1、摘要：由于近兩年我國人口數(shù)量和工業(yè)企業(yè)的大量增加，產(chǎn)生了大量廢水和固體廢物使得土壤和海洋的 PH、生物種類和數(shù)量等產(chǎn)生了很大影響。污水處理能夠經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展起到促進(jìn)作用，并且對緩解水資源短缺、提高污水利用率和提高經(jīng)濟(jì)效益等方面都有十分重要的作用。因此，在水供應(yīng)緊張時期，緩解供水壓力，促進(jìn)世界水資源的平衡，利用科學(xué)的污水處理系統(tǒng)是非常有必要的。本文主要研究以下這些方面：(1)通過對污水處理工藝的構(gòu)成進(jìn)行研究，選取污水處理工藝的方法和流程，并對污水處理中設(shè)備的功能進(jìn)行分析。根據(jù)污水處理工藝，通過對控制系統(tǒng)功能和重要技術(shù)進(jìn)行了分析，設(shè)計出控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。 （2）隨著計算機的高速發(fā)展，

2、現(xiàn)在計算機控制幾乎可以運用在所有的工業(yè)控制中，進(jìn)入21世紀(jì)社會對于工廠電氣控制設(shè)備的簡潔和靈活更有著嚴(yán)格的要求。而編程邏輯控制器正好是適應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，并且污水處理系統(tǒng)的控制對自動化水平的要求稍微較高，所以用PLC控制污水處理系統(tǒng)能夠給我們帶來的好處顯而易見。（3）對污水處理工藝要求、可靠性和經(jīng)濟(jì)性原則進(jìn)行了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，包括PLC 的選型、其他工藝設(shè)備的選型等。利用 GX Developer 軟件對各個處理過程進(jìn)行 PLC 控制程序的設(shè)計，通過設(shè)備數(shù)據(jù)參數(shù)的變動，完成對各設(shè)備運行狀態(tài)的自動控制。 關(guān)鍵詞：PLC；污水處理；控制系統(tǒng)；設(shè)計AbstractDue to the large

3、 increase of population and industrial enterprises in China in the past two years, a large number of wastewater and solid wastes have produced a great impact on the PH, biological species and quantity of soil and ocean. Sewage treatment can promote the coordinated development of economy, resources a

4、nd environment, and play an important role in alleviating the shortage of water resources, improving the utilization rate of sewage and improving economic benefits. Therefore, in the period of water supply shortage, it is very necessary to alleviate the pressure of water supply, promote the balance

5、of world water resources and make use of scientific sewage treatment system. Therefore, this paper mainly studies the following aspects:（1）Through the study of the composition of sewage treatment process, the method and process of sewage treatment process are selected, and the function of equipment

6、in sewage treatment is analyzed. According to the sewage treatment process, through the analysis of the control system function and important technology, the overall structure of the control system is designed. (2)With the rapid development of computers, computer control can now be used in almost al

7、l industrial control. In the 21st century, the society has more stringent requirements for the simplicity and flexibility of plant electrical control equipment. And the programmable logic controller just adapts to this requirement, and the control of sewage treatment system requires a higher level o

8、f automation, so the advantage of using PLC to control sewage treatment system is very obvious. (3)The hardware design of the control system is carried out for the requirements of sewage treatment process, reliability and economic principle, including the selection of PLC and other process equipment

9、. Using GX Developer software to design the PLC control program for each processing process, through the change of equipment data parameters, the automatic control of the operation status of each equipment is completed. Key words: PLC; sewage treatment; Control system; Design目錄緒論 .1 1 課題來源 . 22 課題研究

10、的背景與意義 . 33 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析與發(fā)展趨勢 .44 本文的污水處理流程介紹 . 5 5 本文污水處理a控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù). 6 6 本文硬件電路的設(shè)計污水處理流程 . 77 本文系統(tǒng)硬件配置. 8 8.組態(tài)建立設(shè)計. 9 9.控制系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計. 10 10.污水處理廠電氣控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 . 11 11.編程軟件的選擇. 1212.結(jié)論 . 13 13.展望. 14 14.致謝.1515.參考文獻(xiàn).16第 1 章 緒論1.課題來源本課題是建立在某縣某污水處理廠項目基礎(chǔ)上進(jìn)行的研究。依照我國基本國情從而選擇了對當(dāng)?shù)貙嶋H情況有益且運行可靠、工藝流程簡單、有益投資的污水處理的處理方法

11、和電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計。 2.課題研究的背景與意義在現(xiàn)代社會生活水平的飛速發(fā)展以及人們對物質(zhì)上的追求，而忽視了快速發(fā)展也引起了水污染的加劇，嚴(yán)重影響了人們的正常生活以及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，極大的拖緩了我國對改善環(huán)境預(yù)想目標(biāo)的腳步，不利于相關(guān)策劃的實施。水資源急劇減少以及如何降低水污染已經(jīng)是人類生存所面臨的重大的挑戰(zhàn)。到目前為止以城市為發(fā)展目標(biāo)的區(qū)域性發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的必然方向，但是隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和人口不斷增加而隨之產(chǎn)生的水環(huán)境污染問題也變成了一個重大難題。就城市污水處理工程的建設(shè)與運行而言，污水處理廠出水排放量要從普遍的二級排放標(biāo)準(zhǔn)提升到相當(dāng)嚴(yán)格的 A 級排放標(biāo)準(zhǔn)，任務(wù)非

