【正文】 ............................................................................. 31 現(xiàn)場設(shè)備安裝 ................................................................................................................ 35 現(xiàn)場調(diào)試 ........................................................................................................................ 35 下位機(jī)與上位機(jī)的通訊調(diào)試 .............................................................................. 35 現(xiàn)場信號與實時數(shù)據(jù)換算正確性的調(diào)試 .......................................................... 35 控制方案調(diào)試與算法整定 .................................................................................. 35 調(diào)試結(jié)果 ........................................................................................................................ 36 結(jié)語 .................................................................................................................37 參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................38 致謝 .................................................................................................................39 附錄 1：圖紙 ...................................................................................................40 附錄 2： PLC 程序 ..........................................................................................43 1 閥門控制程序 ................................................................................................................... 43 2 電機(jī)控制程序 ................................................................................................................... 44 3 儀表信號換算 ................................................................................................................... 45 4 報警功能子程序 ............................................................................................................... 47 5 過濾，清洗，排渣功能程序 ........................................................................................... 48 6 單回路控制程序 ............................................................................................................... 50 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第一章 緒 論 概述 水處理是長期以來倍受關(guān)注的領(lǐng)域之一，它是改善居民生活環(huán)境、提高人民健康水平的重要手段 [1]。我國工業(yè)廢水產(chǎn)生來源很多，構(gòu)成成分復(fù)雜，性質(zhì)多變，按處理等級可分為一級處理、二級處理和深度處理，目前我國工業(yè)廢水一般采用生物化學(xué)法處理，以厭氧與好氧結(jié)合的工藝為主要處理單元，但存在占地面積大、裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、處理周期長等缺點 。尤其對于那些難生物降解的、含有某些特殊污染物質(zhì)的工業(yè)廢水更適宜采用無機(jī)陶瓷膜處理。 對于含有高濃度難降解的有機(jī)廢水，采用預(yù)處理手段，既可以降低或去除部分有毒有害的有機(jī)物改善其生物降解性，又為后續(xù)處理創(chuàng)造條件 。 