【正文】 調(diào)試時(shí)，可根據(jù)功 能模塊分類(lèi)分別調(diào)試，最后進(jìn)行總體調(diào)試。在 PLC 的外圍硬件連線(xiàn)方面，主要是增加一些保護(hù)設(shè)備。在這個(gè)過(guò)程中，使我學(xué)到了很多知識(shí)，積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，鍛煉了自己的獨(dú)立思考能力和實(shí)踐動(dòng)手能力。基本上達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)要求。 ⑤ 定時(shí)到，若液面 仍處于最高位傳感器時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)。 污泥回流泵的運(yùn)行與停止根據(jù)液面的高低進(jìn)行控制： ① 污泥回流系統(tǒng)啟動(dòng)首先檢測(cè)液面高低，若低于最低位傳感器，啟動(dòng)定時(shí)。 ③ 定時(shí)到后，若仍低于最低位傳感器，則停止?jié)撍眠\(yùn)行，否則潛水泵繼續(xù)運(yùn)行。細(xì)格柵機(jī)粗格柵機(jī)相似。自動(dòng)控制系統(tǒng)過(guò)程包括：粗格柵系統(tǒng)、潛水泵系統(tǒng)、細(xì)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(dòng)電源后按下手動(dòng)或自動(dòng)模式選擇按鈕，當(dāng)在手動(dòng)模式時(shí)，可通過(guò)各控制按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理系統(tǒng)中各電機(jī)的控制運(yùn)行同時(shí)相應(yīng)的指示燈亮。 （ 3）定時(shí)到，啟動(dòng)污泥泵和切割機(jī)。 污泥回流系統(tǒng)工作流程圖如圖 311 所示。 （ 2）定時(shí)到，若液面仍低于最低位傳感器則停止回流泵運(yùn)行。 （ 5）液面差低于設(shè)定值，停止轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)運(yùn)行。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 25 圖 38 潛水泵工作流程圖 細(xì)格柵系統(tǒng)程序與粗格柵系統(tǒng)程序相似，主要控制細(xì)格柵機(jī)和轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)的運(yùn)行，其工作過(guò)程包 括以下幾個(gè)方面： （ 1）自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始，啟動(dòng)細(xì)格柵機(jī)，定時(shí) 20min。 （ 3）定時(shí)到后，若仍低于最低位傳感器，則停止?jié)撍眠\(yùn)行，否則潛水泵繼續(xù)運(yùn)行。 （ 5）液面差值低于設(shè)定值，停止清污機(jī)運(yùn)行。 （ 1）自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始啟動(dòng)粗格柵機(jī)，定時(shí) 20min。在該控制程序中，需要根據(jù)外界條件來(lái)控制清機(jī)，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(jì)反饋信息進(jìn)行判斷處理，然后進(jìn)行輸出控制。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要的檢查后，開(kāi)始具體調(diào)試。 Active 指示哪個(gè)驅(qū)動(dòng)激活，有些驅(qū)動(dòng) 只支持地址 0到 30。 （ 2） USS 通訊協(xié)議庫(kù) 編程之前一定要將 USS 協(xié)議庫(kù)添加進(jìn)去，編程軟件默認(rèn)安裝沒(méi)有 USS 協(xié)議庫(kù)的。另外，還有一種廣播通訊方式，主站可以同時(shí)給所有從站發(fā)送報(bào)文，從站在接收到報(bào)文并做出相應(yīng)的響應(yīng)后可不回送報(bào)文。在污水的自動(dòng)控制中，混凝劑投加、氯氣投加和曝氣環(huán)節(jié)由于過(guò)程的復(fù)雜性、多變性、非線(xiàn)性和大滯后的特點(diǎn)，采用的 PID 控制算法難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確和高效的控制。尤其在系統(tǒng)出現(xiàn)大偏差階段時(shí)，積分往往使得系統(tǒng)的響應(yīng)出現(xiàn)過(guò)大的超調(diào)，從而使調(diào)節(jié)時(shí)間變長(zhǎng)。為了盡量減小偏差，同時(shí)也為了加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，縮短系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間，需要增大 kp 值。由于混凝過(guò)程的復(fù)雜性和多變性，混凝投藥的自動(dòng)控制一直受到控制行業(yè)和污水行業(yè)專(zhuān)家的普遍關(guān)注。氯氣投加自動(dòng)控制系統(tǒng)如圖 411 所示。投加量少了，達(dá)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(chǎn)成本也上升。由此可見(jiàn)，混合液中溶解氧 濃度 (DO)是好氧反應(yīng)中一個(gè)重要的控制參數(shù)。所以有必要找出簡(jiǎn)單、可行的控制參數(shù)。 BOD 的測(cè)定需費(fèi)時(shí) 5 天，且測(cè)定結(jié)果易受多種因素影響，誤差較大。 以上工作過(guò)程并不是順序控制方式，而是按照 PLC 檢測(cè)到傳感器狀態(tài)進(jìn)行啟動(dòng)如圖 43所示。 （ 4）啟動(dòng)細(xì)格柵系統(tǒng)。 