12、常的困難。那么，這樣來看，污水處理系統(tǒng)對中國這樣的一個正在飛速迅猛發(fā)展的國家來說就顯得尤其關(guān)鍵，是推動我國經(jīng)濟(jì)快速與健康發(fā)展的核心動力。我國與發(fā)達(dá)國家污水處理水平相比，中國污水處理還有很多的不足去加強。其中城市的污水處理是污水處理的一個重要部分。城市污水的大量排放是一個重要原因。而中國每年逐年增加的污水排放量則急切需要污水處理發(fā)展速度加快。據(jù)統(tǒng)計，摩洛哥的城市生活污水處理率為99.9%，新加坡每年的城市生活污水處理率為99.7%，荷蘭的城市每年生活污水處理率為 98.52%，而中國每年的城市生活污水處理率僅為 43.60%，高效能、高標(biāo)準(zhǔn)、低消耗的污水處理技術(shù)成為以后我們研究開發(fā)和工程化應(yīng)用的

13、主要方向。而實現(xiàn)污水的有效治理、水資源循環(huán)利用是一個持久以恒的艱巨任務(wù)。從“十一五”開始，我國的污水處理技術(shù)有著很大的進(jìn)步，全國污水處理項目都引起了政府的重點關(guān)注，污水處理項目已加入國家重點規(guī)劃投資的項目規(guī)劃。所以，不斷加強污水的處理效率，對人民生活水平、生存環(huán)境的提高，促進(jìn)社會的和諧并且可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。在污水處理的過程中，PLC 控制器因其穩(wěn)定性高、通用性好、技術(shù)較為成熟等優(yōu)點，在工業(yè)控制系統(tǒng)中起到了無法代替的作用。3.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析與發(fā)展趨勢國外污水處理廠的自動控制系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)的時間較早，污水處理廠工業(yè)化程度高，差不多都完全實現(xiàn)了污水處理設(shè)備的自動化控制，實現(xiàn)了污水處理控制系

14、統(tǒng)的可視化監(jiān)控。污水處理的新規(guī)定經(jīng)過發(fā)達(dá)國家重新規(guī)定后，要求必須加強資金投入和引進(jìn)先進(jìn)的污水處理設(shè)備來完成對污水控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)顯示、報警處理等功能的改善。最近幾年來，大型污水處理廠的自動控制系統(tǒng)已經(jīng)在美國基本實現(xiàn)，到目前為止大部分的污水處理廠通過控制系統(tǒng)的監(jiān)控軟件都實現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制和自動控制檢測，完全可以實現(xiàn)機房無人看守自動化。儀器儀表在污水處理控制系統(tǒng)中是不可缺少的組成部分，它負(fù)責(zé)把獲取到的數(shù)據(jù)參數(shù)提供給 PLC 控制器，然后通過中控室的操作終端上的組態(tài)軟件根據(jù)上報的數(shù)據(jù)對工藝處理各設(shè)備的運行情況和狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，這樣就使控制系統(tǒng)一直保持在最合理的運行狀態(tài)，保證了污水處理的質(zhì)

15、量。如果污水處理工藝的設(shè)備發(fā)生報警，監(jiān)控軟件將會發(fā)送短信至該項負(fù)責(zé)的操作人員，提醒快速處理該故障。 國外的先進(jìn)技術(shù)能夠完成對污水處理廠控制系統(tǒng)的全網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操作，如 DCS（集散控制系統(tǒng)）,FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）等。國外的研究人員還將控制技術(shù)引入到了污水的后期脫水凈化中，并且已經(jīng)有所突破。在國外的污水處理中，已經(jīng)重視了 PLC 在處理工藝中的開發(fā)與應(yīng)用，成功研發(fā)出了一些先進(jìn)的控制單元。PLC 在改善工業(yè)環(huán)境已經(jīng)得到了廣泛的使用,大大加強了對污水處理過程的效率。國外污水處理廠自動控制系統(tǒng)主要有以下特點： （1）采用在線檢測的水質(zhì)分析儀表和傳感器，能夠完成對被控設(shè)備的在線監(jiān)控，并由數(shù)據(jù)總線匯報到

16、 PLC，使操作人員方便、精準(zhǔn)的掌控各個站點的運行情況。 （2）合理使用計算機控制系統(tǒng)。通過中控室的監(jiān)控軟件完成對控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制操作，來達(dá)到通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動化。（3）合理采用社會資源信息，像是網(wǎng)絡(luò)的使用、國家以及政府部門的資源及移動設(shè)備的運用等，提高污水處理廠管理的快速化。從 20 世紀(jì)末開始我國的污水處理技術(shù)也取得了很大的進(jìn)步，但是由于我國城鎮(zhèn)化建設(shè)速度過快，而世界上能夠利用的水資源卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到人類生活水平的需要，因此污水處理技術(shù)迫切的需要提高改進(jìn)。通過相關(guān)資料顯示，到 2015 上半年為止，一共有 4188 座污水處理廠已經(jīng)在全國各城市建設(shè)完成，每天能夠處理污水水量達(dá)到 1.9

