1、1 緒論1.1 選題的目的從總的方面來(lái)說(shuō)， 中國(guó)的淡水資源總量與其他國(guó)家相比是不少， 但就全國(guó)的分布 上來(lái)說(shuō)不是很平衡，因此相對(duì)的平均資源就少了。而且在全國(guó)城市化大潮的推動(dòng)下， 在各個(gè)地方都有對(duì)環(huán)境或多或少的破壞，造成了不同程度上的污染。但是，由于人口 的迅速增加和工業(yè)上的生產(chǎn)需求，對(duì)于水資源的需求量，也是日益增多 1 。就在這種 嚴(yán)峻的形勢(shì)下，污水處理工藝也就應(yīng)運(yùn)而生 。由于生產(chǎn)力水品的迅速提高， PLC 技術(shù) 也得到了充分發(fā)展的機(jī)會(huì)，使得污水處理控制系統(tǒng)變得更加合理化、智能化，同時(shí)也 更加的省時(shí)省力，大大的節(jié)約了社會(huì)資源與勞動(dòng)力，符合可持續(xù)發(fā)展原則。以前的傳 統(tǒng)活性污泥法，現(xiàn)在早就跟不上社

2、會(huì)的需求。但現(xiàn)在依然有部分的企業(yè)采用傳統(tǒng)活性污泥法來(lái)處理工業(yè)污水， 這樣雖然運(yùn)行的 成本低了， 但是建設(shè)投資與占地范圍都比較大， 而且相對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)而言也是不符合相 關(guān)要求的，容易造成對(duì)土地的再次污染。如果一次性處理的污水太多，就無(wú)法及時(shí)進(jìn) 行反應(yīng)處理， 于是出現(xiàn)了更加高效、 節(jié)能的污水處理控制工藝來(lái)滿足人們與企業(yè)的日 常需求。1.2 選題的意義隨著社會(huì)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)意義上的污水處理控制系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法跟上發(fā)展的步 伐，其缺點(diǎn)也是越發(fā)明顯，已經(jīng)逐步被社會(huì)所淘汰。但是隨著PLC技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了一個(gè)新的基于可編程控制器的自動(dòng)化程度比較高的污水處理控制系統(tǒng)。本課題是基于S7-200PLC的SBR虧

3、水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這個(gè)系統(tǒng)可以達(dá)到對(duì) 污水池液位的實(shí)時(shí)監(jiān)控、 進(jìn)水泵與風(fēng)機(jī)相關(guān) I/O 設(shè)備的故障檢測(cè)及報(bào)警的目的， 及時(shí) 避免了不必要的浪費(fèi)與危險(xiǎn)。本設(shè)計(jì)不僅僅完成了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、工藝流程、程 序編寫(xiě)，同時(shí)還完成了該課題在軟硬件方面的設(shè)計(jì)以及組態(tài)監(jiān)控畫(huà)面。1.3 污水處理的發(fā)展現(xiàn)狀在國(guó)外，許多的污水處理廠早就想到了要將污水處理與網(wǎng)絡(luò)連接到一起 , 這就是 一些早期的與污水處理相關(guān)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的起源。而且國(guó)外的人早些時(shí)候就把 SCAD敍術(shù)應(yīng)用到供、排水系統(tǒng)中，并且也取得了一些不錯(cuò)的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)國(guó) 外的許多廠家為了方便監(jiān)控與檢測(cè)， 已經(jīng)可以在污水處理方面采用智能控制系統(tǒng)來(lái)代 替?zhèn)?/p>

4、統(tǒng)的人工控制的時(shí)候， 國(guó)內(nèi)的污水處理技術(shù)才開(kāi)始起步。 國(guó)內(nèi)在污水處理方面的 自動(dòng)化 2 控制技術(shù)起步比較晚， 90 年代之前一直沒(méi)有什么比較明顯的發(fā)展。但從 90 年代開(kāi)始， 隨著國(guó)內(nèi)許多大型污水處理廠的建成， 我國(guó)的自動(dòng)控制技術(shù)也有了比較大 的進(jìn)步，才開(kāi)始漸漸地采用智能化系統(tǒng)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝。 后又從國(guó)外引進(jìn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控 系統(tǒng)，使得各種新的工藝跟設(shè)備層出不窮，并且都得到了最合理的利用。我國(guó)目前還 處在手動(dòng)與自動(dòng)結(jié)合的階段，自動(dòng)化程度并不是很高，而且也沒(méi)有信息的交換，不能 對(duì)整個(gè)廠房的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。總的來(lái)說(shuō)， 雖然我國(guó)和國(guó)外的自動(dòng)化技術(shù)相比還有不小的差距， 但是對(duì)于我國(guó)這 樣一個(gè)環(huán)境污染嚴(yán)重的

