基于plc的污水處理系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p>　　基于PLC的污水處理系統(tǒng)</p><p>　　【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與生活水平的提高，水污染的問題日益嚴(yán)重，水資源短缺的壓力越來(lái)越大。只有合理地使用水資源，才是水資源可持續(xù)利用的有效途徑。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，加強(qiáng)污水再生利用是關(guān)鍵。在國(guó)內(nèi)污水處理的自控系統(tǒng)相對(duì)比較落后，污水處理成本普遍居高不下，排放的處理水的水質(zhì)不穩(wěn)定，所以如何建立有效的自控系統(tǒng)，優(yōu)化運(yùn)行效果，縮減運(yùn)行費(fèi)用，具有重要意義。

2、</p><p>　　序列間歇式活性污泥法（簡(jiǎn)稱SBR)，處理工藝簡(jiǎn)潔易行，占地少，布局緊湊合理，節(jié)省投資，是一種先進(jìn)的污水處理工藝，本系統(tǒng)主要介紹了污水處理的基本工藝和流程，通過(guò)研究設(shè)計(jì)一套基于可編程序控制器（PLC）控制的污水處理模擬系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)格柵、沉淀、好氧曝氣、厭氧沉淀分離以及生化池的接觸消毒的模擬控制。PLC是一種專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，抗干擾能力強(qiáng)，在污水處理系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)，可以大幅

3、減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高污水處理的運(yùn)行效率, 提高自動(dòng)控制的可靠性。上位機(jī)方面，使用組態(tài)王作為上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，用于對(duì)污水站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)控。對(duì)污水站數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行及控制狀態(tài)，繪制重要參數(shù)的變化曲線。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】編程序控制器(PLC);污水處理;序列間歇式活性污泥法（SBR);組態(tài)王</p><p><b>

4、;　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　2 工藝流程及主體設(shè)計(jì)2</p><p><b>　　2.1主要內(nèi)容2</b></p><p><b>　　2.2工藝流程2</b></p><p

5、>　　2.3工藝流程主要設(shè)施2</p><p>　　2.3.1 粗欄柵池2</p><p>　　2.3.2 細(xì)欄柵池3</p><p>　　2.3.3 SBR反應(yīng)池4</p><p>　　2.3.4 生化池6</p><p>　　2.3.5 給水房7</p><p>　　2.3

6、.6 鼓風(fēng)機(jī)房8</p><p>　　3 上位機(jī)組態(tài)與下位機(jī)設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1 上位機(jī)設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1.1上位機(jī)組態(tài)介紹9</p><p>　　3.1.2上位機(jī)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.2 下位機(jī)設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.2.1

7、 下位機(jī)介紹10</p><p>　　3.2.2 下位機(jī)硬件介紹10</p><p>　　3.2.3 下位機(jī)的接線方式12</p><p>　　3.2.4 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)13</p><p><b>　　4 通信設(shè)置14</b></p><p>　　4.1 上位機(jī)設(shè)置14</p&

8、gt;<p>　　4.2 下位機(jī)設(shè)置15</p><p>　　4.3 其他設(shè)置15</p><p><b>　　5 運(yùn)行效果16</b></p><p>　　5.1 硬件模型運(yùn)行效果16</p><p>　　5.2 上位機(jī)模型運(yùn)行效果16</p><p><b>

9、　　6 結(jié)束語(yǔ)19</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　英文翻譯21</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平逐步提高，但隨之而來(lái)的水污染問題

10、也越來(lái)越嚴(yán)重。政府對(duì)水污染問題的重視程度迅速提升，目前國(guó)內(nèi)對(duì)大中型城市的生活污水及工業(yè)污水采取了一定的治理措施，但大部分中小行城鎮(zhèn)的污水處理情況不容樂觀。許多城鎮(zhèn)沒有專門的污水處理設(shè)施，這不僅嚴(yán)重污染了當(dāng)?shù)氐乃Y源也影響了居民的身心健康，而且嚴(yán)重阻礙了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，進(jìn)行污水處理改善水環(huán)境是刻不容緩的事情。</p><p>　　SBR—序列間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Ac