17、億立方米；大約 1300 座污水處理廠正在建造的過程中，這些污水處理廠每天大約能夠處理污水達(dá)到4700 萬立方米。全國已建有污水處理廠的城市占全國城市總數(shù)的 98.3%；而全國已有污水處理廠的編制縣約占縣城總數(shù)的 74.5%，同比 2014 年的數(shù)據(jù)增加了 5 個百分點；到統(tǒng)計的時間，大約有1314 座污水處理廠已經(jīng)在編制縣城及經(jīng)濟(jì)發(fā)展快的鄉(xiāng)鎮(zhèn)累計建成，每天處理污水能夠達(dá)到 2334 萬立方米。但是我們發(fā)現(xiàn)這些建成的污水處理廠中，還有400多座污水廠的運行情況遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有實現(xiàn)國家的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，普遍出現(xiàn)自動化程度低、投入資金多、設(shè)備運行負(fù)荷率低、水質(zhì)質(zhì)量差等糟糕情況。和那些發(fā)達(dá)國家相比，我國的污水處理

18、技術(shù)發(fā)展太晚，并且在污水處理的自動控制方面則更加遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。最近這些年來，我國才開始從國外引進(jìn)先進(jìn)的污水處理的控制系統(tǒng)，但是并沒有想著自己研發(fā)技術(shù)，而是直接選擇購買國外全部的污水處理設(shè)備。是因為國產(chǎn)的污水處理技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到國外的水平，因此污水處理廠很少用國內(nèi)的污水處理控制系統(tǒng)。近幾年來，我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展需要科技的快速提高，國內(nèi)污水處理控制系統(tǒng)在快速的改進(jìn)下能夠滿足污水處理的需求，但是對于技術(shù)要求高的重要設(shè)備還是需要在國外購買。工業(yè)污水處理廠的設(shè)備能否正常、高效運轉(zhuǎn)的重點在于污水處理廠污水處理的技術(shù)。長期以來，我們國家一直在借鑒發(fā)達(dá)國家近些年來的先進(jìn)污水處理自動控制系統(tǒng)，然后也增加了適合我國實

19、際的污水處理控制系統(tǒng)的技術(shù)理念，提高了污水處理的質(zhì)量。但是我國現(xiàn)階段采用的污水處理技術(shù)還是有著許許多多的問題，與同期國外的技術(shù)水平相比有著很大的距離，這就導(dǎo)致在和發(fā)達(dá)國家對污水廠競爭中遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后。據(jù)現(xiàn)況表明，我國現(xiàn)在是一個水污染嚴(yán)重的國家，并且還在水污染處理方面有著嚴(yán)重問題。先進(jìn)的水處理工藝開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是高效、低耗和低成，當(dāng)代中國應(yīng)該在比較長的時間內(nèi)對于各類投入低、效率高、可達(dá)到預(yù)期處理目標(biāo)的城市污水處理新技術(shù)進(jìn)行重視，都會有著很好的作用。以厭氧好氧生物處理工藝、缺氧-厭氧-好氧處理工藝、氧化溝反應(yīng)池系統(tǒng)等為代表的低耗、高效工藝有希望滿足這一需求。我國污水處理廠根據(jù)現(xiàn)在污水處理控制系統(tǒng)的技術(shù)，

20、以后的發(fā)展趨勢我認(rèn)為主要有以下方面： 第一，必須實現(xiàn)并超越國外發(fā)達(dá)國家對于污水處理自動化水平。自動化控制系統(tǒng)在現(xiàn)階段污水處理廠中已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用。PLC 技術(shù)在污水控制系統(tǒng)中起到很大的作用，提高污水處理過程的自動化技術(shù)，能夠減少工廠的投資。通過對于計算機技術(shù)在控制系統(tǒng)中的合理使用，不僅能夠顯示出在不同時間的數(shù)據(jù)結(jié)果和各種工藝設(shè)備的運行狀態(tài)，而且能夠通過分析采集的結(jié)果從而實時的調(diào)節(jié)控制設(shè)備的參數(shù)，使污水處理過程始終處在一個高效率的運行狀態(tài)，保證出處理水的水質(zhì)。 第二，城鎮(zhèn)的污水處理廠需要達(dá)到低投資成本，自動化程度高等優(yōu)點，因為隨著城市的快速發(fā)展，城市人口數(shù)量急劇增加從而導(dǎo)致了城市污水產(chǎn)生量越

21、來越高，這就要對污水處理系統(tǒng)有著很高的要求。而對于中小城市來說，存在著經(jīng)濟(jì)水平較低、污水處理技術(shù)低等特點，因此，污水處理的標(biāo)準(zhǔn)相對于中小城市來說就比較簡單，在能夠保證出水水質(zhì)優(yōu)良的前提下，減少資金的投入，優(yōu)化管理和控制過程是水處理廠亟待解決的問題。我們應(yīng)該去試圖尋找一個能夠符合我國國情，能夠更好的解決水污染問題，減輕水污染的程度的污水處理控制系統(tǒng)。 4 .本文的工藝流程介紹（1）進(jìn)水階段運行周期從污水流進(jìn)反應(yīng)器的那一刻開始。污水流進(jìn)反應(yīng)器的時間可以由控制者自己選擇，污水流進(jìn)反應(yīng)器受著很多種因素的影響。包括設(shè)備本身的特點和所處理的污水目標(biāo)，進(jìn)水階段的主要作用在于確定反應(yīng)器中的水力特征，如果污水流

