畢業(yè)論文---基于PLC的工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)論文-一基于plc的工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要目前我國(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)污水處理系統(tǒng)屮的曝氣過(guò)程控制數(shù)據(jù)通訊和監(jiān)控管理是急需 解決的主要問(wèn)題中國(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(guò)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)用具有重要意義木文介紹了工廠污水處理的基木工藝和流程并通過(guò)研究設(shè)計(jì)一套基于plc 控制的污水處理系統(tǒng)文章首先介紹了基于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(jì)工作原理以及設(shè)計(jì)plc控制系統(tǒng)的基本原則和步 驟來(lái)說(shuō)明plc在污水處理過(guò)程中的應(yīng)

2、用先根據(jù)污水處理要求設(shè)計(jì)了設(shè)備的電器 控制與自動(dòng)控制線路主要包括設(shè)備的啟停狀態(tài)信號(hào)故障信號(hào)和信號(hào)采集等最后 按照工藝要求設(shè)計(jì)plc控制系統(tǒng)其中包括plc的選型系統(tǒng)資源配置以及按照污水 處理工藝編制plc程序關(guān)鍵詞污水處理plc工藝流程目錄1污水處理控制系統(tǒng)總體介紹111工業(yè)污水處理基木概念112常用的工業(yè)污水處理工藝 113工業(yè)污水處理系統(tǒng)控制形式414工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能要求52硬件系統(tǒng)配置 721主要組成部分 722電氣控制系統(tǒng) 823工業(yè)污水處理系統(tǒng)的工作原理 924 plc 選型 1125 plc的10資源配置1126其他資源配置143軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2031總體流程設(shè)計(jì) 2032曝氣

3、過(guò)程控制的任務(wù)2833氯氣投加環(huán)節(jié) 2934絮凝劑投加環(huán) 3035 p1d 控制 3036 plc和變頻器通訊314調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果3241硬件系統(tǒng)的調(diào)試3242軟件系統(tǒng)的調(diào)試3243運(yùn)行結(jié)果33結(jié)論34參考文獻(xiàn)35致謝361工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)總體介紹11工業(yè)污水處理基木概念城市污水生活污水生產(chǎn)污水或經(jīng)過(guò)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)這些污水除含有碳水化合物蛋口質(zhì)氨基酸動(dòng)植物脂肪尿素氨肥皂 和合成洗滌劑等物質(zhì)外還含有細(xì)菌病毒等使人致病的微牛物經(jīng)處理后的污水最 后出路有三種排放水體灌溉q地重復(fù)使用污水污染物可根據(jù)化學(xué)性質(zhì)和物理形態(tài)進(jìn)行不同的分類(lèi)按化學(xué)性質(zhì)污水中 的污染物質(zhì)可分為

4、無(wú)機(jī)性物質(zhì)和有機(jī)性物質(zhì)其化學(xué)元素以炭氮磷為主按物理形 態(tài)污水中的污染物質(zhì)可分為固體懸浮物即呈顆粒狀的污染物質(zhì)膠體污染物質(zhì)和 溶解性污染物質(zhì)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(wú)機(jī)物如二氧化碳水硝酸根離子等穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物有機(jī)物的種類(lèi)很多其 共性是在微生物的作用下被降解吋都要消耗水中的溶解氧所以在工程實(shí)際中采 用以下的幾個(gè)綜合污染指標(biāo)來(lái)表述生物化學(xué)需氧量或生化需氧量bio-chemical oxygen demand bod2a0法ao法是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)污水處理工 藝其中a代表anoxic缺氧的0代表oxic好氧的a0法是一種缺氧-好

5、氧生物 工業(yè)污水處理工藝該工藝通過(guò)增加好氧池與缺氧池所形成的硝化一-反硝化反 應(yīng)系統(tǒng)很好的處理了污水中的氮含量具有明顯的脫氮效果但是此硝化一一反硝 化反應(yīng)系統(tǒng)需要得到很好的控制這樣就對(duì)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(diǎn)其工藝流程圖如下圖2-2 a0法工藝流程圖3a20法a20法也是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)污水處 理工藝其中a2即a-a前一個(gè)a代表anaerobic厭氧的后一個(gè)a代表anoxic缺氧 的0代表好氧的a20是一種厭氧缺氧好氧工業(yè)污水處理工藝a20法的除磷脫氮效 果非常好非常適合用于對(duì)除磷脫氮有要求的工業(yè)污水處理因此在對(duì)除磷脫氮有 特別要求的城市

6、工業(yè)污水處理廠一般首選a20工藝其工藝流程圖如圖23所示圖2-3 a20法工藝流程圖4ab法ab法是吸附生物降解法的簡(jiǎn)稱(chēng)該工藝沒(méi)有初沉淀將曝氣池分為高低 負(fù)荷兩段并分別有獨(dú)立的沉淀和污泥冋流系統(tǒng)高負(fù)荷段停留吋間約為2040min 以生物絮凝吸附作用為主同時(shí)發(fā)生不完全氧化反應(yīng)去除bod達(dá)50以上b段與常 規(guī)活性污泥法相識(shí)負(fù)荷較低ab法中a段效率很高并有較強(qiáng)的緩沖能力b段起到 出水把關(guān)作用處理穩(wěn)定性較好對(duì)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)能效益尤其在釆用污泥消化和沼氣利用工藝時(shí)優(yōu)勢(shì)最為明顯但 是ab法污泥產(chǎn)量較人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

7、增加一定的投資和費(fèi)用列外由于a段去除了較多的b0d造成了碳源不 足難以實(shí)現(xiàn)脫氮工藝的要求對(duì)于污水濃度低 的場(chǎng)合b段也比較困難也難以發(fā)揮 優(yōu)勢(shì)總體而言ab法工藝較適合于污水濃度高具有污泥消化等后續(xù)處理設(shè)施的大 中規(guī)模的城市工業(yè)污水處理廠且有明顯的節(jié)能效果而對(duì)于有脫氮要求的城市工 業(yè)污水處理廠一般不宜采用5sbr法sbr法是歇式活性污泥法的簡(jiǎn)稱(chēng)是一種按照一定的時(shí)間順序間歇式 操作的污水生物處理技術(shù)也是一種按間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行的活性污泥工業(yè)污水 處理技術(shù)乂稱(chēng)序批式活性污泥法其反應(yīng)機(jī)理及去除污染物的機(jī)理與傳統(tǒng)的活性 污泥法基本相同只是運(yùn)行操作方式不盡相同sbr法與傳統(tǒng)的水處理工藝的最大 區(qū)別在于它是以

