【正文】 模塊：1個(gè)EM235。圖21主電路四臺(tái)電機(jī)分別為粗格柵機(jī)（M1）、1清污機(jī)（M2）、細(xì)格柵機(jī)（M3）、2清污機(jī)（M4）。 主電路 主電路是各個(gè)電機(jī)和泵與電網(wǎng)的連接。 硬件電路 根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，如表2表2表2表24所示的I/O分配情況，以及圖12所示的電氣控制系統(tǒng)總體框圖，設(shè)計(jì)出污水處理控制系統(tǒng)的硬件連線圖，控制面板上的手動(dòng)控制部分主要在調(diào)試系統(tǒng)時(shí)使用，調(diào)試完成后基本處于閑置狀態(tài)。（11）污泥機(jī)及切割機(jī)接觸器。（10）聚合物泵接觸器。（9）離心式脫水機(jī)接觸器。（8）污泥回流泵接觸器。（7）刮泥機(jī)接觸器。（6）潛水?dāng)嚢铏C(jī)接觸器。（5）分離機(jī)接觸器。轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)接觸器包括六個(gè)接觸器，每個(gè)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)都有三個(gè)接觸器，一個(gè)是連接到工頻正轉(zhuǎn)電網(wǎng)的，一個(gè)是連接到工頻反轉(zhuǎn)電網(wǎng)的，另外一個(gè)是連接到變頻器的。潛水泵接觸器包括有兩個(gè)接觸器，分別控制兩臺(tái)潛水泵，通過進(jìn)水泵房的液面高度或操作面板上按鍵的情況，控制兩臺(tái)潛水泵的運(yùn)行或者停止。根據(jù)格柵兩側(cè)的液位差或者操作面板上按鍵的情況，控制兩個(gè)清污機(jī)的運(yùn)行與停止。（2）清污機(jī)接觸器。格柵機(jī)接觸器包括兩個(gè)：一個(gè)是置于粗格柵處，控制粗格柵處的格柵機(jī)；一個(gè)是置于細(xì)格柵處，用于控制細(xì)格柵處的格柵機(jī)。也可以很方便地組合成可逆接觸器、星—三角起動(dòng)器。強(qiáng)通用性：具有50Hz60Hz通用線圈，可以全世界通用。強(qiáng)適應(yīng)性：“TH”防護(hù)處理，可以在濕熱的環(huán)境中使用。其特點(diǎn)有：高標(biāo)準(zhǔn)：。在控制系統(tǒng)中，所有設(shè)備是根據(jù)控制面板上的按鈕情況或者根據(jù)傳感器的反饋值進(jìn)行動(dòng)作的，因此需要PLC根據(jù)當(dāng)前的工作情況，以及按鈕的情況來控制所有設(shè)備的啟停，在此用到了大量接觸器：如格柵機(jī)接觸器、清污機(jī)接觸器、潛水泵接觸器、分離機(jī)接觸器、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)接觸器、潛水?dāng)嚢铏C(jī)接觸器、刮泥機(jī)接觸器等。當(dāng)液位差超過預(yù)設(shè)的數(shù)值時(shí)，數(shù)字量信號(hào)輸入到PLC中，進(jìn)而控制清污機(jī)運(yùn)行，清除大顆粒的污染物，保障污水流動(dòng)通暢；在液位差未超過設(shè)定值時(shí)，清污機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，這樣就可大大減少設(shè)備損耗。對(duì)格柵處的清污機(jī)進(jìn)行控制，需要檢測(cè)格柵兩側(cè)的液面差，在該系統(tǒng)中利用液位差計(jì)，選用超聲波液位差計(jì)。 6）液位傳感器和液位差計(jì)。在這個(gè)控制系統(tǒng)的自動(dòng)操作中，采用三種機(jī)械按鈕，控制污水處理系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止，手動(dòng)/自動(dòng)按鈕使用旋鈕，即旋到一邊接通，旋到另外一邊就斷開；自動(dòng)啟動(dòng)按鈕采用觸點(diǎn)觸發(fā)式按鈕；急停按鈕使用旋轉(zhuǎn)復(fù)位按鈕，按下后系統(tǒng)停止，旋轉(zhuǎn)后自動(dòng)彈起復(fù)位。極譜型溶氧電極，極化時(shí)間短，響應(yīng)快，測(cè)量準(zhǔn)確?？稍O(shè)定高純水和加氨純水二種特殊的pH測(cè)量模式，適合電力、石化等行業(yè)使用。其特點(diǎn)是高精度的pH+溶解氧雙參數(shù)儀表。 mg/L 溫度：177。 pH mV：177。測(cè)量范圍：pH：（~）pH mV：177。在此控制系統(tǒng)中，采用溶解氧儀的電流輸出信號(hào)，將其通過PLC的擴(kuò)展模塊送入PLC主機(jī)進(jìn)行處理。4）溶解氧儀。