11、tivated Sludge Process），是一種按間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)，與傳統(tǒng)的污水處理工藝不同，SBR技術(shù)采用時(shí)間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，該處理工藝簡(jiǎn)潔易行，處理設(shè)備少，耐沖擊負(fù)荷，占地少，布局緊湊合理，節(jié)省投資，是一種先進(jìn)的污水處理系統(tǒng)。但相對(duì)的對(duì)于自動(dòng)化控制要求比較高。</p><p>　　PLC—可編程邏輯控制器（Programmable Logic Control

12、ler），是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。</p><p>　　組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)

13、周期短等優(yōu)點(diǎn)。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。</p><p>　　本系統(tǒng)構(gòu)建了基于PLC的控制網(wǎng)絡(luò),采用PC機(jī)和PLC組成網(wǎng)絡(luò)控制。為提高系統(tǒng)可靠性，本系統(tǒng)采用組態(tài)王作為上位機(jī)通訊軟件，PLC作為下位機(jī)，控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)運(yùn)行。從而實(shí)現(xiàn)污水處理過(guò)程的自動(dòng)控制功能，同時(shí)與中央監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信，上傳數(shù)據(jù)和接受中央監(jiān)控系統(tǒng)

14、下發(fā)的控制命令。大大提高污水處理的自動(dòng)化水平，大幅減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高污水處理的運(yùn)行效率, 提高自動(dòng)控制的可靠性。</p><p>　　2 工藝流程及主體設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1主要內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的污水處理模型，并利用組態(tài)王軟件進(jìn)行控制顯示污水處理的工藝流程，主要內(nèi)容包括：粗欄柵、細(xì)欄柵、S

15、BR反應(yīng)池、生化反應(yīng)池、給水房、鼓風(fēng)機(jī)房等的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　2.2工藝流程</b></p><p>　　首先從廠外污水泵站提升到污水處理廠的污水，經(jīng)過(guò)粗格柵，去除污水中較大的垃圾、漂浮物、除砂以及部分懸浮物；通過(guò)污水泵將污水提升到細(xì)格柵，將較小的漂浮物去除；然后進(jìn)入SBR池進(jìn)行曝氣處理，經(jīng)沉淀后，上層澄清液排放至生化池進(jìn)行消毒凈化，最

16、后進(jìn)入給水房進(jìn)行儲(chǔ)蓄，根據(jù)需求進(jìn)行安排。</p><p><b>　　工藝流程圖如下：</b></p><p>　　圖2-1 污水處理工藝流程圖</p><p>　　2.3工藝流程主要設(shè)施</p><p>　　2.3.1 粗欄柵池</p><p>　　以下為組態(tài)王軟件模擬顯示的粗欄柵池</p

17、><p><b>　　圖2-2 粗欄柵池</b></p><p>　　污水中往往含有很多固體漂浮物及懸浮物，如塑料袋、樹枝木塊，泥沙等，如果不將它們?nèi)コ龑?huì)對(duì)后續(xù)的污水處理設(shè)備造成損壞。粗欄柵池主要作用是去除污水中的大塊固體雜物及大部分懸浮物，保護(hù)后面的設(shè)備和設(shè)施不受影響。</p><p>　　前置過(guò)渡池主要功能在于過(guò)濾大部分的漂浮物以及水流沖擊下

18、帶來(lái)的碎石等雜物，主池沉淀池用于污水的粗處理，加藥?kù)o置，使懸浮在水中的泥沙和部分溶于水中的污染物絮凝沉淀。</p><p><b>　　處理流程圖如下：</b></p><p>　　圖2-3 粗欄柵池處理流程圖</p><p>　　關(guān)鍵設(shè)備為粗格柵機(jī)，粗格柵機(jī)是一種可以連續(xù)自動(dòng)攔截并清除流體中各種形狀雜物的水處理專用設(shè)備。粗格柵機(jī)是由一種獨(dú)特的

19、耙齒廠裝配成一組回轉(zhuǎn)格柵鏈。在電機(jī)減速器的驅(qū)動(dòng)下，耙齒鏈進(jìn)行逆水流方向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。耙齒鏈運(yùn)轉(zhuǎn)到設(shè)備的上部時(shí)，由于槽輪和彎軌的導(dǎo)向，使每組耙齒之間產(chǎn)生相對(duì)自清運(yùn)動(dòng)，絕大部分固體物質(zhì)靠重力落下。另一部分則依靠清掃器的反向運(yùn)動(dòng)把粘在耙齒上的雜物清掃干凈。按水流方向耙齒鏈類同于格柵，在耙齒鏈軸上裝配的耙齒間隙可以根據(jù)使用條件進(jìn)行選擇。當(dāng)耙齒把流體中的固態(tài)懸浮物分離后可以保證水流暢通流過(guò)。整個(gè)工作過(guò)程是連續(xù)的，也可以是間歇的。</p>

