【正文】 從論文選題到設計的關鍵性研究，還有最后論文的撰寫和修改， 胡 老師都給予我莫大的幫助。由于污水處理 系統(tǒng) 其控制比較復雜，實際運行與控制效果不基于 PLC 控制的城市污水處理系統(tǒng)設計 第 54 頁，共 78 頁 會像理論這樣完善，還需要進一步對污水處理原理部分進行研究。在污 水處理中，基于 PLC 的控制系統(tǒng)在實時性、可靠性、精確性等方面滿足了設計要求。提高了系統(tǒng)的可靠性，增強了現(xiàn)場控制的靈活性，降低現(xiàn)場儀表初裝費和設計施工費用，減少電纜敷設，而且很好的解決了整個自控系統(tǒng)信息交換的問題，在濟源市新建污水處理廠的具體應用取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。模擬量輸入模塊 1 的助記符程序為： LD I220 OUTW R2020 MULS K3750 DIVS K4095 OUTW R2020 LD I221 OUTW R2020 MULS K3750 DIVS K4095 OUTW R2020 LD I222 OUTW R2020 MULS K3750 DIVS K4095 OUTW R2020 LD I223 OUTW R2020 MULS K3750 DIVS K4095 OUTW R2020 華北科技學院畢業(yè)設計 第 51 頁，共 78 頁 所對應的梯形圖如圖 512 所示。 3．模擬量輸入程序 對于 LT20a、 LT20b、 LT20c 和 LT20d，由于進水的最大高度是 ，而 U01AD 的數(shù)據(jù)形式采用 12 位數(shù)據(jù)（范圍是 0～ 4095），所以采樣值要經(jīng)過處理，即：采樣值 *3750/4095。 遠程 I/O 對應的內(nèi)部寄存器輸入 /輸出首地址分別為 R40416 和 R40504，它的助記符程序為： LD SP0 LDR R40416 OUTW R7404 LDS K0 OUTW R7405 LDR R40504 OUTW R7406 LDS K0 OUTW R7411 OUTW 7413 SET M670 基于 PLC 控制的城市污水處理系統(tǒng)設計 第 48 頁，共 78 頁 所對應的梯形圖如圖 511 所示。 圖 59 3潷水器梯形圖 基于 PLC 控制的城市污水處理系統(tǒng)設計 第 46 頁，共 78 頁 4SBR 池潷水器的助記符程序為： LD T32 OR I70 OR I71 LD I67 OR I153 ANDLD ANDGE R2020 K400 ANDN I171 ANDN I173 OUT Q73 OUT Q75 LDNGE R2020 K500 ANDN I170 ANDN I172 ANDN Q73 OUT Q74 OUT Q76 TMR T37 K50 所對應的梯形圖如圖 510 所示。 圖 56 4進水閥門梯形圖 （ 2）潷水器 在自動工作方式下，空氣閥門關閉 1h 后，相應的潷水器開始運行；當 SBR 池液位達到低液位后停止運行。 1進水閥門的助記符程序為： LD I34 AND M1 ANDNGE R2020 K500 ANDNGE R2020 K4000 ANDN M2 華北科技學院畢業(yè)設計 第 39 頁，共 78 頁 OUT Q14 TMR T3 K50 LD I34 ANDN Q14 ANDN I36 ANDGE R2020 K4000 OUT Q15 所對應的梯形圖如圖 53 所示。 （ 1） 進水閥門 1）、輔助繼電器 在本段程序中，輔助繼電器 M1 在集水池水位高、很高或超高為華北科技學院畢業(yè)設計 第 37 頁，共 78 頁 “ ON”。 完成模擬量的采集和存儲。 圖 46 遠程 I/O 框架配置圖 監(jiān)控系統(tǒng)圖如圖 47 所示。 PLC 的選型及輸入 /輸出端口安排 PLC 的選擇 由于污水處理需要對設備進行分散控制，本文選用華光 SU6B 系列PLC 來進行污水處理控制 。 