8、時(shí)間順序來(lái)分割流程各單元以時(shí)間分割操作代替空間分割操作 非穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)代替生化反應(yīng)靜置理想沉淀代替動(dòng)態(tài)沉淀等整個(gè)過(guò)程對(duì)于單個(gè) 操作單元而言是間歇進(jìn)行的但是通過(guò)多個(gè)單元組合調(diào)度后又是連續(xù)的在運(yùn)行上 實(shí)現(xiàn)了有序和間歇操作相結(jié)合13本設(shè)計(jì)系統(tǒng)工業(yè)污水處理工藝及描述本工業(yè)污水處理工藝流程圖如下圖2-4所示圖2-4工藝流程圖污水由進(jìn)水系統(tǒng)通過(guò)粗格柵和清污機(jī)進(jìn)行初步排除大塊雜質(zhì)物體到達(dá)除砂 池中在除砂池系統(tǒng)中細(xì)格柵和轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)進(jìn)一步凈化污水中的細(xì)小顆粒物體將 污水屮的細(xì)小沙粒濾除后進(jìn)入氧化溝反應(yīng)池在該氧化溝系統(tǒng)屮進(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(lái)加強(qiáng)處理效果如復(fù)合堿氯氣油 絮凝劑等

9、對(duì)污水進(jìn)行除油消毒調(diào)整ph值同吋在該系統(tǒng)中設(shè)置有溶解氧儀超聲波 檢測(cè)器通過(guò)它對(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(lái)控制曝氣機(jī) 變頻器的運(yùn)行改變污水中溶解氧的含量潛水?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 理沉淀為了加強(qiáng)沉淀效果同吋加入混凝劑和絮凝劑利用高分子助凝劑的強(qiáng)烈吸 附架橋作用更加容易沉降污水經(jīng)沉淀池處理最后到達(dá)脫水環(huán)節(jié)離心式脫水機(jī)作 用下進(jìn)行脫水處理后排出清水13工業(yè)污水處理系統(tǒng)控制形式早期的控制系統(tǒng)多采用繼電器接觸器控制系統(tǒng)但隨著電子技術(shù)的飛速

10、發(fā)展 控制要求的不斷提高該類(lèi)控制方法已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)污水處理系統(tǒng)的控制要 求因此己逐漸被淘汰取而代之的是dcs現(xiàn)場(chǎng)總線控制plc等控制方1dcs系統(tǒng)dcs是集散控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)又稱(chēng)為分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是由計(jì) 算機(jī)技術(shù)信號(hào)處理技術(shù)測(cè)量控制技術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相互滲透形成的由計(jì)算機(jī) 和現(xiàn)場(chǎng)終端組成通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)控制站檢測(cè)站和操作站控制站等連接起來(lái)完成 分散控制和集屮操作管理的功能主要是用于各類(lèi)生產(chǎn)過(guò)程可提高生產(chǎn)自動(dòng)化水 平和管理水平其主要特點(diǎn)如下采用分級(jí)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(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)了真正的分散控制使系統(tǒng)的危險(xiǎn)性分散可靠性提高 擴(kuò)展能力較強(qiáng)軟硬件資源豐富可適應(yīng)齊種要求

11、實(shí)時(shí)性好響應(yīng)快2現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是由dcs和plc發(fā)展而來(lái)的是基于現(xiàn) 場(chǎng)總線的白動(dòng)控制系統(tǒng)該系統(tǒng)按照公開(kāi)規(guī)范的通信協(xié)議在智能設(shè)備z間以及智 能設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換從而實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化的自動(dòng)控 制系統(tǒng)其優(yōu)點(diǎn)可以用計(jì)算機(jī)豐富的軟件硬件資源響應(yīng)快實(shí)吋性好通信協(xié)議公開(kāi) 不同產(chǎn)品可互連3plc系統(tǒng)plc是可編程邏輯控制器的簡(jiǎn)稱(chēng)用它作為處理系統(tǒng)的控制器實(shí)現(xiàn) 控制系統(tǒng)的功能要求也可利用計(jì)算機(jī)作為其上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接plc對(duì)生產(chǎn)過(guò) 程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控其特點(diǎn)如下編程方便開(kāi)發(fā)周期短維護(hù)容易通用性強(qiáng)使用方便控 制功能強(qiáng)模塊化結(jié)構(gòu)擴(kuò)展能力強(qiáng)14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

12、主要功能是完成對(duì)城市污水的凈化的作用將城市中排 除的污水通過(guò)該系統(tǒng)處理后輸出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)長(zhǎng)期以來(lái)工業(yè)污水處理技 術(shù)雖然經(jīng)過(guò)了迅速發(fā)展但仍滯后于城市發(fā)展的需要工業(yè)污水處理率低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn) 率低等極大地影響了城市發(fā)展為實(shí)現(xiàn)工業(yè)污水處理技術(shù)的簡(jiǎn)易高效低能耗的功 能并且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制過(guò)程采用plc作為核心控制器是個(gè)較好的方案plc作為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)使得設(shè)計(jì)過(guò)程變得更加簡(jiǎn)單可 實(shí)現(xiàn)的功能變得更多與各類(lèi)人機(jī)界而的通信可完成plc控制系統(tǒng)的監(jiān)視同時(shí)使 用戶可通過(guò)操作界面功能控制plc系統(tǒng)由于plc的cpu強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信能力使得 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與通信變得可能并且也可實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程監(jiān)控利

13、用plc作為控制器的工業(yè)污水處理系統(tǒng)主要涉及兩個(gè)方面一是信號(hào) 輸入二是控制輸出信號(hào)com入工業(yè)污水處理系統(tǒng)信號(hào)輸入檢測(cè)方面主要涉及四類(lèi)信號(hào)的監(jiān)測(cè)主要包括按 鈕的輸入檢測(cè)液位差的輸入檢測(cè)液位高低的輸入檢測(cè)以及曝氣池中含氧量的輸 入檢測(cè)1按鈕輸入檢測(cè)犬多數(shù)為人工方式控制的輸入檢測(cè)主要有自動(dòng)按鈕手動(dòng)按 鈕格柵機(jī)啟動(dòng)按鈕清污機(jī)啟動(dòng)按鈕潛水泵啟動(dòng)按鈕潛水?dāng)嚢铏C(jī)啟動(dòng)按鈕污泥回 流泵按鈕曝氣機(jī)工頻變頻按鈕以及變頻加速減速按鈕等2液位差輸入檢測(cè)檢測(cè)粗細(xì)格柵兩側(cè)液位差用來(lái)控制清污機(jī)的啟動(dòng)與停止3液位高低輸入檢測(cè)檢測(cè)進(jìn)水泵房和污泥回流泵房中液位的高低用來(lái)控制 潛水泵或污泥冋流泵的啟動(dòng)和停止以及投入運(yùn)行的潛水泵的數(shù)

