基于plc控制的污水處理系統(tǒng)設(shè)計論文

1、I / 104 文檔可自由編輯打印摘要摘要目前，我國大多數(shù)污水處理控制系統(tǒng)自動化水平不高、安全性低、管理不當，效率普遍低于世界標準。污水處理系統(tǒng)中的曝氣過程控制、數(shù)據(jù)通訊和監(jiān)控管理是急需解決的主要問題。中國污水處理自控系統(tǒng)相對落后，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)化運行效果、減少運行費用，具有重要意義。本文介紹了工廠污水處理的基本工藝和流程，并通過研究設(shè)計一套基于 PLC 控制的污水處理系統(tǒng)。文章首先介紹 PLC 在污水處理控制系統(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、工作原理以及設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)的基本原則和步驟，來說明 PL

2、C在污水處理過程中的應(yīng)用。先根據(jù)污水處理要求設(shè)計了設(shè)備的電器控制與自動控制線路，主要包括設(shè)備的啟停、狀態(tài)信號、故障信號、和信號采集等，最后按照工藝要求設(shè)計 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 II / 104 文檔可自由編輯打印AbstractAt present, the majority of our sewage treatment control system automation level is not high, low security, mismanagement, efficien

3、cy is generally lower than the world standard.Sewage treatment system in the aeration process control, data communications and monitoring and management are the main issues that need to be resolved. China sewage treatment automatic control system is relatively backward, the high cost of sewage treat

4、ment, sewage plants treated effluent quality of instability, how to establish effective automatic control system to optimize the operating results, and reduce operating costs is of great significance.This paper introduces the basic techniques and processes of plant sewage treatment, and a sewage tre

5、atment system based on PLC control study design. The article first introduces the PLC-based sewage treatment process and related process control system, control system hardware architecture and design, operating principles and the basic principles of the design of PLC control system and the steps to

6、 illustrate the application of PLC in the sewage treatment process. First design of electrical control and automatic control circuit according to the sewage treatment requirements, including start and stop equipment, status signal fault signal, and signal acquisition, the final design of PLC control

7、 system in accordance with the process requirements, including the selection of the PLC, the system allocation of resources, as well as the preparation of the PLC program in accordance with the sewage treatment process.Key words: sewage treatment the PLC processIII / 104 文檔可自由編輯打印目目 錄錄1 緒 論.11.1 課題的

8、背景.11.2 工業(yè)污水處理的國內(nèi)外現(xiàn)狀.21.3 課題主要設(shè)計的內(nèi)容.32 工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)總體介紹.42.1 工業(yè)污水處理基本概念.42.2 常用的工業(yè)污水處理工藝 .42.3 本設(shè)計系統(tǒng)工業(yè)污水處理工藝及描述.92.4 工業(yè)污水處理系統(tǒng)控制形式.102.5 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能要求.112.5.1 信號輸入.112.5.2 控制輸出信號.123 硬件系統(tǒng)配置.133.1 主要組成部分.133.2 電氣控制系統(tǒng).143.3 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的工作原理.153.3.1 控制系統(tǒng)總體框圖.153.3.2 工作過程.153.3.3 工業(yè)污水處理系統(tǒng)主電路設(shè)計.163.4 PLC 的選型 .

9、163.4.1 PLC 的選擇.163.4.2 S7-200 PLC 概述.173.5 PLC 的 I/O 資源配置.183.5.1 數(shù)字量輸入部分.183.5.2 數(shù)字量輸出部分.183.5.3 模擬量輸入部分.193.5.4 模擬量輸出部分.193.6 其他資源配置.203.6.1 接觸器選型.203.6.2 變頻器簡介.21IV / 104 文檔可自由編輯打印3.6.3 變頻與變壓(VVVF)原理.213.6.4 變頻調(diào)速的基本原理.223.6.5 變頻器選型.233.6.6 變頻器參數(shù)設(shè)置.233.6.7 電動機的選型.243.6.8 液位差計.253.6.9 溶解氧儀.254 軟件系

10、統(tǒng)設(shè)計.274.1 總體流程設(shè)計.274.1.1 手動模式.274.1.2 自動模式.284.2 曝氣過程控制的任務(wù).374.3 氯氣投加環(huán)節(jié).374.4 絮凝劑投加環(huán)節(jié).384.5 PID 控制.384.6 PLC 和變頻器通訊.395 預(yù)期效果.415.1 硬件系統(tǒng)的調(diào)試.415.2 預(yù)期效果.416 結(jié) 論.43參考文獻.44附 錄.45致 謝.581 / 104 文檔可自由編輯打印1 緒 論1.1 課題的背景我國淡水資源不斷減少，而且污染現(xiàn)象較為嚴重。隨著社會的發(fā)展，水資源已經(jīng)成為影響工業(yè)發(fā)展的重要因素，現(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)工藝和設(shè)備對水質(zhì)要求越來越高。但是我國工業(yè)用水耗費高，重復(fù)利用水少，

11、中水使用率不高，有關(guān)資料顯示，我國的工業(yè)用水重復(fù)利用率平均為 40%50%。目前全國城市污廢水的處理率（達排放標準的）僅有 10%左右，其余的污廢水都直接排入河川、湖泊、海洋。耗水量高、重復(fù)利用率低、污染嚴重是我國工業(yè)系統(tǒng)水資源利用的突出問題。嚴重的環(huán)境污染使有限的水資源日益減少、水質(zhì)日益惡化，無疑是“雪上加霜” 。據(jù)統(tǒng)計，由于水質(zhì)污染，我國已有大約 3 億人的飲水發(fā)生不安全現(xiàn)象，其中 1.9億人的飲水是超標水。氣象學(xué)家預(yù)測，2100 年全球變暖加劇，地表將有 1/3 的面積變?yōu)樯衬?，那時，干旱將威脅全球一半的人類的生存。這些現(xiàn)象都是水污染產(chǎn)生的嚴重后果，因此工業(yè)污水處理項目的實施已經(jīng)刻不容緩