圖 42 手動(dòng)操作模式流程圖 自動(dòng)模式 處于自動(dòng)方式時(shí)，系統(tǒng)上電后，按下自動(dòng)啟動(dòng)確認(rèn)后系統(tǒng)運(yùn)行，系統(tǒng)開(kāi)始工作，其工作過(guò)程包括以下幾個(gè)方面。 總體流程設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制過(guò)程可以分為手動(dòng)控制功能和自動(dòng)運(yùn)行功能。 表 37 模擬量輸出地址分配 輸出地址 輸出設(shè)備 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 16 AQW0 經(jīng) PID 運(yùn)算輸出 根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計(jì)出工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的硬件連 線(xiàn)圖如圖38 所示，此控制面板上的手動(dòng)控制部分主要在調(diào)試系統(tǒng)時(shí)使用，調(diào)試完成后基本處于閑置狀態(tài)。西門(mén)子公司專(zhuān)門(mén)為 S7— 200 系列 PLC 配置了模擬量輸入輸出模塊 EM235，該模塊具有較高的分辨率和較強(qiáng)的輸出驅(qū)動(dòng)能力，可滿(mǎn)足控制系統(tǒng)的功能要求。在此采用EM223 輸入 /輸出混合擴(kuò)展模塊。選用的 MM430 變頻器是用來(lái)控制電機(jī) M M3變頻運(yùn)行的。 (7）在污泥脫水系統(tǒng)中，離心式脫水機(jī)的啟動(dòng)采用順序控制方式，依次啟動(dòng)其設(shè)備。 (3）根據(jù)反饋回來(lái)的液位差狀態(tài)控制清污機(jī)的運(yùn)行與停止。 32 電氣控制系統(tǒng)框圖 工作過(guò)程 在手動(dòng)狀態(tài)下，各類(lèi)設(shè)備的控制是根據(jù)操作面板上的按鈕輸入來(lái)控制，無(wú)邏輯控制，即可不根據(jù)傳感器的狀態(tài)進(jìn)行控制。顯示面板由于要顯示較多的數(shù)據(jù)，因此一般采用觸摸屏或者人機(jī)界面。由于在該系統(tǒng)中需要檢測(cè)較多的數(shù)字輸入量，并且還要檢測(cè)模擬量的輸入，根據(jù)設(shè)定的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號(hào)，因此系統(tǒng)的控制邏輯與時(shí)序就需要嚴(yán)格照檢測(cè)信號(hào)的輸入進(jìn)行控制。 (5）污泥脫水環(huán)節(jié)。污水回流系統(tǒng)的污泥回流泵將剩余的污泥及使用過(guò)的污泥進(jìn)行處理，該設(shè)備的運(yùn)行與停止主要根據(jù)泵房?jī)?nèi)液位傳感器的狀態(tài)，當(dāng)液位低于某個(gè)值時(shí)停止回流泵的運(yùn)行；當(dāng)液位持續(xù)高于某個(gè)高位時(shí)，回流泵停止運(yùn)行同時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)；液位處于正常狀態(tài)時(shí)，回流泵正常運(yùn)行。氧化溝系統(tǒng)由氧化溝和污泥回流系統(tǒng) 構(gòu)成，氧化溝是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，因此控制量較多，控制過(guò)程叫復(fù)雜，包括轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)和潛水?dāng)嚢铏C(jī)，污水回流系統(tǒng)主要有污泥回流泵構(gòu)成。除砂系統(tǒng)主要由細(xì)格柵系統(tǒng)和沉砂池組成，細(xì)格 柵系統(tǒng)是由細(xì)格柵機(jī)和轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)組成，沉砂池的主要設(shè)備是分離機(jī)。進(jìn)水系統(tǒng)主要有進(jìn)水管道和進(jìn)水泵房組成，進(jìn)水管道主 要由粗格柵機(jī)和清污機(jī)組成，進(jìn)水泵房主要有兩臺(tái)潛水泵組成。 （ 2）模擬量輸出通過(guò) PLC 中 PID 運(yùn)算后的數(shù)據(jù)，通過(guò)其功能模塊輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)輸入到變頻器的控制端子上，改變變頻器的輸出頻率，從而控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速，最后達(dá)到控制污水中含氧量的要求。當(dāng)溶解氧值偏低時(shí)，降低了微生物分解的效果，延長(zhǎng)了處理時(shí)間，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致處理失效，因此需要增加曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速以增加供氧量；當(dāng)溶解氧值偏高時(shí)，導(dǎo)致微生物過(guò)氧化，降低了其活性，也不利于處理，因此減小曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速以減少供氧量，最終使污水中的溶解氧保持在一 定的范圍內(nèi)。 （ 4）含氧量 輸入檢測(cè)。 （ 2）液位差輸入檢測(cè)。 利用 PLC 作為控制器的工業(yè)污水處理系統(tǒng)主要涉及兩個(gè)方面：一是信號(hào)輸入；二是控制輸出信號(hào)。為實(shí)現(xiàn)工業(yè)污水處理技術(shù)的簡(jiǎn)易、高效、低能耗的功能， 并且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制過(guò)程，采用 PLC 作為 核心控制器是個(gè)較好的方案。污水經(jīng)沉淀池處理最后到達(dá)脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機(jī)作用下進(jìn)行脫水處理后排出清水。