污水處理控制系統(tǒng)相關(guān)理論基礎(chǔ)綜述目錄污水處理控制系統(tǒng)相關(guān)理論基礎(chǔ)綜述 11.1污水處理工藝的選取 1圖2-1污水處理工藝流程圖 21.2中控系統(tǒng)概述 31.1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 31.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 3圖2-1集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 31.3上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)要求 4 41.4通信系統(tǒng)相關(guān)技術(shù) 41.4.1工業(yè)以太網(wǎng) 41.4.2OPC技術(shù) 51.4.3PROFIBUS-DP總線 5(1)污水構(gòu)成污水90%以上的成分為水，其余為固體，其中有四種主要污染物分別為懸浮固體、病原體、有氧有機(jī)物、植物營養(yǎng)素。1)懸浮固體：通常每升廢水含有200毫克至500毫克，甚至1000毫克材料。他們的其中，膠體顆粒和無機(jī)顆粒容易吸附病原體、農(nóng)藥、重金屬、有機(jī)毒素等，形成污染物。2)病原體：這種雜質(zhì)主要由三種類型組成：病毒、寄生蟲和病原體。3)有氧有機(jī)物：這些污染物主要含有酯類、脂肪酸、氨基酸、脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物等。4)植物營養(yǎng)素：這種雜質(zhì)含有大量的植物營養(yǎng)素，即磷和氮。除上述污染物外，還有有機(jī)物和無機(jī)雜質(zhì)純度。例如，有機(jī)氯農(nóng)藥、酚類、重金屬、氟等。(2)考核指標(biāo)廢水水質(zhì)指標(biāo)是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)。它的內(nèi)容、形式和構(gòu)成從物理的角度來看非常復(fù)雜，其評(píng)價(jià)指標(biāo)可以定義為以下三種類型：1)水中可降解的可生物降解有機(jī)污染物可以被生物降解，好氧微生物在好氧條件下起作用，水中溶解氧減少。包括有機(jī)物含量。2)廢水中相對(duì)穩(wěn)定的有機(jī)污染物難以生物降解，具有很強(qiáng)的抗菌活性額定系數(shù)DDT最高，有機(jī)碳和化學(xué)需氧量指標(biāo)也是最高。3)無機(jī)雜質(zhì)可分為直接有毒雜質(zhì)和非直接有毒雜質(zhì)，評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)為植物營養(yǎng)、無機(jī)鹽、酸堿和顆粒無機(jī)物；后者應(yīng)包括重金屬離子、砷、砷。根據(jù)污水處理廠處理后的投入產(chǎn)出比要求，相較于當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S的實(shí)際情況，對(duì)污水的處理、維護(hù)、穩(wěn)定和污水處理工藝所需要的成本費(fèi)用進(jìn)行了確認(rèn)，本論文設(shè)計(jì)PLC指南采用A20法對(duì)所選做工進(jìn)行了整改，這是一種常見的凈化工藝，不僅可用于二級(jí)出水的凈化，也可用于三級(jí)廢水處理，還可以進(jìn)行重復(fù)利用。該工藝具有良好的脫氮除磷效果，因此，此文采取A2O工藝作為廢水處理的關(guān)鍵技術(shù)。如圖2-1展示為A2O污水處理工藝運(yùn)行圖。缺氧反應(yīng)器：好氧反應(yīng)器磷去除BOD)回流污泥(含磷污泥)醫(yī)氧反應(yīng)器(釋放磷氨化)原污水圖2-1污水處理工藝流程圖在圖2-1中，未經(jīng)處理的廢水經(jīng)過厭氧反應(yīng)器后，釋放出磷和氨，然后進(jìn)入內(nèi)循環(huán)進(jìn)行凈化。由沉淀池通道水處理我們可以得知，該廢水處理簡(jiǎn)單的工藝流程，經(jīng)過內(nèi)部再循環(huán)后，可加強(qiáng)廢水處理，減少廢水排放對(duì)自然環(huán)境的影響。1.2中控系統(tǒng)概述由于污水處理問題，考慮設(shè)備和構(gòu)筑物的定位，管理系統(tǒng)規(guī)則應(yīng)該遵守如下：(1)可靠性：為避免連接不良，采用降容技術(shù)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高污水處理系統(tǒng)的可靠性。(2)靈活性：配置應(yīng)靈活、堅(jiān)固，為后續(xù)維護(hù)提供合適的條件，并應(yīng)具有擴(kuò)展工作。(3)先進(jìn)性：系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)采用先進(jìn)的技術(shù)來提高效益。(4)現(xiàn)實(shí)性：該系統(tǒng)可在各種條件下正常運(yùn)行，具有很高的適應(yīng)能力，有效地處理廢水。這一主題的基礎(chǔ)是結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則、系統(tǒng)處理方法和分布式控制系統(tǒng)的管理系統(tǒng)概念，也就是說，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和系統(tǒng)處理方法是一種分布式管理系統(tǒng)。