12、。眾多跡象表明，水資源的短缺無疑將成為制約經(jīng)濟持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的障礙，因此世界各國越來越重視水處理和水的再利用，通過各種技術(shù)進一步提高供水質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益。并且工業(yè)污水處理過程中，經(jīng)過厭氧和好氧處理，污水中的熱量、沼氣等再生能源可以為工業(yè)生產(chǎn)提供二次能源，真正實現(xiàn)變廢為寶、循環(huán)經(jīng)濟的目的。隨著環(huán)境保護的呼聲越來越高，工業(yè)污水處理已經(jīng)體現(xiàn)出其必要性和緊迫性，對于各種污水進行處理后排放成為各企業(yè)基本的要求。在工廠的工業(yè)污水處理過程中，污水來源的不穩(wěn)定以及工廠中各種污水的成分的復(fù)雜性，對工業(yè)污水處理的工藝和控制方式提出了非常高的要求。未來 10 年，中國工業(yè)污水處理項目工程建設(shè)投資將超過 2500 億

13、元，其中工業(yè)污水處理設(shè)備投入約 300 億元。采用先進、實用的技術(shù)改造傳統(tǒng)工藝，在環(huán)保工程中廣泛采用先進的自動控制技術(shù)，是推動環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。在這種形勢下工業(yè)污水處理自動化控制系統(tǒng)無疑是一個具有巨大的社會效益、環(huán)境效益以及經(jīng)濟效益的研究課題。對于環(huán)境保護問題，國務(wù)院明確規(guī)定所有工業(yè)污染源都必須達到排放標準。其中處理過的污水還可以循環(huán)利用，由于我國是一個水資源匱乏的國家，而且時空分布上極不均勻，許多地區(qū)和城市嚴重缺水。因此，從環(huán)保、注水等多方面的因素考慮，對于工業(yè)污水處理是非常有必要的。因此，有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、計量自控檢測儀表使用、PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)，將為

14、當前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法。2 / 104 文檔可自由編輯打印世界任何國家的經(jīng)濟發(fā)展，都會推進社會進步、促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，使人民生活得到進一步改善，但是也隨之帶來不同程度的環(huán)境污染，污水也是造成環(huán)境污染的原因之一。這個污染源的出現(xiàn)引起了世界各國政府的關(guān)注，治理水污染的課題被列入世界環(huán)保組織的工作日程。我國是一個嚴重缺水的國家，雖然我國年平均水資源總最為 28000 億，居世界第 6 位，人均水資源量為 2220，居世界第 110 位，已經(jīng)被聯(lián)合國列為世界上 13 個缺水國家之一。目前我國約 300個城市缺水，其中嚴重缺水的城市有 5O 個。據(jù)中國經(jīng)濟信息網(wǎng)分析統(tǒng)計，全國按目前

15、正常需要，年缺水總量約為 300 億400 億立方米，因缺水造成的經(jīng)濟損失每年達 2300 億，超過洪澇災(zāi)害。水資源的匱乏和水資源的污染，己經(jīng)嚴重的影響了人民的日常生活，嚴重的影響了我國的經(jīng)濟建設(shè)和發(fā)展。因此建設(shè)符合我國國情的污水廠自動控制系統(tǒng)對降低工業(yè)污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會與和諧社會、保持我國經(jīng)濟高速發(fā)展具有重要意義。1.2 工業(yè)污水處理的國內(nèi)外現(xiàn)狀我國工業(yè)污水處理技術(shù)從“七五”國家科技攻關(guān)開始逐步進行研究。 “七五”和“八五”攻關(guān)項目在氧化塘，土地處理和復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)等自然處理技術(shù)方面的研究較多，以這些設(shè)計成果為設(shè)計依據(jù)，建立了一些氧化塘，土地處理等污水示范工程。在人工處

16、理技術(shù)方面， “八五”對高負荷活性污泥、高負荷生物膜、一體化氧化溝技術(shù)進行了深入研究。研究成果己被應(yīng)用于大批工業(yè)污水處理廠。污水廠污泥處置問題在“九五”科技攻關(guān)中受到重視，并配套開發(fā)成套的污泥處理技術(shù)。經(jīng)過“七五” 、 “八五”和“九五”期間的努力，我國在工業(yè)污水處理技術(shù)方面取得了較大的成就。目前在水污染治理技術(shù)上，我國已能提供下列工藝技術(shù)傳統(tǒng)活性污泥法技術(shù)、各種新型活性污泥工藝如：SBR 法和氧化溝技術(shù)、酸化水解好氧技術(shù)和多種類型的穩(wěn)定塘技術(shù)等，這些污水治理技術(shù)已經(jīng)在水體污染、改善水體環(huán)境方面發(fā)揮了突出的作用，標志著我國工業(yè)污水處理事業(yè)發(fā)展到了一個嶄新的階段?，F(xiàn)階段，我國工業(yè)污水處理的工作重

17、點已經(jīng)從工藝技術(shù)的研究轉(zhuǎn)移到具體項目的實施。國際上，大規(guī)模的水污染治理是在第二次世界大戰(zhàn)以后，隨著 50 年代經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展帶來的 60 年代日益嚴重性的環(huán)境污染而展開的。工業(yè)污水處理設(shè)施中，城市排水管線和工業(yè)污水處理廠的興建與運行在水污染控制中發(fā)揮著骨干作用。至 70 年代末，美國投入了數(shù)千億美元興建了 18000 余座城市工業(yè)污水處理廠，英國、法國、德國更耗費了巨額資金興建了 7000 至 8000 座城市工業(yè)污水處3 / 104 文檔可自由編輯打印理廠。這些工業(yè)污水處理廠的投入對國家的水體污染改善起到了關(guān)鍵的作用，也為人類治理水污染積累了豐富的經(jīng)驗?，F(xiàn)在，這些國家的工業(yè)污水處理水平又有了

