廢水處理監(jiān)控系統(tǒng)研制設(shè)計【含CAD圖紙、文檔說明書】
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畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文) 題 目: 廢水處理監(jiān)控系統(tǒng)研制(設(shè)計) 學(xué)生姓名二級學(xué)院班級 提交日期 目錄目 錄摘 要IIIAbstractIV1 緒 論11.1 概述11.2 國內(nèi)外污水處理研究現(xiàn)狀11.3課題的背景21.4研究目的和意義21.5課題的主要設(shè)計內(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工業(yè)污水處理工藝及描述:52.4工業(yè)污水處理系統(tǒng)控制形式62.5工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能要求63 硬件系統(tǒng)配置83.1主要組成部分83.2電氣控制系統(tǒng)93.3工業(yè)污水處理系統(tǒng)的工作原理93.4 PLC選型113.5 PLC的I/O資源配置113.6其他資源配置144 軟件系統(tǒng)設(shè)計204.1總體流程設(shè)計204.2曝氣過程控制的任務(wù)274.3氯氣投加環(huán)節(jié)284.4絮凝劑投加環(huán)284.5 PID控制294.6 PLC和變頻器通訊295 調(diào)試和運行結(jié)果305.1硬件系統(tǒng)的調(diào)試305.2軟件系統(tǒng)的調(diào)試305.3運行結(jié)果30結(jié) 論32參考文獻(xiàn)33V 摘要摘 要這些年來,我國隨著現(xiàn)代化的迅猛發(fā)展,大批的生活污水和工業(yè)廢水排放量,致使我國目前擁有的水源水質(zhì)迅速降低,水污染問題日益嚴(yán)峻,產(chǎn)生了許許多多的生態(tài)問題,對人們的身心健康有著難以想象的危害,因此人們越來越關(guān)注廢水處理。廢水處理不但能夠達(dá)成循環(huán)使用水的目的,節(jié)約用水,也能夠降低對水體的二次污染。與此同時,為了增加廢水處理的效率和得到一定的經(jīng)濟(jì)效益,必須策畫出一整套行之有效的監(jiān)控系統(tǒng)。本文介紹了污水處理廠的基本工藝及工藝流程,并經(jīng)過考慮策畫了一套污水處理體系。它是基于PLC的。它介紹了整套污水處理監(jiān)控系統(tǒng)和與之對應(yīng)的工藝、控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)與設(shè)計、可編程控制器控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計,闡述了污水處理的原理和步驟。起首按照設(shè)計的基本要求,對電氣控制設(shè)備和自動控制電路等進(jìn)行設(shè)計,然后是PLC的型號的選擇、系統(tǒng)資源分配和可編程控制器的方案。關(guān)鍵詞:污水處理,PLC,工藝流程 AbstractAbstractThese years, our country along with the rapid development of modernization, a large number of domestic sewage and industrial wastewater discharge amount, resulting in water quality of water sources in our country currently has decreased rapidly, water pollution problem becomes more and more serious, have many, many ecological problems, to peoples physical and mental health is difficult to imagine the harm, so people pay more and more attention to wastewater treatment. Waste water treatment can not only achieve the purpose of recycling water, save water, but also to reduce the two pollution of the water body. At the same time, in order to increase wastewater treatment efficiency and economic benefits, must develop a set of effective monitoring system.This paper introduces the basic technology of sewage treatment plant and process, and after considering the design a sewage treatment system. It is based on PLC. It describes the set of sewage treatment monitoring system and the corresponding process and control structure of hardware and design of the system, programmable controller control system principle of work and design, elaborated the principles and steps of sewage treatment. First, according to the basic requirements of the design, the electrical control equipment and automatic control circuit design, and then is the choice of the PLC model, system resource allocation and programmable controller program.Keywords: sewage treatment, PLC, technological process 第一章 緒論1 緒 論1.1 概述在地球上,71%的面積被海洋所覆蓋。但是因為全球現(xiàn)代化的高速推進(jìn),全球水污染的形式日益嚴(yán)峻,嚴(yán)重的影響了人類的生存。根據(jù)調(diào)查顯示,每一年全球最起碼向水體中排放的工業(yè)廢水有4200億立方米,此中沒有得以收集或者處理廢水約占80%。在全球,受到不同程度污染的河流與淡水湖泊占三分之一。另外,聯(lián)合國教科文組織在12年3月中旬發(fā)布的世界水資源發(fā)展報告說:目前世界上沒有安全的用水的人口約有30億至40億,每年約350萬人死于缺乏水或健康狀況。因此,預(yù)防和控制水污染已成為當(dāng)今世界各國面臨的共同問題。我國盡管占據(jù)了2.8 萬億立方米的淡水資源 ,居世界第六位,但是我們每個人擁有的水資源數(shù)僅僅才達(dá)到全球平均水平的四分之一,而現(xiàn)實中能夠讓我們利用的水資源大約僅為三分之一,我國是一個水資源嚴(yán)重稀缺的國家。