【正文】 差未超過設定值時，清污機處于停止狀態(tài)，這樣就可以大大減少設備損耗。該系統(tǒng)選用的超聲波液位差計型號：XL60YI4000。％FS（取其較大者），重復精度：1‰，分辨率：1mm ，方 向 角：4176。（全角），工作頻率：13KHz~40KHz（因型號規(guī)格而不同），信號輸出：RS48Modbus、標準的420mA電流信號和多路開關量輸出。它集超聲波傳感器、溫度補償電路、運算主機為一體的非接觸式液位差測量儀器。溶解氧（DO）是指溶解在水中的氧氣，它在河流、湖泊、海洋中都大量的存在，是檢測水質(zhì)和環(huán)境污染程度的主要指標。但是DME的一些特殊性又影響了它在現(xiàn)場工作中的應用。為了消除上述困難，膜覆蓋氧電極誕生了，它最初是由Clark在1956年提出的，故而得名Clark氧電極。當前用來測量水中溶解氧濃度最常用的儀器就是電化學傳感器（例如Clark傳感器）。測量時將其放入待測溶液，水質(zhì)溶解氧透過透氧膜，溶解于膜與電極之間的電解液薄層中，當兩輸出端接上負載電路時，氧在陰極表面上發(fā)生還原反應。因此，測定電流即可知氧濃度。測量范圍：pH：（~）pH mV：177。 pH mV：177。 mg/L 溫度：177。其特點是高精度的pH+溶解氧雙參數(shù)儀表?？稍O定高純水和加氨純水二種特殊的pH測量模式，適合電力、石化等行業(yè)使用。極譜型溶氧電極，極化時間短，響應快，測量準確。在軟件的設計中，首先按照需要實現(xiàn)的功能要求做出流程框圖，其次按照不同功能編寫不同功能模塊，這樣寫出的程序條例清晰，既方便編寫，也便于調(diào)試。在手動控制模式下，每個設備可以單獨運行，以測試設備的性能，如圖41所示。在此模式下，可以通過按鈕對格柵機、清污機、轉(zhuǎn)碟曝氣機、刮泥機，以及各類泵進行控制，對于轉(zhuǎn)碟曝氣機的控制，可以通過按鈕增大或減小變頻器的頻率來改變其速度，以檢測調(diào)試性能。（1）系統(tǒng)上電后，按下自動啟動確認按鈕，啟動潛水攪拌器和刮泥機。（3）啟動潛水泵。（5）啟動曝氣沉砂系統(tǒng)。（7）啟動污泥脫水系統(tǒng)。圖43 自動操作模式流程圖在自動控制模式流程圖中，調(diào)用了各個控制系統(tǒng)的程序，主要包括粗格柵系統(tǒng)程序、潛水泵程序、細格柵系統(tǒng)程序、曝氣沉砂系統(tǒng)程序、污泥回流泵系統(tǒng)程序。粗格柵系統(tǒng)程序主要控制粗格柵機和清污機的運行，其工作過程包括以下幾個方面。（2）定時到，停止運行粗格柵機2h。（4）同時檢查液面差，若超過設定值則啟動清污機。 粗格柵系統(tǒng)工作流程圖如圖44所示。（2）檢測液面高度，低于最低位傳感器時，開始定時防止誤判。（4）檢測液面處于中位和高位傳感器之間時，開始定時防止誤判。潛水泵工作流程圖如圖45所示。（2）定時到，停止運行細格柵機2h。（4）同時檢測液面差，若超過設定值則啟動轉(zhuǎn)鼓清污機。圖46細格柵系統(tǒng)工作流程圖曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖如圖47所示。（1）自動過程開始首先檢測液面高低，若低于最低位傳感器，啟動定時。（3）若液面處于最高位和最低位之間，啟動污泥回流泵。（5）定時到，若液面仍處于最高位傳感器時，輸出報警信號。圖48污泥回流系統(tǒng)工作流程圖污泥脫水系統(tǒng)程序主要控制離心式脫水機，啟動定時。（2）定時到，啟動聚合物泵，啟動定時。污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖如圖49所示。表410軟元件設置元件意義內(nèi)容備注系統(tǒng)停止標志On有效手動方式標志On有效自動方式標志On有效自動方式啟動標志On有效清污機運行標志On有效聚合物泵運行標志On有效污泥泵運行標志On有效切割機運行標志On有效粗格柵機停止標志On有效粗格柵機定時脈沖計數(shù)On有效進水泵房液面低于最低位On有效細格柵機停止標志On有效細格柵機定時脈沖計數(shù)On有效轉(zhuǎn)碟曝氣機變頻轉(zhuǎn)工頻運行標志On有效轉(zhuǎn)碟曝氣機變頻運行標志On有效回流泵房液面低于最低位標志On有效回流泵房液面高于最高位標志On有效C1粗格柵機2h定時中間計數(shù)器10C2細格柵機2h定時中間計數(shù)器10T33時鐘脈沖550msT37粗格柵機運行時間1200