18、進一步提高，興建了一批具有脫氮除磷功效的設(shè)施，對水體質(zhì)量的改善和水環(huán)境的保護起到了重大的作用。1.3 課題主要設(shè)計的內(nèi)容 本課題主要設(shè)計的內(nèi)容是工業(yè)污水處理工藝及工業(yè)污水處理系統(tǒng)的組成和PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計,主要由以下內(nèi)容組成：（1）概述工業(yè)污水處理的基本內(nèi)容，包括工業(yè)污水處理的發(fā)展現(xiàn)狀以及工業(yè)污水處理的工藝流程；（2）理解和分析 PLC 的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并對工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)進行設(shè)計分析；（3）具體分析設(shè)計工業(yè)污水處理的硬件系統(tǒng)；（4）具體分析設(shè)計工業(yè)污水處理的軟件系統(tǒng)；（5）工業(yè)污水處理系統(tǒng)的預(yù)期效果。4 / 104 文檔可自由編輯打印2 工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)總體介紹2.1 工業(yè)污

19、水處理基本概念城市污水、生活污水、生產(chǎn)污水以及經(jīng)過工業(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、蛋白質(zhì)、氨基酸、動植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗滌劑等物質(zhì)外，還含有細菌、病毒等使人致病的微生物。經(jīng)處理后的污水，最后排出途徑有三種：排放水體；灌溉田地；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)進行不同的分類。按化學(xué)性質(zhì)，污水中的污染物質(zhì)可分為無機性物質(zhì)和有機性物質(zhì)，其化學(xué)元素以碳、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降解為無

20、機物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無機物。有機物的種類很多，其共性是在微生物的作用下被降解時，都要消耗水中的溶解氧，所以在工程實際中，采用以下的幾個綜合污染指標來表述：生物化學(xué)需氧量或生化需氧量（Bio-chemical Oxygen Demand, BOD）mg/L、化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD) mg/L、總有機碳(Total Organic Carbon) mg/L、總需氧量(Total Oxygen Demand) mg/L。雖然 BOD20能較精確地描述污水的生化需氧量，但測定的時間比較長，需要20 天。考慮到好氧分解速率一般在開始的幾天最

21、快，在 20溫度下，污水五日生化需氧量(BOD5)，約占 BOD20的 70%80%，因此把 BOD5作為衡量污染水的有機物濃度指標?；瘜W(xué)需氧量(COD)的特點是能夠精確的表示污水中有機物的含量，并且測定時間短，但它不能像 BOD 那樣能表示出微生物氧化的有機物量。2.2 常用的工業(yè)污水處理工藝不同的工業(yè)污水處理對象，不同的工業(yè)污水處理環(huán)境，將需要不同的工業(yè)污水處理工藝來處理。因此，在選擇工業(yè)污水處理工藝的時候必需要認真考慮當?shù)匚鬯那闆r，以及實際的工業(yè)污水處理的環(huán)境。工業(yè)污水處理的方法主要有物理、化學(xué)、物理化學(xué)，以及生物等幾種。這些方法根據(jù)實際情況，可以單一使用，也可以針對不同的污水混合使用

22、。目前，工業(yè)污水處理的方法一般以生物處理法為主，輔以物理處理法和化學(xué)處理法。常用的工業(yè)污水處理工藝有以下幾種：5 / 104 文檔可自由編輯打印1）傳統(tǒng)活性污泥法：傳統(tǒng)活性污泥處理法是一種最古老的工業(yè)污水處理工藝，其工業(yè)污水處理的關(guān)鍵組成部分為沼氣池與沉淀池，主要處理部分關(guān)系框圖如圖 2-1 所示：曝氣池（微生物吸附有機物轉(zhuǎn)化為無機物）沉淀池（活性污泥下沉）原污水清水流出回流活性污泥圖 2-1 傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖污水中的有機物在曝氣池停留的過程中，曝氣池中的微生物吸附污水中的大部分有機物，并且在曝氣池中被氧化成無機物，然后在沉淀池中經(jīng)過沉淀后的部分活性泥需要回流到曝氣池中。該工藝的優(yōu)點有

23、：（1）有機物在曝氣池內(nèi)的降解經(jīng)歷了第一階段的吸附作用和第二階段的代謝的完整過程，活性污泥也經(jīng)歷了對數(shù)增長，減速增長，內(nèi)源呼吸的完整生長周期；（2）對污水的處理效果好，BOD 去除率達 90以上；（3）適用于處理凈化程度高和穩(wěn)定程度要求較高的污水。 該工藝的缺點有： （1）曝氣池首端有機物負荷高，耗氧速率較高，為了避免由于缺氧而形成厭氧狀態(tài)，進水的有機物濃度不過高，則曝氣池的容積大，占用的土地比較多，基建費用較高；（2）耗氧速率沿池長是變化的，而供養(yǎng)速率難于與其相吻合，在池前可能出現(xiàn)好氧速率高于供養(yǎng)速率，在池后又可能出現(xiàn)溶解氧過剩的現(xiàn)象，從而影響處理效果；（3）對進水水質(zhì)，水量變化的適應(yīng)性較低

24、，運行結(jié)果容易受到水質(zhì)，水量變化的影響，脫氮除磷效果不太理想。2）A/O 法：A/O 法是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種工業(yè)污水處理工藝，其中 A 代表 Anoxic（缺氧的），O 代表 Oxen（好氧的）。A/O 法是一種缺氧-好氧生物工業(yè)污水處理工藝。該工藝通過增加好氧池與缺氧池所形成的6 / 104 文檔可自由編輯打印硝化-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-反硝化反應(yīng)系統(tǒng)需要得到很好的控制，這樣就對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。其工藝流程圖如圖 2-2：格柵沉砂池初沉池厭氧池好氧池二沉池進水排出剩余污泥回流污泥混

25、合液回流圖 2-2 A/O 法工藝流程圖綜上所述，A/O 法具有如下優(yōu)點：（1） 反硝化反應(yīng)以原廢水有機物為碳源；（2）硝化池內(nèi)含有大量硝酸鹽的硝化液回流到反硝化，進行硝化脫氮反應(yīng)；（3）在反硝化反應(yīng)過程中，產(chǎn)生的堿度可補償硝化反應(yīng)時所需堿量，如廢水氮濃度不高時可不必另外加堿；（4）該工藝具有流程簡短，工程造價低等優(yōu)點。其不足之處是:（1）該系統(tǒng)的脫氮率一般在 85左右；（2）處理水中含有一定濃度的硝酸氮，如沉淀池運行不當，不及時排泥，會產(chǎn)生反硝化反應(yīng)，污泥上浮，出水水質(zhì)惡化；（3）要提高脫氮率，必須加大內(nèi)循環(huán)比，將導(dǎo)致：一是運行費用增加；而是內(nèi)循環(huán)液帶入大量溶解氧，使反硝化池內(nèi)難以保持理想的