廢水傳統(tǒng)的二級生物處理存在一些問題，比如抗沖擊能力差，占地大，系統(tǒng)不夠穩(wěn)定，處理后水質(zhì)不夠理想，對有些特殊物質(zhì) (如 N , P) 處理效果差 。 主要可應(yīng)用于生活污水的處理 、 低濃度重金屬廢水以及含油廢水等方面的處理 。 膜污染來源于兩個方面，一是不 可逆污染，是由于不可逆吸附 、 堵塞引起的污染；另一方面是可逆污染，主要是由于可逆的濃差極化導(dǎo)致凝膠層的形成，二者共同造成運(yùn)行過程中膜通量的衰減 。 在我國 , 存在人均水資源少 , 水需求量大 , 水環(huán)境污染嚴(yán)重等問題 , 陶瓷膜技術(shù)在此問題的解決上可以發(fā)揮重要作用 ,所以 , 陶瓷膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域有著巨大的市場發(fā)展空間 。 以 PLC 為核心的分布式控制系統(tǒng)在污水處 理行業(yè)迅速推廣 [4]， PLC 自動控制系統(tǒng)適應(yīng)了污水處理廠設(shè)第一章緒論 2 備分散、控制點多及控制信息復(fù)雜的要求 , 成為污水處理廠自動控制系統(tǒng)的首選 [5]。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 原有的污水處理廠其控制部分采用傳統(tǒng)的繼電器控制，控制線路復(fù)雜，繼電器多，長時間運(yùn)行后，線路老化，頻繁出現(xiàn)控制故障。 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 國外情況： 由于控 制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及現(xiàn)場總線技術(shù)的飛速發(fā)展，國外的污水處理廠很早就實現(xiàn)了污水處理廠的網(wǎng)絡(luò)控制，如 DCS/FCS 系統(tǒng)，同時國外較早的將 SCADA 技術(shù)引入到了給水排水工程中，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。國外污水處理自控系統(tǒng)主要有以下特點：大量采用在線監(jiān)控的水質(zhì)分析儀表，對全廠的水質(zhì)實行實時的 監(jiān)測，并有上位機(jī)記錄下來，提高了測量精度 。大量采用遙控、遙測設(shè)備。從外國引進(jìn)污水廠的自動控制系統(tǒng)已廣泛采用集散式計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)用了自動化程度較高的檢測儀表，各種新工藝、新設(shè)備的大量出現(xiàn)并得到應(yīng)用?？梢钥闯鑫覈鬯幚碜钥叵到y(tǒng)有以下特點：對于新建的污水處理廠，引進(jìn)了計算機(jī)分散控制系統(tǒng)，手動和自動并存的控制方式。國產(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，但由于進(jìn)口儀表價格昂貴，所以應(yīng)用并不廣泛。各個控制站之間完全獨立，無信息交換。上位機(jī)監(jiān)控軟件很少使用，幾乎沒有中控室，不能對全廠的設(shè)備實行實時監(jiān)控，而一些報表的工作也主要是有廠里的工作人員手工完成。 PLC 簡介 PLC（ Programmable Logic Controller），即可編程邏輯控制器，于 1969 年由 美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置研制出來，第一代可編程序控制器簡稱 PC，隨著技術(shù)的發(fā)展和成熟可編程序控制器命名為 PLC。對于整體式 PLC，所有部件都安裝在同一機(jī)殼內(nèi)；對于模塊式可編程邏輯控制器，各功能部件獨立封裝，各模塊通過總線連接，安裝在 機(jī)架或?qū)к壣?[6]。變送器則是將非標(biāo)準(zhǔn)電信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號的儀器。 一般分為溫度變送器，壓力變送器，液位變送器等 [7]。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型 。 可編程控制器 PLC 作為一種多功能智能化的綜合控制器 ,具有通用性好、可靠性高、編程簡單、擴(kuò)展方便、安裝靈活和故障率低等諸多特 點 ,在工業(yè)控制領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用 [8]。 對于一般系統(tǒng)， STEP 7 軟件使用前我們需對程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，然后在 STEP 7 中確定相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，之后在程序和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行編程，最終進(jìn)行程序調(diào)試。 STEP 7 常見編程語言有 LAD（梯形圖）、 STL（語句表）等 ,在程序結(jié)構(gòu)設(shè)計中，根據(jù)程序要求，可選擇組織塊（ OB）、功能塊（ FB）或功能（ FC）等三種類型的邏輯塊，而數(shù)據(jù)塊 DB 則用來存儲執(zhí)行用戶程序所需的數(shù)據(jù)。 OB1 為主程序循環(huán)，是重要的組織塊，當(dāng) OB1 運(yùn)行后，操作系統(tǒng)將過程映像輸出寄存器寫到外設(shè)模塊中，即 OB1 是程序在硬件電路上運(yùn)行的軟件接口。 