【正文】 R2進泥閥排泥泵L+ MEM222集水池高水位指示燈集水池低水位指示燈SBR1池高水位指示燈SBR1池低水位指示燈SBR2池高水位指示燈SBR2池低水位指示燈AC220VDC24V 畢 業(yè) 設(shè) 計 15 防止電源過載損壞或影響其他輸入口的信號質(zhì)量 [10]。圖 34 為 SBR 污水處理系統(tǒng) PLC 控制外部接線圖。了解各個控制對象的驅(qū)動要求，如：驅(qū)動電壓的等級、負載的性質(zhì)等；分析對 象的控制要求，確定輸入 /輸出接口（ I/O）數(shù)量；確定所控制參數(shù)的精度及類型，如：對開關(guān)量的控制、用戶程序存儲器的存儲容量等；選擇適合的 PLC 機型及外設(shè)，完成 PLC 硬件結(jié)構(gòu)配置。 2． PLC 控制電路設(shè)計 包括 PLC 硬件結(jié)構(gòu)配置及 PLC 控制原理電路設(shè)計。 泵體電機分別通過 熱繼電器 FR0、 FR FR FR FR FR FR FR1FR1 FR17 實現(xiàn)過載保護。 畢 業(yè) 設(shè) 計 13 硬件電路設(shè)計 1． 主電路設(shè)計 SBR 污水處理電氣控制系統(tǒng)主電路如圖 33 所示。 6． PLC 選用繼電器輸出型。 4． 鼓風(fēng)機的控制要求在無負載條件下起動或停機，需要在曝氣管路上設(shè)置空氣閥。 2． 粗 /細格柵除污池、集水池、 SBR 反應(yīng)池、儲泥池等的液位傳感器，在選型時考慮抗干擾性能，選用電極考慮耐腐蝕性。 端口地址 元件 說明 自動 開關(guān) SB0 集水池高水位信號 SB1 SBR1 池高水位信號 SB2 SBR1 池低水位信號 SB3 SBR2 池高水位信號 SB4 SBR2 池低水位信號 SB5 SBR 池手動進水開關(guān) SB6 集水池低水位信號 SB7 緊急停車 SB8 啟動鼓風(fēng)機 SB9 啟動進泥泵 SB10 手動 /自動開關(guān) SB11 啟動潷水器 SB12 啟動排泥泵 SB13 關(guān)閉排泥泵 SB14 手動開關(guān) SB15 進水泵 Q0 粗 /細格柵機 Q1 排污傳送帶 Q2 集水池進水泵 Q3 SBR 池進水泵 Q4 SBR1 池進水閥 Q5 SBR2 池進水閥 Q6 潷水器 Q7 SBR1 池鼓風(fēng)機 Q10 SBR2 池鼓風(fēng)機 Q11 SBR2 池出水閥 Q12 SBR1 池出水閥 Q13 進泥泵 Q14 表 31續(xù) I/O口分配 畢 業(yè) 設(shè) 計 12 端口地址 元件 說明 SBR1 池進泥閥 Q15 SBR2 池進泥閥 Q16 排泥泵 Q17 集水池高水位 Q20 集水池低水位 Q21 SBR1 高水位 Q22 SBR1 低水位 Q23 SBR2 高水位 Q24 SBR2 低水位 Q25 根據(jù)系統(tǒng)功能要求，合理分配 PLC 各 I/O 口。 畢 業(yè) 設(shè) 計 11 表 31 I/O口分配 PLC I/O 口分配 在此控制系統(tǒng)中，共用到 14個輸入和 22個輸出?？紤]到輸入電路和輸出電路的延時，所以最短響應(yīng)時間應(yīng)大于一個掃描周期。下面就介紹最短響應(yīng)時間和最長響應(yīng)時間。 2． PLC 的 I/O 響應(yīng)時間 I/O 響應(yīng)時間是指從某一輸入信號變化開始到系統(tǒng)相關(guān)輸出端信號的改變結(jié)束，這段時間就是 I/O 反應(yīng)時間。在這個程序執(zhí)行中，輸入信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)保持不變。