【正文】 調(diào)試時，可根據(jù)功 能模塊分類分別調(diào)試，最后進行總體調(diào)試。在 PLC 的外圍硬件連線方面，主要是增加一些保護設(shè)備。在這個過程中，使我學(xué)到了很多知識，積累了許多寶貴的經(jīng)驗，鍛煉了自己的獨立思考能力和實踐動手能力。基本上達到了系統(tǒng)設(shè)計的目標要求。 ⑤ 定時到，若液面 仍處于最高位傳感器時，輸出報警信號。 污泥回流泵的運行與停止根據(jù)液面的高低進行控制： ① 污泥回流系統(tǒng)啟動首先檢測液面高低，若低于最低位傳感器，啟動定時。 ③ 定時到后，若仍低于最低位傳感器，則停止?jié)撍眠\行，否則潛水泵繼續(xù)運行。細格柵機粗格柵機相似。自動控制系統(tǒng)過程包括：粗格柵系統(tǒng)、潛水泵系統(tǒng)、細格柵系統(tǒng)、曝氣沉砂系統(tǒng)、污泥回流系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)。啟動電源后按下手動或自動模式選擇按鈕，當在手動模式時，可通過各控制按鈕實現(xiàn)對污水處理系統(tǒng)中各電機的控制運行同時相應(yīng)的指示燈亮。 （ 3）定時到，啟動污泥泵和切割機。 污泥回流系統(tǒng)工作流程圖如圖 311 所示。 （ 2）定時到，若液面仍低于最低位傳感器則停止回流泵運行。 （ 5）液面差低于設(shè)定值，停止轉(zhuǎn)鼓清污機運行。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 25 圖 38 潛水泵工作流程圖 細格柵系統(tǒng)程序與粗格柵系統(tǒng)程序相似，主要控制細格柵機和轉(zhuǎn)鼓清污機的運行，其工作過程包 括以下幾個方面： （ 1）自動過程開始，啟動細格柵機，定時 20min。 （ 3）定時到后，若仍低于最低位傳感器，則停止?jié)撍眠\行，否則潛水泵繼續(xù)運行。 （ 5）液面差值低于設(shè)定值，停止清污機運行。 （ 1）自動過程開始啟動粗格柵機，定時 20min。在該控制程序中，需要根據(jù)外界條件來控制清機，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反饋信息進行判斷處理，然后進行輸出控制。在對系統(tǒng)進行必要的檢查后，開始具體調(diào)試。 Active 指示哪個驅(qū)動激活，有些驅(qū)動 只支持地址 0到 30。 （ 2） USS 通訊協(xié)議庫 編程之前一定要將 USS 協(xié)議庫添加進去，編程軟件默認安裝沒有 USS 協(xié)議庫的。另外，還有一種廣播通訊方式，主站可以同時給所有從站發(fā)送報文，從站在接收到報文并做出相應(yīng)的響應(yīng)后可不回送報文。在污水的自動控制中，混凝劑投加、氯氣投加和曝氣環(huán)節(jié)由于過程的復(fù)雜性、多變性、非線性和大滯后的特點，采用的 PID 控制算法難以實現(xiàn)準確和高效的控制。尤其在系統(tǒng)出現(xiàn)大偏差階段時，積分往往使得系統(tǒng)的響應(yīng)出現(xiàn)過大的超調(diào)，從而使調(diào)節(jié)時間變長。為了盡量減小偏差，同時也為了加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，縮短系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間，需要增大 kp 值。由于混凝過程的復(fù)雜性和多變性，混凝投藥的自動控制一直受到控制行業(yè)和污水行業(yè)專家的普遍關(guān)注。氯氣投加自動控制系統(tǒng)如圖 411 所示。投加量少了，達不到殺菌消毒效果；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，混合液中溶解氧 濃度 (DO)是好氧反應(yīng)中一個重要的控制參數(shù)。所以有必要找出簡單、可行的控制參數(shù)。 BOD 的測定需費時 5 天，且測定結(jié)果易受多種因素影響，誤差較大。 以上工作過程并不是順序控制方式，而是按照 PLC 檢測到傳感器狀態(tài)進行啟動如圖 43所示。 （ 4）啟動細格柵系統(tǒng)。 圖 42 手動操作模式流程圖 自動模式 處于自動方式時，系統(tǒng)上電后，按下自動啟動確認后系統(tǒng)運行，系統(tǒng)開始工作，其工作過程包括以下幾個方面。 總體流程設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制過程可以分為手動控制功能和自動運行功能。 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 （論文） 16 AQW0 經(jīng) PID 運算輸出 根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計出工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的硬件連 線圖如圖38 所示，此控制面板上的手動控制部分主要在調(diào)試系統(tǒng)時使用，調(diào)試完成后基本處于閑置狀態(tài)。西門子公司專門為 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的輸出驅(qū)動能力，可滿足控制系統(tǒng)的功能要求。在此采用EM223 輸入 /輸出混合擴展模塊。選用的 MM430 變頻器是用來控制電機 M M3變頻運行的。 (7）在污泥脫水系統(tǒng)中，離心式脫水機的啟動采用順序控制方式，依次啟動其設(shè)備。 (3）根據(jù)反饋回來的液位差狀態(tài)控制清污機的運行與停止。 32 電氣控制系統(tǒng)框圖 工作過程 在手動狀態(tài)下，各類設(shè)備的控制是根據(jù)操作面板上的按鈕輸入來控制，無邏輯控制，即可不根據(jù)傳感器的狀態(tài)進行控制。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界面。