【正文】 清夜取出供用戶使用。根據(jù)本課題SBR工藝的具體工藝流程的控制要求，污水處理系統(tǒng)主要分為三個區(qū)，即預處理區(qū)、反應池區(qū)，污泥處理區(qū)，其中預處理區(qū)主要實現(xiàn)機械處理階段，過濾較大的雜質(zhì)，同時調(diào)節(jié)水質(zhì)。污泥處理區(qū)主要針對水處理產(chǎn)生的污泥進行處理，由于工藝是獨立的，所以單獨劃分為一個區(qū)。反應池區(qū)主要包括兩個SBR反應池。 本課題中我主要研究和設計預處理區(qū)，實現(xiàn)對機械處理階段的控制。 污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)的構成污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)常由四部分組成：第一，上位機人機界面系統(tǒng)，包括上位計算機、人機界面操作軟件、污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)管理件；第二，PLC 控制系統(tǒng)，包括 PLC 主機及數(shù)據(jù)采集模塊、PLC 控制軟件、PLC 各分站之間的通訊網(wǎng)絡及通訊協(xié)議、PLC 與上位機人機界面系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡及通訊協(xié)議；第三，控制臺、柜及附件，包括安放上位機的控制操作臺、安放 PLC 的控制柜、安放信號隔離繼電器的控制柜、控制電源分配柜等；第四，設備就地操作、保護裝置及信號傳感器，包括設備的一次和二次控制執(zhí)行元件、信號檢測裝置等； 上位機人機界面系統(tǒng)上位機人機界面系統(tǒng)，是污水處理廠監(jiān)控和管理終端，是污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)的人機互動部分，是人為操作指令的輸入部分，也是現(xiàn)場控制信息和計算信息的存儲場地。 PLC 控制系統(tǒng)PLC 程序控制系統(tǒng)是污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的控制核心，主要用來采集現(xiàn)場設備的保護和狀態(tài)信號，然后經(jīng)過 CPU 進行邏輯和數(shù)學計算后，發(fā)出相應的控制指令，從而對污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的所有設備進行合理的控制。在污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)中，PLC 控制系統(tǒng)大都配置有一個本地站（即含有工作主機 CPU 的數(shù)據(jù)采集機站）和若干個 I/O 遠程分站（不含 CPU，僅含用于采集數(shù)據(jù)的輸入、輸出 PLC 模塊），本地站與 I/O 分站之間根據(jù)不同的 PLC 品牌采用不同配置的數(shù)據(jù)總線進行連接和通訊；常用的包括SIEMENS 品牌的 PROFIBUSDP 總線（通訊介質(zhì)為屏蔽雙絞線，傳輸速率根據(jù)傳輸距離在 到 12M 之間可調(diào)）、AB 品牌的 CONTROLNET 總線（通訊介質(zhì)為同軸電纜，傳輸速率可達到 5M）等。PLC 系統(tǒng)與上位人機界面系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡，是操作員控制指令和受控設備工作狀態(tài)的傳輸通道，如果此網(wǎng)絡通訊不正常，就無法保證控制系統(tǒng)的真正受控。該通訊方式組網(wǎng)方便，技術成熟，工作穩(wěn)定，上位機通訊硬件采用普通以太網(wǎng)卡，采購方便、成本低廉。操作臺通常設置在污水處理廠室內(nèi)，根據(jù)功能和安放空間進行設計、制作，屬于非標產(chǎn)品。操作臺內(nèi)都設有電源插座和通風冷卻風扇。電源柜內(nèi)的供電裝置輸入電源一般為 AC220V，輸出電源一般為 AC220V 和 DC24V，為了保證電源系統(tǒng)的連續(xù)供電，電源柜的輸入端常采用雙路同時供電，一路是工作電源、一路是備用電源，在工作電源出現(xiàn)故障時，備用電源立即投入工作。本地站的 PLC 控制柜內(nèi)，一般包括主機架、電源模塊、遠程 I/O接口模塊、CPU 控制器、與上位機通訊的以太網(wǎng)模塊；另外，還裝有本地站監(jiān)控數(shù)據(jù)采集的 I/O 模塊、模塊安裝機架、與 PLC 主機系統(tǒng)通訊的 I/O 適配裝置等。信號隔離控制柜，是信號隔離裝置的安置空間。設備控制的執(zhí)行元器件通常選用優(yōu)質(zhì)的通用元器件，如空氣開關、接觸器、熱繼電器（電流綜合保護器）、電流互感器、按鈕、選擇開關、信號繼電器、就地指示燈及顯示儀表等。（2）、提升泵沒有按預期時間進行替換的信號檢測裝置。(4)、細格柵污水液位差高于預設值的信號檢測裝置。它充當集散控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場控制站角色，集散控制系統(tǒng)的主要功能由下位機來實現(xiàn)。因此對它的設計生產(chǎn)以及安裝都有很高要求。本課題的下位機設計主要是在滿足工藝的要求下，系統(tǒng)的穩(wěn)定性的前提下盡可能降低控制系統(tǒng)的成本。下位機采用PLC作為現(xiàn)場控制站，主要實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的控制、數(shù)據(jù)采集和反饋控制功能。由于監(jiān)控室沒有強的干擾源，因此采用普通的PC機可以保證與下位機的通訊的穩(wěn)定性。由于PC機配置比較高，可以及時處理控制過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，可以滿足工藝的要求。反應池區(qū)主要是生化處理階段。因此采用三臺PLC作為下位機，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的控制。其中對預處理區(qū)控制主要包括粗格柵、細格柵、提升泵、沉淀池四個主要工藝設備的自動控制。污泥處理區(qū)主要包括對輸送機、濃縮脫水一體機以及一些進出水閥門。其中上位機采用兩臺PC機互為備份，一臺作為主監(jiān)控機，另一臺作為從監(jiān)控機。當主操作員站修復好了就可以切換回到主操作員站，這樣提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。圖31 總體結(jié)構圖 ：表31 系統(tǒng)元器件選型序號元器件名稱元器件代號型號數(shù)量1刀開關QSHR160132按鈕開關SBLA1911B/D63轉(zhuǎn)換開關SASZLW51634拉繩開關SLRN5II145熱繼電器FRJR1620126熔斷器FUNGT0036表32 系統(tǒng)電機選型電機代碼電機名稱電機型號電機參數(shù)（功率）M1粗格柵1格柵除污機電動機Y132S22M2粗格柵2格柵除污機電動機Y132S22M3粗格柵柵渣運輸機電動機Y16M1211kwM4粗格柵壓榨機電動機Y16M1211kwM51提升泵25FZB20LM62提升泵25FZB20LM73提升泵25FZB20LM84提升泵25FZB20LM9細格柵1格柵除污機電動機Y132S22M10細格柵2格柵除污機電動機Y132S22M11細格柵柵渣運輸機電動機Y16M1211kwM12細格柵壓榨機電動機Y16M1211kwM131攪拌機電動機TQJ615480M142攪拌機電動機TQJ615480M151排泥泵WQ806525M162排泥泵WQ806525M17沉淀池輸送機電動機Y16M1211kwM18沉淀池1回流泵M19沉淀池2回流泵 系統(tǒng)主電路分析及設計：主電路圖見附錄2系統(tǒng)主電路分析：本設計的污水處理廠的預處理區(qū)主要對粗格柵、細格柵、提升泵、沉淀池四個主要工藝設備的自動控制，本設計采用以PLC為控制核心控制整個過程的運行，4個電機（M1M4）完成了污水經(jīng)過粗格柵過濾掉較大的雜質(zhì)工序，4個提升泵（M5M8）完成了對水位的提升并輸送至下一工序，然后4個電機（M9M12）完成了污水經(jīng)過細格柵過濾掉較小的雜質(zhì)工序，最后由2個排泥泵（M15M16）、2個回流泵（M18M19）和1個輸送機（M17）完成沉淀池這一工序。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC 。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。如果沒有一個良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。三、PLC的工作原理PLC工作過程分為3個階段:上電處理、PLC掃描過程和出錯處理 上電處理PLC上電后對PLC系統(tǒng)進行一次初始化工作，包括硬件初始化、I/0模塊配置運行方式檢查、這些程序是廠家在PLC出廠時就已經(jīng)固化好了的，與用戶的控制程序無關，一般比較固定，其運行時間與用戶的程序運行時間相比，要短的多。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。(一) 輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內(nèi)。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。(二) 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。即在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設。 出錯處理在PLC每個掃描周期都要執(zhí)行一次自診斷檢查，以確定PLC自身的動作是否正常，如CPU、電池電壓、程序存儲器、I/o、通信等是否異?；虺鲥e。當出現(xiàn)致命錯誤時，CPU被強制為STOP模式，所有的掃描停止。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用 PLC 的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。因此在設計PLC控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則:(1)最大限度地滿足被控對象和用戶的控制要求。(2)在滿足控制要求的前提下，力求使控制簡單、經(jīng)濟，使用及維修方便。(4)考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇PLC容量時，應適當?shù)牧粲杏嗔?。下面具體介紹本課題的PLC選擇:機型選擇:本課題主要選用西門子PLC S7300系列。(2)西門子PLC目前應用比較成熟，技術上有保證，目前有豐富的成功經(jīng)驗可以鑒戒，縮短系統(tǒng)開發(fā)的周期，降低成本。S7400主要用于大型的集散控制系統(tǒng)中。因此沒有必要選擇S7400,增加成本。西門子PLC S7300是模塊式結(jié)構。其中緊湊型的CPU用于要求響應快速并具有許多特殊功能的裝備。革新型是標準型的改進產(chǎn)品價格比標準型高。其中標準型CPU又分為模塊具有現(xiàn)場總線擴展功能和不帶現(xiàn)場總線擴展功能兩種類型。綜合性價比與控制要求選用CPU3152DP。預處理區(qū)、反應池區(qū)、污泥處理區(qū)都選用該類型的CPU。本課題中輸入量主要以模擬量為主，輸出量以數(shù)字量為主。其中預處理區(qū)選擇型號為數(shù)字量輸出模塊SM323 DI16/D016X 24V/，模擬量輸入模塊選擇型號為SM335 AI4/A04 x 14/12Bit。主要包