刮泥機(jī)型號(hào)選用ZBG周邊傳動(dòng)刮吸泥機(jī)，周邊線速度： m/min，單邊功率： kw，排泥管徑：300 mm，處理水量：283 m3/h。潛水?dāng)嚢铏C(jī)型號(hào)選用QJB，最高介質(zhì)溫度不超過40℃，介質(zhì)的PH值在59間，長(zhǎng)期潛水運(yùn)行，潛水深度一般不超過20 m。潛水泵型號(hào)選用WQ30203，流量：30 m3/h，揚(yáng)程：20 m，功率：3 kw，額定電壓：380 V，同步轉(zhuǎn)速3000 r/min。格柵機(jī)型號(hào)選用WLGS3001500，標(biāo)準(zhǔn)溝深為1535 mm，粗格柵柵隙：22 mm，細(xì)格柵柵隙：6 mm。在此系統(tǒng)中，只是用了一個(gè)變頻器，因此控制變頻器的地址為1。 在此控制系統(tǒng)中，需要對(duì)變頻器進(jìn)行通信控制，因此需先對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要對(duì)一下幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如表25所示。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲。該型變頻器，具有能源利用率高的特點(diǎn)，優(yōu)化了部分結(jié)構(gòu)與功能，便于工作人員進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)。 2）變頻器。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。 CPU226在污水處理系統(tǒng)中使用的數(shù)字量輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)都比較多，因此除了PLC主機(jī)自帶的I/O外，還需要擴(kuò)展一定數(shù)量的I/O擴(kuò)展模塊。根據(jù)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的功能要求，以及其復(fù)雜程度，從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面來考慮，選擇西門子S7—200系列PLC作為污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的控制主機(jī)。表23 模擬量輸入地址分配輸入地址輸入設(shè)備AIW0溶解氧儀在此控制系統(tǒng)中，需要將采集回來的模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后，通過模擬輸出口對(duì)變頻器進(jìn)行控制，進(jìn)而控制其他設(shè)備的運(yùn)行，如表24所示。表21 數(shù)字輸入量地址分配輸入地址輸入設(shè)備輸入地址輸入設(shè)備急停細(xì)格柵液位差計(jì)手動(dòng)方式進(jìn)水泵房液面高位傳感器自動(dòng)方式進(jìn)水泵房液面中位傳感器自動(dòng)啟動(dòng)確認(rèn)進(jìn)水泵房液面低位傳感器手動(dòng)粗格柵機(jī)啟動(dòng)污泥回流泵房液面高位傳感器手動(dòng)1清污機(jī)啟動(dòng)污泥回流泵房液面低位傳感器手動(dòng)1潛水泵啟動(dòng)粗格柵機(jī)過載手動(dòng)2潛水泵啟動(dòng)細(xì)格柵機(jī)過載手動(dòng)細(xì)格柵機(jī)啟動(dòng)1清污機(jī)過載手動(dòng)2清污機(jī)啟動(dòng)2清污機(jī)過載手動(dòng)分離機(jī)啟動(dòng)1潛水泵過載手動(dòng)1轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)工頻正轉(zhuǎn)啟動(dòng)2潛水泵過載手動(dòng)2轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)工頻正轉(zhuǎn)啟動(dòng)1轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)過載手動(dòng)1轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻啟動(dòng)2轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)過載手動(dòng)2轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻啟動(dòng)分離機(jī)過載手動(dòng)潛水?dāng)嚢铏C(jī)啟動(dòng)潛水?dāng)嚢铏C(jī)過載手動(dòng)刮泥機(jī)啟動(dòng)污泥回流泵過載續(xù)表21輸入地址輸入設(shè)備輸入地址輸入設(shè)備手動(dòng)污泥回流泵啟動(dòng)刮泥機(jī)過載手動(dòng)離心式脫水機(jī)啟動(dòng)離心式脫水機(jī)過載手動(dòng)聚合物泵啟動(dòng)聚合物泵過載手動(dòng)污泥機(jī)啟動(dòng)污泥機(jī)過載手動(dòng)切割機(jī)啟動(dòng)切割機(jī)過載手動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)加速手動(dòng)1轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)工頻反轉(zhuǎn)啟動(dòng)手動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)減速手動(dòng)2轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)工頻反轉(zhuǎn)啟動(dòng)粗格柵液位差計(jì)在這個(gè)控制系統(tǒng)中，主要輸出控制的設(shè)備有各種接觸器、報(bào)警和指示燈，共有24個(gè)輸出點(diǎn)，其具體分配，如表22所示。 PLC的I/O配置根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對(duì)PLC的I/O進(jìn)行配置，具體分配如下所示。7）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。 5）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)算后進(jìn)行控制，同時(shí)控制分離機(jī)的運(yùn)行與停止。3）根據(jù)反饋回來的液位差狀態(tài)控制清污機(jī)的運(yùn)行與停止。1）接通電源，啟動(dòng)自動(dòng)控制方式，啟動(dòng)潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。操作面板執(zhí)行設(shè)備PLC傳感器輸入模擬量輸入變頻器圖12 電氣控制系統(tǒng)總體框圖在手動(dòng)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(jìn)行控制。離心式脫水機(jī)主要有聚合物泵、污泥機(jī)和切割機(jī)構(gòu)成，以上設(shè)備按照順序控制的方式啟動(dòng)，依次啟動(dòng)聚合物泵、污泥機(jī)和切割機(jī)，完成對(duì)污泥的脫水處理。5）污泥脫水系統(tǒng)。4）沉淀系統(tǒng)。使活性污泥的生化反應(yīng)更加充分，這樣才能最大程度地分解污水中的有害成分。氧化溝的功能是對(duì)污水進(jìn)行生化處理，分解污水中的有害物質(zhì)，使其達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其中，轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備，在氧化溝中設(shè)置有溶解氧儀對(duì)污水中的含氧量進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)其反饋到PLC的值來控制曝氣機(jī)變頻器的運(yùn)行，改變污水中溶解氧的含量。3）氧化溝系統(tǒng)。細(xì)格柵系統(tǒng)的主要功能是進(jìn)一步凈化污水中的顆粒物體，將污水中細(xì)小的沙粒濾除，其中的細(xì)格柵機(jī)是根據(jù)程序設(shè)定時(shí)間進(jìn)行間歇工作，而清污機(jī)的運(yùn)行和停止則根據(jù)細(xì)格柵兩側(cè)的液位差來決定，當(dāng)液位差超過某個(gè)值時(shí)，啟動(dòng)清污機(jī)；當(dāng)液位差小于某個(gè)值時(shí)停止清污機(jī)的運(yùn)行，這和粗格柵系統(tǒng)的運(yùn)行方式一致。 2）除砂系統(tǒng)。進(jìn)水管道的主要功能是將污水中的大塊物體排除，其中的粗格柵是根據(jù)程序設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行間歇工作，而清污機(jī)的運(yùn)行和停止是根據(jù)粗格柵兩側(cè)的液位差來決定的，當(dāng)液位差超過某個(gè)值時(shí)，啟動(dòng)清污機(jī)；當(dāng)液位差小于某個(gè)值時(shí)停止清污機(jī)的運(yùn)行。污泥脫水系統(tǒng)沉淀系統(tǒng)氧化溝系統(tǒng)除砂系統(tǒng)進(jìn)水系統(tǒng)圖11 污水處理系統(tǒng)基本組成示意圖1）進(jìn)水系統(tǒng)。