隨著現(xiàn)代化的高速推進(jìn),在未來很長的時間,我國用水需求量將繼續(xù)保持增長,水資源供需失衡問題將會日益深化,水資源越來越稀缺。依據(jù)我國統(tǒng)計局給出的一組數(shù)據(jù)顯示,在2011年我國的總用水量是6080億立方米,缺水約占總體的十分之一,三分之二的重要城市存在缺水問題,使得全國有大約八千萬人造成飲水困難的問題,很多地方的工廠無法正常開工,間接造成的損失超過兩千億。水危機(jī)嚴(yán)重影響了我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展。天天都會有大批的城市生活污水,它們是導(dǎo)致水污染的首要來源。在很長一段時間里,許多未經(jīng)處理的污水的直接排放導(dǎo)致了我國的地下水與河流受到嚴(yán)重的污染。依照最近國家環(huán)保部所發(fā)布的數(shù)據(jù)表明:我國的地表水受得了嚴(yán)重的污染,七大主要水系都存在一定的污染。僅有40.2%的主要河流是四級以上水質(zhì)。經(jīng)過剖析,全國各個城市的地下水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù),一半以上的水質(zhì)較差和極差,全國地下水質(zhì)情形讓人不敢直視。此外,統(tǒng)計出 我國的各種廢水排放量在2010是高達(dá)617億3000萬噸,包含化學(xué)需氧量排放量1238萬1000噸,氨氮排放量為120萬3000噸。1.2 國內(nèi)外污水處理研究現(xiàn)狀由于工業(yè)革命和現(xiàn)代化的快速發(fā)展,產(chǎn)生了水污染,人們就開始治理水污染了。這個時間大概有一百多年。剛開始的時候,污水處理非常簡單主要是去除水中固態(tài)懸浮物,或者用一定的化學(xué)方法將水中有毒重金屬除去。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,污水處理也越來越智能化和信息化,使得污水處理效率提高,水質(zhì)也越來越好。國外發(fā)展?fàn)顩r:國外一些發(fā)達(dá)國家對污水處理自動化方面的研究十分看重。經(jīng)過多年的努力,污水處理率已經(jīng)達(dá)到80%90%。它們在二級處理差不多普及之后,投人大量資本和科研力量強(qiáng)化污水處理設(shè)備的監(jiān)測運行治理。完成計算機(jī)控制、報警、計算和瞬時記錄。美國于70年代中期起實現(xiàn)污水處理廠的自動控制。當(dāng)前重要污水處理廠已完成了污水處理工藝流程中主要參數(shù)的自動測試和控制。從80年代至今在美國召開了兩次水處理儀器化和自動化的國際學(xué)術(shù)會議,會上公告的數(shù)百篇論文說明水處理自動化已經(jīng)能夠應(yīng)用到實際生活中了。因為各種科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,國際上一些污水廠很早就已經(jīng)完成了它的網(wǎng)絡(luò)控制。國際上還對研發(fā)水處理中的PLC非常看重,陸陸續(xù)續(xù)的研制出了少許性能穩(wěn)定、小巧的控制單元;同時國際上還注重儀表的研制。國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r:我國亦是幾個比較早重視水污染治理的國度。最早的污水治理是從 二十世紀(jì)三十年代初開始的,可是社會混亂,沒有得到較好的發(fā)展。一直到二十世紀(jì)末,污水處理才進(jìn)展起來。如今,我國主要是用國際上比較成熟的污水處理技術(shù)。跟據(jù)國家環(huán)保部門的統(tǒng)計表明:到 2011 年底,我國已經(jīng)建立了許多的污水處理廠,并且已經(jīng)投入使用,對于減輕水資源污染的持續(xù)起到了一定的作用。但一直到現(xiàn)在,我國污水處理率依然很低,僅相當(dāng)于美國二十世紀(jì)九十年代的污水處理率。其主要原因為:1)污水處理設(shè)備的落后2)管理水平低3)自動化水平低1.3課題的背景在接下來的十年,我國將投入大量的資金在廢水處理項目上。采納適用的技術(shù)來改造傳統(tǒng)工藝,促成環(huán)產(chǎn)業(yè)的級。在這種情況下,工業(yè)處理的自制統(tǒng)毫無疑問是一個大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境以及會效益的究課題。國務(wù)關(guān)于環(huán)的問題有非常明確的規(guī)定,要求全部工業(yè)都必須要達(dá)標(biāo)才能夠排放。在這之中,有些被處理過的廢水還可以回收得到二次利用,因為我國是水資源嚴(yán)重匱乏,并且水資源南多北少分布不均勻,許多地方缺水現(xiàn)象十分嚴(yán)重。所以我們要保護(hù)水資源使其被污染的可能性盡量減少。因此,從許多方面考慮,處理工廢水都是十分重要的。是以,有效并且聯(lián)系近況的最新技術(shù),測量測試儀器使用技術(shù),PLC控制系統(tǒng),將對如今工業(yè)污水處控系統(tǒng)提供非常有效的制方法。1.4研究目的和意義世界上無論哪個國家想要發(fā)展自己的經(jīng)濟(jì),都會促進(jìn)社會發(fā)展,激勵工農(nóng)業(yè),提高生能力,進(jìn)一步的改善人民的生活條件,可是也會帶來一系列的環(huán)境污染問題,環(huán)境染的一個重要源頭就是污水。世界各國政府都十分重視水污染問題,控制水污染問題已經(jīng)納入世界境組織的議程之中。我國水資源嚴(yán)重匱乏,盡管年平均水資源總量在中國有2.8萬億平方米,在世界上排第六位,但是人均水資源量僅有2220平方米,居世界第110位,是世界13個缺國家之一。如今我國缺水的城市有300個,其中水資源嚴(yán)重匱乏的有50個。據(jù)中國經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的剖析:按照正常的需求,當(dāng)前缺水總量300億-400億立方米每年,每一年由于缺水導(dǎo)致的經(jīng)損失約2300億,超過了洪水帶來的經(jīng)濟(jì)損失。水通道的短缺和水污染,對人們的日?;町a(chǎn)生了嚴(yán)重的影響,嚴(yán)重響了我國的濟(jì)建設(shè)與發(fā)展。是以建立與中情相符的污水處理廠自制系統(tǒng)對于工業(yè)廢理成本的降低,改善環(huán)境,建立可續(xù)發(fā)展與諧社會、維護(hù)我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展都有著十分重意義。1.5課題的主要設(shè)計內(nèi)容這個課題的主要是設(shè)計工業(yè)廢水處理過程和工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的構(gòu)成以及PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計,主要如下:(1) 闡述了工業(yè)廢水處的基本內(nèi)容,包含其發(fā)展近況與處理過程;(2) 敘述了PLC的基本結(jié)構(gòu)與工作原理和設(shè)計與分析工業(yè)水處理控制系統(tǒng); (3)剖析和設(shè)計硬件系統(tǒng)的工業(yè)廢水處理; (4)剖析和設(shè)計軟件系統(tǒng)在工業(yè)廢水處理;(5)工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的調(diào)試和操作。