020minT38粗格柵機停止時間定時720012minT39進水泵房液面低于最低位定時202sT40進水泵房液面高于最高位定時202sT41細格柵機運行時間1200020minT42細格柵機停止時間定時720012minT43污泥回流泵房液面低于最低位定時202sT44污泥回流泵高于低位且低于高位定時202sT45污泥回流泵房液面高于最高位定時202sT46離心式脫水機與聚合物泵啟動間隔505sT47聚合物泵與污泥泵和切割機啟動間隔505sVD10變頻器速度寄存器VD20含氧量反饋值寄存器VD30變頻器速度寄存器VD100含氧量標準值寄存器VD102變頻器速度標準值寄存器VD104USSINIT指令執(zhí)行結果VD106USSRPMR錯誤狀態(tài)字節(jié)工業(yè)污水處理后的水質(zhì)是否達到排放標準，其中生化需氧量（BOD）和化學需氧量（COD）是重要的水質(zhì)指標。COD是指在酸性條件下，用強氧化劑將有機物氧化成COH2O所消耗的氧量。COD的檢測比較精確，但方法繁瑣，耗時約2小時。另外，COD檢測儀的價格也較昂貴，增加了控制系統(tǒng)的成本。在好氧反應過程中，參與工業(yè)污水處理的是以好氧菌為主體的微生物，決定其處理效果的關鍵因素是反應池中溶解氧的含量。如果供氧量少，處理的水質(zhì)和污泥的活化就要降低如果供氧量過多，污泥的沉降性差，處理水質(zhì)也差，另外也不經(jīng)濟。如果控制曝氣設備的最佳溶解氧濃度，就能使處理水質(zhì)優(yōu)化，也能節(jié)約動力費用，并且由于DO的在線檢測簡單、可靠，因此把DO作為工業(yè)污水處理過程的控制參數(shù)。人工進行加氯量控制，不僅對操作工人不安全，而且投加量也難以準確控制。近年來，人工加氯逐漸被自動方式取代。為了精確控制投加的氯量，運用模糊自整定PID參數(shù)控制器對氯氣投加系統(tǒng)進行自動控制。圖411氯氣投加自控原理圖在污泥脫水過程中為增加沉淀效果，使污水中懸浮顆粒能夠形成具有良好沉淀性能的絮凝體，達到泥水充分分離的處理效果，需進行絮凝劑投加。其PID調(diào)節(jié)的模糊控制過程與上述兩個非線性控制環(huán)節(jié)類似，具有大時滯、非線性的特點。 PID控制對于工業(yè)控制過程, 常規(guī)的 PID 控制器具有原理簡單、使用方便、穩(wěn)定可靠、無靜差等優(yōu)點，因此在控制理論和技術飛躍發(fā)展的今天，在工業(yè)控制領域仍具有強大的生命力。一旦輸入輸出有偏差，比例作用會立即產(chǎn)生控制作用，比例控制是用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)增益的，它是基于偏差進行調(diào)節(jié)的，是有差調(diào)節(jié)。但是因為kp值又受到系統(tǒng)穩(wěn)定性的限制，所以kp值不能任意的增大。然而，ki值的引入使得系統(tǒng)的響應的快速性下降，穩(wěn)定性變差。微分作用kt的作用使之能夠根據(jù)偏差變化的趨勢作出反應，它加快了對偏差變化的反應速度，能夠有效地減小超調(diào)，縮小最大動態(tài)偏差。在實際的系統(tǒng)設計中只有合理地整定上述三個參數(shù)，才能獲得比較滿意的控制性能。為此在常規(guī)的PID控制基礎上，采用模糊推理的方法，對PID的控制參數(shù)進行在線自整定，從而完善PID控制器的性能，使其適應控制系統(tǒng)的參數(shù)變化和工作條。USS協(xié)議是主從結構的協(xié)議，規(guī)定了在USS 總線上可以有一個主站和最多30 個從站；總線上的每個從站都有一個站地址（在從站參數(shù)中設定），主站依靠它識別每個從站；每個從站也只對主站發(fā)來的報文做出響應并回送報文，從站之間不能直接進行數(shù)據(jù)通訊。在使用USS協(xié)議之前，需要先安裝西門子的指令庫。調(diào)用一條指令時，將會自動地增加一個或幾個子程序。USS_INIT指令：當EN輸入接通時，每一循環(huán)都執(zhí)行該指令。Baud設置波特率為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （論文）5 調(diào)試和運行結果工業(yè)污水處理廠自動控制系統(tǒng)設計、安裝完成后，進行系統(tǒng)的調(diào)試和試運行，確定符合實際進水水量和水質(zhì)的各項控制參數(shù)，發(fā)現(xiàn)并解決設備、儀表、程序、工藝等方面出現(xiàn)的問題，檢驗系統(tǒng)是否實現(xiàn)工藝設計目標，即出水各項指標達到設計要求。