對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)，并提出需要解決的問題和注意的方面。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的組態(tài)界面和MCGS與PLC設(shè)備的連接控制。介紹手動(dòng)自動(dòng)控制流程和梯形圖程序。主要介紹PLC的I/O配置、設(shè)備選型和硬件電路連線圖。介紹氧化溝系統(tǒng)的組成部分、工作原理和工作基本過程。主要概述課題的目的和意義，已及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。（4）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)操作與顯示接口，利用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)界面。 （2）利用AutoCAD，繪制污水處理系統(tǒng)的電氣硬件連線圖。 4）設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo) 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：了解污水處理的工藝方法，確定采用其中一種處理工藝（氧化溝法），根據(jù)其工藝要求及相關(guān)流程，選定設(shè)備的具體型號(hào)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件連線圖和PLC梯形圖程序，從而完成整個(gè)污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。并且各個(gè)控制單元由于其內(nèi)部資源的限制，只是實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的時(shí)間控制和邏輯控制。（2）國(guó)產(chǎn)在線儀表的穩(wěn)定性還沒有達(dá)到要求，所以大部分采用進(jìn)口的在線儀表，但是由于進(jìn)口儀表價(jià)格昂貴，所以應(yīng)用并不是很廣泛?？梢哉f我國(guó)污水處理自動(dòng)化的現(xiàn)狀是：手動(dòng)與自動(dòng)皆備，自制和引用并舉。與國(guó)外相比，我國(guó)污水處理自動(dòng)化控制起步較晚，七十年代開始采用熱工儀表，實(shí)行集中巡檢；八十年代應(yīng)用分析儀表和DCS系統(tǒng)；至九十年代，隨著一大批利用國(guó)際貸款的大型污水處理廠的建設(shè)投產(chǎn)，我國(guó)污水處理控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平有了很大的提高。（4）大量采用遙測(cè)、遙控設(shè)備，并開始有效地利用社會(huì)信息資源，如電話網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)、氣象信息等。（2）采用在線監(jiān)測(cè)的水質(zhì)分析儀表，對(duì)全廠的水質(zhì)實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并由上位機(jī)記錄下來，提高了測(cè)量精度。按照廠區(qū)的自身情況和工藝段來劃分若干個(gè)控制站，站與站之間可以平級(jí)關(guān)系也可以是上下級(jí)關(guān)系，站與站之間一般獨(dú)立運(yùn)行。這些國(guó)家先后投資研究高效型、智能型、集約型污水處理設(shè)備和自動(dòng)化控制儀表。這些國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展較早而且較快，環(huán)境問題特別是水資源污染的嚴(yán)重性也較早的體現(xiàn)出來，同時(shí)也得到了這些國(guó)家政府的重視，投入了大量的人力、物力，進(jìn)行水處理的研究。中國(guó)污水處理自控系統(tǒng)相對(duì)落后，污水處理成本居高不下，污水廠排放的處理過的污水的水質(zhì)不穩(wěn)定，所以如何建立有效的自控系統(tǒng)，優(yōu)化運(yùn)行效果，減少運(yùn)行費(fèi)用，具有重要意義。目前，我國(guó)大多數(shù)污水處理控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平不高、安全性低、管理不當(dāng)，效率普遍低于世界標(biāo)準(zhǔn)。水資源短缺和水環(huán)境污染造成的水危機(jī)已經(jīng)成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素。