20、<p>　　2.3.2 細(xì)欄柵池</p><p>　　以下為組態(tài)王軟件模擬顯示的細(xì)欄柵池</p><p>　　圖 2-4 細(xì)欄柵池</p><p>　　前置過(guò)渡池用于攔截粗處理中遺留的絮凝及無(wú)法沉淀的細(xì)小漂浮物或懸浮物。主池沉淀池用于更近一步的加藥處理。靜置處理后，經(jīng)由特殊設(shè)備由上至下取水，減輕池水波動(dòng)，并且確保取得的水是相對(duì)的優(yōu)質(zhì)處理水。</p&

21、gt;<p><b>　　處理流程圖如下：</b></p><p>　　圖2-5 細(xì)欄柵池處理流程</p><p>　　關(guān)鍵設(shè)備為細(xì)格柵機(jī)。細(xì)格柵機(jī)是一種可以連續(xù)自動(dòng)攔截并清除流體中各種形狀雜物的水處理專用設(shè)備。細(xì)格柵機(jī)是由一種獨(dú)特的耙齒廠裝配成一組回轉(zhuǎn)格柵鏈。在電機(jī)減速器的驅(qū)動(dòng)下，耙齒鏈進(jìn)行逆水流方向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。耙齒鏈運(yùn)轉(zhuǎn)到設(shè)備的上部時(shí)，由于槽輪和彎軌的

22、導(dǎo)向，使每組耙齒之間產(chǎn)生相對(duì)自清運(yùn)動(dòng)，絕大部分固體物質(zhì)靠重力落下。另一部分則依靠清掃器的反向運(yùn)動(dòng)把粘在耙齒上的雜物清掃干凈。按水流方向耙齒鏈類同于格柵，在耙齒鏈軸上裝配的耙齒間隙可以根據(jù)使用條件進(jìn)行選擇。當(dāng)耙齒把流體中的固態(tài)懸浮物分離后可以保證水流暢通流過(guò)。整個(gè)工作過(guò)程是連續(xù)的，也可以是間歇的。</p><p>　　2.3.3 SBR反應(yīng)池</p><p>　　以下為組態(tài)王軟件模擬顯示的S

23、BR反應(yīng)池</p><p>　　圖2-6 SBR反應(yīng)池</p><p>　　SBR工藝有機(jī)物的降解規(guī)律與推流式曝氣池類似，推流式曝氣池是空間（長(zhǎng)度）上的推流，而SBR反應(yīng)池是時(shí)間意義上的推流。由于SBR工藝有機(jī)物濃度是逐漸變化的，在反應(yīng)初期，池內(nèi)有機(jī)物濃度較高，如果供氧速率小于耗氧速率，則混合液中的溶解氧為零，對(duì)單一的微生物而言，氧氣的得到可能是間斷的，供氧速率決定了有機(jī)物的降解速率。隨著

24、好氧進(jìn)程的深入，有機(jī)物濃度降低，供氧速率開始大于耗氧速率，溶解氧開始出現(xiàn)，微生物開始可以得到充足的氧氣供應(yīng)，有機(jī)物濃度的高低成為影響有機(jī)物降解速率的一個(gè)重要因素。從耗氧與供氧的關(guān)系來(lái)看，在反應(yīng)初期SBR反應(yīng)池保持充足的供氧，可以提高有機(jī)物的降解速度，隨著溶解氧的出現(xiàn)，逐漸減少供氧量，可以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，縮短反應(yīng)時(shí)間。 SBR反應(yīng)池通過(guò)曝氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用漸減曝氣更經(jīng)濟(jì)、合理一些。</p><p>　　SBR工藝采用