本研究采用分散控制系統(tǒng)，如圖2-1所示。PLC1PLC2PLC3PLC4PLC5現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)總現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)總現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)總現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)總圖2-1集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)這一結(jié)構(gòu)有效地利用了PC機(jī)的能力，降低了系統(tǒng)開發(fā)的成本；PLC控制器有很高的干擾能力，可通過本地總線網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制，以建立通信網(wǎng)絡(luò)的布局。內(nèi)部構(gòu)造中，在以太網(wǎng)工業(yè)中，上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信是建立在以太網(wǎng)上的，目前在工業(yè)中將PLC建立在總線網(wǎng)絡(luò)上的中間通信得到了廣泛的應(yīng)用。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有很好的可擴(kuò)展性和穩(wěn)定性。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以獨(dú)立執(zhí)行。如果其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)不能正常工作，其他節(jié)點(diǎn)也不會(huì)受到影響，依然可以繼續(xù)正常工作，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)也仍可運(yùn)行。這項(xiàng)規(guī)定適用于一項(xiàng)具體任務(wù)，即：采用軟件工具和方法執(zhí)行特定任務(wù)，滿足用戶需求。“組態(tài)軟件”是指位于自動(dòng)控制命令監(jiān)控層的開發(fā)環(huán)境和軟件平臺(tái)。它引入了一種靈活的配置形式，允許用戶建立具有接口設(shè)計(jì)、報(bào)告、報(bào)警處理、數(shù)據(jù)處理等功能的自動(dòng)化工業(yè)控制系統(tǒng)，而且它已在許多地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。中央數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)程控制中心和工業(yè)控制數(shù)據(jù)傳輸中心均為組態(tài)軟件。以下是組態(tài)軟件的幾個(gè)聯(lián)合功能：(1)除了顯示歷史趨勢(shì)數(shù)據(jù)外，還能顯示當(dāng)前趨勢(shì)和數(shù)據(jù)。(2)允許數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，用戶還可以查詢歷史的報(bào)表數(shù)據(jù)或打印報(bào)表(3)在開發(fā)過程中，支持在線修改，包括操作模式、參數(shù)和控制。(4)系統(tǒng)可由公共機(jī)構(gòu)管理和維護(hù)。(5)支持網(wǎng)絡(luò)連接，與管理計(jì)算機(jī)建立網(wǎng)絡(luò)連接，向行業(yè)管理單位發(fā)送實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。1.4通信系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)工業(yè)以太網(wǎng)是一種網(wǎng)絡(luò)，它是公司內(nèi)部的一個(gè)因特網(wǎng)單元，并且在經(jīng)過好幾年的改進(jìn)后已成功融入辦公領(lǐng)域，工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)也得到了快速發(fā)展，應(yīng)用技術(shù)工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)與商用以太網(wǎng)兼容，但實(shí)際產(chǎn)品和應(yīng)用之間存在一定的差異，系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)，與PC機(jī)建立可編程邏輯控制器的連接。原因有以下四種：(1)工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用廣泛，支持多語言編程；(2)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的互換性信息，如果網(wǎng)絡(luò)連接正確，控制側(cè)