從相應(yīng)的輸入存儲單元讀入輸入信號的狀態(tài)和采集到的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)程序內(nèi)部設(shè)定的繼電器、定時器、計數(shù)器等數(shù)據(jù)寄存器的 狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行邏輯運算，得到運算結(jié)果，存入相應(yīng)的輸出存儲器單元。 （ 1）輸入階段 進入此階段， PLC 先進行自我診斷，然后與編程器或計算機通信，同時中央處理器掃描各個輸入端并讀取輸入信號狀態(tài)，采集數(shù)據(jù)，并將其存入相應(yīng)的輸入存儲單元。也就是說，繼電器控制裝置根據(jù)輸入和邏輯控制結(jié)構(gòu)就可以得到輸出，而 PLC 控制器不行，需要輸入、執(zhí)行程序指令、輸出 3 個階段才能完成整個控制 過程 [7]。 存儲器 輸入 /輸出單元 中央處理器（ CPU） 編程器 系 統(tǒng) 總 線 電源 畢 業(yè) 設(shè) 計 9 圖 32 結(jié)構(gòu)式模塊 PLC 的工作原理 PLC 與繼電器構(gòu)成的控制裝置的工作方式不同，繼電器控制器采用并行運行方式，即線圈的觸點動作與該點通斷電同步?？梢詷?gòu)成不同控制規(guī)模和功能的 PLC，但同時價格也比較高。模塊式的 PLC 安裝完成后，需進行登記，以便PLC 對安裝在總線上的各模塊進行地址確認。 圖 31 整體式 PLC結(jié)構(gòu) 2． 模塊式 PLC 模塊式（又稱組合式）結(jié)構(gòu)的 PLC，其中央處理器（ CPU）、存儲器、輸入 /輸出（ I/O）單元、電源電路和通信端口等均做成模塊，各模塊間通信通過機架上的總線互相聯(lián)系，應(yīng)用時根據(jù)控制要求將這些模塊插在機架上。這種結(jié)構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低、輸入 /輸出點數(shù)固定、實現(xiàn)的功能和控制規(guī)模固定，但靈活性較低。根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同， PLC 可分為整體式和模塊式。同時，剩余污泥泵在潷水器停止運行后開始運行，排泥至儲泥池 [6]。 4． 排水 SBR 池靜置一段時間后，污泥完全沉淀至 SBR 下層，上層清液由潷水器緩慢抽出，排入河道。 3． 沉淀 當(dāng) SBR 池停止曝氣 以后，空氣閥門與污泥閥門關(guān)閉，鼓風(fēng)機與污泥泵停止。當(dāng)污水注入達到 SBR 反應(yīng)池預(yù)定水位時，停止進水，高水位指示燈亮，空氣閥門打開，鼓風(fēng)機啟動，開始曝氣，在此同時污泥泵往 SBR 反應(yīng)池中打入活性污泥，開始反應(yīng)，如驅(qū)除 BOD、硝化、磷的吸收以及反硝化等。 SBR 法過程闡述 1． 進水 進水閥 門打開，進水泵運作，原污水通過粗 /細格柵濾除塊狀污染物，經(jīng)過抽水泵到達集水池，到達高水位時，進水泵、粗 /細格柵、集水池抽水泵停止，SBR 反應(yīng)池抽水泵運作，將集水池中的污水注入兩個 SBR 反應(yīng)池。 SBR 污水處理工藝主要特點如下： (1) 工藝簡單，造價低，運行方式靈活，脫氮除磷效果好； (2) 時間上間歇排水，具有理想的推流式反應(yīng)器的特性； (3) 耐沖擊負荷能力較強，污泥沉降性能好，不易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象； 畢 業(yè) 設(shè) 計 7 本設(shè)計是針對中小型城市的污水處理，無論是從 工藝效率，還是從經(jīng)濟方面考慮， SBR 污水處理法都非常適合。 SBR 反應(yīng)池去除有機物的機理與普通活性污泥法相比，在曝氣階段基本相同，不同之處在于 SBR 反應(yīng)池集進水、反應(yīng)、沉淀、排水、待機五個工序于一身。 