22、進(jìn)反應(yīng)器的時間太短，污水處理系統(tǒng)就像多級串聯(lián)構(gòu)型的連續(xù)的污水處理工藝。在這個條件發(fā)生下，微生物一開始就接觸了濃度太高的有機物和其他營養(yǎng)成，但是各個組分的濃度隨著時間的變長而慢慢的降低。相反地，如果污水流進(jìn)反應(yīng)器的時間長，則瞬時的負(fù)荷就下了很多，這就意味著微生物首先會接觸到濃度比較低且相對穩(wěn)定的污水，從而能夠?qū)⑽鬯幚淼母谩?（2）反應(yīng)階段污水流進(jìn)反應(yīng)器后，反應(yīng)階段是SBR工藝所有階段中最為重要的階段。此時進(jìn)水閥門關(guān)閉，空氣閥門打開，同時潛水?dāng)嚢铏C和鼓風(fēng)機開始運行，開始進(jìn)行曝氣。曝氣的時長一般在7.5小時左右。實際上，這些反應(yīng)其實是對微生物生長和基質(zhì)的利用過程。 （3）沉淀階段在反應(yīng)曝氣時間到

23、達(dá)后，潛水?dāng)嚢铏C和鼓風(fēng)機停止運行，開始進(jìn)入沉淀階段，開始重力分離沉淀和水體。沉淀有兩個作用沉淀出來的水要達(dá)到排放的要求和保留控制微生物控制SRT。（4）排水階段SBR反應(yīng)池中的水達(dá)到設(shè)定高度，經(jīng)過沉淀后進(jìn)入排水階段，此潷水器啟動，將上清的水緩緩地排出，當(dāng)SBR反應(yīng)池中的水到底設(shè)定的最低液位時，潷水器停止運行，同時排污泥泵在潷水器停止之后開始運行，將剩余的污泥排出.5. 本文污水處理控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)由于污水處理控制系統(tǒng)復(fù)雜、自動化程度高，各處理階段工藝設(shè)備不集中，是一個多設(shè)備、大變化、多路徑、多間隔的復(fù)雜控制系統(tǒng)。從現(xiàn)階段生活污水處理技術(shù)與國外技術(shù)的比較可以看出，污水處理廠控制系統(tǒng)的設(shè)計必須解

24、決以下關(guān)鍵技術(shù)： 1.系統(tǒng)設(shè)備組成的復(fù)雜性和多樣性、數(shù)據(jù)監(jiān)測和控制方式的多樣化、污水處理控制系統(tǒng)主要包括兩個方面：控制設(shè)備和控制設(shè)備。 （1）控制設(shè)備組成。根據(jù)污水處理工藝流程、自控設(shè)計藍(lán)圖、設(shè)備I/O點布置、PLC系統(tǒng)控制站、遠(yuǎn)程I/O站。配電室控制室、風(fēng)機房控制室、生化池遠(yuǎn)程I/O站、沉淀池遠(yuǎn)程I/O站，配脫水機房加藥系統(tǒng)PLC工作站、脫水機PLC工作站、紫外線消毒PLC工作站。 自動檢測裝置包括變頻器、水流量計、電磁流量計、酸堿度計、溶解氧計、氨氮檢測儀、COD檢測儀、超聲波液位計、氣體檢測儀等。有些儀表的輸出信號是模擬信號，只有流量計的輸出信號是脈沖信號。 （2）控制設(shè)備主要包括潛水泵

25、、粗格柵、細(xì)格柵、輸送壓力機、砂水分離器和攪拌。攪拌機、傾析器、刮吸機、水閘、加藥泵、風(fēng)機、脫水機等設(shè)備，這些設(shè)備的輸出狀態(tài)為開關(guān)量，模擬量為潛水泵和風(fēng)機，其余設(shè)備的輸出狀態(tài)僅為開關(guān)量。 2.通信方式多樣化 污水處理廠控制系統(tǒng)主要是由中央控制室的計算機系統(tǒng)、現(xiàn)場 PLC 控制站及各工藝處理設(shè)備組成的。PLC 控制站通過現(xiàn)場總線或冗余光纖與中控室建立通訊，PLC 控制站與各工藝處理設(shè)備采用 MODUBUS 通訊方式，上位計算機將加藥系統(tǒng)，生化系統(tǒng)，污泥濃縮系統(tǒng)等 PLC 站的控制設(shè)備的運行狀態(tài)及數(shù)據(jù)匯總到監(jiān)控系統(tǒng)上，方便操作人員調(diào)節(jié)。 3.控制過程復(fù)雜化 污水處理控制系統(tǒng)中的工藝處理設(shè)備列如像潛