5、國(guó)家來(lái)說(shuō)，污水處理迫在眉睫，所以，在中國(guó)污水處理自動(dòng)控 制系統(tǒng)的前景還是可觀的。2 設(shè)計(jì)方案的確定2.1 常用的污水處理工藝 到現(xiàn)在，隨著各種生產(chǎn)生活廢水的肆意排放，相對(duì)應(yīng)的污水處理方案也是層出不 窮，每個(gè)地方的情況都不盡相同，所以要因地制宜選用處理方案。(1) 比較傳統(tǒng)的污水處理工藝 1 ，主要部分是由沼氣池與沉淀池組合而成， 該方案 中污水中的有機(jī)物在經(jīng)過(guò)曝氣池的時(shí)候， 會(huì)被池中的微生物吸附掉大部分， 同時(shí)還有 部分也會(huì)被氧化掉，但是沉淀下來(lái)的一些污泥依舊會(huì)回到曝氣池里繼續(xù)前面的步驟。 這種方法對(duì)于有機(jī)物的利用率比較高，不需要太大容量的池子，節(jié)約能源。但是，前 期投資成本高，氮磷的利用不夠

6、充分，污泥容易堆積。(2) 缺氧-好氧法(即A/0法)，該方法為生物法，就是在原有的傳統(tǒng)工藝上發(fā)展出 來(lái)的污水處理方法。通過(guò)增設(shè)的好 (厭)氧池進(jìn)行相關(guān)的化學(xué)反應(yīng) (硝化-反硝化) ，這 樣能大大提高氮的利用率。(3) 生物降解法，該方法分為 A和B兩段，初期的時(shí)候沒(méi)有沉淀的，曝氣也分為 高低負(fù)荷兩個(gè)段。在高負(fù)荷的時(shí)間段，以生物的吸附為主要手段，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， 緩沖比較好。B段為低負(fù)荷段，和一般的活性污泥法差不多，穩(wěn)定性比較優(yōu)良。但是 該方法的污泥產(chǎn)量比較大，后期的費(fèi)用會(huì)增加很多，氮的利用率也不是很高。2.2 SBR法的原理及特點(diǎn)本課題比較合適選用SBF法。SBF使用分時(shí)運(yùn)行代替用傳統(tǒng)方式進(jìn)

7、行的空間分割， 能擁有在污水處理高峰期的持續(xù)工作能力。SBR工藝法的基本組成是粗網(wǎng)格的去污池、蓄水池、污泥儲(chǔ)存池、水泵和風(fēng)機(jī)等主要設(shè)備，可以在各個(gè)反應(yīng)池的相應(yīng)位置都 安置好相應(yīng)的液位傳感器，用來(lái)測(cè)量各個(gè)水池中的液位。SBF法跟傳統(tǒng)人工的污水處理工藝具有很明顯的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn) 1：(1) 通俗易懂，操作靈活，資金成本不高。(2) 處理效果好，出水可靠。(3) 除磷脫氧的效果也很好。(4) 污泥沉降的性能也比較好。(5) 對(duì)于各種污水也有比較強(qiáng)的適應(yīng)能力。但是SBF也有其局限：(1) 對(duì)反應(yīng)池容量的利用率不是太充足(2) 水頭的損失很大。(3) 高峰處理期間的時(shí)候需氧量很大。(4) 沒(méi)有將相關(guān)設(shè)備做到最

8、合理的利用。(5) 只適合中小型卻不適合大型的污水處理廠。2.3 工藝流程基本工藝流程 3 如下所示：(1) 進(jìn)水進(jìn)水閥門(mén)打開(kāi)，同時(shí)回流泵與風(fēng)機(jī)都開(kāi)始正常運(yùn)行。污水一般要經(jīng)由兩次過(guò)濾， 才能通過(guò)進(jìn)水泵送入蓄水池， 按照系統(tǒng)控制需求， 把蓄水池里面的水按照一定順序分 別送到各大反應(yīng)池，直至液位到達(dá)池中設(shè)定的上限位。(2) 反應(yīng)反應(yīng)這一步是SBRX藝最核心的步驟。當(dāng)污水注入達(dá)到池中液位上限位的時(shí)候， 進(jìn)水的電磁閥關(guān)閉，無(wú)水進(jìn)入，但是回流泵與風(fēng)機(jī)一直工作著，攪拌機(jī)也開(kāi)始運(yùn)行， 反應(yīng)開(kāi)始，主要就是對(duì)氮磷無(wú)機(jī)物之類的吸收 7。以控制要求所需要實(shí)現(xiàn)的目的為依 據(jù)，來(lái)確定和調(diào)整曝氣方式、程度，以及反應(yīng)時(shí)間的

9、長(zhǎng)短。風(fēng)機(jī)與攪拌機(jī)同時(shí)運(yùn)作， 這樣加大了充氧量，可以讓反應(yīng)進(jìn)行的更充分，有效防止沉淀，提高了利用率，節(jié)約 資源。(3) 沉淀反應(yīng)一定時(shí)間之后，反應(yīng)池里面的風(fēng)機(jī)停止工作，風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，與此同時(shí)攪拌 機(jī)跟回流泵都停止工作。靜置一段時(shí)間將上層液體與下層污泥沉淀物慢慢地分開(kāi)。(4) 排水SBR也中水位到達(dá)上限位，并且沉淀過(guò)一段時(shí)間，上清液與污泥分層隔開(kāi)之后， 潷水器會(huì)下潛將上清液慢慢排到反應(yīng)池外面。 當(dāng)液位到達(dá)池中下限位之后， 潷水器立 刻就停止工作。與此同時(shí)，沉淀下來(lái)的污泥將被排放到儲(chǔ)泥池，工藝流程如圖 2.1 所 示。圖2.1 SBR工藝流程圖3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 PLC的特點(diǎn)及發(fā)展PLC是為了