14、量4含氧量輸入檢測(cè)以上三種都為數(shù)字量輸入該輸入為模擬量輸入曝氣過(guò)程 是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)為了保證微牛物所需要的氧氣必須檢測(cè)污 水屮的含氧量并通過(guò)曝氣機(jī)增加或減少其含氧量通過(guò)將溶解氧儀設(shè)置在適當(dāng)位 置上將檢測(cè)值反饋到plc中通過(guò)運(yùn)算輸出控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)當(dāng)溶解氧值偏 低時(shí)降低了微生物分解的效果延長(zhǎng)了處理時(shí)間嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致處理失效因此需 要增加曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速以增加供氧量當(dāng)溶解氧值偏高時(shí)導(dǎo)致微牛物過(guò)氧化降低了其 活性也不利于處理因此減小曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速以減少供氧量最終使污水屮的溶解氧保 持在一定的范圍內(nèi)com出信號(hào)信號(hào)輸出部分主要包括兩個(gè)方面一個(gè)是數(shù)字量輸出即各類(lèi)設(shè)備的接觸器 另外一個(gè)是模擬量輸

15、出用來(lái)控制曝氣機(jī)變頻器1數(shù)字量輸出控制各類(lèi)設(shè)備的啟動(dòng)和停止包括格柵機(jī)啟停清污機(jī)啟停潛水 泵啟停潛水?dāng)嚢杵鲉⑼Ｎ勰嗷亓鞅玫仍O(shè)備2模擬量輸出通過(guò)plc中pid運(yùn)算后的數(shù)據(jù)通過(guò)其功能模塊輸出控制信號(hào)該 控制信號(hào)輸入到變頻器的控制端子上改變變頻器的輸出頻率從而控制曝氣機(jī)的 轉(zhuǎn)速最后達(dá)到控制污水中含氧量的要求2硬件系統(tǒng)配置氧化溝是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)其結(jié)構(gòu)的不同形成了不同的氧化 方法例如奧貝爾卡魯賽爾和一體化氧化溝法對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)其配套的設(shè)備也有 較大的不同所以其結(jié)構(gòu)比較復(fù)朵不同的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)不同的控制系統(tǒng)因此需要根據(jù) 不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)21主要組成部分工業(yè)污水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜設(shè)

16、備較多在氧化溝中其控制過(guò)程及原理 大致相同都是通過(guò)控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)污水中的含氧量其基本組成如圖 3-1所示圖4-1工業(yè)污水處理系統(tǒng)基木組成示意圖1進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)水系統(tǒng)主要有進(jìn)水管道和進(jìn)水泵房組成進(jìn)水管道主要由粗格 柵機(jī)和清污機(jī)組成進(jìn)水泵房主要有兩臺(tái)潛水泵組成進(jìn)水管道的主要功能是將污 水中的人塊物體排除其中的粗格柵是根據(jù)程序設(shè)定的吋間進(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(lái)決定的當(dāng)液位差超過(guò)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)行進(jìn)水泵房中的潛水泵運(yùn)行及 停止是通過(guò)安裝在泵房?jī)?nèi)的液位傳感器來(lái)決定的當(dāng)液位較低時(shí)只啟動(dòng)一臺(tái)潛水 泵當(dāng)液位較高時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)潛水泵若液位

17、持續(xù)升高時(shí)則輸岀報(bào)警以示意有故障發(fā) 生2除砂系統(tǒng)除砂系統(tǒng)主要由細(xì)格柵系統(tǒng)和沉砂池組成細(xì)格柵系統(tǒng)是由 細(xì)格柵機(jī)和轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)組成沉砂池的主要設(shè)備是分離機(jī)細(xì)格柵系統(tǒng)的主要功能 是進(jìn)一步凈化污水屮的顆粒物體將污水屮細(xì)小的沙粒濾除其屮的細(xì)格柵機(jī)是根據(jù)程序設(shè)定時(shí)間進(jìn)行間歇工作而轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)的運(yùn)行和停止則根據(jù)細(xì)格柵兩側(cè)的 液位差來(lái)決定當(dāng)液位差超過(guò)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)行方式一致沉砂池中分離機(jī)的運(yùn)行和后續(xù)處理 屮的轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的運(yùn)行同步即啟動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的時(shí)候同時(shí)啟動(dòng)分離機(jī)對(duì)沉砂池 中的沙粒進(jìn)行排除3氧化溝系統(tǒng)氧化溝系統(tǒng)由氧化溝和污泥回流系統(tǒng)構(gòu)成氧化溝是工業(yè)污水

18、處理系統(tǒng)屮最重要的環(huán)節(jié)因此控制量較多控制過(guò)程叫復(fù)雜包括轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)和潛 水?dāng)嚢铏C(jī)污水回流系統(tǒng)主要有污泥回流泵構(gòu)成氧化溝的功能是對(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)其中是轉(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(lái)控制曝氣機(jī)變頻器的運(yùn)行改變污水中溶解氧的含量潛水?dāng)嚢铏C(jī)的作用是 推進(jìn)水流同時(shí)使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈的攪拌狀態(tài)使他們充分混合 接觸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 分污水冋流系統(tǒng)的污泥冋流泵將剩余的污泥及使用過(guò)的污泥進(jìn)行處理該設(shè)備的 運(yùn)行與停止主要根據(jù)泵房?jī)?nèi)液位傳感器的狀

19、態(tài)當(dāng)液位低于某個(gè)值時(shí)停止回流泵 的運(yùn)行當(dāng)液位持續(xù)高于某個(gè)高位時(shí)回流泵停止運(yùn)行同時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)液位處于 正常狀態(tài)時(shí)回流泵正常運(yùn)行4沉淀系統(tǒng)沉淀系統(tǒng)主要設(shè)備為刮泥機(jī)其功能是對(duì)進(jìn)行氧化溝處理后的污 水進(jìn)行物理沉淀將污泥和清水分離刮泥機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)后就開(kāi)始持續(xù)運(yùn)行在 該系統(tǒng)中用到一定化學(xué)藥劑主要包括混凝劑絮凝劑復(fù)合堿等主要用來(lái)調(diào)節(jié)改善 混凝條件及絮凝體結(jié)構(gòu)利用高分了助凝劑的強(qiáng)烈吸附架橋作用使細(xì)小松散的絮 凝體變的粗大而緊密容易發(fā)生沉降5污泥脫水環(huán)節(jié)污泥脫水系統(tǒng)主要包括離心式脫水機(jī)其主要功能是對(duì)氧化 池中處理過(guò)污水的活性污泥進(jìn)行脫水處理由于對(duì)污水進(jìn)行處理后活性污泥中有 新的微牛物及其他雜質(zhì)因此需要先對(duì)