調(diào)試過程首先檢查總供電及各設備供電是否正常，然后檢查設備的電氣控制是否正常，能否正常開機，各種閘閥能否正常開啟和關閉，檢查儀表及控制系統(tǒng)是否正常。硬件功能調(diào)試主要是測試硬件的功能是否正常，這部分的調(diào)試內(nèi)容包括：（1）供電線路的設置和檢驗，主要用萬用表檢測電路的連通是否實現(xiàn)，以及保證接線的正確性，防止220V與24V線路的錯位接線發(fā)生；（2）電機直接加三相電源調(diào)試，檢測電機工作狀態(tài)；（3）變頻器單獨調(diào)試，檢測能否正常進行參數(shù)設置；（4）變頻器加電機進行調(diào)試，檢測能否正常進行變頻調(diào)速，在外部控制模式下，控制端子是否能正?？刂齐姍C啟動，調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速等；（5）PLC單獨檢測，檢查PLC單元能否正常工作，指示燈是否正常，該部分工作實際上在計算機模擬調(diào)試前就己經(jīng)完成；（6）PLC加變頻器聯(lián)機調(diào)試，檢查PLC、變頻器是否能實現(xiàn)對此系統(tǒng)控制；經(jīng)過測試，結果表明上述功能一切正常，可以進行總體調(diào)試。調(diào)試時，可根據(jù)功能模塊分類分別調(diào)試，最后進行總體調(diào)試。通過系統(tǒng)調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn)PLC在系統(tǒng)控制中的手動、自動模式的控制。當在自動模式時，在自動方式下進行閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測到外部傳感器的狀態(tài)對設備進行啟?？刂?。啟動自動運行按鈕后，自動過程開始，啟動潛水攪拌器和刮泥機。在間歇運行過程時，粗格柵機運行20min定時到后停止運行2h，2h定時到后又開始運行20min。根據(jù)反饋回來的液位差狀態(tài)控制清污機的運行與停止。②檢測液面高度，低于最低位傳感器時，開始定時防止誤判。④檢測液面處于中位和高位傳感器之間時，開始定時防止誤判。而轉(zhuǎn)碟曝氣機根據(jù)溶解氧儀反饋的模擬量經(jīng)PLC運算后通過變頻器控制其進行工頻運行還是變頻運行，進行加速還是減速運行，同時控制分離機的運行與停止。②定時到，若液面仍低于最低位傳感器則停止回流泵運行。④若液面高于最高位傳感器時，啟動定時。在污泥脫水系統(tǒng)中，離心式脫水機的啟動采用順序控制方式，依次啟動其設備。各模塊程序在仿真軟件上進行調(diào)試時也能實現(xiàn)相應功能的控制。西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （論文）6 結 論宜賓職業(yè)技術學院工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)是一個比較復雜的綜合系統(tǒng)，它包括與之相關的生產(chǎn)工藝流程、相關生產(chǎn)設備，現(xiàn)場計量自控檢測儀表的選用、控制流程的模型建立、對 PLC系統(tǒng)軟硬件應用研究等。通過四個月的課題設計和調(diào)試，基本上完成了對PLC工業(yè)污水處理系統(tǒng)的設計，達到了預期的設計目標。進一步加深了解了PLC在實踐當中的應用。在設計過程中主要從硬件和軟件兩個方面的問題進行，工業(yè)污水處理系統(tǒng)中，主要的硬件問題包括機械結構、硬件選型和PLC的外圍電路設計和接線處。由于輸出都是何接觸器等元件連接，接觸器的突然斷開和閉合會形成突波對PLC的輸出端子造成損壞，因此需要加裝一些保護裝置，例如，續(xù)流二極管等，增加觸點的壽命。然后通過模擬硬件的方式檢查程序，主要檢查程序是否存在邏輯上的錯誤。在該控制程序中，需要根據(jù)外界輸入的狀態(tài)來控制清污機、潛水泵，以及污泥回流泵的啟停，因此需要按照液位傳感器和液位差計反饋來的信息進行判斷處理，然后再進行輸出控制。他們在論文的前期準備、撰寫過程及收尾階段都給予了很多幫助和指導意見，并且為我的設計提供了各種必要的實驗設備和良好的環(huán)境。同時也感謝在設計過程中給予我?guī)?