥污水處理技術(shù)，因此又叫序批式活性污泥處理法。另外，難此法以實現(xiàn)脫氮工藝的要求，其原因在于 A 段去除了較多的 BOD，碳源不充足。 AB 法中 A 段緩沖 能力較強，效率高； B 段穩(wěn)定性較好，嚴(yán)格控制出水品質(zhì)。 圖 23 A/A/O法工藝流程圖 混合液回流 剩余污泥 格柵 沉砂池 初沉池 厭氧池 好氧池 二沉池 回流污泥 清水排出 原污水 好氧池 （ O） 活性泥回流 厭氧池 （ A） 缺氧池 （ A） 二沉池 原污水 混合液回流 清水 排除 畢 業(yè) 設(shè) 計 6 4． A/B 法。 A/A/O 是一種厭氧 —缺氧 —好氧污水處理工藝。 A/O 法作為一種缺氧 /好氧生物污水處理工藝，其反應(yīng)機理是通過增加好氧池與缺氧池所形成的硝化 /反硝化反應(yīng)系統(tǒng)， 脫氮效果很明顯。該工藝的優(yōu)點有：去除有機物 效 率高， 沉淀 池的容積小，耗電省， 成本低。常用的污水處理工藝主要有以下幾種。因此，在選擇污水處理工藝時必需要認(rèn)真考慮當(dāng)?shù)匚鬯木唧w情況，根 據(jù)實際情況應(yīng)用不同的污水處理方法。 基于此種模式靈活便捷，反應(yīng)迅速，可靠性高， 是 目前污水處理 控制 系統(tǒng)發(fā)展 的 趨勢 [4]。可見此種模式下，過多的加入了人為操作，處理流程不能自動連貫進(jìn)行，加之人為操作誤差或時間上的滯后，所以此種模式 出水 品質(zhì)并不穩(wěn)定 ， 但其以資金投入量小，一直深受 國內(nèi)中、小型污水處理廠 的青睞 。所以由于人為處理的延遲性與滯后性 ， 難免對系統(tǒng)的準(zhǔn)確性造成影響 ， 不但 出水質(zhì)量難以保證， 而 且 人 工 操作 繁瑣 ，容易發(fā)生錯誤， 造成 設(shè)備和裝置不能 完全利用 。國外污水處理自控系統(tǒng)主要有以下特點： 通過高精度 的水質(zhì)分析儀表 對處理過程進(jìn)行 在線監(jiān)控 ， 根據(jù)需要 記錄下來 處理過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和輸出報表 ； 生產(chǎn)過程中 根據(jù)水質(zhì)和水源的變化 采用智能控 制， 按需要對污水處理過程進(jìn)行不同程度上 自動的調(diào)整 ；充分 利用電話網(wǎng)絡(luò)、移動電話網(wǎng)絡(luò)、國際互聯(lián)網(wǎng)、氣象信息等 社會信息資源 ，基本實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控操作，而非人工手動操作，自動化程度高 。水資溝的匱乏和水資源的污染， 已 經(jīng) 成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展、影響人民生活水平提高的一大阻礙 [3]。這個污染源的出現(xiàn)引起了社會各界 的 廣泛 關(guān)注， 因為這不僅影響了城市形象，更與我們生活息息相關(guān)，近年來 治理水污染環(huán)境的課題已 被列入世界環(huán)保組織的工作日程 ，其重要性可見一斑 。隨著環(huán)境保護(hù)者的呼吁，人們的環(huán)保意識越來越高，城市污水處理未經(jīng)處理直接排放是絕對不能容忍的，因此污水處理自動化系統(tǒng)的開發(fā)與利用已經(jīng)體現(xiàn)出其必要性和緊迫性。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，未來 90 年全球氣候變暖加劇，到 2100 年，地球表面將有 1/3 的面積沙漠化，干旱將成為全球人類生存的威脅 [2]。目前全國城市污水達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)的有效率僅有 10%，大部分 污 水未經(jīng)處理就直接排入河流、湖泊和海洋。我國北方地區(qū)已出現(xiàn)眾多環(huán)境問題，如水位下降、湖泊干涸、河水?dāng)嗔鞯?，水資源的超采，己形成漏斗地勢。我國淡水資源總量雖大但人占有量不足，僅為世界平均值的 1/4。 urban sewage treatment。 本 系統(tǒng)包括梯形圖設(shè)計和監(jiān)控組態(tài)設(shè)計兩個方面，實現(xiàn) 了 中小型城市的污水處理自動控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控。 畢 業(yè) 設(shè) 計 設(shè)計題目： 基于 PLC 的城市污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計 系 別： 信息工程系 班 級： 電子信息工程 基于 PLC 的城市污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，城市污水處理控 制系統(tǒng)也日益發(fā)展和完善 。系統(tǒng)主要由 PLC、液位傳感器、進(jìn)水泵、潷水器、進(jìn)泥泵及抽泥泵組成，分為手動和自動兩種控制方式，使用梯形圖語言完成系統(tǒng)對現(xiàn)場的控制；使用 MCGS 監(jiān)控組態(tài)軟件設(shè)計監(jiān)控界面，不僅可以模擬演示系統(tǒng)工作狀況，而且還可以對現(xiàn)場工作情況進(jìn)行實時監(jiān)控，并對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，完成 SBR 污水處理法的自動運行 。 MCGS configuration software。在上次淡水資源調(diào)查中，全球 149 個國家參加調(diào)查，我國人均淡水資源占有量位居第 110位，淡水資源貧乏。如何合理運用淡水資源己經(jīng)成為我國正在研究的課題。如何有效快速的對城市污水進(jìn)行處理，提高水資源利用率，已經(jīng)刻不容緩。為了防止這些現(xiàn)象產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，合理利用