OB100 為啟動模塊，即當(dāng) CPU 從 STOP 到 RUN 狀態(tài)時啟動，利用 OB100 可 以對一些參數(shù)和操作進(jìn)行開機(jī)初始化設(shè)定 [10]。 FB 是一種“帶記憶”的邏輯功能塊， FC 則是普通編程邏輯功能塊，系統(tǒng)在調(diào)用 FB 模塊時將給 FB 分配相應(yīng)背景 DB 數(shù)據(jù)塊。 WinCC 是一個真正開放的，面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的 SCADA（ Supervisory Control and Data Acquisition）軟件，可在任何標(biāo)準(zhǔn) PC 上運(yùn)行。 WinCC 在數(shù)據(jù)處理、通訊、監(jiān)控界面設(shè)計、編程語言等方面給用戶提供了簡單、方便的使用功能 [11]。對于復(fù)雜的項目設(shè)計，一般要用到用戶歸檔、腳本編 程、 SQL 數(shù)據(jù)庫等軟件功能塊。 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 本文的主要工作 1）熟悉污水處理的工藝過程，分析污水處理系統(tǒng)的各項功能需求，了解污水處理系統(tǒng)相關(guān)各類儀表參數(shù)指標(biāo)，設(shè)計出合理的污水處理系統(tǒng)自動控制方案； 2）熟悉 西門子 plc 的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并對污水處理控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計分析 ； 3）完成污水處理系統(tǒng)的硬件方面，對 PLC 進(jìn)行選型，分配 I/O 接口 ； 4）練習(xí) STEP7 編程軟件以及 WINCC 組態(tài)軟件的使用，完成污水處理系統(tǒng)軟件方面的組態(tài)與編程。 第二章 污水處理站工藝簡介 6 第二章 污水處理站工藝 簡介 主要污水處理 設(shè)備 本污水處理系統(tǒng)主要由 格柵井 、 調(diào)節(jié)池 、 厭 氧池 、 好氧池 、 二沉池 、 污泥池 、 中間水池 、 陶瓷膜過濾設(shè)備、清洗罐、清液罐 等組成。 主要處理流程如下： 生活污 水及生產(chǎn)廢水采用直接自流進(jìn)入排水管網(wǎng)，污水經(jīng)管網(wǎng)集流后自流經(jīng)格柵 [12]除去水中的粗大懸浮物，然后由自流的方式進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行均合水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)。 調(diào)節(jié)池的廢水 由潛污水泵提升至污 水處理系統(tǒng) （活性污泥法 [13]） ，該系統(tǒng) 由 厭 氧池、好氧池、沉淀池、 中間水池、 污泥池等部分組成。 好氧池為本污水處理的核心部分，分二段，第一段在較高的有機(jī)負(fù)荷下，通過附著于填料上的大量不同種類 的微生物群落共同參與下的生化降解和吸附作 用，去除污水中的各種有機(jī)物質(zhì)，使污水中的有機(jī)物含量大幅度降低。 好氧池中的污水排放到二沉池，一部分污泥通過污泥提升泵送到 厭 氧池中作反應(yīng)物，一部分排放到污泥池中。 陶瓷膜系統(tǒng)中采用循環(huán)泵來節(jié)約能源，經(jīng)陶瓷膜系統(tǒng)處理后的達(dá)標(biāo)清水一部分送入清洗罐用于清洗陶瓷膜系統(tǒng)，另外一部分送入清液罐，然后輸送到各個使用點。 清洗順序： 停機(jī) 、 排渣 、 漂洗 、 排渣 、 堿洗 、 排渣 、 漂洗 、 排渣 。目前 ，以 MCC 控制為基礎(chǔ)， PLC 控制為主導(dǎo)的控制方式始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。 1）手動控制：優(yōu)先級最高，當(dāng)工藝設(shè)備或其就地按鈕箱的“ 手動 / 自動”轉(zhuǎn)換開關(guān)處于“ 手動”時， PLC 的控制被屏蔽，工藝設(shè)備可在就地按鈕箱或 MCC 上實現(xiàn)開、停等人工操作。 2） PLC 自動控制：利用 PLC 的邏輯控制功能，提供工藝設(shè)備的自動及關(guān)聯(lián)設(shè)備的聯(lián)動、連鎖控制及閉環(huán)控制，各分站管轄區(qū)域的設(shè)備以這種控制方式為主。 主要污水處理裝置的控制方式 格柵 井 、 調(diào)節(jié)池、提升泵 的設(shè)備控制 格柵井、調(diào)節(jié)池、提升泵 的控制分為現(xiàn)場控制和遠(yuǎn) 程控制兩種模式。 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 31 調(diào)節(jié)池液位單回路控制 厭 氧池、好氧池、二沉池、 污泥 池 和鼓風(fēng)機(jī)房的設(shè)備控制 厭 氧池潛水?dāng)嚢杵?、好氧池回流泵、污泥提升泵都?由微機(jī) 手動 通過 PLC 控制。因微生物為好 氧菌，如供氧量過少會造成細(xì)菌大量死亡，不利于微生物的生長，之間會影響處理效果，但供氧量過大，不僅使耗能增高，增大運(yùn)行費(fèi)用，而且會形成小而重的易沉淀物，使水質(zhì)惡化。 PLC 檢測 厭 氧池、好癢池在 線溶氧儀的值傳送上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實時掌握厭氧段與好氧段等狀