7 第二章 工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)總體介紹2 工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)總體介紹2.1工業(yè)污水處理基本概念城市廢水或污水,處理后的本地工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的污水排入水系統(tǒng)。這污水除了有質(zhì)、碳化合、尿素、氨酸、氨、動物和植物肪,合成洗劑、肥皂等物質(zhì),也含有細(xì)菌、病毒等致病的微物。廢水中污染物可分為兩類:1、按照化學(xué)質(zhì)可分為有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)。2、按照物質(zhì)態(tài),廢水中的污染物可分為可溶性污染物、膠體污染和懸浮固體顆粒污染物質(zhì)。有機(jī)污染物性、有氧穩(wěn)定性的有機(jī)物在微生物的作用下,通過微生物降解成為無機(jī)物質(zhì),它的性質(zhì)是生物解的作用下,消耗水中的溶解氧,在實中,用生化需氧量mg/L、化學(xué)需氧量mg/L、總有機(jī)碳mg/L、總需氧量mg/L這幾個染指數(shù)進(jìn)行描述。2.2 常用的工業(yè)污水處理工藝不同的工業(yè)廢水理以及其理環(huán)境,將有不同的工業(yè)廢水理過程中需要理。在工業(yè)廢水理過程中,要認(rèn)真考慮當(dāng)?shù)匚鬯默F(xiàn)狀和工業(yè)廢水理的實際環(huán)境。工業(yè)廢水理辦法有理、化學(xué)、理化學(xué)和生物等。按照當(dāng)?shù)氐恼鎸崰顩r,這些辦法只選用其中的一種,也可以將幾種方法混合使用處理不同的污水。如今,工業(yè)廢水理方法主要是物理方法和化學(xué)方法。經(jīng)使用的工業(yè)廢水理工藝如下。 (1)傳統(tǒng)活性污泥法:傳統(tǒng)活性污泥理法是最先出現(xiàn)的一種工業(yè)污水理工藝,其工業(yè)污水處理的主要由沼氣池與沉淀池構(gòu)成,圖2-1是其關(guān)系圖。圖2-1傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖污水中的有機(jī)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(jī)物,并且在曝氣池中被氧化成無機(jī)物,而后在沉池中通過沉后的一些活性泥要流到曝氣中。這種工藝有很多的優(yōu)勢,但也存在嚴(yán)重的弊端如:該工藝占地面積大,需要大量的資金,適應(yīng)范圍小,磷和氮不容易除去。(2)A/O法。A/O法是一種厭氧-好氧生物處理工藝在工業(yè)廢水處理中的研究。這種工藝通過增添厭氧池和好氧池形成的化-反化反應(yīng),污水中的氮含量明顯下降了一大截,脫氮效果十分顯著。而想要這個體系能夠得到很好的控制,需要的管理要求特別高,因此也成為了它的缺陷。它的流程圖如下:圖2-2 A/O法工藝流程圖(3)A2/O法。A2/O法也是一種基于傳統(tǒng)廢水處理方法的廢水處理過程,在這之中,A2代表兩個A,前一個表示厭氧,后一個表示缺氧,O表示有氧。這種方法有很好的脫氮磷效果,對工業(yè)廢水理要求脫氮很合適。因此,對氮的去除有城市工業(yè)污水處理廠的特殊要求,A2/O工藝是它們的第一個選擇。圖2-3是它的工藝流程圖。圖2-3 A2/O法工藝流程圖 此外,還有A/B法、SBR法等。2.3工業(yè)污水處理工藝及描述:圖2-4是其工藝流程圖:圖2-4 工藝流程圖污水經(jīng)粗篩處理,污水處理設(shè)備初步排除了大量雜質(zhì)。細(xì)篩在砂池系統(tǒng)及進(jìn)一步鼓架上的微小顆粒物在污水處理對象中,微小顆粒的砂濾池在污水處理后的氧化反應(yīng)池。生化處理過程中需要加入如氯氣、油絮凝劑、復(fù)合堿等化學(xué)物質(zhì)來加強(qiáng)了處理效果,使污水中有害物質(zhì)分解得更加徹底。這些化學(xué)物質(zhì)能夠除污水中的油、對污水進(jìn)行消毒、調(diào)節(jié)污水的PH值。同時溶解氧儀超聲波探測器安裝在系統(tǒng)中,通過檢測水中溶解氧含量,根據(jù)他們的反饋到PLC控制增氧機(jī)逆變器的運行值,水中溶解氧含量的變化。潛水?dāng)嚢铏C(jī)的功能是促使氧化溝廢水和活性污泥中的攪拌劇烈讓它們混合接觸,使得生化反應(yīng)更加充分,讓有害成分的污水能夠充分的分解。處理后的污水進(jìn)入罐內(nèi),在泥刮刀的作用下,沉淀,以強(qiáng)化效果,同時添加助凝劑和絮凝劑,采用高分子助凝劑助強(qiáng)吸附作用,易沉降。通過沉淀池脫水和離心脫水機(jī)脫水處理的作用下,最后出來的水經(jīng)過處理的污水。2.4工業(yè)污水處理系統(tǒng)控制形式初期控制系統(tǒng)選用繼電器-接觸器控制系統(tǒng),但由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展,控制要求的不斷提高,控制形式已沒有辦法滿足現(xiàn)代工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的控制要求,所以已漸漸變得陳舊,取而代之的是集散控制系統(tǒng),現(xiàn)場總線控制,可編程控制器控制。2.5工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能要求工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的主要作用是實現(xiàn)對城市污水凈化的功用,使得城市污水通過污水處理系統(tǒng)的處理后的水質(zhì)能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。長期以來,盡管工業(yè)廢水處理技術(shù)的迅速發(fā)展,但仍落后于城市和工業(yè)廢水處理率低,運行速度低,大大影響了城市發(fā)展的需要。達(dá)成工業(yè)廢水處理技術(shù)的功效簡單、效率高、能耗低、控制過程自動化,可編程控制器作為核心控制器是一個很好的解決方案??删幊炭刂破魇枪I(yè)廢水處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng),使設(shè)計過程更為簡單,可以實現(xiàn)更為。與各種人機(jī)界面進(jìn)行通信,可以完成對可編程控制器的控制系統(tǒng)的監(jiān)控,同時,用戶可以通過接口功能控制系統(tǒng)。因為具有巨大的網(wǎng)絡(luò)通訊本領(lǐng),使工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和通信成為可能,而且還可以完成遠(yuǎn)程監(jiān)控。以可編程控制器作為工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的控制器包括兩個方面:一是信號輸入;二是對輸出信號進(jìn)行控制。2.5.1信號輸入工業(yè)廢水處理系統(tǒng)所涉及的信號輸入檢測信號監(jiān)測,主要有:按鈕輸入檢測,液位差輸入檢測,液位差的輸入檢測和含氧量輸入檢測。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(jī)變頻器。 