26、水泵、粗格柵、細(xì)格柵、輸送壓榨機、提升泵、攪拌器、潷水器、風(fēng)機、回流泵、刮吸泥機等的控制模式均分現(xiàn)場控制、遠(yuǎn)程控制和自動控制三種模式。 PLC 站監(jiān)控進(jìn)水提升泵房，粗細(xì)格柵系統(tǒng)設(shè)備，曝氣風(fēng)機，脫水機房自動加藥系統(tǒng)，管理和控制污泥處理的加藥系統(tǒng)設(shè)備，脫水機等設(shè)備。實現(xiàn)以下主要功能：根據(jù)除砂池中的液位來決定進(jìn)入污水量的大小；根據(jù)粗格柵前后的液位差來判斷潛水泵的啟動和停止；根據(jù)細(xì)格柵的液位差來判斷轉(zhuǎn)動閥門的角度；保證氧化池中污水的正常水位的污水處理。曝氣羅茨風(fēng)機運行電流電壓及頻率、水泵壓力、風(fēng)管實時流量及累計流量、出水實時流量及累計流量等都是所要檢測的信號。檢測值是根據(jù)操作人員預(yù)設(shè)的參數(shù)來判斷是否在

27、正常范圍內(nèi)的；各個工藝處理設(shè)備把所采集到的參數(shù)值進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換上傳到 PLC 中，最后匯總到中控室的遠(yuǎn)程終端上，根據(jù)預(yù)定的正常范圍參數(shù)反饋到 PLC 控制器中來調(diào)節(jié)各個處理設(shè)備的運行狀態(tài)。 4.實現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化，降低損耗，減少資金的投入是污水處理控制系統(tǒng)中工藝設(shè)備重要的問題。要根據(jù)污水工藝的流程及特點，選擇合適的、能耗低、維修率低的設(shè)備。主要是像那些耗能大、功率高的大型設(shè)備比如鼓風(fēng)機、提升泵等必須要經(jīng)過嚴(yán)格的功率計算來確定設(shè)備的選型，以達(dá)到節(jié)能的目的，才能減少資金的投入。 5. 在本課題研究中由于所選污水處理工藝的特點，污水分批進(jìn)入單個反應(yīng)池會對控制系統(tǒng)帶來不方便的調(diào)節(jié)，增大了污水的儲存量，另

28、外在線監(jiān)測儀表在檢測參數(shù)的時候會存在延遲、小誤差等問題，這樣就會對數(shù)據(jù)的實時性和準(zhǔn)確度造成一定的影響。因此要按照每個檢測對象的不同，采用不同的檢測方式與控制方法才能達(dá)到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。污水處理過程不是一次性完成的，其核心處理部分要通過生化加藥來慢慢達(dá)到污水的處理標(biāo)準(zhǔn)，因此它具有延遲性，采用的控制方法必須簡單、合理，達(dá)到生化處理的穩(wěn)定、可靠。6.本文硬件電路的設(shè)計污水處理流程1.1 設(shè)備的構(gòu)成及作用污水處理系統(tǒng)中需要用到9個電機，所有的電機都是三相交流電源式的電機，格柵除污機能夠?qū)⑤^為大型的污水中的污染雜質(zhì)清除在外，同時它在間歇式運行和一般式的運行中有著不同的工作狀態(tài)，其中在一般連續(xù)式的進(jìn)水中格柵

29、除污機是每隔一段時間起動一次，只啟動粗格柵機，因為在一般連續(xù)進(jìn)水中耗電量較大所有為了經(jīng)濟(jì)的方面考慮只啟動一臺，在間歇式進(jìn)水的條件下因為一般來說是對于排污準(zhǔn)許條件較高的情況下進(jìn)行的此時的格柵除污機子在進(jìn)入集水池的過程中經(jīng)過粗格柵和細(xì)格柵機子，對于污水中的較大的可見污染物和較小的可見污染物進(jìn)行清除，由于是間歇式的進(jìn)水方式，所以在污水進(jìn)入反應(yīng)池之后粗格柵機和細(xì)格柵機都停止運行等到下一個進(jìn)水的周期才能再一起的開啟這樣的起動方式也是最經(jīng)濟(jì)節(jié)約的方式。電機采用的是Y系列的三相異步電動機，潷水器是重要的組成的部分它可以將上部的清水進(jìn)行排出，排入清水池的內(nèi)部同時又不會干擾反應(yīng)池中下層部分的污泥，不會對于已經(jīng)經(jīng)

30、過處理的污水進(jìn)行二次的污染，潷水器的種類有很多種。對于SBR工藝流程來說采用機械式的潷水器可以大大的節(jié)省建造的成本經(jīng)過計算和實驗，采用熔體為2A到10A的熔體是最符合設(shè)計要求，斷路器使用脫口電流為10A的斷路器使得主電路能夠在及時地與控制電路進(jìn)行斷開保證主電路與控制電路之間的安全。1.2 熔斷器和斷路器的參數(shù)的設(shè)定（1）短路器是用作供電系統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備，其控制的主回路的負(fù)載為電感性的交流電動機，斷路器的電流脫口數(shù)值按照電動電動機的啟動電流1.8倍整流，因為SBR工藝中有一臺3KW的電動機，啟動的電流較大，其余的電動設(shè)備的啟動電流較小，所以可以根據(jù)3.2KW電動機選擇開關(guān)QF的脫扣電流I=1.86