10、把原來(lái)傳統(tǒng)繼電器控制所具備的操作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)勢(shì)與電腦所具 備的性能優(yōu)良、 兼容性好等特點(diǎn)完美地糅合在一起， 同時(shí)也是將硬件上面的問(wèn)題轉(zhuǎn)化 成軟件上面的編程。在20世紀(jì)60年代末期的時(shí)候，美國(guó)就已經(jīng)研發(fā)出了 PLC歷史上 意義重大的PDP-1羊，產(chǎn)生了比較深遠(yuǎn)的影響，它的問(wèn)世代表了真正意義上跨入了 PLC 的研究領(lǐng)域。自從PLC誕生以來(lái)，發(fā)展速度極為驚人。日本與歐洲各國(guó)都已經(jīng)競(jìng)相將其投入生 產(chǎn)，但我國(guó)是從70年代中期才剛剛研發(fā)。到目前為止 PLC已經(jīng)被許多國(guó)家當(dāng)作比較 成熟的技術(shù)產(chǎn)品投入到生產(chǎn)中，幾乎一枝獨(dú)秀般霸占了電氣控制行業(yè)市場(chǎng)的大量份 額。迄今為止，PLC已經(jīng)發(fā)生了三次比較大的改革 呵

11、：PLC對(duì)于廣大用戶來(lái)說(shuō)，是一種比較簡(jiǎn)單的設(shè)備，只要改變其中一段程序就能改 變整個(gè)工作的流程。迄今為止，到了自動(dòng)化程度越來(lái)越高的現(xiàn)在，可編程控制器對(duì)于 許多廠家來(lái)說(shuō)是十分重要的渠道，因此它被普遍的推廣 4：(1) 第一代 1969 年-1972 年， 1 位微處理器，主要用來(lái)邏輯運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)。(2) 第二代 1973年-1975 年， 8 位微處理器及存儲(chǔ)器，主要用于數(shù)據(jù)的傳送和比 較、模擬量的運(yùn)算，其他產(chǎn)品的相關(guān)生產(chǎn)。(3) 第三代 1976年-1983 年， 8 位高性能微處理器及存儲(chǔ)器，其處理速度大大提 高，并且向著多功能及聯(lián)網(wǎng)通信功能發(fā)展。(4) 第四代 1984年-現(xiàn)在， 16位

12、、 32位微處理器及存儲(chǔ)器，它已經(jīng)具備了邏輯、 運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)等諸多復(fù)雜的功能。PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用十分普遍，這幾乎都是得益于其自身所具有的功能特 點(diǎn)，其功能如下 5：(1) 邏輯控制功能。(2) 定時(shí)控制功能。(3) 計(jì)數(shù)控制功能。(4) 步進(jìn)控制功能。(5) 數(shù)據(jù)處理功能。(6) 回路控制功能。(7) 通訊聯(lián)網(wǎng)功能。(8) 監(jiān)控功能。(9) 停電記憶功能。(10) 故障診斷功能。PLC是對(duì)比較專業(yè)的硬件設(shè)備開(kāi)放，相比其他設(shè)備有十分明顯的優(yōu)點(diǎn)：(1) 穩(wěn)定性好，不容易被影響。(2) 編程直觀、簡(jiǎn)單。(3) 適應(yīng)性好。(4) 功能完善，接口功能強(qiáng)。S7-200PLC是由基本單元(S

13、7-200CPU模塊)、個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)或者編程器、相關(guān)編程軟件與通信電纜等組成。PLC在工控領(lǐng)域的適用范圍十分廣，其核心相當(dāng)于微處 理器，因此其組成的基本框架為：中央處理單元(CPU)、PLC與外部設(shè)備的接口、擴(kuò)展接口與擴(kuò)展模塊等常見(jiàn)的組成。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的常用PLC的組成結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。PLC編程器 監(jiān)控設(shè)備 外存儲(chǔ)器 打印機(jī) 條碼讀入器輸入設(shè)備(按鈕、開(kāi)關(guān)等)輸岀設(shè)備(接觸器、電磁閥等)圖 3.1 PLC的基本組成結(jié)構(gòu)3.2 PLC的主機(jī)選型根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的相關(guān)控制要求，本設(shè)計(jì)適合選擇型號(hào)為CPU 224 XP的機(jī)子作為主機(jī)，其擁有14個(gè)數(shù)字輸入端口，10個(gè)數(shù)字輸出端口，2個(gè)模擬輸

14、入端口，1個(gè)模擬輸出端口。一般情況下，在一些大型的系統(tǒng)里面同樣能用這個(gè)型號(hào)的機(jī)子來(lái)進(jìn)行處理控制。由于其強(qiáng)大的通信功能10,因此在那些大型的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中它一樣 能夠充分正常發(fā)揮其該有作用，實(shí)物圖如3.2所示。圖 3.2 S7-200 CPU 224 XP3.3 SBR虧水處理系統(tǒng)設(shè)備SBR污水處理控制系統(tǒng)中主要使用的是潷水器、羅茨風(fēng)機(jī)、回流泵、進(jìn)水泵這 四個(gè)動(dòng)力設(shè)備，還有液位傳感器等感應(yīng)設(shè)備。3.3.1 進(jìn)水泵綜合考慮，進(jìn)水泵還是選擇單級(jí)離心泵效果較好，它適用于許多場(chǎng)合，例如澆灌、近遠(yuǎn)距離的輸送水、生產(chǎn)生活廢水的排放等，而且比較貼合本課題。本系統(tǒng)中采用的 單級(jí)離心泵參數(shù)9如右：LS50-10-