與此同時(shí)，在我國(guó)大部分城市和地區(qū)，本已極為有限的水資源還受到水質(zhì)惡化和水生態(tài)系統(tǒng)破壞的嚴(yán)重威脅。s lives, but also will bring a different program of environmental pollution. Sewage also contributed to one of the sources of environmental pollution. Attracted the attention of the governments of the world39。 最后，本次設(shè)計(jì)還利用MCGS組態(tài)軟件，設(shè)計(jì)了一個(gè)反映污水處理工藝流程的顯示系統(tǒng)。文章首先介紹了本課題的目的和意義及國(guó)內(nèi)外污水處理自控系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，污水處理控制系統(tǒng)的工藝及相關(guān)流程，控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)、工作原理以及系統(tǒng)軟件PLC梯形圖程序編寫，來說明PLC在污水處理過程中的應(yīng)用。 本文詳細(xì)介紹了一種基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)。污水也是造成環(huán)境污染的來源之一。進(jìn)度安排第12周 及時(shí)完成外文翻譯工作，英文文獻(xiàn)不少于20000字符；第3周 對(duì)城市污水處理做詳細(xì)的需求分析，掌握污水處理工藝，提出污水處理系統(tǒng)的總體方案；第45周 學(xué)習(xí)PLC指令的編程，進(jìn)行PLC設(shè)備選型及其擴(kuò)展，并包括水泵、電機(jī)等型號(hào)的選定；第67周 設(shè)計(jì)污水處理系統(tǒng)的輸入檢測(cè)環(huán)節(jié)，根據(jù)污水處理工藝過程，完成控制系統(tǒng)控制流程設(shè)計(jì)；第89周 根據(jù)系統(tǒng)控制流程及相關(guān)工藝，繪制程序流程圖，編寫程序，利用PLC編程軟件STEP 7Micro/WIN，得出梯形圖程序，要求手動(dòng)與自動(dòng)控制；第1011周 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)操作與顯示接口，利用MCGS軟件設(shè)計(jì)界面；第1213周 繪制污水處理系統(tǒng)的電氣硬件電路，圖紙規(guī)范，并不少于三張；第1415周 根據(jù)武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作管理辦法，完成論文的撰寫工作，制作演示PPT，做好答辯準(zhǔn)備工作。經(jīng)處理的污水進(jìn)入沉淀池中，在刮泥機(jī)的作用下進(jìn)行物理沉淀。潛水?dāng)嚢铏C(jī)的作用是推進(jìn)水流，使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使生化反應(yīng)更加充分，以最大程度地分解污水中的有害成分。在該氧化溝系統(tǒng)中進(jìn)行生化處理，分解污水中的有害物質(zhì)，此環(huán)節(jié)用到一些化學(xué)藥劑來加強(qiáng)處理效果。污水氧化溝反應(yīng)池沉砂池粗格柵潛水泵分離機(jī)潛水?dāng)嚢铏C(jī)污泥回流泵排泥灌刮泥機(jī)沉淀池離心式脫水機(jī)清水排出污泥脫水圖1 污水工藝流程圖如上圖所示，污水由進(jìn)水系統(tǒng)中的進(jìn)水管道和潛水泵通過粗格柵和清污機(jī)進(jìn)行初步排除大塊雜質(zhì)物體。細(xì)格柵、清污機(jī)清污機(jī)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)技術(shù)方案：本設(shè)計(jì)采用氧化溝處理工藝，主要包括：進(jìn)水系統(tǒng)、除砂系統(tǒng)、氧化溝系統(tǒng)、沉淀系統(tǒng)和污泥脫水系統(tǒng)。因而,國(guó)產(chǎn)化設(shè)備將會(huì)在未來相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)在技術(shù)水平上處于劣勢(shì),特別是先進(jìn)設(shè)備的技術(shù)保密與知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng),其競(jìng)爭(zhēng)力將在未