第三章硬件系統(tǒng)配置3 硬件系統(tǒng)配置氧化溝是工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié),其結(jié)構(gòu)的不同造成其有不同的氧化方式,例如,貝爾先生,薩洛蒙卡勞,自我和一體化氧化溝法、結(jié)構(gòu)的不同,其形成了一套完整的設(shè)備也完全不同,所以它的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的,不同的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同,所以我們需要根據(jù)不同設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點。3.1主要組成部分工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,設(shè)備多,其控制過程和原理在氧化溝大抵一致,通過控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)水的氧含量,其基本結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。圖3-1工業(yè)污水處理系統(tǒng)基本組成示意圖(1) 進(jìn)水系統(tǒng)。供水系統(tǒng)主要由進(jìn)水管道、水泵房水管道組成,主要由粗網(wǎng)機(jī)和污水處理單元組成,水泵房有2個主要的潛水泵。進(jìn)氣管是污水中的主要功能,在大的對象,粗網(wǎng)格是根據(jù)時間設(shè)定的應(yīng)用間歇工作,和操作的機(jī)架清潔和停止是根據(jù)液體水平差的粗屏幕,當(dāng)液面差超過一定值時,開始清理機(jī);當(dāng)液位差是小于一個一定值停止運作的機(jī)架清潔。潛水泵的運行和停止的水泵房是通過液位傳感器安裝在水泵房內(nèi)的,當(dāng)液位低時才開始一臺潛水泵,當(dāng)液面較高時開始2臺潛水泵,如果液面繼續(xù)上升,輸出報警信號就失靈。 (2)除砂系統(tǒng)。砂除塵系統(tǒng)由細(xì)格柵系統(tǒng)和沉砂池構(gòu)成,細(xì)格柵系統(tǒng)由細(xì)篩機(jī)和滾筒清理機(jī)構(gòu)成,沉砂池是分離器的主要設(shè)備。精細(xì)網(wǎng)格系統(tǒng)的主要功能是在污水處理中進(jìn)一步微粒,將微小顆粒的砂濾器在污水中,細(xì)篩機(jī)是根據(jù)程序設(shè)定的時間進(jìn)行間歇工作,而操作的滾筒機(jī)架清潔和停止取決于水平差的細(xì)屏幕,當(dāng)液面差超過一定值時,開始清理機(jī);當(dāng)液面差是小于一定值停止運行的機(jī)架,這和粗網(wǎng)格操作模式的系統(tǒng)。在分離器的操作沉砂池和同步操作盤曝氣器的后續(xù)處理,即啟動盤曝氣,當(dāng)啟動分離器的同時,排除沙粒沉砂池。 (3)氧化溝系統(tǒng)。氧化溝系統(tǒng)由氧化溝污泥回流系統(tǒng),氧化溝是在工業(yè)廢水處理系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)之一,因此控制量較多,控制過程是復(fù)雜的,包括盤曝氣器、潛水?dāng)嚢铏C(jī)、污水系統(tǒng)的反向流動主要是由污泥回流泵。是氧化溝污水生化處理的功能,對污水中的有害物質(zhì)分解,在一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),這是盤曝氣機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備,設(shè)置在氧化溝溶解氧儀檢測污水中的氧含量,根據(jù)他們的反饋到PLC控制曝氣器逆變器工作的價值,水中溶解氧含量的變化。潛水?dāng)嚢铏C(jī)的功能是促使氧化溝廢水和活性污泥中的攪拌劇烈讓它們混合接觸,使得生化反應(yīng)更加充分,讓有害成分的污水能夠充分的分解?;亓魇轿勰嗷亓鞅玫姆聪蛄鲃訉⑹S辔勰嗪陀糜谖勰嗵幚淼脑O(shè)備,設(shè)備運行和停止,主要是根據(jù)液體液位傳感器的狀態(tài),當(dāng)液面降至低于一定值時停止運行的回流泵;當(dāng)液面過高,回流泵停止運轉(zhuǎn)時,輸出報警信號;液面處于正常狀態(tài),正常運轉(zhuǎn)的回流泵。(4) 沉淀系統(tǒng)。沉淀系統(tǒng)是泥刮刀的重要設(shè)備,其功效是對物理沉淀、氧化溝處理的污水污泥和水的分散開來,在整個系統(tǒng)啟動后的泥刮刀開始連續(xù)運行。在系統(tǒng)中使用的某些化學(xué)物質(zhì),包括復(fù)合堿、絮凝劑、混凝劑等,作用是調(diào)整凝聚和絮凝體結(jié)構(gòu)條件的改善,利用高分子助凝劑的強(qiáng)吸附架橋功用,使微小疏松的絮凝體變大變緊,容易解決。 (5)污泥脫水。污泥脫水系統(tǒng)主要包括離心脫水機(jī),其主要功能是在氧化塘污泥脫水處理過程中的污水處理,由于污水處理,有新的微生物在活性污泥和其他雜質(zhì),所以需必須添加一些的活性污泥的藥物,方便將污泥脫水。離心脫水機(jī)由聚合物泵、污泥機(jī)和切割機(jī)組成、按順序啟動上述設(shè)備,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、電氣控制柜等單位。由于在數(shù)字輸入、模擬輸入和檢測系統(tǒng)中需要進(jìn)行更多的測試,根據(jù)數(shù)據(jù)處理后的設(shè)置程序,輸出控制信號,從而使系統(tǒng)的控制邏輯和時序需要嚴(yán)格控制的輸入信號。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)總體框圖圖3-2的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)框圖,可編程控制器作為核心控制器,通過測試操作面板按鈕輸入,每個傳感器的輸入,模擬量輸入,完成操作,停止和速度控制設(shè)備。圖3-2電氣控制系統(tǒng)框圖3.3.2工作過程在手動狀態(tài)下,控制所有類型的設(shè)備都是基于操作面板上的按鈕來控制,沒有邏輯控制,無法控制狀態(tài)的傳感器。閉環(huán)控制在自動模式下,系統(tǒng)根據(jù)外部傳感器的檢測設(shè)備啟動和停止控制,過程如下。(1)連接電源,啟動自動控制方式,啟動潛水?dāng)嚢杵骷肮文鄼C(jī)。(2)運行粗、精篩機(jī),間歇運行運行一段時間,然后停止一段時間,循環(huán)。(3)按照液位差反饋的狀況控制清污機(jī)的運行與停止。(4)根據(jù)液面高度來運行該潛水泵的水泵室,運行操作、停止和控制數(shù)。(5)盤式曝氣器按照溶解氧儀反饋模擬控制由PLC運行后,同步分離器運行和停止的控制。(6)回流污泥泵操作,停止液體表面高度控制。(7)在整個系統(tǒng)中,離心脫水機(jī)開始使用順序控制,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對電路圖的主要部分工業(yè)廢水處理系統(tǒng)。三臺電機(jī)分別為潛水泵電機(jī)(M1)、清污機(jī)電機(jī)(M2)、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)電機(jī)(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變頻運行;FR1、FR2,F(xiàn)R3分別三電動機(jī)的過載保護(hù)熱繼電器;QS主電路的空氣開關(guān),主要電路熔斷器FU1。選擇MM430變頻器來控制電機(jī)M1、M3變頻運行。圖3-3工業(yè)污水處理系統(tǒng)部分主電路圖3.4 PLC選型按照電控系統(tǒng)的控制功能的工業(yè)廢水處理系統(tǒng),其復(fù)雜性,從經(jīng)濟(jì)性、可靠性方面,PLC方面以西門子S7-200系列作為主機(jī)。