15、A。揚(yáng)程10m流量29nVh，1kw。3.3.2 羅茨風(fēng)機(jī)在生產(chǎn)生活中用到羅茨風(fēng)機(jī)的地方非常多，但在系統(tǒng)主要用于污水處理曝氣，主 要由于其在工作的時(shí)候產(chǎn)生壓力與風(fēng)量比較大。其他方面的應(yīng)用，比如冶金、礦產(chǎn)、 紡織、食品等領(lǐng)域，主要是用來(lái)輸送空氣、排出粉塵；排煙脫硫、改善環(huán)境；灰燼處理、液體攪拌；食品真空包裝。羅茨風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量大小與其運(yùn)轉(zhuǎn)速度有關(guān)，但總 是有小的差距保持在它們的葉輪端面與風(fēng)扇罩和風(fēng)扇葉輪之間，以便于風(fēng)的流通。風(fēng)機(jī)內(nèi)壁光滑、耐磨，并且它的使用壽命相對(duì)較長(zhǎng) 。本系統(tǒng)中選擇的羅茨風(fēng)機(jī)具體相 關(guān)的參數(shù)如右：GRB-100風(fēng)量10.61m3/min，風(fēng)壓：7000mmA，轉(zhuǎn)速1750r/m

16、in，功 率：22kwo3.3.3 回流泵回流泵在本系統(tǒng)中的作用是對(duì)內(nèi)部污泥進(jìn)行循環(huán)。污泥回流泵的作用是要反應(yīng)池中的污泥始終都處于比較活躍的狀態(tài)，這樣既有利于對(duì)污水的反應(yīng)處理， 使其反應(yīng)的更加充分，同時(shí)也有利于曝氣，所以曝氣的時(shí)候保證一定濃度的泥漿是十分必要的。污泥回流泵有相當(dāng)廣泛的用途，可以作為一個(gè)污水處理廠除氨的特殊設(shè)備，也可將其作為灌溉設(shè)備，可用于地面排水時(shí)，泵水凈化。該污泥回流泵的用途就是為了防止在 循環(huán)處理的過(guò)程中發(fā)生污泥凝固的情況，讓其始終保持著活躍的狀態(tài)8。本系統(tǒng)里面選擇的回流泵具體主要參數(shù)如右：CP5(T)3.7-80，流量：45nVh，揚(yáng)程：15m功率: 3.7kw o3.3

17、.4 潷水器潷水器是SBR法經(jīng)常用來(lái)凈水的設(shè)備，它可以在保證池底沉淀物不會(huì)被影響到的 情況下，將處理過(guò)的清水緩慢排出反應(yīng)池。因?yàn)镾BR工藝法采用間歇反應(yīng)的工作方式， 將各個(gè)步驟放到同一個(gè)池子里面完成， 沒(méi)有必要多次沉淀，所以該方法具有占地面積 小、成本低、周期短等許多優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)反應(yīng)池內(nèi)的液位到達(dá)上限位，潷水器就會(huì)開(kāi)始下 潛排水，下潛一段距離就停下排水，如此循環(huán)，直至水位降至下頂點(diǎn)；水排完之后， 潷水器又會(huì)迅速上升到液位上限位，待到水位漲到上限位時(shí)，潷水器又開(kāi)始下潛排水， 如此反復(fù)。當(dāng)潷水器完成一次排水與上升階段，就是一個(gè)工作的循環(huán)周期。本課題選 取的潷水器具體參數(shù)如右：BSQ20C懸臂式，潷水量

18、：200riVh，功率：1.1kw。3.3.5 液位傳感器液位傳感器在本系統(tǒng)中的作用就是檢測(cè)與報(bào)警。液位傳感器是通過(guò)測(cè)量反應(yīng)容器 中的液位壓力，將其壓力轉(zhuǎn)化成電信號(hào)9，然后再利用其他方式的校正，才能將其轉(zhuǎn) 變?yōu)槟軌蜃R(shí)別的電信號(hào)。壓力的大小跟水位是相關(guān)的，一般來(lái)說(shuō)都是正比關(guān)系。當(dāng)反應(yīng)池中的液位沒(méi)有到達(dá)所設(shè)置的液位傳感器的位置時(shí)，進(jìn)水泵仍然正常進(jìn) 水，一直到池內(nèi)水位達(dá)到所設(shè)的上限位。到達(dá)上限位的時(shí)候，進(jìn)水泵停止，上限位的 液位傳感器閃爍，上限位報(bào)警燈也開(kāi)始報(bào)警。這個(gè)時(shí)候潷水器開(kāi)始下潛排水，直到池 內(nèi)液位下降至下限位水位，潷水器停止運(yùn)行，上限位的液位傳感器閃爍，同時(shí)下限位 報(bào)警燈報(bào)警。3.4 硬件電

