1、<p>　　題 目: 基于s7-300PLC污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展與人口的急劇增長(zhǎng)，我國(guó)對(duì)環(huán)境問(wèn)題也是越來(lái)越重視，污染控制指標(biāo)日益嚴(yán)格。其中污水處理廠的規(guī)模也是相對(duì)的變大了許多，污水處理廠的管理和設(shè)備的控制面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。集散控制系統(tǒng)運(yùn)用污水處理中可以大大的提高污

2、水處理的可靠性，以及出水的水質(zhì)，降低能耗和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。</p><p>　　根據(jù)SBR污水處理工藝要求，本文講了如何實(shí)現(xiàn)集散控制系統(tǒng)對(duì)污水處理系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的自動(dòng)控制，其中主要講了預(yù)處理區(qū)、粗細(xì)格柵、提升泵、沉淀池這幾部分的自動(dòng)控制。該系統(tǒng)選用S7-300PLC作為控制設(shè)備，把DCS系統(tǒng)用于SBR工藝。</p><p>　　通過(guò)系統(tǒng)軟件硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了

3、用西門(mén)子PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集功能，能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng)，SBR工藝，S7-300PLC</p><p><b>　　ABSTRACT </b></p><p>　　With the rapid growth of the rapid development and population of

4、economic construction, our country pay more and more attention to environmental problems, pollution control index of increasingly stringent. The size of the sewage treatment plant is relative larger number, control manag

5、ement and equipment of the sewage treatment plant is facing a severe test. Distributed control system applied in sewage treatment can greatly improve the reliability of sewage treatment, and the effluent quality, re</

6、p><p>　　According to the SBR sewage treatment process requirements, this paper explained how toealize the automatic control system of the sewage treatment system, which is mainly about the pre-processing area,

7、thickness grille, lifting pump, automatic control of sedimentation tank of these parts. The system adopted S7-300PLC as the control device, the SBR technology for DCS system.</p><p>　　Through the design and

8、debugging of the hardware and software, further realizes automatic control and data acquisition of field devices with Siemens PLC, can meet the design requirements.</p><p>　　Keywords: SBR technology, DCS sys

9、tem, S7-300PLC</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 概述1</b></p><p>　　1.2 本課題研究背景與意義：1</p><p&

10、gt;　　1.3 國(guó)內(nèi)外污水控制現(xiàn)狀：2</p><p>　　1.4 國(guó)內(nèi)污水處理分析：4</p><p>　　第二章 污水處理工藝及主要構(gòu)筑物5</p><p>　　2.1 水處理概述5</p><p>　　2.2 SBR污水處理工藝5</p><p>　　2.3 污水處理流程圖6</p>

11、<p>　　2.4 污水處理主要構(gòu)筑物7</p><p>　　2.5 污水處理廠集散控制系統(tǒng)8</p><p>　　第三章 硬件部分設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 PLC工作原理及特點(diǎn)11</p><p>　　3.2 西門(mén)子S7-300PLC12</p><p>　　3.2.1 選用s7-

12、300的優(yōu)勢(shì)12</p><p>　　3.2.2 s7-300與s7-200s7-400和三菱的比較13</p><p>　　3.3 傳感器的選擇14</p><p>　　3.3.2 PH傳感器的選擇14</p><p>　　3.3.3 DO儀的選擇（含氧量）15</p><p>　　3.4 污水處理生產(chǎn)

13、監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)15</p><p>　　第四章 PLC程序設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.1 STEP7軟件的介紹16</p><p>　　4.2 預(yù)處理區(qū)PLC控制程序17</p><p>　　4.2.1 粗格柵PLC控制程序17</p><p>　　4.2.2 提升泵PLC控制程序18<

14、/p><p>　　4.2.3 細(xì)格柵PLC控制程序20</p><p>　　4.2.4 沉淀池PLC控制程序21</p><p>　　4.3 反應(yīng)池PLC控制程序24</p><p>　　4.4 污泥處理池PLC控制程序27</p><p>　　第五章 污水處理的系統(tǒng)調(diào)試30</p><

15、;p>　　5.1 STEP7的編程語(yǔ)言30</p><p>　　5.2系統(tǒng)組態(tài)30</p><p>　　5.3 用STEP7編程軟件調(diào)試31</p><p>　　5.4 顯示仿真 CPU 的LED指示燈32</p><p>　　5.5 PLC軟件、硬件的調(diào)試32</p><p>　　5.5.1調(diào)試分模擬

16、調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試32</p><p>　　5.5 結(jié)果33</p><p><b>　　設(shè)計(jì)小結(jié)34</b></p><p><b>　　致謝35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p>　　附錄預(yù)處理區(qū)PLC

17、控制程序37</p><p>　　附錄A粗柵格PLC控制程序37</p><p>　　提升泵PLC控制程序42</p><p>　　沉淀池PLC控制程序44</p><p>　　附錄B反應(yīng)池PLC控制程序47</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p>&l