其電氣控制系統(tǒng)的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)。因為電氣控制系統(tǒng)在工業(yè)廢水處理中觸及更多的輸入/輸出端口,控制過程非常繁重,所以主機(jī)用CPU226作為控制系統(tǒng)。CPU226在工業(yè)廢水處理系統(tǒng)中使用的數(shù)字量輸入輸出點較多,所以除了PLC主機(jī)自己的I/O,也必須擴(kuò)展一定數(shù)量的I/O擴(kuò)展模塊。在使用混合輸入/輸出模塊EM223擴(kuò)展。8點DC輸入8點輸出型。能滿足I/ O控制系統(tǒng)的要求。在這個系統(tǒng)中,還需要采集模擬和使用模擬控制的功能,所以需要擴(kuò)展一個模擬量輸入和輸出擴(kuò)展模塊。西門子公司專門為模擬輸入和輸出模塊EM235 S7-200系列PLC的配置,這個模塊擁有比較強(qiáng)的分辨率和輸出驅(qū)動能力,能夠使控制系統(tǒng)的功效要求得到保證。3.5 PLC的I/O資源配置按照系統(tǒng)的功能要求,對PLC的I/O進(jìn)行配置,具體分配如下表。3.5.1數(shù)字量輸入部分表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I0.0急停I1.4手動刮泥機(jī)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(jī)啟動I0.3自動啟動確認(rèn)I1.7手動污泥泵啟動I0.4手動粗格柵機(jī)啟動I2.0手動轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)加速I0.5手動清污機(jī)啟動I2.1手動轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)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(xì)格柵機(jī)啟動I2.3細(xì)格柵液位差計I1.0手動分離機(jī)啟動I2.4進(jìn)水泵房液面高位傳感器I1.1手動轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)工頻啟動I2.5進(jìn)水泵房液面低位傳感器I1.2手動轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻啟動I2.6污泥回流泵液面高位傳感器I1.3手動潛水?dāng)嚢铏C(jī)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3-5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Q0.0粗格柵機(jī)接觸器Q0.7潛水?dāng)嚢铏C(jī)接觸器Q0.1清污機(jī)接觸器Q1.0刮泥機(jī)接觸器Q0.2潛水泵接觸器Q1.1污泥回流泵接觸器Q0.3細(xì)格柵機(jī)接觸器Q1.2離心式脫水機(jī)接觸器Q0.4分離機(jī)接觸器Q1.3潛水泵報警Q0.5轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)工頻接觸器Q1.4污泥回流泵報警Q0.6轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻接觸器3.5.3模擬量輸入部分因為需要收集溶解氧儀的數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋,所以,添加了模擬輸入和輸出模塊,詳細(xì)的I/O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AIW0溶解氧儀3.5.4 模擬量輸出部分在此控制系統(tǒng)中必須將收集到的模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,繼而由輸出口對變頻器采取控制,從而達(dá)成對其他設(shè)備運行的控制,如下表3-7所示。 表3-7模擬量輸出地址分配輸出地址輸出設(shè)備AQW0經(jīng)PID運算輸出圖3-8是出工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的硬件連線圖,在這個控制面板上面的手動控制部分只有在調(diào)試系統(tǒng)時才會使用,調(diào)試好了以后就閑置了。圖3-8工業(yè)污水處理系統(tǒng)PLC硬件接線圖3.6其他資源配置想實現(xiàn)系統(tǒng)的控制功能,除必須要有可編程控制器主機(jī)及其擴(kuò)展模塊以外,還需要對許多傳感器、接觸器和變頻器等設(shè)備進(jìn)行控制。3.6.1接觸器的選擇在整個控制系統(tǒng)當(dāng)中,全部設(shè)備按照按鈕,依照動作傳感器的反饋值進(jìn)行控制,所以我們必須讓PLC根據(jù)目前的工作狀態(tài),和按鈕狀態(tài)對所有設(shè)備的啟停進(jìn)行控制,這里使用了許多的接觸器,因此本系統(tǒng)采用施耐德LC1-D0901M5C交流接觸器,它的額定電壓220伏,額定電流9 A,其特點是:高標(biāo)準(zhǔn):符合IEC60947-4-1和GB14048.4標(biāo)準(zhǔn)高標(biāo)準(zhǔn)和配套iec60947-4-1協(xié)議。長壽命:機(jī)械壽命可達(dá)2000萬次,電壽命高達(dá)200萬次。適應(yīng)性強(qiáng),“TH”保護(hù)處理,可用于濕熱環(huán)境。寬電壓:線圈電壓波動于 70%-120%之間,不影響產(chǎn)品正常工作。通用性強(qiáng):50赫茲- 60赫茲通用線圈,可以在世界各地常見。模塊化:本產(chǎn)品可在車身輔助觸點、通電/斷電延時觸頭、機(jī)械鎖模等方面也可方便地組裝成換向接觸器、星形三角起動器。3.6.2變頻器介紹變頻器的功用是將擁有固定頻率的交流電用來轉(zhuǎn)換為頻率可調(diào)的三相交流電源。變頻器連接到一個固定頻率的三相交流電的輸入端,輸出的是頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào)的三相交流電。變頻器有間接的和直接的兩種。3.6.3變頻變壓(VVVF)原理在實際使用過程當(dāng)中,在使用變頻器對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)的時候,當(dāng)頻率降反電動勢下降時,定子的電流增大,但轉(zhuǎn)子側(cè)的負(fù)載不增加,所以轉(zhuǎn)子電流穩(wěn)定,按照電流平衡方程,使勵磁電流增大,從而增加磁通披米的增加會導(dǎo)致鐵芯飽和,這是不希望的結(jié)果,所以希望能保持基本不變。為了實現(xiàn)這一目標(biāo),只要在頻率UL / f = 的過程使逆變器的輸出電壓,磁通m基本保持不變。所以變頻變壓變頻調(diào)速,常用的說變頻調(diào)速的實現(xiàn)的基本途徑包含:脈沖幅度調(diào)制(PAM)和脈沖寬度調(diào)制(PWM)。3.6.4變頻調(diào)速的基本原理(1)異步電動機(jī)的等效變換圖3-9 異步電動機(jī)的等效變換異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式:(3.1)其中:P為旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù),S為轉(zhuǎn)差率。