20、活性污泥添加一定量的藥物便于污泥脫水 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22電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)主要包括操作面板顯示面板電氣控制柜等單元由于在該系統(tǒng) 中需要檢測(cè)較多的數(shù)字輸入量并且還要檢測(cè)模擬量的輸入根據(jù)設(shè)定的程序進(jìn)行 數(shù)據(jù)處理后輸出控制信號(hào)因此系統(tǒng)的控制邏輯與時(shí)序就需要嚴(yán)格照檢測(cè)信號(hào)的 輸入進(jìn)行控制1操作面板操作面板主要包括手動(dòng)自動(dòng)各類(lèi)設(shè)備的啟動(dòng)按鈕等2顯示面板顯示面板由于要顯示較多的數(shù)據(jù)因此一般采用觸摸屏或者人機(jī) 界面3電氣控制柜電氣控制柜是電氣控制的核心設(shè)備主要包括變頻器各類(lèi)傳感 器的輸入信號(hào)

21、plc及其擴(kuò)展模塊等23工業(yè)污水處理系統(tǒng)的工作原理com統(tǒng)總體框圖工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)總框圖如圖4-2所示plc為核心控制器通 過(guò)檢測(cè)操作面板按鈕的輸入各類(lèi)傳感器的輸入以及相關(guān)模擬量的輸入完成相關(guān) 設(shè)備的運(yùn)行停止和調(diào)速控制3-2電氣控制系統(tǒng)框圖com程在手動(dòng)狀態(tài)下各類(lèi)設(shè)備的控制是根據(jù)操作面板上的按鈕輸入來(lái)控制無(wú)邏輯控制即可不根據(jù)傳感器的狀態(tài)進(jìn)行控制在自動(dòng)方式下進(jìn)行閉環(huán)控制系統(tǒng)根據(jù)檢 測(cè)到外部傳感器的狀態(tài)對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟?？刂破涔ぷ鬟^(guò)程如下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)2運(yùn)行粗細(xì)格柵機(jī)進(jìn)行間歇運(yùn)行即運(yùn)行一段時(shí)間然后停止一段時(shí)間循環(huán)進(jìn) 行3根據(jù)反饋回來(lái)的液位差狀態(tài)控制清污機(jī)

22、的運(yùn)行與停止4進(jìn)水泵房中的潛水泵根據(jù)液面高低進(jìn)行運(yùn)行停止及運(yùn)行數(shù)量的控制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)行控制同吋控制 分離機(jī)的運(yùn)行與停止6污泥回流泵的運(yùn)行與停止根據(jù)液面的高低進(jìn)行控制7在污泥脫水系統(tǒng)屮離心式脫水機(jī)的啟動(dòng)采用順序控制方式依次啟動(dòng)其設(shè) 備com水處理系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)圖3-3為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主電路圖的部分圖三臺(tái)電機(jī)分別為潛水泵電 機(jī)ml清污機(jī)電機(jī)m2轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)電機(jī)m3接觸器km3km2km6分別控制m1m2m3的工 頻運(yùn)行接觸器km5km9分別控制ml m3的變頻運(yùn)行fr1fr2fr3分別為三臺(tái)電機(jī)過(guò)載 保護(hù)用的熱繼電器qf1主電路的空氣開(kāi)關(guān)fu1為主電路的熔

23、斷器選用的mm430 變頻器是用來(lái)控制電機(jī)m1m3變頻運(yùn)行的圖3-3工業(yè)污水處理系統(tǒng)部分主電路圖24 plc選型根據(jù)工業(yè)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(lái)考慮選擇西門(mén)子s7200系列plc作為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣 控制系統(tǒng)的控制主機(jī)由于工業(yè)污水處理電氣控制系統(tǒng)涉及較多的輸入輸出端口 其控制過(guò)程相對(duì)復(fù)雜因此釆用cpu226作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)cpu226在工業(yè)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10外述需要擴(kuò)展一定數(shù)量的10擴(kuò)展模塊在此采用em223 輸入輸出混合擴(kuò)展模塊8點(diǎn)dc輸入8點(diǎn)輸出型正好可以滿足控制系統(tǒng)的

24、t0需求在該系統(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)展模塊西門(mén)子公司專(zhuān)門(mén)為s7200系列plc配置了模擬量 輸入輸出模塊em235該模塊具有較高的分辨率和較強(qiáng)的輸出驅(qū)動(dòng)能力可滿足控 制系統(tǒng)的功能要求25 plc的t0資源配置根據(jù)系統(tǒng)的功能要求對(duì)plc的10進(jìn)行配置具體分配如下表com輸入部分表3-4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100急停 114手動(dòng)刮泥機(jī)啟動(dòng)101手動(dòng)方式 115手動(dòng)污泥冋流泵啟動(dòng)t02自動(dòng)方式116手動(dòng)分離式脫水機(jī)啟動(dòng)103自動(dòng)啟動(dòng)確認(rèn)117手動(dòng)污泥泵啟動(dòng)104手動(dòng)粗格柵機(jī)啟動(dòng)120手動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)加速10

25、5手動(dòng)清污機(jī)啟動(dòng)121手動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)減少106手動(dòng)潛水泵啟動(dòng)122粗格柵液機(jī)啟動(dòng)124進(jìn)水泵房液而高位傳感器ill手動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)工頻啟動(dòng)125進(jìn)水泵房液面低位傳感器112手動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻啟動(dòng)126污泥回流泵液面高位傳感器113手動(dòng)潛水?dāng)嚢铏C(jī)啟動(dòng) 127污泥回流泵液而低位傳感器com輸出部分表3-5數(shù)字輸出量地址分配輸出地址 輸出設(shè)備 輸出地址 輸出設(shè)備 q00粗格柵機(jī)接觸器q07潛水?dāng)嚢铏C(jī)接觸器q01清污機(jī)接觸器q10刮泥機(jī)接觸器q02潛水泵接觸器q11污泥冋流泵接觸器 q03細(xì)格柵機(jī)接觸器q12離心式脫水機(jī)接觸器q04分離機(jī)接觸器q13潛水泵報(bào)警q05轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)工頻接觸器q14污泥回流泵報(bào)

26、警q06轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻接觸器com輸入部分由于需要采集一個(gè)溶氧儀所反饋的數(shù)據(jù)因此擴(kuò)展了一個(gè)模擬量輸入輸出模 塊具體10分配如下表3-6所示表3-6模擬量輸入地址分配輸入地址輸入設(shè)備aiwo 溶解氧儀 com模擬量輸出部分在此控制系統(tǒng)中需要將采集回來(lái)的模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理然后通過(guò)模擬輸出 口對(duì)變頻器進(jìn)行控制進(jìn)行控制其他設(shè)備的運(yùn)行如下表3-7所示表3-7模擬量輸岀地址分配輸出地址 輸出設(shè)備aqwo 經(jīng)p1d運(yùn)算輸出根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求設(shè)計(jì)出工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的硬件連線圖如圖 3-8所示此控制面板上的手動(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)圖3-8工業(yè)污水處理系統(tǒng)plc硬件接線圖