25、間歇進(jìn)水、間歇排水，SBR反應(yīng)池有一定的調(diào)節(jié)功能，可以在一定程度上起到均衡水質(zhì)、水量的作用。通過(guò)供氣系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，自動(dòng)控制方式的設(shè)計(jì)，閑置期時(shí)間的選擇，可以將SBR工藝與調(diào)節(jié)、水解酸化工藝結(jié)合起來(lái)，使三者合建在一起，從而節(jié)約投資與運(yùn)行管理費(fèi)用。在進(jìn)水期采用水下攪拌器進(jìn)行攪拌，進(jìn)水電動(dòng)閥的關(guān)閉采用液位控制，根據(jù)水解酸化需要的時(shí)間確定開始曝氣時(shí)刻，將調(diào)節(jié)、水解酸化工藝與SBR工藝有機(jī)的結(jié)合在一起。反應(yīng)池進(jìn)水開始作為閑置期的結(jié)束則可以

26、使整個(gè)系統(tǒng)能正常運(yùn)行。</p><p>　　具體操作方式如下所述： 　　</p><p>　　進(jìn)水開始既為閑置結(jié)束，通過(guò)上一組SBR池進(jìn)水結(jié)束時(shí)間來(lái)控制；</p><p>　　進(jìn)水結(jié)束通過(guò)液位控制，整個(gè)進(jìn)水時(shí)間可能是變化的。</p><p>　　水解酸化時(shí)間由進(jìn)水開始至曝氣反應(yīng)開始，包括進(jìn)水期，這段時(shí)間可以根據(jù)水量的變化情況與需要的水解酸化時(shí)

27、間來(lái)確定，不小于在最小流量下充滿SBR反應(yīng)池所需的時(shí)間。 　　</p><p>　　曝氣反應(yīng)開始既為水解酸化攪拌結(jié)束，曝氣反應(yīng)時(shí)間可根據(jù)計(jì)算得出。 　　</p><p>　　沉淀時(shí)間根據(jù)污泥沉降性能及混合液污泥濃度決定，它的開始即為曝氣反應(yīng)的結(jié)束。 　　</p><p>　　排水時(shí)間由潷水器的性能決定，潷水結(jié)束可以通過(guò)液位控制。 　　</p><

28、p>　　閑置期的時(shí)間選擇是調(diào)節(jié)、水解酸化及SBR工藝結(jié)合好壞的關(guān)鍵。閑置時(shí)間的長(zhǎng)短應(yīng)根據(jù)廢水的變化情況來(lái)確定，實(shí)際運(yùn)行中，閑置時(shí)間經(jīng)常變動(dòng)。通過(guò)閑置期間的調(diào)整，將SBR反應(yīng)池的進(jìn)水合理安排，使整個(gè)系統(tǒng)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免整個(gè)運(yùn)行過(guò)程的紊亂。</p><p>　　池沿長(zhǎng)度方向分為兩個(gè)部分，前部為預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部為主反應(yīng)區(qū)。預(yù)反應(yīng)區(qū)可起調(diào)節(jié)水流的作用，主反應(yīng)區(qū)是曝氣、沉淀的主體。污水進(jìn)入預(yù)反應(yīng)區(qū)后，通過(guò)隔墻底部的連接

29、口以平流流態(tài)進(jìn)入主反應(yīng)池，在主反應(yīng)池中進(jìn)行曝氣和沉淀潷水，使配水大大簡(jiǎn)化，運(yùn)行也更加靈活。工藝中各操作單元的作用為：A、曝氣階段由曝氣系統(tǒng)向反應(yīng)池內(nèi)間歇供氧，此時(shí)有機(jī)物經(jīng)微生物作用被生物氧化，同時(shí)污水中的氨氮經(jīng)微生物硝化反硝化作用，達(dá)到脫氮的效果。B、沉淀階段此時(shí)停止向反應(yīng)池內(nèi)供氧，活性污泥在靜止?fàn)顟B(tài)下降，實(shí)現(xiàn)泥水分離。C、潷水階段在污泥沉淀到一定深度后，潷水器系統(tǒng)開始工作，排出反應(yīng)池內(nèi)上清液。在潷水過(guò)程中，由于污泥沉降

