【正文】 在該控制程序中，需要根據(jù)外界輸入的狀態(tài)來(lái)控制清污機(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)反饋來(lái)的信息進(jìn)行判斷處理，然后再進(jìn)行輸出控制。然后通過(guò)模擬硬件的方式檢查程序，主要檢查程序是否存在邏輯上的錯(cuò)誤。由于輸出都是何接觸器等元件連接，接觸器的突然斷開和閉合會(huì)形成突波對(duì) PLC 的輸出端子造成損壞，因此需要加裝一些保護(hù)裝置，例如，續(xù)流二極管等，增加觸點(diǎn)的壽命。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要從硬件和軟件兩個(gè)方面的問題 進(jìn)行， 工業(yè)污水處理系統(tǒng)中，主要的硬件問題包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、硬件選型和 PLC 的外圍電路設(shè)計(jì)和接線處。進(jìn)一步加深了解了PLC 在實(shí)踐當(dāng)中的應(yīng)用。 通過(guò)四個(gè)月的課題設(shè)計(jì)和調(diào)試，基本上完成了對(duì) PLC 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 33 6 結(jié) 論工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，它包括與之相關(guān)的生產(chǎn)工藝流程、相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量自控檢測(cè)儀表的選用、 控制流程的模型建立、對(duì) PLC 系統(tǒng)軟硬件應(yīng)用研究等。各模塊程序在仿真軟件上進(jìn)行調(diào)試時(shí)也能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的控制。 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。 ④ 若液面高于最高位傳感器時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)。 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。 而轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)根據(jù)溶解氧儀反饋的模擬量經(jīng) PLC 運(yùn)算 后通過(guò)變頻器控制其進(jìn)行工頻運(yùn)行還是變頻運(yùn)行，進(jìn)行加速還是減速運(yùn)行，同時(shí)控制分離機(jī)的運(yùn)行與停止。 ④ 檢測(cè)液面處于中位和高位傳感器之間時(shí)，開始定時(shí)防止誤判。 ② 檢測(cè)液面高度，低于最低位傳感器時(shí)，開始定時(shí)防止誤判。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。在間歇運(yùn)行過(guò)程時(shí)，粗格柵機(jī)運(yùn)行 20min 定時(shí)到后停止運(yùn)行 2h， 2h 定時(shí)到后又開始運(yùn)行 20min。啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行按鈕后，自動(dòng)過(guò)程開始，啟動(dòng)潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。 當(dāng)在 自動(dòng)模式時(shí)，在自動(dòng)方式下進(jìn)行閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到外部傳感器的狀態(tài)對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟?？刂啤? 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 32 運(yùn)行結(jié)果 通過(guò)系統(tǒng)調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn) PLC 在系統(tǒng)控制中的手動(dòng)、自動(dòng)模式的控制。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 29 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 30 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 31 通過(guò)系統(tǒng)調(diào)試， 能夠?qū)崿F(xiàn) PLC 在系統(tǒng)控制中的手動(dòng)、自動(dòng)模式的控制。 污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖如圖 312 所示。 （ 2）定時(shí)到，啟動(dòng)聚合物泵，啟動(dòng)定時(shí)。 圖 311 污泥回流系統(tǒng)工作流程圖 污泥脫水系統(tǒng)程序主要控制離心式脫水機(jī)，啟動(dòng)定時(shí)。 （ 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)。 （ 3）若液面處于最高位和最低位之間，啟動(dòng)污泥回流泵。 （ 1）自動(dòng)過(guò)程開始首先檢測(cè)液面高低，若低于最低位傳感器，啟 動(dòng)定時(shí)。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 26 圖 39 細(xì)格柵系統(tǒng)工作流程圖 曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖如圖 310 所示。 （ 4）同時(shí)檢測(cè)液面差，若超過(guò)設(shè)定值則啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)。 （ 2）定時(shí)到，停止運(yùn)行細(xì)格柵機(jī) 2h。 潛水泵工作流程圖如圖 38 所示。 （ 4）檢測(cè)液面處于中位和高位傳感器之間時(shí)，開始定時(shí)防止誤判。 （ 2）檢測(cè)液面高度，低于最低位傳感器時(shí)，開始定時(shí)防止誤判。 粗格柵系統(tǒng)工作流程圖如圖 37 所示。 （ 4）同時(shí)檢查液面差，若超過(guò)設(shè)定值則啟動(dòng)清污機(jī)。 （ 2）定時(shí)到，停止運(yùn)行粗格柵機(jī) 2h。 粗格柵系統(tǒng)程序主要控制粗格柵機(jī)和清污機(jī)的運(yùn)行，其工作過(guò)程包括以下幾個(gè)方面。 在自動(dòng)控制模式流程圖中，調(diào)用了各個(gè)控制系統(tǒng)的程序，主要包括粗格柵系統(tǒng)程 序、潛水泵程序、細(xì)格柵系統(tǒng)程序、曝氣沉砂系統(tǒng)程序、污泥回流泵系統(tǒng)程序。調(diào)試時(shí)，可根據(jù)功能模塊分類調(diào)試，最后進(jìn)行總體調(diào)試。 硬件功能調(diào)試主要是測(cè)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(shè)置和檢驗(yàn)，主要用萬(wàn)用表檢測(cè)電路的連通是否實(shí)現(xiàn)，以及保證接線的正確性，防止 220V 與 24V 線路的錯(cuò)位接線發(fā)生； （ 2）電機(jī)直接加三相電源調(diào)試，檢測(cè)電機(jī)工作狀態(tài)； （ 3）變頻器單獨(dú)調(diào)試，檢測(cè)能否正常進(jìn)行參數(shù)設(shè)置； （ 4）變頻器加電機(jī)進(jìn)行調(diào)試，檢測(cè)能否正常進(jìn)行變頻調(diào)速，在外部控制模式下，控制端子是否能正常控制電機(jī)啟動(dòng)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速等； （ 5） PLC 單獨(dú)檢測(cè)，檢查 PLC 單元能否正常工作，指示燈是否正常，該部分工作實(shí)際上在計(jì)算機(jī)模擬調(diào)試前就己經(jīng)完成； （ 6） PLC 加變頻器聯(lián)機(jī)調(diào)試，檢查 PLC、變 頻器是否能實(shí)現(xiàn)對(duì)此系統(tǒng)控制； 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 23 經(jīng)過(guò)測(cè)試，結(jié)果表明上述功能一切正常，可以進(jìn)行總體調(diào)試。調(diào)試過(guò)程首先檢查總供電及各設(shè)備供電是否正常，然后檢查設(shè)備的電氣控制是否正常，能否正常開機(jī)，各種閘閥能否正常開啟和關(guān)閉，檢查儀表及控制系統(tǒng)是否正常。 5 調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果 工業(yè)污水處理廠 自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝完成后，進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試和試運(yùn)行，確定符合實(shí)際進(jìn)水水量和水質(zhì)的各項(xiàng)控制參數(shù)，發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備、儀表、程序、工藝等方面出現(xiàn)的問題，檢驗(yàn)系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)目標(biāo)，即出水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 Baud 設(shè)置波特率為 1200、 2400、 4800、 9600、 19200、 38400、 57600 或 115200。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 22 USS_INIT 指令：當(dāng) EN輸入接通時(shí)，每一循環(huán)都執(zhí)行該指令。調(diào)用一條指令時(shí)，將會(huì)自動(dòng)地增加一個(gè)或幾個(gè)子程序。 在使用 USS 協(xié)議之前，需要先安裝西門子的指令庫(kù)。 USS協(xié)議是主 從結(jié)構(gòu)的協(xié)議，規(guī)定了在 USS 總線上可以有一個(gè)主站和最多 30 個(gè)從站；總線上的每個(gè)從站都有一個(gè)站地址（在從站參 數(shù)中設(shè)定），主站依靠它識(shí)別每個(gè)從站；每個(gè)從站也只對(duì)主站發(fā)來(lái)的報(bào)文做出響應(yīng)并回送報(bào)文，從站之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。為此在常規(guī) 的 PID 控制基礎(chǔ)上，采用模糊推理的方法，對(duì) PID 的控制參數(shù)進(jìn)行在線自整定，從而完善 PID 控制器的性能，使其適應(yīng)控制系統(tǒng)的參數(shù)變化和工作條。在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中只有合理地整定上述三個(gè)參數(shù)，才能獲得比較滿意的控制性能。微分作用 kt 的作用使之能夠根據(jù)偏差變化的趨勢(shì)作出反應(yīng)，它加快了對(duì)偏差變化的反應(yīng)速度，能夠有效地減小超調(diào)，縮小最大動(dòng)態(tài)偏差。然而， ki 值的引入使得系統(tǒng) 的響應(yīng)的快速性下降，穩(wěn)定性變差。但是因?yàn)?kp 值又受到系統(tǒng)穩(wěn)定性的限制，所以 kp 值不能任意的增大。