26、缺氧狀態(tài)，影響硝化反應(yīng)。3）A2/O 法：A2/O 法也是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種工業(yè)污水處理工藝，其中 A2，即 A-A，前一個 A 代表 Anaerobic（厭氧的），后一個 A代表 Anoxic（缺氧的）；O 代表（好氧的）。A2/O 是一種厭氧缺氧好氧工業(yè)污水處理工藝。A2/O 法的除磷脫氮效果非常好，非常適合用于對除磷脫氮有要求的工業(yè)污水處理。因此，在對除磷脫氮有特別要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般首選 A2/O 工藝。其工藝流程圖如圖 2-3 所示：7 / 104 文檔可自由編輯打印厭氧池（A）缺氧池（A)好氧池（O）二沉池進水排水混合液回流活性污泥回流圖 2-3 A2

27、/O 法工藝流程圖A-A-O 工藝的優(yōu)點：（1）本工藝在系統(tǒng)上稱作是最簡單的同步脫氮除磷工藝，水力停留的時間少于其他同類工藝。（2）在厭氧(缺氧)，好氧交替運行條件下，絲狀細菌不能大量的繁殖，無污泥膨脹現(xiàn)象的發(fā)生，SVI 的值一般小于 100。（3）運行中無需投加藥品，兩個 A 段之間輕緩攪拌，以不增加溶解氧的量為度，運行費用低；污泥中含磷濃度較高，具有很高的肥效。該工藝的缺點：（1）除磷效果難以再次提高，污泥增長有一定的限度，不易提高，特別是P/BOD 值高時更加如此。（2）脫氮效果也難進一步提高，內(nèi)循環(huán)量一般以 2Q 為限，不易太高。（3）進入沉淀池的處理水要保持一定的濃度的溶解氧，減少停

28、留的時間，防止產(chǎn)生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的現(xiàn)象的出現(xiàn)，但是溶解氧的濃度不能太高，要防止循環(huán)混合液對缺氧反應(yīng)器的干擾，這點難以控制。4）A/B 法：A/B 法是吸附生物降解法的簡稱，該工藝沒有初沉淀，將曝氣池分為高低負荷兩段，并分別有獨立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。高負荷段停留時間約為 2040min，以生物絮凝吸附作用為主，同時發(fā)生不完全氧化反應(yīng)，去除 BOD達 50%以上。B 段與常規(guī)活性污泥法相識，負荷較低。A/B 法中 A 段效率很高，并有較強的緩沖能力。B 段起到出水把關(guān)作用，處理穩(wěn)定性較好。對于高濃度的工業(yè)污水處理，A/B 法具有很好的適用性，并有較高的節(jié)能效益。尤其在采用污泥硝化和沼氣利用

29、工藝時，優(yōu)勢最為明顯。但是，A/B 法污泥產(chǎn)量較大，A 段污泥有機物含量極高，因此必須添加污泥后續(xù)穩(wěn)定化處理，這樣就將增加一定的投資和費用。另外，由于 A 段去除了較多的 BOD，造成了碳源不足，難以實現(xiàn)脫氮工藝的要求。對于污水濃度低的場合，B 段也比較困難，也難以發(fā)揮優(yōu)勢。8 / 104 文檔可自由編輯打印總體而言，A/B 法工藝較適合于污水濃度高，具有污泥硝化等后續(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，而對于有脫氮要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般不宜采用。A/B 法的優(yōu)點：（1）不設(shè)初次沉淀池，A，B 作為各自對立的處理過程，均有各自獨立的污泥回流系統(tǒng)，因此易于培養(yǎng)各自

30、有力的微生物群體，所以處理效果比較穩(wěn)定。（2）對 BOD5，COD，SS，N，P 的去除率一般高于普通活性污泥法。（3）A 段的負荷較高，抗沖擊能力較強，對 PH 值和有毒物質(zhì)的緩沖能力較強，水力停留時間較短，細菌繁殖較快。（4）A 段吸附能力較強，對重金屬，難以降解的有機物和營養(yǎng)物質(zhì)有一定的吸附能力。（5）投資少，能耗少，此工藝適合分步建設(shè)，可以緩沖建設(shè)資金上的困難。（6）A-B 工藝不僅適用于新廠的建設(shè)，還適用于舊廠的擴建。該工藝的缺點：（1）A 段產(chǎn)泥率高，增加了污泥處理的費用。（2）AB 法處理的 A 段直接影響 B 段的處理效果。（3）A 段受制因素也較多。5）SBR 法：SBR 法

31、是間歇式活性污泥法的簡稱，是一種按照一定的時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運行的活性污泥工業(yè)污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。其反應(yīng)機理及去除污染物的機理與傳統(tǒng)的活性污泥法基本相同，只是運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)別在于它是以時間順序來分割流程各單元，以時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態(tài)沉淀等。整個過程對于單個操作單元而言是間歇進行的，但是通過多個單元組合調(diào)度后又是連續(xù)的，在運行上實現(xiàn)了有序和間歇操作相結(jié)合。SBR 工藝的優(yōu)點：（1）工藝簡單，處理構(gòu)建物少，無二沉淀池和污泥回流系統(tǒng)，基建費

32、用和運行費用較低。（2）此工藝用于工業(yè)廢水處理，不需要設(shè)置調(diào)節(jié)池。（3）污泥的 SVI 較低，污泥易于沉淀，一般不會產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象。（4）SBR 工藝具有去除 BOD 和脫氮除磷的功能。9 / 104 文檔可自由編輯打?。?）工藝簡單可靠，運行方式靈活，自動化程度高。該工藝的缺點：（1）與連續(xù)流污水處理工藝相比，設(shè)備的閑置率較高。（2）SBR 系統(tǒng)的微生物種群結(jié)構(gòu)與常規(guī)活性污泥法相比比較復(fù)雜。（3）間歇曝氣，間歇排水的自動化程度要求高。2.3 本設(shè)計系統(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：污水由進水系統(tǒng)通過粗格柵和清污機進行初步排除大塊雜質(zhì)物體，到達除砂池中。