(2)變頻調(diào)速的原理異步電動機(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。異步電動機(jī)的定子主磁通是以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)磁場實際是三個交變磁場合成的結(jié)果。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0=60f/p,其中f是電流頻率,P是旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)。產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流的必要條件是轉(zhuǎn)子繞組切割定子磁場的磁力線。因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n1必須低于定子磁場的轉(zhuǎn)速n0 (即所謂的“異步”)。兩者之間的差異可由轉(zhuǎn)差率表示,轉(zhuǎn)差率s=( n0- n1)/n0根據(jù)n0=60f/p可知,當(dāng)頻率f連續(xù)可調(diào)時,電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0也連續(xù)可調(diào),而異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1,總是比同步轉(zhuǎn)速略低一點,所以當(dāng)n1連續(xù)可調(diào)時,n1也是連續(xù)可調(diào)。設(shè)變頻后的頻率為,電壓為,電動機(jī)的額定相電壓和頻率為UN和,則有: (3.2) (3.3)其中為頻率可調(diào)比,為電壓可調(diào)比。將上述兩個公式代入異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式可得變頻后的轉(zhuǎn)矩公式: (3.4)其中:為頻率為時的轉(zhuǎn)差率。在變頻器正常工作情況下,即km1時的機(jī)械特性如圖3-10所示。圖3-10機(jī)械特性圖由圖3-10可知隨著f的下降,臨界轉(zhuǎn)矩逐漸減少,電動機(jī)的帶負(fù)載能力也隨之下降。這無疑給變頻調(diào)速帶來了瑕點。而針對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)置自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能。變頻器可以根據(jù)電流的大小自動地決定補(bǔ)償?shù)某潭取?.6.5變頻器選型該系統(tǒng)選用的變頻器是西門子MM430變頻器,具有多個繼電器輸出,具有多個模擬量輸出(020 ),2 個模擬輸入:AIN1:010 V, 020 和10 至+10 V; AIN2:010 V, 020 ,6 個帶隔離的數(shù)字輸入,并可切換為NPN/PNP 接線。它是一種專用的風(fēng)機(jī),水泵負(fù)載變頻器,可以適用于各種變速傳動系統(tǒng),特別適用于工業(yè)部門的泵和風(fēng)機(jī)。變頻器具有高效節(jié)能、優(yōu)化結(jié)構(gòu)和功能的特點,有利于員工,實現(xiàn)功能強(qiáng)大。它們具有很高的可靠性和功能多樣性。開關(guān)頻率的脈沖寬度調(diào)制是可選的,從而降低了電機(jī)運行的噪聲。對變頻器和電機(jī)的全面、完善的保護(hù)功能提供了良好的保護(hù)。3.6.6變頻器參數(shù)設(shè)置MM430變頻器是一種風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載專用變頻器的工業(yè)廢水處理系統(tǒng),可適用于變頻調(diào)速系統(tǒng),水泵和風(fēng)機(jī)特別適用于工業(yè)部門。逆變器具有高效節(jié)能、優(yōu)化結(jié)構(gòu)和功能,有利于實現(xiàn)其控制功能。在該控制系統(tǒng)中,需要對變頻器進(jìn)行通信控制,因此需要對變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,主要是對幾個參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,如表3-11所示。表3-11 變頻器參數(shù)設(shè)置表參數(shù)號參數(shù)值說明P000521顯示實際頻率P07002由端子排輸入P10002模擬輸入P13002可用于可變轉(zhuǎn)矩負(fù)載P201069600baudP20111USS地址P0300根據(jù)具體電動機(jī)設(shè)置電動機(jī)類型P0304根據(jù)具體電動機(jī)設(shè)置電動機(jī)額定電壓P0305根據(jù)具體電動機(jī)設(shè)置電動機(jī)額定電流P0310根據(jù)具體電動機(jī)設(shè)置電動機(jī)額定頻率P0311根據(jù)具體電動機(jī)設(shè)置電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速3.6.7電動機(jī)的選型 在工業(yè)廢水處理系統(tǒng)需要許多電機(jī),Y2系列三相異步電動機(jī)是專為三相異步電機(jī)的歐洲市場,插座盒放置在電動機(jī)頂部,該機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊,外形美觀大方,安裝尺寸符合IEC標(biāo)準(zhǔn),具有高效、節(jié)能、大起動扭矩,使用維護(hù)方便,等主要性能:絕緣等級:F;防護(hù)等級:IP54或IP55。電壓:380 V或415 V,頻率:50赫茲或60赫茲;冷卻:IC411。選擇Y2-200L2-6E能滿足要求。3.6.8液位差計 控制格柵除污機(jī),這是必要的監(jiān)測液位差,對系統(tǒng)中使用的液位計的格柵機(jī)兩側(cè),系統(tǒng)選用超聲波液位計型號:XL60-YI4000。粗格柵和細(xì)格柵安裝了超聲波液位計,通過格柵機(jī)前后液位差來反映格柵的擁堵程度,并傳送到可編程控制器,分析計算。當(dāng)液位差超過預(yù)設(shè)值時,系統(tǒng)控制污水處理機(jī)運行,去除大顆粒污染物,保障污水流量暢通;當(dāng)液面差異不超過設(shè)定值時,污水處理機(jī)處于停機(jī)狀態(tài),從而大大降低設(shè)備的磨損和撕裂。超聲波液位計精度較高,且有多種量程可供選擇,其輸出信號有三個:可編程繼電器輸出,高精度420毫安模擬信號輸出,輸出RS - 485通信口,可根據(jù)需要選擇信號輸出,作為輸入信號的可編程控制器。它結(jié)合了超聲波傳感器,溫度補(bǔ)償電路,計算主機(jī)的集成的非接觸式液位測量儀。超聲波液位計具有精度高、壽命長、穩(wěn)定可靠、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點。3.6.9溶解氧儀 溶解氧(做)是指水中溶解氧,它是在河流、湖泊和海洋中存在的大量,是水質(zhì)和環(huán)境污染的主要指標(biāo)。溶解氧濃度是最常用的儀器,用于測量水的電化學(xué)傳感器(如克拉克傳感器)。它是根據(jù)電池的原理設(shè)計的,它本身就是一個電池,不需要外加電壓,可以通過測量測量電解電流溶解氧濃度。