27、26其他資源配置要完成系統(tǒng)的控制功能除了需要plc主機(jī)及其擴(kuò)展模塊z外還需要各種傳 感器接觸器和變頻器等儀器設(shè)備com選型在控制系統(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(lái)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)接觸器等為此該系統(tǒng) 選用施耐德lc1-d0901m5c交流接觸其額定電壓220v額定電流9a其特點(diǎn)有高標(biāo) 準(zhǔn)符合iec60947-4-1和gb140484標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)壽命機(jī)械壽命高達(dá)2000萬(wàn)次電壽命高 達(dá)200萬(wàn)次強(qiáng)適應(yīng)性t

28、h防護(hù)處理可以在濕熱的環(huán)境中使用寬電壓線圈控制電壓 在70-120uc之間波動(dòng)不影響產(chǎn)品正常工作強(qiáng)通用性具有50hz-60hz通用線圈可 以全世界通用模塊化產(chǎn)品本體上可以附加輔助觸頭通電斷電延時(shí)觸頭機(jī)械閉鎖 等模塊也可以很方便地組合成可逆接觸器星-三角起動(dòng)器圖3-9異步電動(dòng)機(jī)的等效變換異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式其中p為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)s為轉(zhuǎn)差率2變頻調(diào)速的原理異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由定子主磁通和轉(zhuǎn)子電流相互作用產(chǎn)生異步電動(dòng) 機(jī)的定子主磁通是以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)實(shí)際是三個(gè)交變磁場(chǎng)合成的結(jié)果 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速no 60fp其中f是電流頻率p是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電 流的必要條件是轉(zhuǎn)子繞組切

29、割定子磁場(chǎng)的磁力線因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速nl必須低于定 子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速no即所謂的異步兩者z間的差異可由轉(zhuǎn)差率表示轉(zhuǎn)差率s no- nl no根據(jù)no 60fp可知當(dāng)頻率f連續(xù)可調(diào)時(shí)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速no也連續(xù) 可調(diào)而異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速nl總是比同步轉(zhuǎn)速略低一點(diǎn)所以當(dāng)nl連續(xù)可調(diào)時(shí) nl也是連續(xù)可調(diào)設(shè)變頻后的頻率為fx電壓為lx電動(dòng)機(jī)的額定相電壓和頻率為un和fn則有=42=43其中kf為頻率可調(diào)比ku為電壓可調(diào)比將上述兩個(gè)公式代入異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式可得變頻后的轉(zhuǎn)矩公式其中sx為頻率為fx時(shí)的轉(zhuǎn)差率在變頻器正常工作情況下即kf=km 1吋的機(jī)械特性如圖3-10所示圖3-10kf=km 1時(shí)的機(jī)械特性

30、由圖4-2可知隨著f的下降臨界轉(zhuǎn)矩tkx逐漸減少電動(dòng)機(jī)的帶負(fù)載能力也隨 z下降這無(wú)疑給變頻調(diào)速帶來(lái)了瑕點(diǎn)而針對(duì)這種想象一般要采取電壓補(bǔ)償法新 系列的變頻器一般都提供了設(shè)置自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能變頻器可以根據(jù)電流的大小 自動(dòng)地決定補(bǔ)償?shù)某潭萩om選型該系統(tǒng)選用的變頻器是西門(mén)子mm430變頻器具有多個(gè)繼電器輸出具有多個(gè) 模擬量輸出020 ma2個(gè)模擬輸入ain1010 v 020 ma和-10至10 v ain2010 v020 ina6個(gè)帶隔離的數(shù)字輸入并可切換為npnpnp接線它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性其脈沖寬度調(diào)制的開(kāi)關(guān)頻率是可選的因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 的噪聲全面而完善的保護(hù)功能為變頻

31、器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)參數(shù)號(hào)參數(shù)值說(shuō)明p0005 21顯示實(shí)際頻率p0700 2由端子排輸入p1000 2 模擬輸入p1300 2 可用于可變轉(zhuǎn)矩負(fù)載p20106 9600baudp20111 uss 地址p0300根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置電動(dòng)機(jī)類(lèi)型 p0304根據(jù)具體屯動(dòng)機(jī)設(shè)置屯動(dòng)機(jī)額定電壓 p0305根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置電動(dòng)機(jī)額定電流p0310根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置電動(dòng)機(jī)額定頻率p0311根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速com的選型在該工業(yè)污水處理系統(tǒng)中需要用到許多電機(jī)y2系列三相異步電機(jī)是專(zhuān)為歐洲市場(chǎng)設(shè)計(jì)的三相異步屯動(dòng)機(jī)電機(jī)出線盒置于屯機(jī)機(jī)殼頂部整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊外形 美觀大方安裝尺寸符合iec標(biāo)準(zhǔn)具

32、有高效節(jié)能起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大使用維護(hù)方便等特點(diǎn)絕緣等級(jí)f防護(hù)等級(jí)tp54或tp55電壓380v或415v頻率50hz或60hz冷卻方式1c411y2系列電動(dòng)機(jī)有兩種設(shè)計(jì)一種是適用于一般機(jī)械配套和出口需要在輕載時(shí) 有較高效率在實(shí)際運(yùn)行屮有較佳節(jié)能效果且具有較高堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩此設(shè)計(jì)稱(chēng)為y2-y 系列中心高63355inin功率從012315kw電動(dòng)機(jī)符合jbt86801-1998 y2系列1p54 三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座號(hào)63355技術(shù)條件型號(hào)含義如y2-200l1-2yy2表示異步 電動(dòng)機(jī)第二次改型設(shè)計(jì)200表示中心高l表示機(jī)座長(zhǎng)短號(hào)1表示鐵心長(zhǎng)度序號(hào)2 表示極數(shù)y表示第一種設(shè)計(jì)可省略第2種設(shè)計(jì)是滿載時(shí)有較高效率

33、更適用于長(zhǎng) 期運(yùn)行和負(fù)載率較高的使用場(chǎng)合如水泵風(fēng)機(jī)配套此設(shè)計(jì)稱(chēng)為y2-e系列屮心高80280mm功率從05590kw電動(dòng)機(jī)符合jbt86802-1998 y2系列1p54三和異 步電動(dòng)機(jī)機(jī)座號(hào)80280技術(shù)條件 型號(hào)含義如y2-200l2-6ey2表示異步電動(dòng)機(jī) 第二次改型設(shè)計(jì)200表示中心高l表示機(jī)座長(zhǎng)短號(hào)2表示鐵心長(zhǎng)度序號(hào)6表示極 數(shù)e表示第二種設(shè)計(jì)根據(jù)上述分析選擇y2-200l2-6e即可滿足要求com計(jì)對(duì)格柵機(jī)的清污機(jī)進(jìn)行控制需要監(jiān)測(cè)格柵機(jī)兩側(cè)的液面差在該系統(tǒng)屮利用 液位差計(jì)該系統(tǒng)選用的超聲波液位差計(jì)型號(hào)xl60-y14000粗格柵細(xì)格柵各安裝 了一臺(tái)超聲波液位差計(jì)通過(guò)格柵機(jī)前后的液位