30、于池底，濃度較大，可根據(jù)需要啟動(dòng)污泥泵將剩余污泥排至污泥池中，以保持反應(yīng)器內(nèi)一定的活性污泥濃度。潷水結(jié)束后，又進(jìn)入下一個(gè)新的周期，開始曝氣，周而復(fù)始，完成對(duì)污水的處理。 </p><p><b>　　處理流程圖如下：</b></p><p>　　圖2-7 SBR反應(yīng)池處理流程圖</p><p>　　關(guān)鍵設(shè)備為潷水器，潷水器是SBR工藝采用的定期

31、排除澄清水的設(shè)備，它具有能從靜止的池表面將澄清水潷出，而不攪動(dòng)沉淀，確保出水水質(zhì)的作用。由于SBR法工藝采用間歇反應(yīng)，進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水在同一池內(nèi)完成，無(wú)須二次沉淀池和污泥回流設(shè)備，因此具有占地少、投資小、效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)將多個(gè)SBR池連接起來(lái)，還可以具有傳統(tǒng)污泥法工藝的連續(xù)性（連續(xù)進(jìn)水），又具有典型 SBR 工藝的連續(xù)性，適用于水質(zhì)、水量、變化大的需要。</p><p>　　潷水器可根據(jù)工藝要

32、求設(shè)計(jì)潷水深度。</p><p>　　采用PLC程控智能驅(qū)動(dòng)，潷水器接到排水指令后快速將潷水堰口由停放位置移動(dòng)到水面以下停止、排水；待清水排完后，潷水器又接到排水指令快速將潷水堰口由停放位置移動(dòng)到水面以下停止，排水；如此反復(fù)。當(dāng)潷水器到達(dá)最低水位后，安放在最低水位的液位開關(guān)發(fā)出返回指令，潷水器快速回升到最初的停放位置，完成一個(gè)工作循環(huán)。</p><p><b>　　2.3.4 生

33、化池</b></p><p>　　以下為組態(tài)王軟件模擬顯示的生化池</p><p><b>　　圖2-8 生化池</b></p><p>　　生化池也可以稱為接觸消毒池，構(gòu)造為長(zhǎng)矩形，其間遍布特殊高分子材料，能對(duì)處理水中的微生物及各種有害物質(zhì)進(jìn)行吸附。處理水從池子左端流到池子右端，充分與材料接觸，從而達(dá)到凈化的目的。</p&g

34、t;<p><b>　　處理流程圖如下：</b></p><p>　　圖2-9 生化池處理流程圖</p><p><b>　　2.3.5 給水房</b></p><p>　　以下為組態(tài)王軟件模擬顯示的給水房</p><p><b>　　圖2-10 給水房</b>&

35、lt;/p><p>　　用于儲(chǔ)存并安排處理完成后的水，能根據(jù)生活供水和生產(chǎn)供水的需求彈性調(diào)節(jié)出水量，維持著正常的流進(jìn)流出，以免在非常規(guī)的情況下，出現(xiàn)渠道的干涸，從而使供水系統(tǒng)收到重大的影響。</p><p>　　2.3.6 鼓風(fēng)機(jī)房</p><p>　　以下為組態(tài)王軟件模擬顯示的鼓風(fēng)機(jī)房</p><p>　　圖2-11 鼓風(fēng)機(jī)房</p>

36、;<p>　　鼓風(fēng)機(jī)房的作用是提供SBR反應(yīng)池曝氣反應(yīng)所需的氧氣。羅茨風(fēng)機(jī)是污水處理的重要設(shè)備。曝氣池溶解氧的控制、厭氧段與好氧段的控制、污泥濃度的控制是污水處理廠工藝的核心。該系統(tǒng)控制思路：PLC通過(guò)對(duì)溶解氧的檢測(cè)，自動(dòng)調(diào)節(jié)羅茨風(fēng)機(jī)出口閥的開度；當(dāng)檢測(cè)到羅茨風(fēng)機(jī)出口閥的調(diào)節(jié)不能滿足溶解氧的需要時(shí)，再著行調(diào)整羅茨風(fēng)機(jī)的出風(fēng)導(dǎo)葉片的開度。</p><p><b>　　處理流程圖如下：<