31、=10.42A.所以選用I=10.44A的斷路器。（2）熔斷器FU熔斷體的額定數(shù)值的計算。以曝氣機為例，IFU2IN22.5A5A，所以需要選擇額定數(shù)值為5A的熔斷器，其余熔斷器的額定電流也是按照這種方法進(jìn)行計算，控制電路的熔斷器額定電流選用2A。7.本文系統(tǒng)硬件配置按照相關(guān)工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)功能需要，結(jié)合系統(tǒng)的復(fù)雜程度、經(jīng)濟(jì)及可實施性方面，將西門子 S7200 系列PLC 用于工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電器控制。因為在工業(yè)污水污水處理電氣控制系統(tǒng)的輸入及輸出端口數(shù)量相對較多，因此，對其進(jìn)行的控制過程比較復(fù)雜，故使用 CPU226 用作此控制系統(tǒng)的主機。此系統(tǒng)中，需要使用模擬量控制宮娥能，

32、必須進(jìn)行模擬量采集，為此需要增設(shè)相應(yīng)的模擬量輸入輸出模塊。為了保證系統(tǒng)的有效使用，西門子公司為S7200 系列 PLC 配置了模擬量輸入輸出模塊 EM235，此模塊的分辨率較高，并且具有相對較強的輸出及驅(qū)動功能。其他電器設(shè)備選型，變 頻器：西門子MM430，7.5KW250KW。接觸器：施耐德LC1-D0901M5C 交流接觸器。液位計：選用MSP422 超 聲 波 液 位 計 1 套，MSP422 是 一款簡單的 420mA 輸出液位傳感器，其量程0.3-8m，分辨率低于 1mm，運行穩(wěn)定時是量程的 -1%，電源 12VDC-30VDC。攪拌機 1 臺：選用 JBJ-1.5 型攪拌機，n=8

33、6r/min。藥計量泵：H2SO4OD90 型。PH 計 : 選為 8-200 系 列 PLC 開 發(fā) 的 STEP7 Micro/win32，前文對水處理控制系統(tǒng)的內(nèi)容和功能進(jìn)行了介紹，并且設(shè)計完成相關(guān)硬件結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行軟件編程時，充分考慮控制系統(tǒng)的要求以及實際運營中硬件部分的設(shè)計需要。借助模塊化的設(shè)計方式，主要包括主程序、數(shù)據(jù)采集模塊，PID 控制算法設(shè)計等程序。系統(tǒng)組態(tài)使用 MCGS 進(jìn)行組態(tài)設(shè)計。8.組態(tài)建立設(shè)計 （1）污水處理遠(yuǎn)程計算機控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)控制軟件為MCGS組態(tài)軟件，構(gòu)成相關(guān)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。利用直流調(diào)速電機、凸輪和接近開關(guān)傳感器，通過采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息、處理報警信息

34、和控制過程，并以報表形式進(jìn)行調(diào)查，設(shè)計開發(fā)了一種機械勵磁疲勞試驗裝置。運行良好，能夠?qū)崿F(xiàn)焊接接頭的壽命試驗。在污泥處理過程中，鈍化處理主要通過以污泥中重金屬處于不同狀態(tài)為基礎(chǔ)，并相應(yīng)添加化學(xué)物質(zhì)，使污泥在不穩(wěn)定狀態(tài)下形成穩(wěn)定狀態(tài)，以減少污染。在實踐的過程中，發(fā)達(dá)工業(yè)區(qū)河流泥沙受到金屬污染物的嚴(yán)重污染，尤其是金屬污染。例如，在城市河流中，污泥的重金屬污染率是背景值的兩倍以上。為了解決這些污染，需要鈍化技術(shù)。在實踐中，通過添加化學(xué)物質(zhì)，減少金屬污染物的性質(zhì)，減少金屬物質(zhì)釋放的有害物質(zhì)，達(dá)到污染治理的目的。 （三）污泥資源化利用技術(shù)主要是在污泥處理階段，通過污泥固化、花干污泥等方式，將廢污泥轉(zhuǎn)化為資

35、源，再通過技術(shù)的應(yīng)用達(dá)到資源化利用的效果。在實踐中，將粉土制成磚瓦的熱處理方法是一種資源化的方法。顧名思義，熱處理通過加熱將污泥轉(zhuǎn)化為建筑材料。根據(jù)原理的不同，又稱燒結(jié)和熔化。在熔融過程中，將污泥加熱至1200-1500分解，有機成分熔融，無礦物質(zhì)，冷卻后制成陶粒。燒結(jié)主要是通過污泥。在800-1200攝氏度下加熱，使污泥脫水分解其有機成分。在實踐中，如果污泥含水量合適，可以作為水泥或磚的輔助材料。 9.控制系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計污水處理控制系統(tǒng)屬于工業(yè)控制類，它對網(wǎng)絡(luò)的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般環(huán)境。必須只有滿足控制系統(tǒng)實時性、可靠性和穩(wěn)定性的設(shè)計要求，才能保證處理過程的長期高效運行。在不同的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下