19、路接線圖根據(jù)PLC的相關(guān)結(jié)構(gòu)組成10,再通過(guò)控制要求以及I/O分配表，設(shè)計(jì)出I/O設(shè)備 接線如圖3.3所示。1M0.00.10.20.30.40.50.60.72M1.01.11.21.31.41.5ML+SB6SB10DC24VSB4SB2SB5JSQ10_SQ2K一SB3SB8一T 一SB9 ISB11 2 SB12一1L0.00.10.20.32L0.40.50.6CPU 2243L0.71.0KM4KM5KM1KM2一?MKM31.1NL1ACAC120V/240V圖3.3 I/O 接線圖根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)出SBR虧水處理主電路10如圖3.4所示5LL2L6ylL531MKL6u F2

20、u F3 u F4 u FF5M334MK34 RF風(fēng)機(jī)進(jìn)水泵潷水器電動(dòng)機(jī)圖3.4 SBR污水處理主電路根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備的狀況，以及已設(shè)計(jì)好的I/O分配表、I/O接線圖、主電路接線 圖，就能對(duì)PLC的相關(guān)模塊與本設(shè)計(jì)中用到的設(shè)備進(jìn)行連接，并且跟電腦相連接，實(shí) 現(xiàn)控制要求11。根據(jù)本課題的控制要求設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件模擬連線如圖3.5所示。圖3.5硬件模擬接線圖4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 I/O分配表根據(jù)系統(tǒng)相關(guān)的控制要求，設(shè)計(jì)出I/O設(shè)備地址分配如表4.1所示圖4.1 I/O 分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)I0.0復(fù)位Q0.0下潛潷水器I0.1自動(dòng)狀態(tài)Q0.1上升潷水器I0.2潷水器下潛限位Q0.2起停回流泵I0.3

21、潷水器上升限位Q0.3起停風(fēng)機(jī)I0.4風(fēng)機(jī)故障Q0.4起停進(jìn)水泵I0.5進(jìn)水泵故障I0.6潷水器故障I0.7回流泵故障I1.0手動(dòng)自動(dòng)切換I1.1下潛潷水器手動(dòng)I1.2上升潷水器手動(dòng)I1.3回流泵手動(dòng)I1.4風(fēng)機(jī)手動(dòng)I1.5進(jìn)水泵手動(dòng)4.2 程序流程圖及控制要求本系統(tǒng)以一個(gè)SBR也的單周期為例加以說(shuō)明：第一步：進(jìn)水+曝氣+回流。從進(jìn)水泵開(kāi)始向SBR也進(jìn)水時(shí)算起，用電動(dòng)閥門(mén)來(lái)控 制進(jìn)水，一直持續(xù)進(jìn)水2h,進(jìn)水的時(shí)候，風(fēng)機(jī)和回流泵都同時(shí)一起運(yùn)行，由于時(shí)間的 限制，將此步驟中的2h改為10s。第二步：在2h之后，控制進(jìn)水的電動(dòng)閥門(mén)關(guān)閉，進(jìn)水停止，與此同時(shí)回流泵也 停止運(yùn)行，只剩風(fēng)機(jī)在持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于時(shí)

22、間的限制，將此步驟中的2h改為10s。第三步：從進(jìn)水的時(shí)候開(kāi)始算起，風(fēng)機(jī)一直連續(xù)曝氣到3h的時(shí)候，風(fēng)機(jī)才停止運(yùn)行。由于時(shí)間的限制，將此步驟中的 3h改為30s。第四步：靜置期是1h。SBR反應(yīng)池靜置1h之后，上層液體與沉淀污泥分層，然后再用潷水器將上層液體排出。將此步驟中的 1h改為10s第五步：排水時(shí)間為1h。靜置1h之后，反應(yīng)池內(nèi)的潷水器從水位上限位開(kāi)始緩 慢向下移動(dòng)，（可以設(shè)定：下潛一定距離后停住，潷水一定時(shí)間，如此重復(fù) ），開(kāi)始排 水；潷水器下潛到下限位，潷水結(jié)束后，迅速升回到上限位停止。到這里，潷水1h結(jié)束。第六步：潷水1h完成后，到這，第一個(gè)周期就結(jié)束了，可以開(kāi)始循環(huán)下一個(gè)周 期進(jìn)

23、水、曝氣、回流等步驟。以后各周期依次類推。根據(jù)控制要求及步驟，設(shè)計(jì)單周期的 SBR污水處理控制流程如圖4.2所示SBR池水位高曝氣時(shí)間未到曝氣3小時(shí)沉淀時(shí)間未到沉淀1小時(shí)排水結(jié)束圖4.2 SBR池單周期的流程圖4.3 梯形圖程序根據(jù)本系統(tǒng)的I/O分配表及流程圖，設(shè)計(jì)得到梯形圖程序SO1L020vdioo)i rnoozI 1 沖C 幷)1FUFpjfl1UHMUlh|1OUT-VD1D0UDdUm型胛1 -5：.ir按下啟動(dòng)按鈕I0.0與自動(dòng)按鈕I0.1，回流泵、風(fēng)機(jī)、進(jìn)水泵同時(shí)開(kāi)始運(yùn)行工作,開(kāi)始計(jì)時(shí)，在O-IOs內(nèi)，回流泵、風(fēng)機(jī)、進(jìn)水泵都是處于置位狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)47D10D列在10-30S內(nèi)，進(jìn)