測量時把它放在溶液中,通過空氣膜溶解氧,在膜中溶解在電極和電解質(zhì)之間的薄膜層,當(dāng)輸出端連接到負(fù)載電路時,在陰極表面的氧還原反應(yīng)。33 第四章軟件系統(tǒng)設(shè)計4 軟件系統(tǒng)設(shè)計以西門子S7-200系列PLC開發(fā)的STEP7 -Micro/WIN3編程軟件,簡述了其結(jié)構(gòu)是工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成部分由硬件組成結(jié)構(gòu)、工作原理和電氣控制,對基本完成整體設(shè)計后即將啟動的軟件設(shè)計部分,依照控制系統(tǒng)的控制、硬件和I/O分配PLC控制系統(tǒng)設(shè)計部分的要求,設(shè)計了軟件編程。在軟件的設(shè)計上,首先,根據(jù)需要實現(xiàn)的功能要求的流程圖,其次根據(jù)不同的功能來編寫不同的功能模塊,所以寫清楚的程序規(guī)定,方便寫,也方便調(diào)試。4.1總體流程設(shè)計 按照系統(tǒng)控制的要求,將控制過程分為手動控制和自動運行功能。在手動控制模式下,每臺設(shè)備能夠單獨運轉(zhuǎn),具有測試設(shè)備的性能 ,如圖4-1所示。圖4-1模式選擇流程圖4.1.1手動模式 在手動模式下,每臺設(shè)備可獨立調(diào)節(jié)運行,如圖4-2所示。在這種模式下,你可以通過格柵上的按鈕,污水處理設(shè)備,盤曝氣機(jī)、刮泥機(jī)、各種泵、盤式曝氣器的控制,可以通過按鈕來增加/減少變頻器的頻率來改變其轉(zhuǎn)速,檢測調(diào)試性能。圖4-2手動操作模式流程圖4.1.2自動模式 在自動模式下,開機(jī)后系統(tǒng)自動運行,系統(tǒng)開始運行,系統(tǒng)開始工作,工作過程包括以下幾個方面。(1)當(dāng)系統(tǒng)啟動后,按下按鈕啟動潛水?dāng)嚢杵骷澳喙蔚?。?)開始粗網(wǎng)格系統(tǒng)。(3)開始潛水泵。(4)開始精細(xì)網(wǎng)格系統(tǒng)。(5)開始曝氣沉淀系統(tǒng)。(6)活性污泥回流系統(tǒng)。(7)活性污泥脫水系統(tǒng)。上述過程是不連續(xù)的控制方式,但應(yīng)與PLC按照國家進(jìn)行檢測的傳感器如圖4-3所示的開始圖4-3 自動操作模式流程圖在這個流程圖中,調(diào)用了全部控制系統(tǒng)的程序,各個子程序的工作過程如下。粗網(wǎng)格系統(tǒng)程序主要控制粗屏幕的操作和清理,其工作過程包括以下幾個方面。(1)開始了厚的網(wǎng)格自動處理,時間,20分鐘。(2)定期停止運行粗篩機(jī)2小時。(3)定期2小時,運行厚的網(wǎng)格機(jī)20分鐘,循環(huán)。(4)檢查液位差的同時,開始清理機(jī)超過設(shè)定值。(5)液位差低于設(shè)定值就停止清污機(jī)運行。粗光柵系統(tǒng)流程圖如圖4-4所示。圖4-4粗格柵系統(tǒng)工作流程圖潛油泵的起止程序工作過程如下:(1)自動過程開始潛水泵。(2)檢測液面高度的液面高度,低于最低的傳感器,開始定時預(yù)防流產(chǎn)。(3)定的時間到了以后,如果仍小于最低傳感器,就終止運轉(zhuǎn)潛水泵。(4)檢測中位和高傳感器之間的液位,定期開始,以防止流產(chǎn)。(5)在他們的時間,如果他們繼續(xù)高水平傳感器,報警信號輸出。潛水泵的工作如圖4-5所示。圖4-5潛水泵工作流程圖細(xì)格系統(tǒng)和粗網(wǎng)格系統(tǒng)類似于主控細(xì)篩機(jī)和滾筒機(jī)架的運行,其工作過程包括以下幾個方面:(1)自動過程開始,開始的畫面,時間,20分鐘。(2)定期停止運行,2小時。(3)定期2小時,運行20分鐘,運行良好的幕機(jī)。(4)同時檢測液液面差,若超過設(shè)定值清理機(jī),則啟動滾筒機(jī)。(5)液面低于設(shè)定值,停止運轉(zhuǎn)鼓架清潔劑。圖4-6細(xì)格柵系統(tǒng)工作流程圖圖4-7是曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖。4-7曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖回流污泥系統(tǒng)程序的起止工作如下。(1)自動過程開始檢測液面高度,如果低于最低傳感器,啟動計時器。(2)如果液面仍低于其最低的傳感器停止回流泵操作,則計時。(3)如果液位在最高和最低之間,并開始回流污泥泵。(4)如果液面?zhèn)鞲衅鞲哂谧罡?,開始計時。(5)定期地,如果液位傳感器仍處于最高,輸出報警信號。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)工作流程圖在設(shè)計程序的過程中,會使用大量的中間繼電器、寄存器、定時器等軟性組件,以方便編程和修改,在編寫程序時應(yīng)先用軟組件進(jìn)行編寫,如表4-9所示。表4-9軟元件設(shè)置元件意義內(nèi)容備注M0.0系統(tǒng)停止標(biāo)志On有效M0.1手動方式標(biāo)志On有效M0.2自動方式標(biāo)志On有效M0.3自動方式啟動標(biāo)志On有效M1.1清污機(jī)運行標(biāo)志On有效M2.3聚合物泵運行標(biāo)志On有效M2.4污泥泵運行標(biāo)志On有效M2.5切割機(jī)運行標(biāo)志On有效M2.6粗格柵機(jī)停止標(biāo)志On有效M2.7粗格柵機(jī)定時脈沖計數(shù)On有效M3.0進(jìn)水泵房液面低于最低位On有效M3.2細(xì)格柵機(jī)停止標(biāo)志On有效M3.3細(xì)格柵機(jī)定時脈沖計數(shù)On有效M3.4轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻運行標(biāo)志On有效M3.7轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻運行標(biāo)志On有效M4.0回流泵房液面低于最低位標(biāo)志On有效M4.1回流泵房液面高于最高位標(biāo)志On有效C1粗格柵機(jī)2h定時中間計數(shù)器10C2細(xì)格柵機(jī)2h定時中間計數(shù)器10T33時鐘脈沖550msT37粗格柵機(jī)運行時間1200020minT38粗格柵機(jī)停止時間定時720012minT39進(jìn)水泵房液面低于最低位定時202sT40進(jìn)水泵房液面高于最高位定時202sT41細(xì)格柵機(jī)運行時間1200020minT42細(xì)格柵機(jī)停止時間定時720012minT43污泥回流泵房液面低于最低位定時202sT44污泥回流泵高于低位且低于高位定時202sT45污泥回流泵房液面高于最高位定時202sT46離心式脫水機(jī)與聚合物泵啟動間隔505sT47聚合物泵與污泥泵和切割機(jī)啟動間隔505sVD10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100.0VD104USS-INIT指令執(zhí)行結(jié)果VD106USS-RPM-R錯誤狀態(tài)字節(jié)4.2曝氣過程控制的任務(wù)生化需氧量(BOD)、化學(xué)需氧量(COD)是檢驗處理后的工業(yè)廢水是否符合排放標(biāo)準(zhǔn)的重要的質(zhì)量指標(biāo)。生化需氧量的測定需要5天,而且測定結(jié)果很容易受到影響,誤差較大?;瘜W(xué)需氧量檢測更準(zhǔn)確,但是辦法復(fù)雜,耗時約2小時。