一旦輸入輸出有偏差，比例作用會(huì)立即產(chǎn)生控制作用，比例控制是用來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)增益的，它是基于偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的，是有差調(diào)節(jié)。 PID 控制 對(duì)于工業(yè)控制過(guò)程 , 常規(guī)的 PID 控制器具有原理簡(jiǎn)單、使用方便、穩(wěn)定可靠、無(wú)靜差等優(yōu)點(diǎn)，因此在控制理論和技術(shù)飛躍發(fā)展的今天，在工業(yè)控制領(lǐng)域仍具有強(qiáng)大的生命力。其 PID調(diào)節(jié)的模糊控制過(guò)程與上述兩個(gè)非線性控制環(huán)節(jié)類似，具有大時(shí)滯、非線性的特點(diǎn)。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 20 圖 411 氯氣投加自控原理圖 絮凝劑投加環(huán) 在污泥脫水過(guò)程中為增加沉淀效果，使污水中懸浮顆粒能夠形成具有良好沉淀性能的絮凝體，達(dá)到泥水充分分離的處理效果，需進(jìn)行絮凝劑投加。為了精確控制投加的氯量，運(yùn)用模糊自整定 PID 參數(shù)控制器對(duì)氯氣投加系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。近年來(lái)，人工加氯逐漸被自動(dòng)方式取代。人工進(jìn)行加氯量控制，不僅對(duì)操作工人不安全，而且投加量也難以準(zhǔn)確控制。如果控制曝氣設(shè)備的最佳溶解氧濃度，就能使處理水質(zhì)優(yōu)化，也能節(jié)約動(dòng)力費(fèi)用，并且由于 DO 的在線檢測(cè)簡(jiǎn)單、可靠，因此把 DO 作為工業(yè)污水處理過(guò)程的控制參數(shù)。如果供氧量少，處理的水質(zhì)和污泥的活化就要降低如果供氧量過(guò)多，污泥的沉降性差，處理水質(zhì)也差，另外也不經(jīng)濟(jì)。 在好氧反應(yīng)過(guò)程中，參與工業(yè)污水處理的是以好氧菌為主體的微生物，決定其處理效果的關(guān)鍵因素是反應(yīng)池中溶解氧的含量。另外， COD 檢測(cè)儀的價(jià)格也較昂貴，增加了控制系統(tǒng)的成本。 COD 的檢測(cè)比較精確，但方法繁瑣，耗時(shí)約 2 小時(shí)。 COD 是指在酸性條件下，用強(qiáng)氧化劑將有機(jī)物氧化成 CO H2O所消耗的氧量。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 19 圖 43 自動(dòng)操作模式流程圖 曝氣過(guò)程控制的任務(wù) 工業(yè)污水處理后的水質(zhì)是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，其中生化需氧量（ BOD）和化學(xué)需氧量（ COD）是重要的水質(zhì)指標(biāo)。 （ 7）啟動(dòng)污 泥脫水系統(tǒng)。 （ 5）啟動(dòng)曝氣沉砂系統(tǒng)。 （ 3）啟動(dòng)潛水泵。 （ 1）系統(tǒng)上電后，按下自動(dòng)啟動(dòng)確認(rèn)按鈕，啟動(dòng)潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。在此模式下 ，可以通過(guò)按鈕對(duì)格柵機(jī)、清污機(jī)、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)、刮泥機(jī)，以及各類泵進(jìn)行控制，湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 18 對(duì)于轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的控制，可以通過(guò)按鈕增大或減小變頻器的頻率來(lái)改變其速度，以檢測(cè)調(diào)試性能。在手動(dòng)控制模式下，每個(gè)設(shè)備可以單獨(dú)運(yùn)行，以測(cè)試設(shè)備的性能，如圖 41 所示。在軟件的設(shè)計(jì)中，首先按照需要實(shí)現(xiàn)的功能要求做出流程框圖，其次按照不同功能編寫不同功能模塊，這樣寫出的程序條例清晰，既方便編寫，也便于調(diào)試。 圖 38 工業(yè)污水處理系統(tǒng) PLC 硬件接線圖 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 17 其他資源配置 要完成系統(tǒng)的控制功能除了需要 PLC 主機(jī)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。 表 36 模擬量輸入地址分配 輸入地址 輸入設(shè)備 AIW0 溶解氧儀 模擬量輸出部分 在此控制系統(tǒng)中需要將采集回來(lái)的模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后，通過(guò)模擬輸出口對(duì)變頻器進(jìn)行控制，進(jìn)行控制其他設(shè)備的運(yùn)行，如下表 37所示。 PLC 的 I/O 資源配置 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對(duì) PLC 的 I/O 進(jìn)行配置，具體分配如下表。 在該系統(tǒng)中，還需要采集模擬量并利用模擬量控制的功能要求，因此需 要在擴(kuò)展一個(gè)模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊。 8點(diǎn) DC 輸入 8 點(diǎn)輸出型。 CPU226 在工業(yè)污水處理系統(tǒng)中使用的數(shù)字量輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)都比較多，