24、水泵與回流泵都復(fù)位停止了，就風(fēng)機(jī)在持續(xù)工作,30-40S 內(nèi),風(fēng)機(jī)也復(fù)位停止工作。1DVD1QCT訃VOtQOi0Q2I 丸 I1C H )503OJOY1QOJu1pmUD100 I Ivotrin1 IT1Q1IIiDD.DI后 MFkinM1 、11讓1521 1EHLNUXI2IMIUUTW2UDIN2?D100W20CVD2TbDl叫ID2VD10DTO20DIVD3XH1 電 I1 mD |1 0 |4D1GVD100VD20I1VD3D0I % I1 7 I1 dF10在40-50S內(nèi)，進(jìn)水泵、風(fēng)機(jī)、回流泵都是復(fù)位狀態(tài)，下潛潷水器置位開(kāi)始工作, 下潛2s后，停2s排水，如此反復(fù)在

25、50s-60s之間時(shí)，潷水器下潛復(fù)位停止，進(jìn)水泵、風(fēng)機(jī)、回流泵也都復(fù)位狀態(tài), 按下下限位按鈕I0.2，潷水器開(kāi)始上升，直到大于等于60s或者按下上限位按鈕的時(shí)候，潷水器上升才會(huì)停止。當(dāng)超過(guò) 60s的時(shí)候，系統(tǒng)開(kāi)始循環(huán)，也可以在未到 60s的 時(shí)候按下上限位按鈕開(kāi)始循環(huán)。當(dāng)按下復(fù)位按鈕I0.0就使得系統(tǒng)全部復(fù)位。MS 15忙報(bào)書(shū)04I0U5PIrJDiMil:)104UbH Qoa3RM1D1誨出囂咂害10.5D01C117m isIC7D02_I I9RH 20噌：黑卞湃朗inii n100nonTIIIIIOi二卄埶器手動(dòng)H.j11011noCDN2 謹(jǐn)血 自誹醞骯服豬 倉(cāng)確騷 -乂器鄰逼9

26、耀開(kāi)發(fā)藏 M鮭飾爾 c矯婕 鬲?dú)v嚴(yán)礙 越網(wǎng)鏗暄C用戶癥2打?yàn)⒚?-(V血可鋤劃恚楙賊耳記錄萍 =3 f/tb友布騎旨發(fā)布寡町宿慮雙擊“設(shè)備”中的“ COM1，緊接著就會(huì)跳出來(lái)對(duì)生產(chǎn)廠家、設(shè)備名稱、通訊方式之類的選擇，如圖5.5所示圖5.5 選擇通信協(xié)議r便用蚯擬擊口 05F恥謖備）愷用那T虛擬申口瀝右腹制丄f旦是毎 I虛擬串口只聰足文同一負(fù)型的設(shè) 備根據(jù)向?qū)У奶崾荆徊讲讲僮鳎钡教龃谶x擇的提示，出現(xiàn)“設(shè)備配置向?qū)А?的提示，如圖5.6所示。設(shè)備配筈向?qū)г栁啻谔?hào)選中“ COM”，不勾虛擬串口，左擊“下一步”，根據(jù)向?qū)У奶崾荆瑢⒃O(shè)備地址 中的“0”改成“ 2”。其余按照以提示默認(rèn)的條件，一

27、步步確認(rèn)直到，最后點(diǎn)擊“完 成”，硬件方面的定義到此為止。除此之外，還應(yīng)該注意設(shè)置一下波特率，將波特率 改成“ 19200”就行了，其他選項(xiàng)默認(rèn)，左擊“確定”，串口的設(shè)置就完成了，如圖 5.7所示。圖5.7 設(shè)置串口(2)設(shè)計(jì)監(jiān)控組態(tài)畫(huà)面這一步開(kāi)始就已經(jīng)進(jìn)入了開(kāi)發(fā)系統(tǒng)界面了， 在創(chuàng)建好新畫(huà)面之后，就能用豐富的 圖素來(lái)設(shè)計(jì)本課題的上位機(jī)監(jiān)控組態(tài)畫(huà)面。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以利用軟件本來(lái)就有的大量的成品圖素，如果軟件里面沒(méi)有現(xiàn)成的，也可以按照系統(tǒng)的控制要求設(shè)計(jì)出符合 要求的圖素。(a) 在開(kāi)始定義新畫(huà)面的時(shí)候，先在左邊的大綱欄找到“畫(huà)面”單擊，再雙擊“新 建”圖標(biāo)，跳出“新畫(huà)面”的提示，如圖 5.8所示

28、X圖5.8 新建畫(huà)面(b) 在跳出來(lái)的界面名稱那一欄輸入“污水處理”，其他的選項(xiàng)基本與默認(rèn)條件相同，除非系統(tǒng)有特殊的要求。然后左擊“確定”進(jìn)入組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，如圖5.9所 示。圖5.9組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)(c) 在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)之后，先將本課題中涉及到的一些設(shè)備元器件都畫(huà)出來(lái)，如果圖庫(kù)里有的就直接拿出來(lái)用，若是沒(méi)有，那就利用工具箱按照系統(tǒng)控制要求設(shè)計(jì)出來(lái)。 組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)完成之后，必須在退出開(kāi)發(fā)系統(tǒng)之前，將現(xiàn)有的畫(huà)面全部保存，否則會(huì) 丟失。(4) 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)在構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)之前，要了解數(shù)據(jù)庫(kù)以及變量所代表的意義。數(shù)據(jù)庫(kù)就是作為上位 機(jī)組態(tài)與下位機(jī)PLC交流信息的媒介，沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù)上位機(jī)組態(tài)與下位機(jī) PLC就無(wú)法正