對(duì)污水進(jìn)行除油、消毒、調(diào)整 PH 值。整個(gè)過(guò)程對(duì)于單個(gè)操作單元而言是間歇進(jìn)行的，但是通過(guò)多個(gè)單元組合調(diào)度后又是連續(xù)的，在運(yùn)行上實(shí)現(xiàn)了有序和間歇操作相結(jié)合。 （ 5） SBR 法。但是， AB 法污泥產(chǎn)量較大， A 段污泥有機(jī)物含量極高，因此必須添加污泥后續(xù)穩(wěn)定化處理，這樣就將增加一定的投資和費(fèi)用。 AB 法中 A段效率很高，并有較強(qiáng)的緩沖能力。 曝氣池 （微生物吸附有機(jī)物氧化為無(wú)機(jī)物） 沉淀池 （活性泥下沉） 回流活性泥 原污水 清水排出 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 6 圖 23 A2/O 法工藝流程圖 （ 4） A/B 法。 A2/O 是一種厭氧 — 缺氧 — 好氧工業(yè)污水處理工藝。該工藝通過(guò)增加好氧池與缺氧池所形成的硝化 反硝化反應(yīng)系統(tǒng)，很好的處理了污水中的氮含量，具有明顯的脫氮效果。該工藝的缺點(diǎn)有：普通曝氣池占地多，建設(shè)投資大，滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)指標(biāo)范圍小、易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，磷和氮的去除率低。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 5 （ 1） 傳統(tǒng)活性污泥法。 工業(yè)污水處理的方法主要有物理、化學(xué)、物理化學(xué)，以及生物等幾種?？紤]到好氧分解速率一般在開(kāi)始的幾天最快，在 20℃溫度下，污水五日生化需氧量 (BOD5)，約占 BOD20的 70%～ 80%，因 此把 BOD5作為衡量污染水的有機(jī)物濃度指標(biāo)。 好氧有機(jī)污染物的性質(zhì)穩(wěn)定，在微生物的作用下，借助微生物的新陳代謝功能而降解為無(wú)機(jī)物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物。經(jīng)處理后的污水，最后出路有三種： ① 排放水體； ② 灌溉田地； ③ 重復(fù)使用。因此建設(shè)符合我國(guó)國(guó)情的污水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)降低工業(yè)污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會(huì)和和諧社會(huì)、保持我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義。目前我國(guó)約 300個(gè)城市缺水，其中嚴(yán)重缺水城市有 5O個(gè)。因此，有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、計(jì)量自控檢測(cè)儀表使用、 PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)，將為湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 當(dāng)前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法。 對(duì)于環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，國(guó)務(wù)院明確規(guī)定所有工業(yè)污染源都必須達(dá)到排放標(biāo) 。現(xiàn)在，這些國(guó)家的工業(yè)污水處理水平又有 了進(jìn)一步提高，興建了一批具有脫氮除磷功效的設(shè)施，對(duì)水體質(zhì)量改善和水環(huán)境保護(hù)起了重大的作用。 國(guó)際上，大規(guī)模的水污染治理是在第二次世界大戰(zhàn)后，隨著 50 年代經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展帶來(lái)的 60 年代日益嚴(yán)重性的環(huán)境污染而展開(kāi)的。污水廠污泥處置問(wèn)題在“九五”科技攻關(guān)中受到重視，并配套開(kāi)發(fā)成套的污泥處理。 工業(yè)污水處理的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 我國(guó)工業(yè)污水處理技術(shù)從“七五”國(guó)家科技攻關(guān)開(kāi)始逐步進(jìn)行研究。眾多跡象表面，水資源的短缺無(wú)疑將成為制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的瓶頸，因此世界各國(guó)越來(lái)越重視水處理和水的再利用，通過(guò)各種技術(shù)進(jìn)一步提高供水質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。嚴(yán)重的環(huán)境污染使有限的水資源日益減少、水質(zhì)日益惡化，無(wú)疑是“雪上加霜”。隨著社會(huì)的發(fā)展，水資源已經(jīng)成為影響工業(yè)發(fā)展的重要因素，現(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)工藝和設(shè)備 對(duì)水質(zhì)要求越來(lái)越高。令人擔(dān)憂(yōu)的是淡水總量日益減少，用水成本不斷升高，淡水的浪費(fèi)非常嚴(yán)重。 12 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的工作原理 ................................. 13 PLC 選型 ................................................... 14 PLC 的 I/O 資源配置 ......................................... 14 其他資源配置 ........................