33、在除砂池系統(tǒng)中細格柵和轉(zhuǎn)鼓清污機進一步凈化污水中的細小顆粒物體，將污水中的細小沙粒濾除后進入氧化溝反應(yīng)池。在氧化溝系統(tǒng)中進行生化處理，分解污水中的有害物質(zhì)，此環(huán)節(jié)用到一些化學(xué)藥劑來加強處理效果，如復(fù)合堿、氯氣、油絮凝劑等。對污水進行除油、消毒、調(diào)整 PH 值的處理。同時在該系統(tǒng)中設(shè)置有溶解氧儀超聲波檢測器，通過它對污水中的含氧量進行檢測，根據(jù)其反饋到 PLC 的值來控制曝氣機變頻器的運行，改變污水中溶解氧的含量。潛水攪拌機的作用是推進水流，是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)處理的污水進入沉淀池中，在刮泥機的作用下進行物理沉

34、淀，為了加強沉淀效果，同時加入混凝劑和絮凝劑利用高分子助凝劑的強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脫水環(huán)節(jié)，在離心式脫水機作用下進行脫水處理后排出清水。10 / 104 文檔可自由編輯打印進水泵粗格柵清污機沉砂池轉(zhuǎn)股清污機細格柵污水氧化溝反應(yīng)池轉(zhuǎn)碟曝氣機潛水攪拌機沉淀池污泥回流泵污泥脫水排泥灌清水排出圖 2-4 工藝流程圖2.4 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)的飛速發(fā)展，控制要求的不斷提高，該類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，因此已經(jīng)逐漸被淘汰，取而代之的是 DCS、現(xiàn)場總線控制、PLC 等控制方法。（1）D

35、CS 系統(tǒng)：DCS 是集散控制系統(tǒng)的簡稱，又稱分布式計算機控制系統(tǒng)，是由計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、測量控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相互滲透形成的。由計算機和現(xiàn)場終端組成，通過網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場控制站、檢測站、操作站和控制站等連接起來，完成分散控制和集中操作、管理的功能，主要是用于各類生產(chǎn)過程，可提高生產(chǎn)自動化水平和管理水平，其主要特點如下：采用分級分布式控制，減少了系統(tǒng)的信息傳輸量，使系統(tǒng)應(yīng)用程序比較簡單；實現(xiàn)了真正的分散控制，使系統(tǒng)的危險性分散，可靠性提高，擴展能力較強；軟硬件資源豐富，可適應(yīng)各種要求；實時性好，響應(yīng)快。（2）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)：現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是由 DCS 和 PLC 發(fā)展而來的，是基于

36、現(xiàn)場總線的自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)按照公開、規(guī)范的通信協(xié)議在智能設(shè)備之間，以及智能設(shè)備與計算機之間進行數(shù)據(jù)傳輸和交換，從而實現(xiàn)控制與管理一體化的自動控制系統(tǒng)，其優(yōu)點：可以利用計算機豐富的軟件、硬件資源；響應(yīng)快，11 / 104 文檔可自由編輯打印實時性好；通信協(xié)議公開，不同產(chǎn)品可互連。（3）PLC 系統(tǒng)：PLC 是可編程邏輯控制器的簡稱，用它作為處理系統(tǒng)的控制器，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能要求，也可以利用計算機作為其上位機，通過網(wǎng)絡(luò)連接PLC，對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控。其特點如下：編程方便，開發(fā)周期短，維護容易；通用性強，使用方便；控制功能強；模塊化結(jié)構(gòu)，擴展能力強。2.5 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能要求工業(yè)污

37、水處理系統(tǒng)的主要功能是完成對城市污水的凈化作用，將城市中排除的污水通過該系統(tǒng)處理后，輸出符合國家標準的水質(zhì)。長期以來，工業(yè)污水處理技術(shù)雖然經(jīng)過了迅速發(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)備運轉(zhuǎn)率低等極大地影響了城市的發(fā)展。為實現(xiàn)工業(yè)污水處理技術(shù)的簡易、高效、低能耗的功能， 并且實現(xiàn)自動化的控制過程，采用 PLC 作為核心控制器是個比較好的方案。 PLC 作為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)使得設(shè)計過程變得更加簡單，可實現(xiàn)的功能變得更多。與各類人機界面的通信可完成 PLC 控制系統(tǒng)的監(jiān)視，同時使用戶可通過操作界面功能控制 PLC 系統(tǒng)。由于 PLC 的 CPU 強大的網(wǎng)絡(luò)通信功能，使得工

38、業(yè)污水處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與通信變得可能，并且也可實現(xiàn)其遠程監(jiān)控。 利用 PLC 作為控制器的工業(yè)污水處理系統(tǒng)主要涉及兩個方面：一是信號輸入；二是控制輸出信號。2.5.1 信號輸入工業(yè)污水處理系統(tǒng)信號輸入檢測方面主要涉及四類信號的監(jiān)測，主要包括：按鈕的輸入檢測、液位差的輸入檢測、液位高低的輸入檢測，以及曝氣池中含氧量的輸入檢測。（1）按鈕輸入檢測：大多數(shù)為人工方式控制的輸入檢測，主要有自動按鈕、手動按鈕、格柵機啟動按鈕、清污機啟動按鈕、潛水泵啟動按鈕、潛水攪拌機啟動按鈕、污泥回流泵按鈕、曝氣機工頻、變頻按鈕，以及變頻加速減速按鈕等。（2）液位差輸入檢測：檢測粗細格柵兩側(cè)液位差，用來控制清污機的啟