18、t;p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　我國(guó)是個(gè)缺水的國(guó)家，人均水資源占有量只為世界人均水資源占有量的1/4。 而且我國(guó)的水資源在時(shí)空和地域上分布不均勻，更加重了缺水的實(shí)際情況。因此 近些年來(lái)，我國(guó)的城市水資源情況進(jìn)一步緊張，許多城市嚴(yán)重缺水。與此同時(shí)， 水資源的污染日益嚴(yán)重，也因此許多城市都規(guī)劃和建設(shè)了污水處理廠，來(lái)改變目 前水資源緊缺且污染的現(xiàn)狀。 我國(guó)城市

19、污水處理事業(yè)是在80 年代初逐步發(fā)展起來(lái)的，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展已 經(jīng)初具規(guī)模，但是，與國(guó)外同期的城市污水處理廠相比，我國(guó)的污水處理事業(yè)則 呈現(xiàn)出效率低、自動(dòng)化程度低、能耗高且運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)。 隨著全球水資源供應(yīng)的緊張和對(duì)自動(dòng)化要求的增加，我國(guó)的污水處理廠無(wú)疑 向著高度自動(dòng)化和無(wú)人職守的方向發(fā)展。目前由于PLC 在穩(wěn)定性和高度自動(dòng)化程 度不斷加強(qiáng)，使PLC 成為在城市自動(dòng)化污水處理方面的首選。 應(yīng)用PLC 技術(shù)處理污水的意義 污水處理是能

20、源密集(energy intensity)型的綜合技術(shù)。一段時(shí)期以來(lái),由于能 耗大、運(yùn)行費(fèi)用高等一系列的不便，在一定程度上阻礙了我國(guó)城市污水處理廠的 建設(shè),建成的一些處理廠也因能耗原因處于停產(chǎn)和半停產(chǎn)狀態(tài)。在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一 段時(shí)期內(nèi),能</p><p>　　1.2 本課題研究背景與意義：</p><p>　　隨著中國(guó)城市化，工業(yè)化的迅速發(fā)展，水資源的需求也日益增大。首先，水資源的短缺與其過(guò)

21、低的利用率正嚴(yán)重的制約著我國(guó)城市化的快速進(jìn)程。其次，對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的日益提高，對(duì)工業(yè)污水的排放和生活污水的處理都在努力的追趕世界上的發(fā)達(dá)國(guó)家，并爭(zhēng)取與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。在次，為了人們健康安全的生活環(huán)境，飲用水和生活用水的質(zhì)量要求也在不斷地有所提升。我國(guó)的污水處理自動(dòng)化控制起步較晚，進(jìn)入上世紀(jì)90年代以后污水處理廠才開(kāi)始引入自動(dòng)控制系統(tǒng)，由于國(guó)家和各級(jí)政府對(duì)環(huán)境保護(hù)的不斷提高，中國(guó)污水處理行業(yè)正在快速增長(zhǎng)，污水處理總量也在逐年上升，城鎮(zhèn)污水處

22、理率不斷提高，污水處理行業(yè)很快成為了新興產(chǎn)業(yè)。但是，中國(guó)污水處理行業(yè)仍處于發(fā)展階段，一方面，中國(guó)目前的的污水處理能力還跟不上用水規(guī)模的迅速擴(kuò)張，管網(wǎng)、污泥處理配套設(shè)施建設(shè)的嚴(yán)重滯后。另一方面，中國(guó)的污水處理率與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，還存在著差距。</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外污水控制現(xiàn)狀：</p><p>　　我國(guó)城市污水處理在建國(guó)四十多年來(lái)取得是很大的成就，污水處理技術(shù)隨著水污染控制與環(huán)

23、境治理的實(shí)踐，在吸取國(guó)外技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情的特點(diǎn)，逐步改進(jìn)提高，初步形成了一些適用的技術(shù)路線，主要如下：</p><p>　　a.對(duì)傳統(tǒng)活性污泥法進(jìn)行改造或予以取代后的人工生物凈化技術(shù)路線</p><p>　　b.以自然生物凈化為主的人工生物凈化與自然生物凈化相結(jié)合的技術(shù)路線；</p><p>　　c.以深水?dāng)U散排放為主，處理為輔的技術(shù)路線；</p&

24、gt;<p>　　d.以回用為目標(biāo)的污水深度處理技術(shù)路線，結(jié)合該污水處理工程的具體情況分析進(jìn)行選擇。</p><p>　　首先，c和d這兩種技術(shù)路線對(duì)于自然環(huán)境條件因素要求較高，從而不可取，所以應(yīng)選a和b兩種路線。尤其是以b這種路線應(yīng)予以推廣，因?yàn)殡S著環(huán)境狀況的日趨嚴(yán)峻，用水問(wèn)題越發(fā)突出，從而對(duì)于水的合理使用必將是大家特別重視的課題，所以，下面著重分析以自然生物凈化為主與人工生物凈化相結(jié)合的技術(shù)路線