34、差來(lái)反映格柵機(jī)阻塞程度并傳輸 到plc控制器進(jìn)行分析計(jì)算當(dāng)液位差超過(guò)預(yù)設(shè)值后系統(tǒng)控制清污機(jī)運(yùn)行清除大 顆粒的污染物質(zhì)保障污水流動(dòng)暢通在液位差未超過(guò)設(shè)定值時(shí)清污機(jī)處于停止?fàn)?態(tài)這樣就可以大大減少設(shè)備損耗超聲波液位差計(jì)精度較高且有多種量程可供選擇其輸岀信號(hào)有一下三種可 編程繼電器輸岀高精度420ma模擬信號(hào)輸出rs-485通信口輸出可根據(jù)需要的 信號(hào)選擇輸出作為plc的輸入信號(hào)該系統(tǒng)選用的超聲波液位差計(jì)型號(hào) xl60-yi4000工作溫度-2060°c工作電壓ac220v或dc24v工作壓力常壓差值精 度±3価或03%fs取其較大者重復(fù)精度1%。分辨率lira方向角4°

35、;6°全角工作頻率13khz40khz因型號(hào)規(guī)格而不同信號(hào)輸出rs-485modbus標(biāo)準(zhǔn)的4-20ma電 流信號(hào)和多路開(kāi)關(guān)量輸出采用先進(jìn)的嵌入式微處理技術(shù)使其測(cè)控儀器達(dá)到了高 度的數(shù)字化和智能化它集超聲波傳感器溫度補(bǔ)償電路運(yùn)算主機(jī)為一體的非接觸 式液位差測(cè)量?jī)x器超聲波液位差計(jì)具有精度高壽命長(zhǎng)穩(wěn)定可靠安裝維護(hù)方便等 特點(diǎn)pii溶解氧測(cè)量?jī)x型號(hào)sa29-mp5253軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)釆用西門(mén)子公司為s7200系列plc開(kāi)發(fā)的step7microwin32作為編程軟件上 面介紹了工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工作原理和屯氣控制部分的結(jié)構(gòu)硬件結(jié) 構(gòu)的總體設(shè)計(jì)基本完成后就要開(kāi)始軟件部分的設(shè)計(jì)根據(jù)控制系

36、統(tǒng)的控制要求和 硬件部分的設(shè)計(jì)情況及plc控制系統(tǒng)10的分配情況進(jìn)行軟件編程設(shè)計(jì)在軟件的 設(shè)計(jì)屮首先按照需要實(shí)現(xiàn)的功能要求做出流程框圖其次按照不同功能編寫(xiě)不同 功能模塊這樣寫(xiě)出的程序條例清晰既方便編寫(xiě)也便于調(diào)試31總體流程設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的控制要求控制過(guò)程可以分為手動(dòng)控制功能和自動(dòng)運(yùn)行功能 在手動(dòng)控制模式下每個(gè)設(shè)備可以單獨(dú)運(yùn)行以測(cè)試設(shè)備的性能如圖4-1所示圖4-1模式選擇流程圖com式在手動(dòng)模式下可單獨(dú)調(diào)試每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行如圖5-2所示在此模式下可 以通過(guò)按鈕對(duì)格柵機(jī)清污機(jī)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)刮泥機(jī)以及各類(lèi)泵進(jìn)行控制對(duì)丁 轉(zhuǎn)碟曝 氣機(jī)的控制可以通過(guò)按鈕增大或減小變頻器的頻率來(lái)改變其速度以檢測(cè)調(diào)試性 能圖4-2

37、手動(dòng)操作模式流程圖com式處于自動(dòng)方式時(shí)系統(tǒng)上電后按下自動(dòng)啟動(dòng)確認(rèn)后系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)開(kāi)始工作其 工作過(guò)程包括以下幾個(gè)方面1系統(tǒng)上電后按下自動(dòng)啟動(dòng)確認(rèn)按鈕啟動(dòng)潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)2啟動(dòng)粗格柵系統(tǒng)3啟動(dòng)潛水泵4啟動(dòng)細(xì)格柵系統(tǒng)5啟動(dòng)曝氣沉砂系統(tǒng)6啟動(dòng)污泥回流系統(tǒng)7啟動(dòng)污泥脫水系統(tǒng)以上工作過(guò)程并不是順序控制方式而是按照plc檢測(cè)到傳感器狀態(tài)進(jìn)行啟 動(dòng)如圖4-3所示圖4-3 自動(dòng)操作模式流程圖在自動(dòng)控制模式流程圖中調(diào)用了各個(gè)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(xì)格柵系統(tǒng)程序曝氣沉砂系統(tǒng)程序污泥回流泵系統(tǒng)程序以及污 泥脫水系統(tǒng)程序以下將分別介紹各個(gè)子程序的工作過(guò)程粗格柵系統(tǒng)程序主要控制粗格柵機(jī)和清污

38、機(jī)的運(yùn)行其工作過(guò)程包括以下兒 個(gè)方面1自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始啟動(dòng)粗格柵機(jī)定時(shí)20min2定時(shí)到停止運(yùn)行粗格柵機(jī)2h32h定時(shí)到運(yùn)行粗格柵機(jī)20min循環(huán)進(jìn)行4同時(shí)檢查液面差若超過(guò)設(shè)定值則啟動(dòng)清污機(jī)5液面差值低于設(shè)定值停止清污機(jī)運(yùn)行粗格柵系統(tǒng)工作流程圖如圖4-4所示圖粗格柵系統(tǒng)工作流程圖潛水泵程序主要控制潛水泵的運(yùn)行和停止其工作過(guò)程包括以下幾個(gè)方面1自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始啟動(dòng)潛水泵2檢測(cè)液而高度低于最低位傳感器時(shí)開(kāi)始定時(shí)防止謀判3定時(shí)到后若仍低于最低位傳感器則停止?jié)撍眠\(yùn)行否則潛水泵繼續(xù)運(yùn)行4檢測(cè)液面處于屮位和高位傳感器z間時(shí)開(kāi)始定時(shí)防止誤判5定時(shí)到后若液而仍持續(xù)處于高位傳感器則輸出報(bào)警信號(hào)潛水泵工作流程圖如圖4-

