【正文】 準(zhǔn)程序模塊等?？删幊炭刂破鞯耐獠客ㄓ迷O(shè)備主要有編程器、計算機(jī)、打印機(jī)等。可編程控制器硬件系統(tǒng)是由PLC 主機(jī)、功能 I/O 單元和外部設(shè)備組成，其中 PLC 主機(jī)由 CPU 存儲器、基本I/O 模塊 I/O、擴(kuò)展接口、外設(shè)接口和電源組成。它的組成與微機(jī)系統(tǒng)基本相同，但具有比一般計算機(jī)更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連的接口，具有更適用于控制要求的編程語言。但為了 與個人計算機(jī)（ Personal Computer）的專稱 PC 相區(qū)別，常常把可編程控制器仍簡稱為 PLC[6]。它使用可編程序的存儲器來存儲指令，并實現(xiàn)邏輯運(yùn)算，順序運(yùn)算、計數(shù)、計時和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來對各種機(jī)械或生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。由于可編程控制器在不斷發(fā)展，對它下一個確切定義比較困難。 圖 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 12 第 12 頁 4 污水處理控制 PLC 的選型和資源配置 監(jiān)控系統(tǒng)圖 圖 可編程控制器的定義及特點 可編程控制器最初用于邏輯控制，稱作可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller）簡稱 PLC。由于在該系統(tǒng)中需要檢測較多的數(shù)字輸入量 ,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，因此系統(tǒng)的控制邏輯與時序就需要嚴(yán)格照檢測信號的輸入進(jìn)行控制。該系統(tǒng)的基本控制思想是：功能和危險分散，監(jiān)督和管理集中。 模擬顯示屏 可以直觀的了解格柵除污機(jī)，水泵，空氣閥門，潷水器，剩余污泥泵，脫水 機(jī)等主要設(shè)備的工作狀態(tài)。 上位監(jiān)控管理機(jī) PLC將采集 SBR池內(nèi)液位，總水量，空氣流量， DO（控制參數(shù)確定曝氣機(jī)的開啟時間）儀等參數(shù)作為控制用外，還通過通信電纜將參數(shù)傳給上位機(jī)監(jiān)控管理機(jī)，通過上位監(jiān)控管理機(jī)可實時監(jiān)測有關(guān)參數(shù)變化，并保留一段時間數(shù)據(jù)，形 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 11 第 11 頁 成變化曲線。儲水池液位達(dá)到高液位或 30min 后停止運(yùn)行。當(dāng) SBR 池液位達(dá)到一定液位后停止運(yùn) 行。 6）進(jìn)水閥門關(guān)閉后，空氣閥門開啟，潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾猛瑫r開啟，曝氣 1h 后關(guān)閉空氣閥門，潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾靡搽S之關(guān)閉。 4）當(dāng)有一臺細(xì)格柵除污機(jī)工作時，皮帶運(yùn)輸機(jī)滯后 10s 開機(jī)。 3）兩臺細(xì)格柵除污機(jī)由時間間隔來控制其開或者停。 2）兩臺水泵，由浮球控制。 設(shè)備控制原理 1）兩臺粗格柵除污機(jī)，由時間間隔來控制其開或者停。在值班室設(shè)有一個 PLC 控制箱，負(fù)責(zé)對所控設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控及有關(guān)模擬量的采集工作。在運(yùn)行時，對沖擊負(fù)荷適應(yīng)能力強(qiáng)，一般不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象管理較簡單；并且具有運(yùn)行方式靈活多變，通過對運(yùn)行方式的調(diào)節(jié)，在曝氣池內(nèi)能進(jìn)行脫氮和除磷反應(yīng)，處理水質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法。 SBR 工藝污水處理適用性 實踐證明 SBR 法是一種處理高濃度有機(jī)污水及工業(yè)污水行之有效且能耗低的生物處理工藝。 第 4 階段，排水期 (Decant)，上清液由潷水器排出。 第 2 階段，反應(yīng)期 (React)，進(jìn)水達(dá)到設(shè)定的液位后 ,開始曝氣，采用推流曝氣或完全混合曝氣方式，使廢水中的有機(jī)物與池中的微生物充分吸收氧氣，水中的溶解氧 (DO) 達(dá)到最大值。 第 1 階段，進(jìn)水期 (Fill)污水在該時段內(nèi)連續(xù)進(jìn)入處理池，直到達(dá)到最高運(yùn)行液位，并且借助于池底泵的攪動，使廢水和池中活性污泥充分混合。 SBR 作為一種新型的 廢水處理技術(shù)，在運(yùn)行方式和反應(yīng)過程上有別于傳統(tǒng)的活性污泥法，它集進(jìn)水、厭氧、好氧、沉淀于一池，可以靈活地變換運(yùn)行方式以適應(yīng)不同類型廢水的處理要求。與各類人機(jī)界面的通信可完成 PLC 控制系統(tǒng)的監(jiān)視，同時使用戶可通過操作界面功能控制 PLC 系統(tǒng)。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。 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能要求 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主要功能是完成對城市污水的凈化的作用，將城市中排除的污水通過該系統(tǒng)處理后，輸出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)。模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。通用性強(qiáng)，使用方便。 （ 3） PLC 系統(tǒng)。響應(yīng)快，實時性好?