29、 常的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。更直接地說(shuō)，數(shù)據(jù)庫(kù)就是所有變量的集合體，每一個(gè)變量在數(shù)據(jù) 庫(kù)中都有定義。從左邊的“數(shù)據(jù)庫(kù)”中找出“數(shù)據(jù)詞典”并左擊，然后再雙擊“新建”圖標(biāo)，立 馬跳出“定義變量”的提示，如圖 5.10所示。圖5.10 創(chuàng)建內(nèi)存變量?jī)?nèi)存型變量一般都是只有兩個(gè)選項(xiàng)可以填寫(xiě)，就是變量名跟變量類型，而且不用連接設(shè)備，I/O型變量不僅要對(duì)相關(guān)的設(shè)備 PLC莫塊進(jìn)行連接，而且還要進(jìn)行其他方 面選擇。同時(shí)為了方便下面動(dòng)畫(huà)的流暢，一般把頻率定為1毫秒。(5) 建立動(dòng)畫(huà)連接定義動(dòng)畫(huà)連接是將變量的數(shù)值變動(dòng)，變成了更加直觀形象的動(dòng)畫(huà)，這樣便于確認(rèn)數(shù)據(jù)的變動(dòng)。組態(tài)王軟件里面有幾十種不同的動(dòng)畫(huà)連接方法，可以滿足絕大

30、多數(shù)的控制要求，具體方式如圖5.11所示。圖5.11 動(dòng)畫(huà)連接根據(jù)提示連續(xù)點(diǎn)擊兩次“確定”就能夠跳到開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的界面。偶爾也能利用命令 語(yǔ)言(類似C語(yǔ)言的編寫(xiě))來(lái)控制變量，右擊畫(huà)面，選擇“畫(huà)面屬性”，左擊“命令語(yǔ) 言”，根據(jù)跳出的相關(guān)提示，在提示的文本編輯框里面設(shè)計(jì)出相對(duì)應(yīng)的命令語(yǔ)言， 在一般情況下可以用來(lái)控制內(nèi)存變量。本系統(tǒng)演示時(shí)候的命令語(yǔ)言如下：本站點(diǎn)進(jìn)水泵=1)本站點(diǎn)液位 本站點(diǎn)液位+0.5;本站點(diǎn)下潛潷水器=1)本站點(diǎn) 液位 本站點(diǎn) 液位-1.1；本站點(diǎn)下潛潷水器=1)本站點(diǎn)流動(dòng) 本站點(diǎn)流動(dòng)+1.4;本站點(diǎn)上升潷水器=1)本站點(diǎn)流動(dòng) 本站點(diǎn)流動(dòng)-1.5;本站點(diǎn)復(fù)位按鈕=0)本站點(diǎn)液位=0

31、；本站點(diǎn)上升潷水器=1；在退出開(kāi)發(fā)系統(tǒng)界面前，要確保將已有的命令語(yǔ)言跟畫(huà)面都全部保存。(6) 運(yùn)行和調(diào)試在依次完成了上面所有的步驟之后，就能逐步開(kāi)始設(shè)置調(diào)試。應(yīng)該先要將編寫(xiě)好 的程序下載下來(lái)，這時(shí)候就要雙擊打開(kāi)STEP7軟件，左擊“通信”選項(xiàng)，對(duì)其中的“通 信端口”進(jìn)行設(shè)計(jì)改動(dòng)，將波特率設(shè)置成跟串口設(shè)置的一致，其余都是默認(rèn)條件保持 不變，點(diǎn)擊“確定”就是完成了對(duì)“通信端口”的設(shè)置，然后就是對(duì)“通信”進(jìn)行設(shè) 置。設(shè)置完成后，打開(kāi)組態(tài)，打開(kāi)工具欄，左擊“運(yùn)行”，如圖5.12所示。將特殊一欄里面的兩個(gè)文本框內(nèi)頻率都改成 55毫秒，剩下的條件保持不變。進(jìn)入到“開(kāi)發(fā)系統(tǒng)”界面，將其全部保存之后，切換到“

32、view ”運(yùn)行系統(tǒng)界面，開(kāi)始調(diào)試運(yùn)行。圖5.12 運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)置5.4 變量定義變量定義如圖5.13所示:J Afr3 Erfn如 - as*口 pH訕-幅 M e up 愷JK確之 -氏糸托聶笆V WH也吒 z rZFfTfe +!*&：* 7焜rz 我潮衛(wèi)葺 E *士養(yǎng) jmijo -iML-frS紳勁啊IXSfJ?MiLfrfr32F上昨弋LLStEfl毀L炫也LDiir笛肌畑03曲曠臥；師.rWLrfrS酥勺宕黑二州距u:宙母a期1-卷物阿3UELLSf3G藕wID.4沖 fl 1.11U 口畧圭迫M1.J!IQ 5爭(zhēng)滬撫3l.-.tf.洶血L/：tfS殆匸謖備mv$7=3世樓：5LC