37、/b></p><p>　　圖2-12 鼓風(fēng)機(jī)房處理流程圖</p><p>　　關(guān)鍵設(shè)備為羅茨風(fēng)機(jī)。羅茨風(fēng)機(jī)為容積式風(fēng)機(jī)，輸送的風(fēng)量與轉(zhuǎn)數(shù)成比例，葉輪端面和風(fēng)機(jī)前后端蓋之間及風(fēng)機(jī)葉輪之間者始終保持微小的間隙，在同步齒輪的帶動(dòng)下風(fēng)從風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口沿殼體內(nèi)壁輸送到排出的一側(cè)。風(fēng)機(jī)內(nèi)腔不需要潤(rùn)滑油，高效節(jié)能，精度高，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，使用方便。</p><p

38、>　　3 上位機(jī)組態(tài)與下位機(jī)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 上位機(jī)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1.1上位機(jī)組態(tài)介紹</p><p>　　上位機(jī)作為污水處理的監(jiān)控系統(tǒng)用于對(duì)污水站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)控。用于監(jiān)控的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)的PLC主站相連，監(jiān)控系統(tǒng)使用組態(tài)王制作組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)

39、自動(dòng)控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。</p><p>　　上位機(jī)的主要功能是對(duì)污水站數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行及控制狀態(tài)，繪制重要參數(shù)的變化曲線。當(dāng)上位監(jiān)控機(jī)PC啟動(dòng)后,首先進(jìn)入了管理員登陸界面,輸入正確的登陸碼,進(jìn)入污水處理工藝監(jiān)控界面,其中包含過(guò)程工藝監(jiān)控畫面,控制操作畫面,實(shí)時(shí)曲線畫面參數(shù)設(shè)定畫面等。這些畫面之間可以隨意的切換。&l

40、t;/p><p>　　管理員登陸界面如下：</p><p>　　圖3-1 管理員登陸界面</p><p>　　3.1.2上位機(jī)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　上位機(jī)為通用的工控計(jì)算機(jī)。為了更好地反映各設(shè)備的運(yùn)行情況,分別制作了粗欄柵池系統(tǒng)、細(xì)欄柵池系統(tǒng)、SBR反應(yīng)池系統(tǒng)、生化池系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)房系統(tǒng)等分畫面。畫面中各參數(shù)值根據(jù)下位機(jī)PLC的改變而改

41、變的。工作人員通過(guò)這些畫面可以隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)、各種越限報(bào)警信號(hào),進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、記錄和顯示。</p><p>　　監(jiān)控軟件啟動(dòng)時(shí)首先進(jìn)入主畫面,管理員登陸后可進(jìn)入實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，在監(jiān)控系統(tǒng)中，可以通過(guò)菜單選項(xiàng)進(jìn)入各個(gè)分系統(tǒng)的監(jiān)控畫面。分畫面可以查閱各個(gè)儀表、傳感器和閥門的參數(shù),還可以進(jìn)行上下限報(bào)警、打印報(bào)表、顯示趨勢(shì)曲線等設(shè)置。</p><p><b>　　3.2 下

42、位機(jī)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.2.1 下位機(jī)介紹</p><p>　　下位機(jī)選擇使用可編程控制器PLC，用來(lái)控制污水處理的各個(gè)環(huán)節(jié)，使用PLC控制有下列優(yōu)點(diǎn):</p><p>　　(1)控制程序可改變</p><p>　　在污水廠生產(chǎn)工藝或流程改變的情況下，不必改變PLC的硬件設(shè)備，只要改變相應(yīng)的程序就可滿足用戶的要求

43、。</p><p>　　(2)適用于工業(yè)環(huán)境，具有高可靠性</p><p>　　PLC產(chǎn)品的平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)5年以上，因而它是一種高可靠的產(chǎn)品，大大地提高了生產(chǎn)設(shè)備的工作效率。</p><p>　　(3)PLC功能齊全</p><p>　　一般PLC具有開關(guān)量及模擬量輸人/輸出、定時(shí)、計(jì)數(shù)、邏輯和算術(shù)運(yùn)算，順序控制，PID調(diào)節(jié)，通信等功能。除

44、了應(yīng)用于開關(guān)量控制系統(tǒng)外，也可用于連續(xù)的流程控制系統(tǒng)，從而使污水處理設(shè)備的控制水平大大提高。</p><p>　　(4）易掌握，便于維護(hù)</p><p>　　使用人員只需掌握工程上通用的梯形圖語(yǔ)言就可進(jìn)行用戶程序的編程和調(diào)試。因此，即使不懂計(jì)算機(jī)的人，也能掌握PLC。又由于PLC具有自診斷功能，因而較容易進(jìn)行維護(hù)，查找出故障原因。由于PLC自身的高可靠性，也使其故障率幾乎降至于零。正是PL