當前用來測量水中溶解氧濃度最常用的儀器就是電化學傳感器（例如Clark 傳感器 ） 。但 是 ， DME的一些特性又影響了它在現(xiàn)場工作中的應用。因此，當測出超聲波由發(fā)射到遇到液面反射被接收所需要的時間，則可換算出超聲波通過的路程，即得到了液位的數(shù)據(jù)。除 穿透式超聲波傳感器外，用作發(fā)送器的陶瓷振子也可用做接收器， 陶瓷振子接收到超聲波產(chǎn)生機械振動，將其變換為電能量，作為傳感器接收器的輸出，從而對發(fā)送的超聲波進行檢測。當 PLC 認為應該起動電機時， COME和 OUT1 之間形成 24V 的直流電壓， 24V 繼電器 1KA 吸合，從而交流接觸器 1KM 吸合，電機起動，運行信號經(jīng)過 1KM 的一個常開觸點反饋到PLC 的狀態(tài)輸入端。如果電機運行在過載狀態(tài)下，當達到一定時間時，熱繼電器 1KH 動作，交流接觸器 1KM 由于 電源斷開，電機停止，并且無法自動起動。 由控制原理圖 41 可以看出，當 L11 和 N 之間加上 220V 的電壓時，紅色電源指示燈 1HR 亮 ，作為控制的電源指示。 主令開關 SAK：主令開關主要用于本地控制與 PLC 遠程控制之間的切換。一般情況下，斷路器閉合，只有當電機發(fā)生短路或者過載時，短路其動作，斷開線路，停止電機，起到保護作用。 模擬顯示評 可以直觀地了解格柵除污機、水泵、空氣閥門、潷水器、剩余污泥泵、脫水機等主要設備的工作狀態(tài)。 （ 10）脫水機按水處理工藝要求工作，單體為自動化組。當 SBR 池液位下降到一定液位后停止運行。 （ 5） SBR 池內(nèi)進水閥門依次開啟，當 1池水位升到一定液位后關閥門，然后開 2進水閥門， 2池水位升到一定液位 后關閥門，然后開 3進水閥門，依次類推。當集水池處于低水位時，關閉所有泵；當水位較高時，開一臺水泵；當水位高時，開兩臺水泵；當水位很高時，發(fā)報警信號。剩余污泥泵在潷水器 停止運行后開始運行，排泥至儲泥池。在進入沉淀工序前，應進行短時間的微量曝氣，以吹脫污泥上黏附的氣泡或氮，以保證排泥順利進行。 進水閥門 打開，污水通過粗格柵，經(jīng)過水泵，然后細格柵過濾到達SBR 池。這種工藝是按“進水、反應（曝氣等）、沉淀、排水”步驟周期性進行生化反應。 （ 7）現(xiàn)場聯(lián)機調(diào)試 現(xiàn)場聯(lián)機調(diào)試就是將 PLC 與現(xiàn)場設備進行調(diào)試。 （ 4） I/O 點數(shù)分配 點數(shù)分配就是規(guī)定 PLC 的 I/O 端子和輸入 /輸出設備的對應關系，畫出 I/O 接線原理圖。 華北科技學院畢業(yè)設計 第 23 頁，共 78 頁 （ 2）確定輸入 /輸出設備 根據(jù)控制要求選擇合適的輸入設備（控制按鈕、開關、傳感器等）和輸出設備（接觸器、繼電器）。 （ 2） 在滿足控制要求的前提下，盡量減 少 PLC 系統(tǒng)硬件費用。 最長響應時間：在一個掃描剛完成輸入讀取后才接到輸入信號，這樣這個輸入信號在該掃描周期將不會發(fā)生變化，要等到下個掃描周期才能得到響應，這時的響應時間最長。因為 PLC 的循環(huán)掃描工作方式，所以收到輸入信號的時刻不同，響應時間的長短也就不同。這一階段執(zhí)行完后，進入輸出階段。 1．循環(huán)掃描技術 PLC 采用循環(huán)可以分為 3 個階段：輸入階段（將外部輸入信號的狀態(tài)傳送到 PLC）、執(zhí)行程序階段和輸出階段（將輸出信號傳送到外部設備）?；窘Y構如圖 32 所示。其中 PLC 的 CPU 和存儲器設計在一個模塊上，有時把電源也放在這一模塊上，該模塊在總線上的安裝位置一般是固定 的。 PLC 整體式（又稱箱體式）結構的 PLC 由中央處理器（ CPU）、存儲器、輸入 /輸出（ I/O）單元、電源電路和通信端口等組成，并將這些組裝在 同一機體內(nèi)。 