盡管可以用在線化學(xué)需氧量濃度檢測器進(jìn)行檢測,但仍有滯后大約有30分鐘,測量結(jié)果不能及時反映實際情況。此外,化學(xué)需氧量檢測器的價格更加貴,使控制系統(tǒng)的本錢大大增加。要找出一個簡單可行的控制參數(shù)。在好氧反應(yīng)過程中,參加工業(yè)廢水處理的好氧菌作為微生物的主要主體,要確定其處理效果的關(guān)鍵因素是溶解氧含量在池中的反應(yīng)。為了使微生物的活性優(yōu)化,應(yīng)使耗氧量和氧是相等的,或稍大。如果氧氣減少,水質(zhì)和污泥活化處理會有過量的氧,降低污泥的沉降性能,處理水質(zhì)較差,也不經(jīng)濟(jì)。因此,溶解氧的混合物濃度是一個重要的控制參數(shù),在有氧反應(yīng)。如果最佳濃度的溶解氧控制曝氣設(shè)備,可以優(yōu)化處理質(zhì)量,也可以節(jié)省電力成本,并由于做在線檢測是簡單,可靠的,因此,作為工業(yè)廢水處理過程控制參數(shù)。4.3氯氣投加環(huán)節(jié)投氯消毒效果好或差,原水PH值、水溫、濁度和接觸時間都有直接關(guān)系。人為控制氯量,不僅對工人存在安全隱患,也難以準(zhǔn)確定量給藥量的控制。如果投加量少,殺菌效果短;如果投加量越大,殺菌效果越安全,但是水就不能飲用,因為會產(chǎn)生氯的氣味,而且管道腐蝕會加劇,生產(chǎn)成本增加。最近,自動模式漸漸代替了人工加氯。氯氣投加系統(tǒng)擁有大慣性、大滯后、過渡過程和純滯后時間等特征,滋擾原因很多,針對這種系統(tǒng),采用常規(guī)的控制方法難以滿足控制要求。為了準(zhǔn)地控制氯用量,模糊自整定控制器參數(shù)的氯給藥系統(tǒng)的自動控制。圖4-11氯氣投加自控原理圖4.4絮凝劑投加環(huán)為了提高污泥脫水過程中的沉淀效果,使懸浮顆粒在水中形成良好的絮凝沉淀性能,達(dá)到污泥分離的處理效果,要求絮凝劑投加量。它的控制主要是由污泥濃度、污水流量和絮凝劑的控制來完成。該模糊控制方法與上述2個非線性控制環(huán)節(jié)相似,具有大滯后、非線性等特點。由于混凝過程中的復(fù)雜性和變異性,混凝劑投加量的自動控制,一直受到控制和廢水行業(yè)專家的關(guān)注。4.5 PID控制對于工業(yè)控制過程中,傳統(tǒng)的控制器簡單,使用方便、穩(wěn)定可靠、無抗靜電等優(yōu)點,所以在控制理論和技術(shù)飛躍發(fā)展的今天,在工業(yè)控制領(lǐng)域仍有很強(qiáng)的生命力。普通的PID控制器的描述如式4.1所示: (4.1) 4.6 PLC和變頻器通訊1)USS通信協(xié)議描述USS協(xié)議是西門子公司的通用通信協(xié)議傳輸產(chǎn)品,它是一種基于串行總線的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。USS協(xié)議是主協(xié)議的結(jié)構(gòu),在USS總線規(guī)定可以有一個主站和從站的高達(dá)30;從各站汽車站地址,主要依靠它來識別每個從站;每個從站同時發(fā)送的消息只響應(yīng)主站和發(fā)送消息,不能直接從站之間的數(shù)據(jù)通信。此外,還有一種無線通信方式,主要可以從站內(nèi)發(fā)送一個消息到所有的同時,從接收站接收到的消息,并做出相應(yīng)的回應(yīng),并沒有發(fā)出信息。(2)USS通信協(xié)議編程前必須添加到USS協(xié)議,默認(rèn)安裝沒有USS協(xié)議庫編程軟件。USS_INIT指令:當(dāng)EN輸入連接,每個周期執(zhí)行命令。通過模式的輸入值可以選擇不同的通信協(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1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。圖4-12 第五章調(diào)試和運行結(jié)果5 調(diào)試和運行結(jié)果工業(yè)污水處理廠自動控制系統(tǒng)的設(shè)計,安裝,系統(tǒng)調(diào)試和調(diào)試完成后,符合實際的水的水量和水質(zhì)的所有控制參數(shù),找到和解決設(shè)備,儀器,程序,過程等問題,測試系統(tǒng)工藝設(shè)計目標(biāo),即水指標(biāo)符合設(shè)計要求。5.1硬件系統(tǒng)的調(diào)試按照系統(tǒng)設(shè)計的要求,連接硬件連接是好的。調(diào)試過程中,首先檢查電源和電源設(shè)備的總功率是正常的,然后檢查設(shè)備的電氣控制是否正常,是否正常啟動,所有種類的閘閥都可以正常開啟和關(guān)閉,檢查儀表和控制系統(tǒng)是否正常。經(jīng)過必要的檢查系統(tǒng),開始調(diào)試。硬件功能的調(diào)試主要是對硬件功能的測試是正常的,這部分的調(diào)試內(nèi)容包括:(1)電力線檢查設(shè)置,主要使用萬用表檢測電路連接的實施,并確保連接的正確性,防止220 V和24 V電路布線的錯位;(2)電機(jī)直接進(jìn)行三相電源的調(diào)試,試驗機(jī)工作狀態(tài);(3)變頻器單獨調(diào)試,測試是否正常參數(shù)設(shè)置;(4)變頻器和電機(jī)的調(diào)試、測試可進(jìn)行正常和頻率控制的電機(jī)轉(zhuǎn)速,在外部控制模式下,正常的控制終端可以控制電機(jī)的啟動,調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速等。(5)可編程控制器單獨測試,檢查可編程控制器的工作正常,指示燈是正常的,在計算機(jī)仿真和調(diào)試過程中的部分工作已完成;(6)可編程控制器及變頻器的在線調(diào)試,檢查變頻器是否可實現(xiàn)本系統(tǒng)的控制;經(jīng)過測試,結(jié)果表明以上功能均為正常,可進(jìn)行整體調(diào)試。5.2軟件系統(tǒng)的調(diào)試在STEP7-Micro/WIN32STEP7 軟件,通過編程,下載好的編程調(diào)試PLC在運行,檢查是否有任何錯誤的程序,是否可以實現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。在調(diào)試時,可根據(jù)功能模塊分別進(jìn)行調(diào)試,最后進(jìn)行整體調(diào)試。在控制程序中,必須按照外部輸入的情況來控制污水處理機(jī)、潛水泵、以及回流污泥泵起止,所以我們必須按照液位傳感器和液位計反饋來判斷信息處理,然后控制輸出。5.3運行結(jié)果通過系統(tǒng)的調(diào)試,可以實現(xiàn)可編程控制器在控制系統(tǒng)中的手動和自動控制。開啟電源的手動或自動模式選擇按鈕時,在手動模式時,可以由控制按鈕來完成對工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的各個電機(jī)的控制使其運行并且同時點亮相應(yīng)的指標(biāo)燈。在自動模式下,閉環(huán)控制在自動模式下,系統(tǒng)外部傳感器按照檢測到的情況控制設(shè)備的啟動與停止。按下自動運行按鈕,啟動自動啟動過程,啟動潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。操作粗、精篩機(jī),間歇運行,運行一段時間,然后停止一段時間,周期。在間歇運行過程中,粗篩機(jī)運行20分鐘的時間停止運行2小時后,2小時后開始
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