39、5所示圖4-5潛水泵工作流程圖細(xì)格柵系統(tǒng)程序與粗格柵系統(tǒng)程序相似主要控制細(xì)格柵機(jī)和轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)的 運(yùn)行其工作過(guò)程包括以下幾個(gè)方面1自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始啟動(dòng)細(xì)格柵機(jī)定時(shí)20min2定時(shí)到停止運(yùn)行細(xì)格柵機(jī)2h32h定時(shí)到運(yùn)行細(xì)格柵機(jī)20niin循環(huán)進(jìn)行4同時(shí)檢測(cè)液面差若超過(guò)設(shè)定值則啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)5液面差低于設(shè)定值停止轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)運(yùn)行圖4-6細(xì)格柵系統(tǒng)工作流程圖曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖如圖4-7所示4-7曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖污泥回流系統(tǒng)程序主要控制污泥回流泵的運(yùn)行和停止其工作過(guò)程包括以下 幾個(gè)方面1自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始首先檢測(cè)液面高低若低于最低位傳感器啟動(dòng)定時(shí)2定時(shí)到若液面仍低于最低位傳感器則停止回流泵運(yùn)行3若液面處于

40、最高位和最低位z間啟動(dòng)污泥回流泵4若液面高于最高位傳感器時(shí)啟動(dòng)定時(shí)5定時(shí)到若液而仍處于最高位傳感器時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)污泥回流系統(tǒng)工作流程圖如圖4-8所示圖4-8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(jī)啟動(dòng)定時(shí)1自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始首先啟動(dòng)離心式脫水機(jī)啟動(dòng)定時(shí)2定時(shí)到啟動(dòng)聚合物泵啟動(dòng)定時(shí)3定時(shí)到啟動(dòng)污泥泵和切割機(jī)污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖如圖4-9所示圖4-9污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖在設(shè)計(jì)程序過(guò)程中會(huì)用到許多中間繼電器寄存器定時(shí)器等軟元件為了便于 編程及修改在程序編寫(xiě)前應(yīng)先列出可能用到的軟元件如表4-10所示表4-10軟元件設(shè)置元件 意義 內(nèi)容備注m00系統(tǒng)停止標(biāo)志on有效m01手動(dòng)方式標(biāo)志on

41、有效m02自動(dòng)方式標(biāo)志on有效m03自動(dòng)方式啟動(dòng)標(biāo)志on有效 mil清污機(jī)運(yùn)行標(biāo)志on有效m23聚合物泵運(yùn)行標(biāo)志on有效 m24污泥泵運(yùn)行標(biāo)志on有效m25切割機(jī)運(yùn)行標(biāo)志on有效 m26粗格柵機(jī)停止標(biāo)志on有效 m27粗格柵機(jī)定吋脈沖計(jì)數(shù)on有效 m30進(jìn)水泵房液面低于最低位 on有效 m32細(xì)格柵機(jī)停止標(biāo)志on有效 m33細(xì)格柵機(jī)定時(shí)脈沖計(jì)數(shù)on有效 m34轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻運(yùn)行標(biāo)志on有效m37轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻運(yùn)行標(biāo)志on有效 m40回流泵房液面低于最低位標(biāo)志on有效 m41回流泵房液面高于最高位標(biāo)志on有效 cl粗格柵機(jī)2h定時(shí)中間計(jì)數(shù)器 10c2細(xì)格柵機(jī)2h定時(shí)中間計(jì)數(shù)器10t33時(shí)鐘

42、脈沖 5 50mst37粗格柵機(jī)運(yùn)行時(shí)間 12000 20mint38粗格柵機(jī)停止時(shí)間定時(shí)7200 12mint39進(jìn)水泵房液而低于最低位定時(shí)20 2st40進(jìn)水泵房液而高于最高位定時(shí)20 2s t41細(xì)格柵機(jī)運(yùn)行時(shí)間12000 20min t42細(xì)格柵機(jī) 停止時(shí)間定時(shí)7200 12mint43污泥回流泵房液面低于最低位定時(shí)202st44污泥回流泵高于低位且低于高位定時(shí)20 2s t45污泥回流泵房液面高于最高位定時(shí)20 2st46離心式脫水機(jī)與聚合物泵啟動(dòng)間隔50 5st47聚合物泵與污泥泵和切割機(jī)啟動(dòng)間隔50 5s vd10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

43、vd100含氧量標(biāo)準(zhǔn)值寄存器vd102變頻器速度標(biāo)準(zhǔn)值寄存器 1000vd104uss-tntt指令執(zhí)行結(jié)果vd106 uss-rpm-r錯(cuò)誤狀態(tài)字節(jié)32曝氣過(guò)程控制的任務(wù)工業(yè)污水處理后的水質(zhì)是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)其中?；柩趿縝od和化學(xué)需氧 量cod是重要的水質(zhì)指標(biāo)b0i）是指在有氧條件下降解有機(jī)物所需的氧量c0i）是指 在酸性條件下用強(qiáng)氧化劑將有機(jī)物氧化成c02h20所消耗的氧量bod的測(cè)定需費(fèi) 吋5天口測(cè)定結(jié)果易受多種因素影響誤差較人cod的檢測(cè)比較精確但方法繁瑣耗 時(shí)約2小時(shí)雖然有cod濃度在線檢測(cè)儀可以在線檢測(cè)但仍存在滯后30分鐘左右圖4-11氯氣投加自控原理圖34絮凝劑投加環(huán)在污泥脫水

44、過(guò)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(dá)到泥水充分分離的處理效果需進(jìn)行絮凝劑投加其控制過(guò)程主 要是通過(guò)污泥濃度污水流量絮凝劑濃度等因素控制來(lái)完成的其pid調(diào)節(jié)的模糊 控制過(guò)程與上述兩個(gè)非線性控制環(huán)節(jié)類(lèi)似具有大時(shí)滯非線性的特點(diǎn)由于混凝過(guò) 程的復(fù)雜性和多變性混凝投藥的自動(dòng)控制一直受到控制行業(yè)和污水行業(yè)專(zhuān)家的 普遍關(guān)注35 pid控制對(duì)于工業(yè)控制過(guò)程常規(guī)的p1d控制器具有原理簡(jiǎn)單使用方便穩(wěn)定可靠無(wú) 靜差等優(yōu)點(diǎn)因此在控制理論和技術(shù)飛躍發(fā)展的今天在工業(yè)控制領(lǐng)域仍具有強(qiáng)大 的生命力常規(guī)的pid控制器的描述如式41所示41其屮各參數(shù)代表的意義是un控制器的輸出rn控制器偏差輸

45、入ecn系統(tǒng)誤差變化率kp比例增益ki積分增益kd微分增益比例增益kp使控制器的輸入輸出成一一對(duì)應(yīng)比例關(guān)系一旦輸入輸出有偏差 比例作用會(huì)立即產(chǎn)生控制作用比例控制是用來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)增益的它是基于 偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的是有差調(diào)節(jié)為了盡量減小偏差同時(shí)也為了加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度 縮短系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間需要增大kp值但是因?yàn)閗p值又受到系統(tǒng)穩(wěn)定性的限制所以kp值不能任意的增大積分作用ki是為了消除靜差而引入的然而ki值的引入使 得系統(tǒng)的響應(yīng)的快速性下降穩(wěn)定性變差尤其在系統(tǒng)出現(xiàn)大偏差階段時(shí)積分往往 使得系統(tǒng)的響應(yīng)出現(xiàn)過(guò)大的超調(diào)從而使調(diào)節(jié)時(shí)間變長(zhǎng)微分作用kt的作用使之能 夠根據(jù)偏差變化的趨勢(shì)作出反應(yīng)它加快了對(duì)偏差變化