由于在該系統(tǒng)中需要檢測較多的數(shù)字輸入量，并且還要檢測模擬量的輸入，根據(jù)設(shè)定的程序進行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號，因此系統(tǒng)的控制邏輯與時序就需要嚴格照檢測信號的輸入進行控制。 (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的污泥進行處理，該設(shè)備的運行與停止主要根據(jù)泵房內(nèi)液位傳感器的狀態(tài)，當液位低于某個值時停止回流泵的運行；當液位持續(xù)高于某個高位時，回流泵停止運行同時輸出報警信號；液位處于正常狀態(tài)時，回流泵正常運行。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，控制過程叫復(fù)雜，包括轉(zhuǎn)碟曝氣機和潛水攪拌機，污水回流系統(tǒng)主要有污泥回流泵構(gòu)成。除砂系統(tǒng)主要由細格柵系統(tǒng)和沉砂池組成，細格 柵系統(tǒng)是由細格柵機和轉(zhuǎn)鼓清污機組成，沉砂池的主要設(shè)備是分離機。進水系統(tǒng)主要有進水管道和進水泵房組成，進水管道主 要由粗格柵機和清污機組成，進水泵房主要有兩臺潛水泵組成。 （ 2）模擬量輸出通過 PLC 中 PID 運算后的數(shù)據(jù)，通過其功能模塊輸出控制信號，該控制信號輸入到變頻器的控制端子上，改變變頻器的輸出頻率，從而控制曝氣機的轉(zhuǎn)速，最后達到控制污水中含氧量的要求。當溶解氧值偏低時，降低了微生物分解的效果，延長了處理時間，嚴重時甚至導(dǎo)致處理失效，因此需要增加曝氣機轉(zhuǎn)速以增加供氧量；當溶解氧值偏高時，導(dǎo)致微生物過氧化，降低了其活性，也不利于處理，因此減小曝氣機轉(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。 （ 2）液位差輸入檢測。 利用 PLC 作為控制器的工業(yè)污水處理系統(tǒng)主要涉及兩個方面：一是信號輸入；二是控制輸出信號。為實現(xiàn)工業(yè)污水處理技術(shù)的簡易、高效、低能耗的功能， 并且實現(xiàn)自動化的控制過程，采用 PLC 作為 核心控制器是個較好的方案。污水經(jīng)沉淀池處理最后到達脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機作用下進行脫水處理后排出清水。對污水進行除油、消毒、調(diào)整 PH 值。整個過程對于單個操作單元而言是間歇進行的，但是通過多個單元組合調(diào)度后又是連續(xù)的，在運行上實現(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用。 AB 法中 A段效率很高，并有較強的緩沖能力。 曝氣池 （微生物吸附有機物氧化為無機物） 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 （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。該工藝的缺點有：普通曝氣池占地多，建設(shè)投資大，滿足國家標準相關(guān)指標范圍小、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 （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物濃度指標。 好氧有機污染物的性質(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機物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無機物。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)符合我國國情的污水廠自動控制系統(tǒng)對降低工業(yè)污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會和和諧社會、保持我國經(jīng)濟高速發(fā)展具有重要意義。目前我國約 300個城市缺水，其中嚴重缺水城市有 5O個。因此，有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、計量自控檢測儀表使用、 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 （論文） 3 當前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法。 對于環(huán)境保護問題，國務(wù)院明確規(guī)定所有工業(yè)污染源都必須達到排放標 ?，F(xiàn)在，這些國家的工業(yè)污水處理水平又有 了進一步提高，興建了一批具有脫氮除磷功效的設(shè)施，對水體質(zhì)量改善和水環(huán)境保護起了重大的作用。 國際上，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)濟的蓬勃發(fā)展帶來的 60 年代日益嚴重性的環(huán)境污染而展開的。污水廠污泥處置問題在“九五”科技攻關(guān)中受到重視，并配套開發(fā)成套的污泥處理。 工業(yè)污水處理的國內(nèi)外現(xiàn)狀 我國工業(yè)污水處理技術(shù)從“七五”國家科技攻關(guān)開始逐步進行研究。眾多跡象表面，水資源的短缺無疑將成為制約經(jīng)濟持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的瓶頸，因此世界各國越來越重視水處理和水的再利用，通過各種技術(shù)進一步提高供水質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益。嚴重的環(huán)境污染使有限的水資源日益減少、水質(zhì)日益惡化，無疑是“雪上加霜”。隨著社會的發(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 對水質(zhì)要求越來越高。令人擔憂的是淡水總量日益減少，用水成本不斷升高，淡水的浪費非常嚴重。 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 ........................