【正文】 參考文獻[1] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2004. [2] 孫振強,[M].北京:清華大學出版社，2005.[3] [M].廣州:廣東工業(yè)大學出版社,2005.[4] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.[5] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.[6] 陶權,[M].廣州:華南理工大學出版社,2009.[7] 張培山,[M].武漢:華中科技大學出版社,2006.[8] 李英輝,趙豫龍,[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.[9] [M].湖南:湖南工業(yè)大學出版社,2004.[10] [M].廣州:廣東工業(yè)大學出版社,2005.附錄Ⅰ 部分主程序梯形圖（續(xù)）部分主程序梯形圖（續(xù)）部分主程序梯形圖（續(xù)） 部分主程序梯形圖（續(xù)）部分主程序梯形圖（續(xù)）附錄Ⅱ工業(yè)污水處理系統(tǒng)變頻部分主電路圖附錄Ⅲ 基于PLC污水處理控制系統(tǒng)硬件接線圖。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。軟件方面主要問題在于程序編寫完畢后，需要首先在電腦上對程序進行軟件仿真，主要檢查是否存在各種錯誤，可利用三菱公司配套的仿真軟件。在PLC的外圍硬件連線方面，主要是增加一些保護設備。熟悉了PLC硬件的工作原理，完成了整個系統(tǒng)的模擬調(diào)試，通過對系統(tǒng)的不斷修改和調(diào)試，基本上達到了預期的設計要求。在這個過程中，使我學到了很多知識，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。本文詳細闡述了工業(yè)污水處理工藝流程、控制系統(tǒng)總體方案以及具體的軟硬件實現(xiàn)。感謝家人的關心與支持！感謝評閱和閱讀本文的老師為此付出的辛勤勞動！最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位老師、教授！忠心地祝愿各位身體健康、工作順利。藉此完成之際，借此機會謹向尊敬的李濤老師致以最衷心的感謝！感謝論文中參考的參考文獻的作者；對于提供論文中隱含的上述提及的支持者以及研究思想和設想的支持者表示感謝。在我畢業(yè)設計期間，李濤老師在學習、生活上都給予了我極大的關懷和鼓勵。致 謝本課題是在導師李濤親切關懷和悉心指導下完成的，導師以淵博的學識和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，為學生開拓了研究視野，豐富了專業(yè)知識。各模塊程序在仿真軟件上進行調(diào)試時也能實現(xiàn)相應功能的控制。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，依次啟動其設備。④若液面高于最高位傳感器時，啟動定時。②定時到，若液面仍低于最低位傳感器則停止回流泵運行。而轉碟曝氣機根據(jù)溶解氧儀反饋的模擬量經(jīng)PLC運算后通過變頻器控制其進行工頻運行還是變頻運行，進行加速還是減速運行，同時控制分離機的運行與停止。④檢測液面處于中位和高位傳感器之間時，開始定時防止誤判。②檢測液面高度，低于最低位傳感器時，開始定時防止誤判。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。在間歇運行過程時，粗格柵機運行20min定時到后停止運行2h，2h定時到后又開始運行20min。啟動自動運行按鈕后，自動過程開始，啟動潛水攪拌器和刮泥機。當在自動模式時，在自動方式下進行閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測到外部傳感器的狀態(tài)對設備進行啟停控制。 運行結果通過系統(tǒng)調(diào)試，能夠實現(xiàn)PLC在系統(tǒng)控制中的手動、自動模式的控制。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。硬件功能調(diào)試主要是測試硬件的功能是否正常，這部分的調(diào)試內(nèi)容包括：（１）供電線路的設置和檢驗，主要用萬用表檢測電路的連通是否實現(xiàn)，以及保證接線的正確性，防止220V與24V線路的錯位接線發(fā)生；（２）電機直接加三相電源調(diào)試，檢測電機工作狀態(tài)；（３）變頻器單獨調(diào)試，檢測能否正常進行參數(shù)設置；（４）變頻器加電機進行調(diào)試，檢測能否正常進行變頻調(diào)速，在外部控制模式下，控制端子是否能正?？刂齐姍C啟動，調(diào)節(jié)電機轉速等；（５）PLC單獨檢測，檢查PLC單元能否正常工作，指示燈是否正常，該部分工作實際上在計算機模擬調(diào)試前就己經(jīng)完成；（６）PLC加變頻器聯(lián)機調(diào)試，檢查PLC、變頻器是否能實現(xiàn)對此系統(tǒng)控制；經(jīng)過測試，結果表明上述功能一切正常，可以進行總體調(diào)試。調(diào)試過程首先檢查總供電及各設備供電是否正常，然后檢查設備的電氣控制是否正常，能否正常開機，各種閘閥能否正常開啟和關閉，檢查儀表及控制系統(tǒng)是否正常。5 調(diào)試和運行結果工業(yè)污水處理廠自動控制系統(tǒng)設計、安裝完成后，進行系統(tǒng)的調(diào)試和試運行，確定符合實際進水水量和水質(zhì)的各項控制參數(shù)，發(fā)現(xiàn)并解決設備、儀表、程序、工藝等方面出現(xiàn)的問題，檢驗系統(tǒng)是否實現(xiàn)工藝設計目標，即出水各項指標達到設計要求。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。但是，同時又會使系統(tǒng)容易受到高頻干擾的影響。尤其在系統(tǒng)出現(xiàn)大偏差階段時，積分往往使得系統(tǒng)的響應出現(xiàn)過大的超調(diào)，從而使調(diào)節(jié)時間變長。積分作用ki是為了消除靜差而引入的。