39、動與停止。（3）液位高低輸入檢測：檢測進水泵房和污泥回流泵房中液位的高低，用來控制潛水泵或污泥回流泵的啟動和停止，以及投入運行的潛水泵的數(shù)量。（4）含氧量輸入檢測：以上三種都為數(shù)字量輸入，該輸入為模擬量輸入。曝氣過程是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，為了保證微生物所需要的氧氣，必須檢測污水中的含氧量，并通過曝氣機增加或減少其含氧量。通過將溶解氧儀12 / 104 文檔可自由編輯打印設(shè)置在合適的位置上，將檢測值反饋到 PLC 中，通過運算輸出控制曝氣機的轉(zhuǎn)速信號。當溶解氧值偏低時，降低了微生物分解的效果，延長了處理時間，嚴重時甚至導(dǎo)致處理失效，因此需要增加曝氣機轉(zhuǎn)速以增加供氧量；當溶解氧值偏高時

40、，導(dǎo)致微生物過氧化，降低了其活性，也不利于處理，因此減小曝氣機轉(zhuǎn)速以減少供氧量，最終使污水中的溶解氧保持在一定的范圍內(nèi)。2.5.2 控制輸出信號 信號輸出部分主要包括兩個方面：一個是數(shù)字量輸出，即各類設(shè)備的接觸器；另外一個是模擬量輸出，用來控制曝氣機變頻器。（1）數(shù)字量輸出：控制各類設(shè)備的啟動和停止，包括：格柵機啟停、清污機啟停、潛水泵啟停、潛水攪拌器啟停、污泥回流泵等設(shè)備。（2）模擬量輸出：通過 PLC 中 PID 運算后的數(shù)據(jù)，通過其功能模塊輸出控制信號，該控制信號輸入到變頻器的控制端子上，改變變頻器的輸出頻率，從而控制曝氣機的轉(zhuǎn)速，最后達到控制污水中含氧量的要求。13 / 104 文檔可

41、自由編輯打印3 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)雜。不同的結(jié)構(gòu)對應(yīng)不同的控制系統(tǒng)，因此需要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特點設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。3.1 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)備較多，在氧化溝中其控制過程及原理大致相同，都是通過控制曝氣機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)污水中的含氧量，其基本組成如圖 3-1 所示：進水系統(tǒng)除砂系統(tǒng)氧化溝系統(tǒng)沉淀系統(tǒng)污泥脫水系統(tǒng)圖 3-1 工業(yè)污水處理系統(tǒng)基本組成示意圖（1）進水系統(tǒng)：進水系統(tǒng)主要有進水管道和進水泵房組成，進水

42、管道主要由粗格柵機和清污機組成，進水泵房主要有兩臺潛水泵組成。進水管道的主要功能是將污水中的大塊物體去除，其中的粗格柵是根據(jù)程序設(shè)定的時間進行間歇工作，而清污機的運行和停止是根據(jù)粗格柵兩側(cè)的液位差來決定的，當液位差超過某個值時，啟動清污機；當液位差小于某個值時停止清污機的運行。進水泵房中的潛水泵運行及停止是通過安裝在泵房內(nèi)的液位傳感器來決定的，當液位較低時只啟動一臺潛水泵，當液位較高時啟動兩臺潛水泵，若液位持續(xù)升高時，則輸出報警以示意有故障發(fā)生。 （2）除砂系統(tǒng)：除砂系統(tǒng)主要由細格柵系統(tǒng)和沉砂池組成，細格柵系統(tǒng)是由細格柵機和轉(zhuǎn)鼓清污機組成，沉砂池的主要設(shè)備是分離機。細格柵系統(tǒng)的主要功能是進一步

43、凈化污水中的顆粒物體，將污水中細小的沙粒濾除，其中的細格柵機是根據(jù)程序設(shè)定時間進行間歇工作，而轉(zhuǎn)鼓清污機的運行和停止則根據(jù)細格柵兩側(cè)的液位差來決定，當液位差超過某個值時，啟動清污機；當液位差小于某個值時停止清污機的運行，這和粗格柵系統(tǒng)的運行方式是一致的。沉砂池中分離機的運行和后續(xù)處理中的轉(zhuǎn)碟曝氣機的運行同步，即啟動轉(zhuǎn)碟曝氣機的同時啟動分離機，對沉砂池中的沙粒進行排除。（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)污水處理系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，因此控制量較多，控制過程較復(fù)雜，包括轉(zhuǎn)碟14 / 104 文檔可自由編輯打印曝氣機和潛水攪拌機，污水回流系統(tǒng)主要有污泥回流泵構(gòu)成。氧化

44、溝的功能是對污水進行生化處理，分解污水中的有害物質(zhì)，使其達到一定的水質(zhì)標準，其中轉(zhuǎn)碟曝氣機是關(guān)鍵設(shè)備，在氧化溝中設(shè)置有溶解氧儀對污水中的含氧量進行檢測，根據(jù)其反饋到 PLC 的值來控制曝氣機變頻器的運行，改變污水中溶解氧的含量。潛水攪拌機的作用是推進水流，同時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。污水回流系統(tǒng)的污泥回流泵將剩余的污泥及使用過的污泥進行處理，該設(shè)備的運行與停止主要根據(jù)泵房內(nèi)液位傳感器的狀態(tài)來控制，當液位低于某個值時停止回流泵的運行；當液位持續(xù)高于某個值時，回流泵停止運行同時輸出報警信號

45、；液位處于正常狀態(tài)時，回流泵正常運行。（4）沉淀系統(tǒng)：沉淀系統(tǒng)主要設(shè)備為刮泥機，其功能是對進行氧化溝處理后的污水進行物理沉淀，將污泥和清水分離，刮泥機在整個系統(tǒng)啟動后就開始持續(xù)運行。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，主要用來調(diào)節(jié)改善混凝條件及絮凝體結(jié)構(gòu)，利用高分子助凝劑的強烈吸附架橋作用，使細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，其主要功能是對氧化池中處理過污水的活性污泥進行脫水處理，由于對污水進行處理后，活性污泥中有新的微生物及其他雜質(zhì)，因此需要先對活性污泥添加一定量的藥物，便于污泥脫水。離心式脫水機主要有