SBR 工藝是一種簡易、快速且低耗的廢水生物處理工藝。同連續(xù)式活性污泥法相比， SBR 具有許多獨特的優(yōu)點，使得間歇式活性污泥法日益受到國內(nèi)外的重視。 污泥 處理和處置：主要包括濃縮、消化、脫水、堆肥或衛(wèi)生填埋 [9]。它是城市污水處理廠的核心，一般采用生物處理方法中的活性污泥法，主要去除水中呈膠體基于 PLC 控制的城市污水處理系統(tǒng)設計 第 16 頁，共 78 頁 和溶解狀態(tài)的有機污染物。其主要作用是截留大塊物質(zhì)、砂石，以保證后續(xù)設備的正常運行。該工藝運行費用較低，得到了廣泛的應用，目前已成為城市污水處理的主體工藝。 從國情出發(fā)，我國城市污水處理發(fā)展趨勢： (1)氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的去除仍為重點也是難點； (2)工業(yè)廢水治理開始轉向全過程控制； (3)單獨 分散處理轉為城市污水集中處理； 華北科技學院畢業(yè)設計 第 15 頁，共 78 頁 (4)水質(zhì)控制指標越來越嚴； (5)由單純工藝技術研究轉向工藝、設備、工程的綜合集成與產(chǎn)業(yè)化及經(jīng)濟、政策、標準的綜合性研究； (6)污水再生利用提上日程； (7)中小城鎮(zhèn)污水污染與治理問題開始受到重視。 多種類型的 SBR 工藝在我國均有應用，如屬第二代 SBR 工藝的ICEAS 工藝，屬第三代的 CAST 工藝、 UNITANK 工藝等。 目前氧化溝工藝是我國采用較多的污水處理工藝技術之一。 污水處理工藝技術的現(xiàn)狀及發(fā)展 我國現(xiàn)有城市污水處理廠 80%以上采用的是活性污泥法，其余采用一級處理、強化一級處理、穩(wěn)定塘法及土地處理法等。 華北科技學院畢業(yè)設計 第 13 頁，共 78 頁 第 2 章 污水處理概述 污水處理概述 城市污水、生活污水、生產(chǎn)污水或經(jīng)過工業(yè)企業(yè)局部處理的后的生產(chǎn)污水，往往都排入城市排水系統(tǒng)，故把生活污水和生產(chǎn)污水的混合污水叫做城市污水。 （ 4）上位機監(jiān)控軟件很少使用， 幾乎沒有中控室，不能對全廠的設備實行實時監(jiān)控。 （ 2）國產(chǎn)在線儀表的穩(wěn)定性還沒有達到要求，所以大部分采用進口的在線儀表，但是由于進口儀表價格昂貴，所以應用并不是很廣泛。從國外引進污水廠的自動控制系統(tǒng)已廣泛采用集散式計算機監(jiān)控系統(tǒng)，應用了自動化程度較高的檢測儀表，各種新工藝、新設備大量出現(xiàn)并得到應用。 （ 3）生產(chǎn)過程中不同程度上采用了智能控制，可以根據(jù)水質(zhì)和水源的變化自動的調(diào)整相應的控制方式。國外污水處理自 控系統(tǒng)主要存在以下一個特點： （ 1）采 用集散控制系統(tǒng) DCS 和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) FCS。同時一些國家開始重視污水的回用，如以色列的污水回用率達到了 90%。這些國家經(jīng)濟發(fā)展較早而且較快，環(huán)境問題特別是水資源 污染的嚴重性也較早的體現(xiàn)出來，同時也得到了這些國家政府的重視，投入了大量的人力、 物力進行水處理的研究。我國城市污水處理的電耗為 Wh/m日本為 Wh/m美國為 Wh/m3，并且我們的工作人員還要比這些國家多，但是我國城市污水處理深度卻遠不如這些國家。據(jù)中國經(jīng)濟信息網(wǎng)分析統(tǒng)計，全國按目前正常需要，年缺水總量約為 300億～ 400 億立方米，因缺水造成的經(jīng)濟損失每年達 2300 億元，超過洪澇災害。英國及美國都曾在 19 世紀中發(fā)生因飲用水資源遭生活污水污染而引發(fā)