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是由 DCS 和 PLC 發(fā)展而來的，是基于現(xiàn)場總線的自動控制系統(tǒng)。實時性好，響應(yīng)快。擴(kuò)展能力較 強(qiáng)。由計算機(jī)和現(xiàn)場終端組成，通過網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場控制站、檢測站和操作站、控制站等連接起來，完成分散控制和集中操作、管理的功能，主要是用于各類生產(chǎn)過程，可提高生產(chǎn)自動化水平和管理水平，其主要特點如下：采用分級分布式控制，減少了系統(tǒng)的信息傳輸量，使系統(tǒng)應(yīng)用程序比較簡單。 （ 1） DCS 系統(tǒng)。剩余污泥泵在潷水器停止運(yùn)行后開始運(yùn)行，排泥至儲泥池。 排水 SBR 池水位達(dá)到最高水位，并經(jīng)過沉淀工藝以后，上清液（上面的清液）由潷水器緩慢排出池外。 SBR 的沉淀是在理想靜沉條件下進(jìn)行的，沒有進(jìn)出水流的干擾，可以避免短流和異重流的出現(xiàn)，是一種理想的靜態(tài)沉淀，因此固液分離效果好，容易獲得澄 清的出水。 反應(yīng) 進(jìn)水到一定液位后，停止進(jìn)水，空氣閥門打開，鼓風(fēng)機(jī)啟動，開始曝氣，同時潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾眠\(yùn)行。從污水流入開始到排水 結(jié)束算做一個周期 [4]。 本設(shè)計系統(tǒng)工業(yè)污水處理工藝及描述 ： 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 7 第 7 頁 本設(shè)計污水處理工藝流程如圖 所示。對于污水濃度低 的 場合， B 段也比較困難，也難以發(fā)揮優(yōu)勢。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用。對于高濃度的工業(yè)污水處理， AB 法具有很好的適用性，并有較高的節(jié)能效益。 AB 法中 A 段效率很高，并有較強(qiáng)的緩沖能力。高負(fù)荷段停留時間約為 20~40min， 以生物絮凝吸附作用為主，同時發(fā)生不完全氧化反應(yīng)，去除BOD 達(dá) 50%以上。 圖 A2/O法工藝流程圖 （ 4） A/B 法。因此，在對除磷脫氮有特別要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般首選 A2/O 工藝。 A2/O 是一種厭氧 —缺氧 —好氧工業(yè)污水處理工藝。 圖 A/O法工藝流程圖 曝氣池 （微生物吸附有機(jī)物氧化為無機(jī)物） 沉淀池 （活性泥下沉） 回流活性泥 原污水 清水排出 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 6 第 6 頁 （ 3） A2/O 法。但是此硝化 反硝化反應(yīng)系統(tǒng)需要得到很好的控制，這樣就對該工藝提出了更高的管理要求，這也成為了該工藝的一大缺點。 A/O 法是一種缺氧 好氧生物工業(yè)污水處理工藝。 （ 2） A/O 法。該工藝的優(yōu)點有：有機(jī)物去除率高，污泥負(fù)荷高，池的容積小，耗電省，運(yùn)行成本低。傳統(tǒng)活性污泥處理法是一種最古老的工業(yè)污水處理工藝，其工業(yè)污水處理的關(guān)鍵組成部分為沼氣池與沉淀池，主要處理部分關(guān)系框圖如圖 所示。常用的工業(yè)污水處理工藝有以下幾種。這些方法根據(jù)實際情況，可以單一使用，也可以針對不同的污水混合使用。因此，在選擇工業(yè)污水處理工藝的時候必需要認(rèn)真考慮當(dāng)?shù)匚鬯那闆r，以及實際的工業(yè)污水處理的環(huán)境?；瘜W(xué)需氧量 (COD)的特點是能夠精確的表示污水中有機(jī)物的含量，并且測定時間短，但它不能像 BOD 那樣表示出微生物氧化的有機(jī)物量。 雖然 BOD20 能較精確地描述污水的生化需氧量，但其測定的時間太長，需20 天。 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機(jī)物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無機(jī)物。按化學(xué)性質(zhì)，污水中的污染物質(zhì)可分為無機(jī)性物質(zhì)和有機(jī)性物質(zhì)，其化學(xué)元素以炭、氮、磷為主。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。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 4 第 4 頁 2 工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)總體介紹 工業(yè)污水處理基本概念 城市污水、生活污水、生產(chǎn)污水或經(jīng)過工業(yè)企業(yè)局部處理后的生產(chǎn)污水，往往都排入排水系統(tǒng)。在值班室設(shè)有一個 PLC 控制箱，負(fù)責(zé)對所控設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控及有關(guān)模擬量的采集工作。通過進(jìn)水，反應(yīng)，沉淀，排水四個步驟使上清液（上面的清液）排除池外，污泥排至儲泥池，從而達(dá)到污水分離的目的。 本系統(tǒng)由 ―進(jìn)水，反應(yīng)（曝氣），沉淀，排水 ‖步驟周期性進(jìn)行生化反應(yīng)。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(jì)高速發(fā)展具有重要意義。超過洪澇災(zāi)害。目前我國約 300個城市缺水，其中嚴(yán)重缺水城市有 5O 個。這個污 染源的出現(xiàn)引起了世界各國政府的關(guān)注，治理水污染環(huán)境的課題被列入世界環(huán)保組織的工作日程。因此，有效 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 3 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)，將為當(dāng)前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法。