46、聚合物泵、污泥機和切割機構(gòu)成，以上設(shè)備按照順序控制的方式啟動，依次啟動聚合物泵、污泥機和切割機，進而完成對污泥的脫水處理。3.2 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)中需要檢測較多的數(shù)字輸入量，還要檢測模擬量的輸入，根據(jù)設(shè)定的程序進行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號，因此系統(tǒng)的控制邏輯與時序就需要嚴格按照檢測信號的輸入進行控制。（1）操作面板：操作面板主要包括手動、自動、各類設(shè)備的啟動按鈕等。（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、各類傳感器的輸入信號、

47、PLC 及其擴展模塊等。15 / 104 文檔可自由編輯打印3.3 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的工作原理3.3.1 控制系統(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 3-2 所示，PLC 為核心控制器，通過檢測操作面板按鈕的輸入、各類傳感器的輸入，以及相關(guān)模擬量的輸入，完成相關(guān)設(shè)備的運行、停止和調(diào)速控制。格柵及定時運行各類泵運行離心式脫水機運行變頻器轉(zhuǎn)跌曝氣機運行顯示面板操作面板液位差傳感器輸入液位高度傳感器輸入溶解氧儀反饋值（模擬量）可編輯控制器PLC3-2 電氣控制系統(tǒng)框圖3.3.2 工作過程在手動狀態(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)進行

48、控制。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(shè)備進行啟停控制，其工作過程如下:（1）接通電源，啟動自動控制方式，啟動潛水攪拌器和刮泥機；（2）運行粗、細格柵機，進行間歇運行，即運行一段時間然后停止一段時間，循環(huán)進行；（3）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；（4）進水泵房中的潛水泵根據(jù)液面高低進行運行、停止及運行數(shù)量的控制； 16 / 104 文檔可自由編輯打印（5）轉(zhuǎn)碟曝氣機根據(jù)溶解氧儀反饋的模擬量經(jīng) PLC 運算后進行控制，同時控制分離機的運行與停止；（6）污泥回流泵的運行與停止根據(jù)液面的高低進行控制；（7）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

49、式，依次啟動設(shè)備。3.3.3 工業(yè)污水處理系統(tǒng)主電路設(shè)計圖 3-3 為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主電路圖的部分圖。三臺電動機分別為潛水泵電機（M1）、清污機電機（M2）、轉(zhuǎn)碟曝氣機電機（M3）。接觸器KM3、KM2、KM6 分別控制 M1、M2、M3 的工頻運行；接觸器 KM5、KM9 分別控制M1、M3 的變頻運行；FR1、FR2、FR3 分別為三臺電機過載保護用的熱繼電器；QF1 為主電路的空氣開關(guān)；FU1 為主電路的熔斷器。選用的 MM430 變頻器是用來控制電機 M1、M3 變頻運行的。MMM L1L2L3NQFL11L21L31L22L32L12L12L22L32NKM6L18 L28 L3

50、8FR33PEW3V3U3PEPEFR1FR2U1V1W1U2V2W2KM5L35L15L25409B2093B21234L13L23L330310D3KM3L26L36L16KM2L17 L27R1RSTUVW500西門子變頻器M430L37KM9L14L24L3412圖 3-3 工業(yè)污水處理系統(tǒng)部分主電路圖17 / 104 文檔可自由編輯打印3.4 PLC 的選型3.4.1 PLC 的選擇根據(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)濟性、可靠性等各方面來考慮，選擇西門子 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。由于工業(yè)污水處理電氣控制系

51、統(tǒng)涉及較多的輸入輸出端口，其控制過程相對復(fù)雜，因此采用 CPU226 作為該控制系統(tǒng)的主機。CPU226 在工業(yè)污水處理系統(tǒng)中使用的數(shù)字量輸入點和輸出點都比較多，因此除了 PLC 主機自帶的 I/O 外，還需要擴展一定數(shù)量的 I/O 擴展模塊。在此采用EM223 輸入/輸出混合擴展模塊，8 點 DC 輸入 8 點輸出型。正好可以滿足控制系統(tǒng)的 I/O 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，因此需要再擴展一個模擬量輸入輸出擴展模塊。西門子公司專門為 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的輸出驅(qū)動能力，可滿足控制系統(tǒng)的

52、功能要求。3.4.2 S7-200 PLC 概述S7-200 PLC 系統(tǒng)是緊湊型的可編程序控制器，系統(tǒng)的硬件構(gòu)架由系統(tǒng)的 CPU模塊和豐富的擴展模塊組成，它能夠滿足各種設(shè)備的自動化控制需求。S7-200 除具有 PLC 基本的控制功能外，更在如下方面有其獨到之處：（1）功能強大的指令集 指令內(nèi)容包括位邏輯指令、計數(shù)器、定時器、PID 指令、復(fù)雜數(shù)字運算指令、字符串指令、時鐘指令、通訊指令，以及和智能模塊配合的專用指令等。（2）豐富強大的通訊功能S7-200 提供了近 10 種通訊方式以滿足不同的應(yīng)用需求，從簡單的 S7-200 之間的通訊到 S7-200 通過 Profibus DP 網(wǎng)絡(luò)通

53、訊，甚至到 S7-200 通過以太網(wǎng)通訊。在互聯(lián)網(wǎng)需求已日益成為必需的今天，強大的通訊功能無疑會使 S7-200 為更多的用戶服務(wù)?？梢哉f，S7-200 的通訊功能已經(jīng)遠遠超出了小型 PLC 的整體通訊水平。（3）編程軟件的易用性Step 7 Micro/WIN V4.0 編程軟件為用戶提供了開發(fā)、編輯和監(jiān)控的良好編程環(huán)境。全中文的界面、中文的在線幫助信息、Windows 的界面風(fēng)格以及豐富的編程向?qū)Чδ苁褂脩艨焖龠M入狀態(tài)，得心應(yīng)手。（4）不斷地創(chuàng)新18 / 104 文檔可自由編輯打印創(chuàng)新是西門子公司的一貫風(fēng)格，在 S7-200 上更是體現(xiàn)得淋漓盡致。永不停歇地推出新產(chǎn)品，使更多的需求夢想成為