為了盡量減小偏差，同時也為了加快系統(tǒng)的響應速度，縮短系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間，需要增大kp值。常規(guī)的PID控制器的描述如式（）所示：U n=kpEn+ki∑Ei+KdECni=0n （）其中各參數(shù)代表的意義是：Un：控制器的輸出En：控制器偏差輸入ECn：系統(tǒng)誤差變化率kp：比例增益ki：積分增益kd：微分增益比例增益kp使控制器的輸入輸出成一一對應比例關系。由于混凝過程的復雜性和多變性，混凝投藥的自動控制一直受到控制行業(yè)和污水行業(yè)專家的普遍關注。其控制過程主要是通過污泥濃度、污水流量、絮凝劑濃度等因素控制來完成的。氯氣投加自動控制系統(tǒng)如圖411所示。氯氣投加系統(tǒng)具有大慣性、大滯后的特點，其過渡過程和純滯后時間均較長，并且系統(tǒng)的干擾因素較多，對這樣一個系統(tǒng)，使用一般的PID調(diào)節(jié)很難滿足控制要求。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。 氯氣投加環(huán)節(jié)氯氣投加消毒效果的好壞與原水PH值、水溫、濁度和接觸時間有直接的關系。由此可見，混合液中溶解氧濃度(DO)是好氧反應中一個重要的控制參數(shù)。為了使微生物的活動最佳化，應該使供氧量與消耗的氧量相等，或稍大一些。所以有必要找出簡單、可行的控制參數(shù)。雖然有COD濃度在線檢測儀可以在線檢測，但仍存在滯后（30分鐘左右），測量結果嚴重滯后于實際運行時間，不能及時反映實際情況。BOD的測定需費時5天，且測定結果易受多種因素影響，誤差較大。BOD是指在有氧條件下，降解有機物所需的氧量。NY YNN Y轉手動控制污泥脫水控制自動過程開始？啟動離心式脫水機定時開始延時到？啟動聚合物泵定時到？延時到 ？啟動污泥泵和切割機圖49污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖在設計程序過程中，會用到許多中間繼電器、寄存器、定時器等軟元件，為了便于編程及修改，在程序編寫前應先列出可能用到的軟元件，如表410所示。（３）定時到，啟動污泥泵和切割機。（１）自動過程開始首先啟動離心式脫水機，啟動定時。污泥回流系統(tǒng)工作流程圖如圖48所示。（４）若液面高于最高位傳感器時，啟動定時。（２）定時到，若液面仍低于最低位傳感器則停止回流泵運行。Y圖47曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖污泥回流系統(tǒng)程序主要控制污泥回流泵的運行和停止，其工作過程包括以下幾個方面。（５）液面差低于設定值，停止轉鼓清污機運行。（３）2h定時到，運行細格柵機20min，循環(huán)進行。延時到？Y啟動定時2sN潛水泵控制啟動潛水泵停止?jié)撍脝佣〞r2s延時到？高于高位液面Y NNNY報警低于最低要求液面 圖45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。（５）定時到后，若液面仍持續(xù)處于高位傳感器，則輸出報警信號。（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。 停止時間到？ Y自動過程開始？Y運行時間？粗格柵制粗格柵機啟動粗格柵機停止轉手的控制檢查液面差超過設定值啟動清污機低于設定值?停止清污機NNYNNYNY圖44粗格柵系統(tǒng)工作流程圖潛水泵程序主要控制潛水泵的運行和停止，其工作過程包括以下幾個方面：（１）自動過程開始啟動潛水泵。（５）液面差值低于設定值，停止清污機運行。（３）2h定時到，運行粗格柵機20min，循環(huán)進行。（１）自動過程開始啟動粗格柵機，定時20min。以及污泥脫水系統(tǒng)程序，以下將分別介紹各個子程序的工作過程。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。（６）啟動污泥回流系統(tǒng)。（４）啟動細格柵系統(tǒng)。（２）啟動粗格柵系統(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。 NY開始自動控制手動控制自動？圖41模式選擇流程圖 手動模式污泥回流機啟停手動控制離心式脫水機啟停格柵機啟停清污機啟停轉碟曝氣機啟停及速度調(diào)節(jié)潛水泵啟停刮泥機啟停潛水攪拌機啟停在手動模式下，可單獨調(diào)試每個設備的運行，如圖42所示。 總體流程設計 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。圖311 工業(yè)污水處理系統(tǒng)變頻部分主電路圖 4 軟件系統(tǒng)設計采用三菱公司為FX2N系列PLC開發(fā)的GX ，上面介紹了工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的結構、工作原理和電氣控制部分的結構，硬件結構的總體設計基本完成后，就要開始軟件部分的設計，根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求和硬件部分的設計情況及PLC控制系統(tǒng)I/O的分配情況，進行軟件編程設計。接觸器KMKM6分別控制MM3的工頻運行；接觸器KMKM9分別控制MM3的變頻運行；FRFRFR3分別為三臺電機過載保護用的熱繼電器；QF主電路的空氣開關；FU1為主電路的熔斷器。 變頻部分主電路設計圖33為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主電路圖的部分圖。（６）污泥回流泵的運行與停止根據(jù)液面的高低進行控制。（４）進水泵房中的潛水泵根據(jù)液面高低進行運行、停止及運行數(shù)量的控制。（２）運行粗、細格柵機，進行間歇運行，即運行一段時間然后停止一段時間，循環(huán)進行。在自動方式下進行閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測到外部傳感器的狀態(tài)對設備進行啟?？刂?，其工作過程如下。電氣控制柜是電氣控制的核心設備，主要包括變頻器、各類傳感器的輸入信號、PLC及其擴展模塊等。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