45、C具有這么多的優(yōu)點(diǎn)，才使越來(lái)越多的PLC應(yīng)用到污水處理廠中。</p><p>　　PLC通過(guò)各種模塊接口采樣電信號(hào)；控制信號(hào)由PLC輸出送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。</p><p>　　下位機(jī)采用三菱F2N系列PLC型號(hào)為48MR,可以和現(xiàn)場(chǎng)的傳感器、變送器、自動(dòng)化儀表相連,進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理。根據(jù)工藝要求,PLC得電自檢無(wú)誤后,外部傳送信號(hào)通過(guò)傳感器、自動(dòng)化儀表輸入到

46、PLC,當(dāng)電路發(fā)生短路、斷路或過(guò)載時(shí)電動(dòng)機(jī)將停止,同時(shí)發(fā)出報(bào)警。通過(guò)PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,PLC可根據(jù)液位信號(hào)決定設(shè)備的啟停和閥門開關(guān),以出水水質(zhì)為依據(jù)采用前饋—反饋控制方法,使系統(tǒng)在各種工況下都能夠?qū)崟r(shí)地、穩(wěn)定地控制水質(zhì)。液位、PH值等模擬量也采用閉環(huán)控制,形成多個(gè)控制回路。</p><p>　　污水處理過(guò)程邏輯性很強(qiáng),閥門和液位之間動(dòng)作有很多連鎖關(guān)系,將所有有連鎖關(guān)系的閥門和液位的動(dòng)作關(guān)系確定清楚,然后用相應(yīng)的

47、控制點(diǎn)形成電氣連鎖,即可實(shí)現(xiàn)工藝要求。</p><p>　　3.2.2 下位機(jī)硬件介紹</p><p>　　以下為硬件模型的排布圖和硬件模擬圖</p><p>　　3-2 硬件模型的排布圖</p><p><b>　　3-3 硬件模型圖</b></p><p>　　以下為PLC和硬件模型的輸入輸出

48、接口分配表</p><p>　　表3-1 I/O分配表</p><p>　　3.2.3 下位機(jī)的接線方式</p><p>　　PLC輸出口X口有內(nèi)部24V電源供電，所以不需要外部電源。</p><p>　　PLC輸入口Y口的輸出電壓電流極小，無(wú)法驅(qū)動(dòng)外部設(shè)施，所以需要添加外部電源。</p><p>　　輸出/輸入口的

49、接線方式如下：</p><p>　　圖3-2-1 PLC輸出口接線方式 圖3-2-2 PLC輸入口接線方式</p><p>　　3.2.4 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)工藝流程及硬件模型的需求，做出如下系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)：</p><p><b>　　4 通信設(shè)置</b></p>

50、<p>　　上位機(jī)與下位機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)信息共享以達(dá)到上位機(jī)對(duì)下位機(jī)的監(jiān)視以及控制的目的。</p><p><b>　　4.1 上位機(jī)設(shè)置</b></p><p>　　圖4-1 組態(tài)王設(shè)備通信</p><p>　　與設(shè)備所連接的串口選擇COM1，指定的設(shè)備地址為00</p><p>　　圖4-2 組態(tài)王串口

51、設(shè)置</p><p><b>　　4.2 下位機(jī)設(shè)置</b></p><p>　　通訊參數(shù)設(shè)置與組態(tài)王一致。</p><p>　　波特率設(shè)置為9600，奇偶校驗(yàn)為偶校驗(yàn)，數(shù)據(jù)位為7位，停止位為1位</p><p><b>　　4.3 其他設(shè)置</b></p><p>　　通信

52、模塊采用FX2N-232-BD</p><p>　　連接器為9針D-SUB型，針腳的配置如下所示</p><p>　　圖4-3 FX2N-232-BD針腳配置</p><p>　　按照下圖將組態(tài)王與PLC相連。利用串行口進(jìn)行連接時(shí)，可直接與PLC的編程端口相連，采用此種方式一個(gè)串口只能接一臺(tái)PLC.。</p><p>　　圖4-4 PC/PL