36、，網(wǎng)絡(luò)的選擇是不一樣的。應(yīng)根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和傳輸信息類型選擇合適的網(wǎng)絡(luò)。控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計采用光纖網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線解決方案。每臺交換機通過100Mbp光纖網(wǎng)絡(luò)連接，PLC控制站通過現(xiàn)場總線與各處理設(shè)備通信。100MHz光纖的處理能力和快速性能能夠滿足控制系統(tǒng)中各種信息的快速傳輸和及時處理的要求。 10.污水處理廠電氣控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計經(jīng)過處理后的參數(shù)可直接在現(xiàn)場看到。由于設(shè)備的復(fù)雜性，不可能有大量的人力來觀察。因此，有必要利用PLC的控制程序來完成對加工設(shè)備的信息和數(shù)據(jù)的采集。下位機負(fù)責(zé)收集液位、PH值、含氧量、流量等信息數(shù)據(jù)。它是整個系統(tǒng)的核心部分。利用梯形圖軟件程序?qū)π畔⒉杉糠诌M(jìn)行控

37、制，對整個系統(tǒng)的正常運行起著重要的作用。 11.編程軟件的選擇每一個不同的 PLC 品牌都有自己與眾不同的制造想法，這樣才能在和眾多的廠家的競爭中展示出自己產(chǎn)品比其他廠家的更完善。本設(shè)計選用的是三菱公司開發(fā)研制的 FX2N 系列的 PLC 產(chǎn)品。控制規(guī)模達(dá) 16-256 點，內(nèi)置 8KB 容量的 RAM 存儲器，最大可以擴展到 16KB，CPU 運算處理速度為 0.08/s。輸入模塊和輸出模塊及特殊模塊位于 PLC 硬件的右側(cè)位置，基本單元內(nèi)置 2 軸獨立最高 20kHZ 定位功能（晶體管輸出型），對每一個主單元可配置總計達(dá) 8 個特殊功能模塊38。由于每種品牌的產(chǎn)品都具有自己的編程軟件，而三

38、菱公司開發(fā)研制的編程軟件就是 GX Developer,首先在電腦上安裝此軟件，打開程序后，會看到軟件的畫面，該軟件的界面主要有工具欄、狀態(tài)欄、程序編程區(qū)等。單擊窗口區(qū)的“創(chuàng)建新工程”按鈕，然后在彈出的頁面選擇 PLC 的系列和類型，設(shè)置此工程的路徑、工程的名字，然后點擊確定按鈕就可以開始對各個污水處理工藝流程的 PLC 程序梯形圖的編寫。在編寫梯形圖時，寫入模式是光標(biāo)為空心框的狀態(tài)，讀出模式是光標(biāo)為實心框的狀態(tài)。也可以通過“編輯”窗口進(jìn)行兩種模式的切換。編輯過的梯形圖是灰色的圖案，如果要試運行程序，點擊“變換”按鈕。當(dāng)程序的梯形圖編寫完成后，選擇工具欄中的“梯形圖邏輯測試啟動”按鈕，進(jìn)入模擬

39、運行界面。選擇 X0，通過鼠標(biāo)的右鍵單擊，在彈出的選項中會有“軟元件測試”按鈕，點擊“強制ON”，設(shè)置狀態(tài)為 RUN，程序開始運行后，就能對 PLC 控制程序的梯形圖設(shè)計。基于 PLC 的污水處理廠的信息采集與控制系統(tǒng)設(shè)計的 PLC 控制程序用梯形圖實現(xiàn)，主要包括除沙池、氧化溝反應(yīng)池、沉淀池三個部分。 1.粗、細(xì)格柵控制程序流程及梯形圖的設(shè)計 粗格柵放置在進(jìn)水系統(tǒng)中，主要功能是清理進(jìn)入污水的大塊物體垃圾。粗格柵兩側(cè)會安裝有超聲波液位差計，超聲波液位差計上的感應(yīng)器會傳輸給清污機來判斷是否運行或停止。細(xì)格柵的作用是對粗格柵流過來的污水中的較小的垃圾物體進(jìn)行清理和排除。細(xì)格柵兩側(cè)會安裝有超聲波液位差

40、計，超聲波液位差計上的感應(yīng)器會傳輸給清污機來判斷是否運行或停止。 粗格柵的工作過程包括：1.粗格柵開機的啟動時間定在 20 分鐘；(2)粗格柵機的間歇時間定為 2 小時；(3)2 小時后粗格柵機再運行 20 分鐘，這樣循環(huán)進(jìn)行。細(xì)格柵的工作過程與粗格柵相同模式。除沙池中分離機運行和后面處理的曝氣機的運行是同步的，共同對沉砂池中的顆粒進(jìn)行清理。主要控制轉(zhuǎn)股清污機，對除沙池液位值進(jìn)行信息采集。2.氧化溝反應(yīng)池主要對中轉(zhuǎn)泵、潛水?dāng)嚢铏C、轉(zhuǎn)碟曝氣機和氧化池排水閥進(jìn)行控制，并對液位值進(jìn)行信息采集。曝氣除沙系統(tǒng)的工作過程：先控制曝氣沉砂池進(jìn)入自動模式，運行分離機和曝氣機的，然后對經(jīng)物理沉淀過了的污水中的含