SBR 法與傳統(tǒng)的污水處理工藝相比，其主要以時間分割代替空間分割操作，非穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)代替穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)，理想靜置沉淀代替動態(tài)沉淀等。 SBR 以其獨特的 優(yōu)點，越來越受到國內(nèi)外污水處理部門的重視。早在 1914 年，這種處理系統(tǒng)就被采用，但由于當(dāng)時自動化水平較低，操作困難且工作量大，尤其是后來隨著城市和工業(yè)污水處理規(guī)模的日趨規(guī)模化，這一缺點更加凸顯，所以曾經(jīng)連續(xù)式活性污泥法一度取代了間歇式活性污泥法。 5． SBR 法。而且對污水濃度也有要求，若濃度較低， B 段很難發(fā)揮優(yōu)勢。但是， AB 法也有缺點， A段污泥中有機物含量高，且處理后污泥量大，因此必須添加污泥后處理工藝，以穩(wěn)定污泥量，這樣無形中就增加了投資和費用。對高濃度的城市污水的處理， AB 法節(jié)能效益高，適應(yīng)性強。 B 段負荷較低，與常規(guī)的活性污泥法基本相同。吸附生物降解法簡稱 A/B 法，該工藝將曝氣池分為高、低負荷兩個階段，并各自擁有獨立的污泥回流及沉淀系統(tǒng)，沒有初沉池。其工藝流程圖如圖 23 所示。 A/A/O 法 對除磷脫氮 有一定 效果 ， 尤為 適合 對除磷脫氮有要求的污水處理 廠應(yīng)用 。 A/A/O 法也是 基于 傳統(tǒng)活性污泥法 發(fā)展起來的一種污水處理工藝， A/A，前一個 A 表 示 Anaerobic（厭氧的），后一個 表示 Anoxic（缺氧的） ，O 代表（好氧的）。但此硝化 /反硝化反應(yīng)系統(tǒng)需要得到較好的控制，因此該工藝管理要求較高，也成為此工藝的一大缺點。 A/O 法是傳統(tǒng)活性污泥法的升級版，其中 A 表示 Anoxic（缺氧的）， O 表示 Oxic（好氧的）。 但 該工藝 也有 缺點 ，如 普通曝氣池占地多， 資金投入大，滿足國家標準相關(guān)指標范圍 較 小 ， 污泥膨脹現(xiàn)象 嚴重 ，磷 、 氮 去除率 比較 低。 圖 21 傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖 污水中停留在曝氣池中，污水中的大部分有機物被曝氣池中的微生物吸附，并且在曝 氣池中被氧化成無機物，然后在經(jīng)過沉淀池沉 淀，清水排除， 沉淀后的一 部分活性泥回流到曝氣池中。 1． 傳統(tǒng)活性污泥法。目前，城市污水處理方法中以活性污泥處理法為主，以物理處理法和化學(xué)處理法為輔。 污水處理工藝主要有物理工藝、化學(xué)工藝、物理化學(xué)工藝以及生物工藝等幾種。 畢 業(yè) 設(shè) 計 4 2 污水處理工藝流程 常用的污水處理工藝 污水處理對象不同，環(huán)境不同，需要的污水處理工藝不同。 主要設(shè)計內(nèi)容 本設(shè)計面向中、小型城市污水處理廠，采用 PLC 作為控制系統(tǒng)實現(xiàn)污水處理自動 /手動控制，完成對現(xiàn)場設(shè)備的過程監(jiān)控功能，并利用組態(tài)軟件設(shè)計監(jiān)控界面，完成現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)記錄、工業(yè)參數(shù)設(shè)置、報警顯示等功能。上位機的工控計算機采用標準的通信協(xié)議， 以太網(wǎng)為媒介 實現(xiàn)信息的集成管理，上 位機與 下位機之間通過網(wǎng)絡(luò)傳送采集 到的數(shù)據(jù) 和遠程控制 操作指令 。 