所以水資源也是一種保護(hù)。 對于環(huán)境保護(hù)問題，國務(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) 。采用先進(jìn)、實用的技術(shù)改造傳統(tǒng)工藝，在環(huán)保工程中廣泛采用先進(jìn)的自動控制技術(shù)，是推動環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在，這些國家的工業(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，對水體質(zhì)量改善和水環(huán)境保護(hù)起了重大的作用。至 70 年代末，美國投入了數(shù)千億美元興建了 18000 余座城市工業(yè)污水處理廠，英國、法國、德國更耗費了巨額資金興建了 7000 至 8000 座城市工業(yè)污水處理廠。 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(jì)的蓬勃發(fā)展帶來的 60 年代日益嚴(yán)重性的環(huán)境污染而展開的。目前在水污染治理技術(shù)上，我國已能提供下列工藝技術(shù)傳統(tǒng)活性污泥法技術(shù)、各種新型活性污泥工藝如： SBR 法和氧化溝技術(shù)等、酸化水解好氧技術(shù)和多種類型的穩(wěn)定塘技術(shù)等，這些污水治理技術(shù)已經(jīng)在水體污染、改善水體環(huán)境方面發(fā)揮了突出的作用，標(biāo)志著我國工業(yè)污水處理事業(yè)發(fā)展到了一個嶄新的階段。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。在人工處理技術(shù)方面， ―八五 ‖對高負(fù)荷活性污泥、高負(fù)荷生物膜、一體化氧化溝技術(shù)進(jìn)行了深入研究。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 2 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(jìn)行研究。隨著環(huán)境保護(hù)的呼聲越來越高，工業(yè)污水處理已經(jīng)體現(xiàn)出其必要性和緊迫性，對于各種污水 進(jìn)行處理后排放成為各企業(yè)基本的要求。眾多跡象表面，水資源的短缺無疑將成為制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的瓶頸，因此世界各國越來越重視水處理和水的再利用，通過各種技術(shù)進(jìn)一步提高供水質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。氣象學(xué)家預(yù)測， 2100 年全球變暖加劇， 地表將有 1/3 的面積變?yōu)樯衬?，那時，干旱將威脅全球一半的大陸人類的生存。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，無疑是 ―雪上加霜 ‖。目前全國城市污廢水的處理率（達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)的）僅有 10%左右，其余的污廢水都直接排入河川、湖泊、海洋。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。淡水資源的短缺己經(jīng)成為我國急需解決的問題。令人擔(dān)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(yán)重。而且我國水資源時空分布極不均衡 ，全國 500多個城市缺水，其中多個嚴(yán)重缺水，北方地區(qū)缺水現(xiàn)象尤其嚴(yán)重，人均擁有淡水量僅有 240 噸。然而，水資源是有限的。同時 介紹了基于 PLC污水處理控制系統(tǒng)的工藝及相關(guān)流程，控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及設(shè)計、工作原理以及設(shè)計 PLC控制系統(tǒng)的基本原則和步驟，來說明 PLC在污水處理過程中的應(yīng)用。本文介紹了工廠污水處理的基本工藝和流程，并通過研究設(shè)計一套基于 PLC控制的污水處理方法 —SBR法。隨著自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展、完善 ,污水處理廠的自動化水平也相應(yīng)提高。 基于 PLC 的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 近年來 ,污水處理廠已成為各個城市最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。尤其是中小城市 ,新建或擴(kuò)建污水處理廠已成為當(dāng)?shù)卣纳迫嗣裆钏降念^等大事。而 PLC控制器以其技術(shù)成熟、通用性好、可靠性高、安裝靈活、擴(kuò)展方便、性能價格比高等一系列優(yōu)點，在工業(yè)控制中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 SBR(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)是現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的先進(jìn)污水處理方法，此系統(tǒng)主要是采用 SBR法對污水進(jìn)行生物處理，按 ―進(jìn)水，反應(yīng)（曝氣），沉淀，排水 ‖步驟周期性進(jìn)行生化反應(yīng)。 關(guān)鍵詞： 污水處理； PLC；工藝流程 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 II 頁 II Sewage Treatment control system design based on the PLC Abstract In recent years,the sewage treatment plant has bee one of the most important infrastructure in the cityEspecially small and mediumsized city,new o