33、SS覽顒L姑町mDU7ST#1.4OQ圖5.13變量定義5.5系統(tǒng)監(jiān)控程序在進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)后的監(jiān)控組態(tài)界面如圖5.14所示*而離二d|IKU葛于圖5.14 SBR污水處理監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行畫(huà)面當(dāng)把系統(tǒng)切換到“ view”之后，按下啟動(dòng)按鈕與自動(dòng)按鈕，啟動(dòng)按鈕開(kāi)始閃爍,電磁閥 （也就是進(jìn)水泵 ） 、風(fēng)機(jī)、回流泵三者同時(shí)開(kāi)始運(yùn)行，待到液位漲到潷水器的處 理位置，電磁閥與回流泵同時(shí)停止運(yùn)行，只有風(fēng)機(jī)依然運(yùn)轉(zhuǎn)。隨后潷水器下潛開(kāi)始排 水，排到潷水器下限位停止，同時(shí)下限位的液位傳感器閃爍（ 下限位報(bào)警燈也開(kāi)始報(bào)警） ，之后就可以按下潷水器上升按鈕或者等到循環(huán)時(shí)間，潷水器上升，一直到上限 位停止，同時(shí)上限位的液位傳

34、感器閃爍 （ 上限位報(bào)警燈開(kāi)始報(bào)警 ） ，系統(tǒng)開(kāi)始循環(huán)。當(dāng) 按下手動(dòng)按鈕時(shí)，可以手動(dòng)控制電磁閥、風(fēng)機(jī)、回流泵與潷水器的相關(guān)停止與運(yùn)行， 當(dāng)按下對(duì)應(yīng)故障按鈕的時(shí)候，相應(yīng)的故障報(bào)警燈也會(huì)亮。想要退出系統(tǒng)時(shí)，只要按下右上角的“退出”按鈕，就可以直接退出運(yùn)行系統(tǒng)。結(jié)束語(yǔ)如今科技的發(fā)展愈加迅速， 軟硬件更新?lián)Q代周期越來(lái)越短， 自動(dòng)化技術(shù)也是蓬勃 發(fā)展。在某些領(lǐng)域不方便人工操作，只能依靠自動(dòng)控制技術(shù)，這就使得對(duì)其的要求就 越來(lái)越高，PLC技術(shù)也因此得以迅速發(fā)展。由于其簡(jiǎn)單易懂的操作、便于集中管理、 信息交換及時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，占領(lǐng)了自動(dòng)控制市場(chǎng)很大的份額。本課題是基于S7-200PLC的污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，先

35、根據(jù)本系統(tǒng)的控制要求 設(shè)計(jì)出下位機(jī)PLC的程序流程圖和梯形圖程序，再將進(jìn)水泵、回流泵、風(fēng)機(jī)、潷水器 和諸多開(kāi)關(guān)元件等 I/O 設(shè)備進(jìn)行地址分配。 然后，再利用組態(tài)王軟件進(jìn)行上位機(jī)組態(tài) 的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出監(jiān)控組態(tài)的畫(huà)面，再將組態(tài)里的變量與PLC程序里的I/O地址進(jìn)行對(duì) 應(yīng)，使得上位機(jī)與下位機(jī)之間確保可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 這樣就可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)組態(tài)對(duì) 下位機(jī)PLC的實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，這樣使污水處理控制系統(tǒng)也能更加的省時(shí)省力，使得 系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠，提高了系統(tǒng)的處理效率。與其他工藝相比較而言，SBR法對(duì)于污水的處理效率是比較高的，但是現(xiàn)在在控 制進(jìn)水時(shí)間、 回流時(shí)間和反應(yīng)時(shí)間上把握得不是很好， 對(duì)于如何確

36、定更加適合系統(tǒng)的 曝氣方式和時(shí)間的長(zhǎng)短，在如何處理好實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的好（厭） 氧間替交換等諸多問(wèn)題上，目前仍然靠累計(jì)的經(jīng)驗(yàn)做出相應(yīng)的判斷，還需要做大量的相關(guān)研究。但是隨著對(duì) SBF法的深入研究，這些問(wèn)題都會(huì)慢慢得到有效地解決， 使得SBF法更加的高效合理。致謝不知不覺(jué)就這樣迎來(lái)了大四的結(jié)局， 從著手準(zhǔn)備畢設(shè)到現(xiàn)在差不多 4 個(gè)月， 一路 過(guò)來(lái)，我收獲了很多很多，我同樣要感謝那些幫我一路走來(lái)的人。如果沒(méi)有那些人的 指導(dǎo)與幫助，我也沒(méi)有這么容易就完成這次畢設(shè)。首先，我想要由衷的感謝老師，正 是在老師盡心盡力地指導(dǎo)與糾正下， 我才能順利地完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 老師一絲不 茍的教學(xué)和豐富的學(xué)識(shí)， 在這期間給我留下了難以磨滅的印象， 在這段期間內(nèi)十分耐 心的幫我解答了許許多多的疑惑， 每每都有一種讓我另辟蹊徑的感覺(jué)， 讓我找到了