53、C連接圖</p><p><b>　　5 運(yùn)行效果</b></p><p>　　5.1 硬件模型運(yùn)行效果</p><p>　　以下為硬件模型運(yùn)行效果圖</p><p>　　5-1 硬件模型運(yùn)行效果圖</p><p>　　經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，在系統(tǒng)程序的支持下，該硬件模型運(yùn)行效果良好，與預(yù)期的目標(biāo)相符。&l

54、t;/p><p>　　5.2 上位機(jī)模型運(yùn)行效果</p><p>　　以下為上位機(jī)模型運(yùn)行效果</p><p>　　5-2 上位機(jī)模型運(yùn)行效果圖1</p><p>　　5-3 上位機(jī)模型運(yùn)行效果圖2</p><p><b>　　5-4 水位檢測(cè)圖</b></p><p>　　5

55、-5 給水房監(jiān)控圖</p><p>　　5-6 部分參考量的監(jiān)控圖</p><p>　　經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，上位機(jī)模型的運(yùn)行效果良好，動(dòng)畫效果及監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)作與預(yù)期的目標(biāo)相符合。</p><p><b>　　6 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，它包括與之相關(guān)的生產(chǎn)工藝流程、相關(guān)生

56、產(chǎn)設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量自控檢測(cè)儀表的選用、控制流程的模型建立、對(duì)PLC系統(tǒng)軟硬件應(yīng)用研究等。本文詳細(xì)闡述了工業(yè)污水處理工藝流程、控制系統(tǒng)總體方案以及具體的軟硬件實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　本文采用PLC對(duì)污水處理廠的控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，經(jīng)過(guò)調(diào)試和運(yùn)行，本控制系統(tǒng)基本達(dá)到預(yù)期的控制要求，系統(tǒng)具有較高的可靠性，可基本實(shí)現(xiàn)污水處理廠的自動(dòng)化管理，不僅減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,而且提高了污水處理廠的運(yùn)行效率和運(yùn)行效益,實(shí)現(xiàn)了污水廠

57、生產(chǎn)管理的科學(xué)性。其中,PLC發(fā)揮了相當(dāng)重要的作用。從而降低了污水廠的運(yùn)行成本。運(yùn)行實(shí)踐證明，與傳統(tǒng)繼電器控制相比，節(jié)省了大量時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器及其他相關(guān)設(shè)備，提高了自動(dòng)控制的準(zhǔn)確性和可靠性，同時(shí)保障了設(shè)備的運(yùn)行安全，收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王庭有.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京：

58、國(guó)防工業(yè)出版社，2011，64-68.</p><p>　　[2] 張泳，季洪瑞，胡詳文.小規(guī)模自來(lái)水廠的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)[A]，全國(guó)給水排水技術(shù)信息網(wǎng)2009年年會(huì)論文集[C].2009，19-21.</p><p>　　[3] Erdal Yilmaz,Sevan Katrancioglu.Application of PLC to dynamic control system for

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61、t;/p><p>　　[8] 杜富瑞，安福東，原英君等.基于PLC的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) 2011，04(4),24-26</p><p>　　[9] 辛亭，白東坡，宋曉蘭.基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)[J].中國(guó)科技信息2011,08(08),36-39 </p><p>　　[10] 王莉.可編程序控制器應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械

62、工業(yè)出版社,2010,85-91</p><p><b>　　英文翻譯</b></p><p>　　Based on PLC Sewage Treatment System </p><p>　　[Abstract] With the rapid development of economy and the improvement of liv

63、ing standard, the problem of water pollution is increasingly serious, shortage of water natural resources more and more pressure. Only reasonable use of water resources, is the effective way of water resources sustaining

64、 utilization. In order to realize this purpose, strengthen sewage recycling is the key. In the domestic sewage treatment automatic control system is relatively backward, the cost of sewage treatment is gen</p><

65、;p>　　This system mainly introduces the basic process of sewage treatment, through the study of the design of a PLC based control system for sewage treatment. Elaborated in the wastewater treatment of PLC as well as th

66、e specific application of computer monitoring system data acquisition. This system uses the Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process(SBR ) method, the process is simple and effective, less land occupation, compa

67、ct and reasonable layout, saving investment, is an advanced sewage t</p><p>　　[Key Words] Programmable Logic Controller (PLC)；Wastewater treatment；Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process (SBR)；King