全自動控制 模式 ： 通過電腦技術(shù) 與多層次的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 的協(xié)調(diào)配合，從而實現(xiàn) 污水處理的 自動控制。在此種模式下傳感器將數(shù)據(jù)傳到控制室，通過 上位機界面顯示的流體的 液位、流量、 PH值等 ，根據(jù)顯示的信息下達操作指令，自動完成一些對實時性要求不高的操作，二需要實時記錄參數(shù)的操作，需要人工手動完成。但是這種控制方式 也有自己的有點，比如 投資少、 易實現(xiàn)， 所以 主要在一些小型 畢 業(yè) 設(shè) 計 3 城市 污水處理 廠 應(yīng)用。目前 ， 我國城市 污水處理控制水平 基本 可以分為三個 模式 ： 手動 模式 ：操作員 對 分散儀表 采 集 到的 數(shù)據(jù) （ 液位、流量、溫度、濁度、 PH 值等 ）進行 現(xiàn)場控制 ，也就是說， 在這種 工作狀態(tài)下 ， 系統(tǒng) 完全由人工操作 。 在 污水處理自動化控制 方面， 我國 與國外相比起步較晚 。一些智能、穩(wěn)定、小巧的控制單元 PLC 的開發(fā)， 更推進了污水處理的自動化控制的進程，許多價格合理、功能全面的 PLC 相繼研制出了，如 AB 公司的 SLC 系列、 Siemens的 S7 系列、 Schneider 的 TSX Quantum DO、化學(xué)需氧量 COD 分析儀。因此建設(shè)符合我國國情的污水廠自動控制系統(tǒng)對 有效的改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展 和諧社會、 構(gòu)建“美麗中國”同時又保持我國經(jīng)濟又快又好的 發(fā)展具有重要意義 。據(jù)中國經(jīng)濟信息網(wǎng)分析統(tǒng)計， 一般情況下 全國年缺水總里約為300 億～ 400 億立方米，因缺水造成的經(jīng)濟損失每年達 2300 億，僅次于 洪澇災(zāi)害。雖然我國年平均水資源總 量 為 28000 億 m3，居世界第 4 位， 但仍改變不了我國水資源短缺的現(xiàn)實，因為雖然水資源總量很多，但 人均水資源量 不足，僅 為 2220m3， 居世界第 110 位，是 世界上 13 個缺水國家之一。尤其是現(xiàn)在各城市發(fā)展飛速，城市 污水 的隨意排放 造成 畢 業(yè) 設(shè) 計 2 了很嚴重的 環(huán)境污染 問題。在城市污水處理過程中，污水主要來自城市居民生活污水，污水成分多樣，因此對城市污水處理的工藝和控制方式提出了較高的要求。并在城市污水處理過程中，經(jīng)過 SBR 污水處理法處理的污水，可以直接排放到河道中，真正實現(xiàn)保護環(huán)境、合理利用水資源的目的。為了防止這些現(xiàn)象產(chǎn)生的嚴重后果，合理利用水資源，尤其是城市污水處理的自動化完善已經(jīng)迫在眉睫。據(jù)統(tǒng)計，由于水資源污染，在我國約 3 億的飲水不和諧現(xiàn)象中，飲用超標水的占 億人。如何有效快速的對城市污水進行處理，提高水資源利用率，已經(jīng)刻不容緩。 如何建立合理有效的污水處理系統(tǒng)已成為我國亟待解決的 問題。如何合理運用淡水資源己經(jīng)成為我國正在研究的課題。更令人擔(dān)憂的是淡水的浪費非常嚴重，隨著淡水總量不斷減少 ，用水成本越來越高，如果不加以合理管理，必將形成惡性循環(huán)。在上次淡水資源調(diào)查中，全球 149 個國家參加調(diào)查，我國人均淡水資源占有量位居第 110位，淡水資源貧乏。但水資源屬于不可再生資源，必須加以合理的開發(fā)利用。 MCGS configuration software。 關(guān)鍵詞： PLC 城市污水處理 MCGS 組態(tài)軟件 SBR The Design of Urban Sewage Treatment