46、的反應(yīng)速度能夠有效地減 小超調(diào)縮小最大動(dòng)態(tài)偏差但是同時(shí)又會(huì)使系統(tǒng)容易受到高頻干擾的影響在實(shí)際 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中只有合理地整定上述三個(gè)參數(shù)才能獲得比較滿意的控制性能在污 水的白動(dòng)控制中混凝劑投加氯氣投加和曝氣環(huán)節(jié)由于過(guò)程的復(fù)雜性多變性非線 性和大滯后的特點(diǎn)采用的p1d控制算法難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確和高效的控制為此在常規(guī) 的ptd控制基礎(chǔ)上采用模糊推理的方法對(duì)ptd的控制參數(shù)進(jìn)行在線自整定從而完 善pid控制器的性能使其適應(yīng)控制系統(tǒng)的參數(shù)變化和工作條36 plc和變頻器通訊1uss通訊協(xié)議簡(jiǎn)介uss 協(xié)議 universal serial interface protocol 通用串行接口 協(xié)議是 siemen

47、s公司所有傳動(dòng)產(chǎn)品的通用通訊協(xié)議它是一種基于串行總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通 訊的協(xié)議uss協(xié)議是主-從結(jié)構(gòu)的協(xié)議規(guī)定了在uss總線上可以有一個(gè)主站和最 多30個(gè)從站總線上的每個(gè)從站都有一個(gè)站地址在從站參數(shù)中設(shè)定主站依靠它 識(shí)別每個(gè)從站每個(gè)從站也只對(duì)主站發(fā)來(lái)的報(bào)文做出響應(yīng)并回送報(bào)文從站之間不 能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊另外還有一種廣播通訊方式主站可以同時(shí)給所有從站發(fā)送 報(bào)文從站在接收到報(bào)文并做出相應(yīng)的響應(yīng)后可不冋送報(bào)文在使用uss協(xié)議之前 需要先安裝四門(mén)子的指令庫(kù)uss協(xié)議指令在step7m1cr0w1n32指令樹(shù)的庫(kù)文件夾 中step7microwin32指令庫(kù)提供14個(gè)子程序3個(gè)中斷程序和8條指令來(lái)支持uss

48、協(xié)議調(diào)用一條指令時(shí)將會(huì)自動(dòng)地增加一個(gè)或幾個(gè)子程序編程之前一定要將uss協(xié)議庫(kù)添加進(jìn)去編程軟件默認(rèn)安裝沒(méi)有uss協(xié)議庫(kù)的ussinit指令當(dāng)en輸入接通時(shí)每一循環(huán)都執(zhí)行該指令通過(guò)mode輸入值可 選擇不同的通訊協(xié)議輸入值為1指定port 0為uss協(xié)議并使能該協(xié)議輸入值為 0指定port 0為ppi并且禁止uss協(xié)議baud設(shè)置波特率為1200240048009600192003840057600 或 115200active指示哪個(gè)驅(qū)動(dòng)激活有些驅(qū)動(dòng)只支持地址0到304調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果工業(yè)污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝完成后進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試和試運(yùn)行確 定符合實(shí)際進(jìn)水水量和水質(zhì)的各項(xiàng)控制參數(shù)發(fā)現(xiàn)并解決

49、設(shè)備儀表程序工藝等方 而出現(xiàn)的問(wèn)題檢驗(yàn)系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)目標(biāo)即出水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求41硬件系統(tǒng)的調(diào)試按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求將各硬件接線接好調(diào)試過(guò)程首先檢查總供電及各設(shè)備供 電是否止常然后檢查設(shè)備的電氣控制是否止常能否正常開(kāi)機(jī)各種閘閥能否止常 開(kāi)啟和關(guān)閉檢查儀表及控制系統(tǒng)是否正常在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要的檢查后開(kāi)始具體 調(diào)試硬件功能調(diào)試主要是測(cè)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(shè)置和檢驗(yàn)主要用萬(wàn)用表檢測(cè)屯路的連通是否實(shí)現(xiàn)以及保證 接線的正確性防止220v與24v線路的錯(cuò)位接線發(fā)生2電機(jī)直接加三相屯源調(diào)試檢測(cè)電機(jī)工作狀態(tài)3變頻器單獨(dú)調(diào)試檢測(cè)能否正常進(jìn)行參數(shù)設(shè)置4變頻器加電機(jī)進(jìn)行調(diào)試檢測(cè)能

50、否正常進(jìn)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(jī)啟動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速等5plc單獨(dú)檢測(cè)檢查plc單元能否正常工作指示燈是否正常該部分工作實(shí)際 上在計(jì)算機(jī)模擬調(diào)試前就己經(jīng)完成6plc加變頻器聯(lián)機(jī)調(diào)試檢查plc變頻器是否能實(shí)現(xiàn)對(duì)此系統(tǒng)控制經(jīng)過(guò)測(cè)試結(jié)果表明上述功能一切正?？梢赃M(jìn)行總體調(diào)試42軟件系統(tǒng)的調(diào)試在step7-microwin32軟件中通過(guò)編程將編好的程序下載到plc中進(jìn)行運(yùn)行 調(diào)試檢查程序是否有錯(cuò)課是否能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能控制調(diào)試時(shí)可根據(jù)功能模塊 分類(lèi)分別調(diào)試最后進(jìn)行總體調(diào)試在該控制程序中需要根據(jù)外界輸入的狀態(tài)來(lái)控 制清污機(jī)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(jì)反 饋來(lái)的信息進(jìn)行判斷處理然后再進(jìn)行輸出控制43運(yùn)行結(jié)果通過(guò)系統(tǒng)調(diào)試能夠?qū)崿F(xiàn)plc在系統(tǒng)控制屮的手動(dòng)白動(dòng)模式的控制啟動(dòng)電源 后按下手動(dòng)或自動(dòng)模式選擇按鈕當(dāng)在手動(dòng)模式時(shí)可通過(guò)各控制按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè) 污水處理系統(tǒng)中各電機(jī)的控制運(yùn)行同時(shí)相應(yīng)的指示燈亮當(dāng)在自動(dòng)模式時(shí)在自動(dòng)方式下進(jìn)行閉環(huán)控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到外部傳感器的 狀態(tài)對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟停控制自動(dòng)