41、氧量進(jìn)行檢測，若沒有超過含氧量設(shè)定值，保持現(xiàn)有的運行狀態(tài)，超過設(shè)定值，提高變頻器的速度，達(dá)到轉(zhuǎn)碟曝氣機的運行狀態(tài)。3.沉淀池的主要設(shè)備是刮泥機。是對氧化溝系統(tǒng)處理后的污水進(jìn)行物理沉淀，完成污泥和清水的分離。主要對污泥回流泵污泥脫水機進(jìn)行控制，污泥回流的工作過程：首先檢測污泥池的水位，這可以通過超聲波液位差計實現(xiàn)，低于低位值時，啟動污泥回流泵然后定時，定時時間到停止運行。若液面低于低位值，高于高位值，啟動污泥回流泵。結(jié)論本文結(jié)合污水處理工藝，描述了污水處理控制系統(tǒng)的流程及結(jié)構(gòu)，而且依靠課題研究的背景，對污水處理控制系統(tǒng)中的電氣參數(shù)進(jìn)行計算，對 PLC 技術(shù)作了簡要描述，并選擇了 PLC 的型號。

42、然后通過對全國各地的污水廠進(jìn)行了調(diào)查和研究，發(fā)現(xiàn)污水公司需要自動化程序比較高的系統(tǒng)。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)自動化水平國外發(fā)達(dá)國家遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國，我國的競爭力太低。通過本課題的研究設(shè)計，利用組態(tài)軟件把上位機遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與各個工藝環(huán)節(jié)的被控 PLC 站點實時的建立通訊，建立網(wǎng)絡(luò)連接工廠設(shè)備。實現(xiàn)了污水處理控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，能夠確定對污水的處理是高效并且安全的。本設(shè)計的污水處理廠的電氣控制系統(tǒng)的主要特點如下： 1.通過對控制系統(tǒng)功能和關(guān)鍵技術(shù)分析，設(shè)計出一個控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)；按照污水處理廠的用電需求及處理設(shè)備的要求，運用優(yōu)化節(jié)能技術(shù)，完成變壓器容量以及處理設(shè)備的功率參數(shù)計算及優(yōu)化。 2.通過我國國情方面

43、，找一個經(jīng)濟(jì)投資低，系統(tǒng)高效穩(wěn)定。對 PLC 進(jìn)行選型。選擇的 PLC 控制器能夠完全模塊化，配置靈活，易于升級。 3.通過 GX Developer 對粗、細(xì)格柵控制過程，氧化池控制過程，沉淀池控制過程進(jìn)行 PLC 子程序的梯形圖設(shè)計，控制系統(tǒng)可靠性高，運行管理簡單方便。 4.完成能夠連接工廠和管理員的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開發(fā)，讓污水處理系統(tǒng)自動化程度加強。利用組態(tài)王軟件編寫繪制污水處理監(jiān)控部分，為管理員提供了一個快捷便利的操作過程。如果能夠加強污水再利用，加強污水的管理，那么會使我國的工業(yè)發(fā)展更合理、更有效、更加符合人民群眾的利益 。通過對污水管理機制的不斷完善，在政府、企業(yè)和公眾共同參與下，使的有

44、限的水資源發(fā)揮出最大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，加快建設(shè)節(jié)約型社會的步伐，實現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。我國節(jié)約用水潛力巨大，污水再利用將大有可為 。污水處理過的水是一種寶貴的隱性水資源，而且是一種更為經(jīng)濟(jì)的資源。實踐表明，節(jié)約用水和廢水再利用對于我國這樣一個人均水資源匱乏的發(fā)展中大國來說，是當(dāng)前及今后我國面臨的一項長期戰(zhàn)略任務(wù) 。“沒有無用的垃圾，只有放錯位置的資源”，對于城市“黑臭水體”治理過程中，產(chǎn)生的黑臭水體淤泥，通過合理利用，減少了傳統(tǒng)填埋堆放方式污染環(huán)境的長期隱患，同時，為城市建設(shè)提供環(huán)保優(yōu)質(zhì)的建筑材料，是與國家倡導(dǎo)的綠色、環(huán)保和循環(huán)經(jīng)濟(jì)相匹配的先進(jìn)技術(shù)路線。6.2 展望由于控制系統(tǒng)還沒有正式通過，它在現(xiàn)實中運轉(zhuǎn)所得出的結(jié)果可能會和理論值偏差，我們會對產(chǎn)生的錯誤進(jìn)行初步調(diào)節(jié)改造。在這基礎(chǔ)上，隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，我們可以期待有一天，能夠完成高級自動化的程度，能夠只要有著權(quán)限的用戶名和登錄密碼就能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制污水處理廠的設(shè)備。并可將實時的污水處理數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)匯報到上級部門，方便上級部門及時、準(zhǔn)確的對其進(jìn)行管理。致謝在這美好的四年大學(xué)生活中，每一天都讓我過的充實和快樂。每天都能在不同的教授傳道授業(yè)中獲得充足的知識應(yīng)用。感謝這些兢兢業(yè)業(yè)的老師們，