54、現(xiàn)實，這正是 S7-200 成為市場佼佼者的原動力。3.5 PLC 的 I/O 資源配置根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對 PLC 的 I/O 進行配置，具體分配如下表：3.5.1 數(shù)字量輸入部分表 3-5 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I0.0急停I1.4手動刮泥機啟動I0.1 手動方式I1.5手動污泥回流泵啟動I0.2自動方式I1.6手動分離式脫水機啟動I0.3自動啟動確認I1.7手動污泥泵啟動I0.4手動粗格柵機啟動I2.0手動轉(zhuǎn)碟曝氣機加速I0.5手動清污機啟動I2.1手動轉(zhuǎn)碟曝氣機減少I0.6手動潛水泵啟動I2.2粗格柵液位差計I0.7手動細格柵機啟動I2.3細格柵液位差計I

55、1.0手動分離機啟動I2.4進水泵房液面高位傳感器I1.1手動轉(zhuǎn)碟曝氣機工頻啟動I2.5進水泵房液面低位傳感器I1.2手動轉(zhuǎn)碟曝氣機變頻啟動I2.6污泥回流泵液面高位傳感器I1.3手動潛水攪拌機啟動I2.7污泥回流泵液面低位傳感器3.5.2 數(shù)字量輸出部分表 3-6 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Q0.0粗格柵機接觸器Q0.7潛水攪拌機接觸器Q0.1清污機接觸器Q1.0刮泥機接觸器Q0.2潛水泵接觸器Q1.1污泥回流泵接觸器Q0.3細格柵機接觸器Q1.2離心式脫水機接觸器19 / 104 文檔可自由編輯打印Q0.4分離機接觸器Q1.3潛水泵報警Q0.5轉(zhuǎn)碟曝氣機工頻接觸器Q

56、1.4污泥回流泵報警Q0.6轉(zhuǎn)碟曝氣機變頻接觸器Q1.5潛水泵報警3.5.3 模擬量輸入部分由于需要采集一個溶氧儀所反饋的數(shù)據(jù)，因此擴展了一個模擬量輸入輸出模塊，具體 I/O 分配，如下表 3-7 所示：表 3-7 模擬量輸入地址分配輸入地址輸入設(shè)備AIW0溶解氧儀3.5.4 模擬量輸出部分在此控制系統(tǒng)中需要將采集回來的模擬量進行數(shù)據(jù)處理，然后，通過模擬輸出口對變頻器進行控制，進行控制其他設(shè)備的運行，如下表 3-8 所示：表 3-8 模擬量輸出地址分配輸出地址輸出設(shè)備AQW0經(jīng) PID 運算輸出根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計出工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的硬件連線圖如圖3-9 所示，此控制面板上的手動控

57、制部分主要在調(diào)試系統(tǒng)時使用，調(diào)試完成后基本處于閑置狀態(tài)。20 / 104 文檔可自由編輯打印3-9 硬件連線圖3.6 其他資源配置要完成系統(tǒng)的控制功能除了需要 PLC 主機及擴展模塊之外，還需要各種傳感器、接觸器和變頻器等儀器設(shè)備。3.6.1 接觸器選型在控制系統(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)傳感器的反饋值進行動作的，因此需要 PLC 根據(jù)當前的工作情況，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：如格柵機接觸器、清污機接觸器、潛水泵接觸器、分離機接觸器、轉(zhuǎn)碟曝氣機接觸器、潛水攪拌機接觸器、刮泥機接觸器等。為此該系統(tǒng)選用施耐德 LC1-D0901M5C 交流接觸器

58、，其額定電壓為 220V,額定電流為 9A。其特點有：高標準：符合 IEC60947-4-1 和 GB14048.4 標準。長壽21 / 104 文檔可自由編輯打印命：機械壽命高達 2000 萬次；電壽命高達 200 萬次；強適應(yīng)性：“TH”防護處理，可以在濕熱的環(huán)境中使用；寬電壓：線圈控制電壓在 70%120%Uc 之間波動，不影響產(chǎn)品正常工作；強通用性：具有 50Hz60Hz 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/斷電延時觸頭，機械閉鎖等模塊。也可以很方便地組合成可逆接觸器、星-三角起動器。3.6.2 變頻器簡介變頻器的功能是將頻率固定的(通常為 50Hz)交

59、流電轉(zhuǎn)換成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電源。變頻器的輸入端接至頻率固定的三相交流電，輸出端輸出的是頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的三相交流電。變頻器主要分為間接變頻和直接變頻兩大類，而間接變頻又根據(jù)中間直流環(huán)節(jié)的主要儲能元件的不同可分為電壓型和電流型。電壓型變頻器主回路由相控整流器、中間直流環(huán)節(jié)和逆變器三個部分組成。相控整流器將交流電壓整流為可控的直流電壓，經(jīng)濾波電容 Cd輸出直流電壓Vd，逆變器將直流 Ud變換成頻率可調(diào)的交流電源供給電動機進行變頻調(diào)速。由于中間直流環(huán)節(jié)是 Cd低阻抗輸出相當于是恒壓源，故稱為電壓型。電流型交-直-交變頻器與電壓型變頻器的差別僅在于中間直流環(huán)節(jié)中的儲能元件用的是電感而不是

60、電容，由于中間直流環(huán)節(jié)是高阻抗輸出相當于電流源，故稱為電流型。3.6.3 變頻與變壓(VVVF)原理當在實際利用變頻器調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的過程中，當頻率 f 下降時，定子繞組的反電動勢 E 有所下降，定子電流增大，但是轉(zhuǎn)子側(cè)的負載并未增加，故轉(zhuǎn)子段電流不變，根據(jù)電流平衡方程可知，勵磁電流比增大，因而磁通 m增大。m增加將導(dǎo)致鐵芯的飽和，進而引起勵磁電流波形的畸變，這是不希望的結(jié)果，因此希望 m保持基本不變。要實現(xiàn)這個目標，只要在變頻過程中使變頻器輸出電壓Ul/f=const 不變，則磁通 m可保持基本不變。因此變頻的同時也要變壓，常用VVVF 表示。VVVF 實施的基本方法包括：脈幅調(diào)制(PAM)和