25、和傳統(tǒng)活性污泥法進(jìn)行改造或予以取代后的人工生物凈化技術(shù)路線。</p><p>　　對(duì)于大規(guī)模污水處理廠來(lái)說(shuō)，主要指氧化塘處理和土地處理法，它們都具有運(yùn)行費(fèi)用低，外加能源消耗少及管理簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)一些城市也被因地制宜的采用。</p><p>　　氧化塘一般分為好氧氧化塘、厭氧氧化塘、兼性氧化塘及曝氣氧化塘，它們所需要的停留時(shí)間都很大，一般需要幾天到幾十天，占地面積很大，而且對(duì)周?chē)h(huán)境衛(wèi)生

26、的影響較大，需要慎重考慮，所以，在沒(méi)有低洼地可利用的情況下若購(gòu)置、占用大量的良田、平地筑塘是相當(dāng)不經(jīng)濟(jì)的，據(jù)本工程的情況不宜采用氧化塘處理。</p><p>　　土地處理法，就是按照要對(duì)污水達(dá)到處理的同時(shí)達(dá)到對(duì)控制滲流污染的要求，有計(jì)劃的將污水排放到大面積的土地上下滲，利用土壤的過(guò)濾、吸附、分解以及土壤微生物的代謝能力等物理、化學(xué)、生物化學(xué)等作用，使水達(dá)到凈化，這種方法有利于污水中水肥資源的利用和土壤微粒結(jié)構(gòu)的改

27、善，但是，這種處理需要廣闊的土地面積，而且要注意對(duì)地下水的污染問(wèn)題。在我國(guó)人均土地面積不足的情況下，土地處理法必須與污水的灌溉利用和污水土地利用處理還有一定差距。</p><p>　　人工凈化就是人為的創(chuàng)造條件，使微生物大量繁殖，提高污水中微生物對(duì)水的凈化效率，主要包括活性污泥法與生物膜法，其中以活性污泥法采用較為普遍，是目前國(guó)內(nèi)外城市但是也污水處理的主體工藝。傳統(tǒng)活性污泥法凈化已有較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)資料，

28、運(yùn)行可靠，果好，存在能耗較多和費(fèi)用高等特有以下特點(diǎn)：</p><p>　　a.能可靠的運(yùn)行并保證水質(zhì)凈化的要求；</p><p>　　b.不需要占用大面積的土地；</p><p>　　c.處理后污水即可用于灌溉、非灌溉季節(jié)排放，又不會(huì)造成污染；</p><p>　　d.為以后在經(jīng)濟(jì)條件可以的情況下，進(jìn)行三級(jí)處理供工業(yè)回用打下基礎(chǔ)。</p

29、><p>　　而國(guó)外的污水處理控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：</p><p>　　a.采用集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，按照企業(yè)廠區(qū)的自身情況和工藝分成很多個(gè)控制站，相互之間一般獨(dú)立運(yùn)行。并設(shè)有能中央控制室，在中央控制室里進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和分析。</p><p>　　b.在線監(jiān)測(cè)水質(zhì)和其他因素的傳感器被大量采用，實(shí)施對(duì)水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)控大大的提高了檢測(cè)精度。</p><

30、p>　　c.處理工藝中還采用了智能控制和通信設(shè)備，為監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行提供相應(yīng)的調(diào)整控制方式和信息。</p><p>　　與國(guó)外的污水處理相比較，我國(guó)的污水處理自動(dòng)化起步較晚還有較多的不足：</p><p>　　a.大部分以前建造的污水處理廠自動(dòng)化程度很低，不能很好地實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　b.我國(guó)的在線儀表的穩(wěn)定性還沒(méi)達(dá)到要求，好需要進(jìn)一步提高。</p

31、><p>　　c.在使用進(jìn)口的儀表、級(jí)儀器的維護(hù)方面存在很多的技術(shù)問(wèn)題。</p><p>　　d.我國(guó)的污水處理廠控制系統(tǒng)的監(jiān)護(hù)和通訊功能在硬件及軟件方面存在極大的不足，對(duì)處理的效率和經(jīng)濟(jì)有很大的影響。</p><p>　　1.4 國(guó)內(nèi)污水處理分析：</p><p>　　國(guó)內(nèi)污水處理由于資金成本、環(huán)保意識(shí)等種種原因。污水處理的現(xiàn)狀還是與國(guó)外存在很

32、大的差距。主要的處理方法有：活性污泥法（最為普遍）、生物膜法、反滲透法、離子交換法。 當(dāng)然這些方面宗合使用效果更加。以下介紹下最為普遍的活性污泥法：</p><p>　　基本原理 A/O是Anoxic/Oxic的縮寫(xiě)，它的優(yōu)越性是除了使有機(jī)污染物得到降解之外，還具有一定的脫氮除磷功能，是將厭氧水解技術(shù)用為活性污泥的前處理，所以A/O法是改進(jìn)的活性污泥法。 </p><p>　　A/O工藝將

33、前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機(jī)物水解為有機(jī)酸，使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可溶性有機(jī)物，當(dāng)這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進(jìn)入好氧池進(jìn)行好氧處理時(shí)，提高污水的可生化性，提高氧的效率；在缺氧段異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進(jìn)行氨化（有機(jī)鏈上的N或氨基酸中的氨基）游離出氨（NH3、NH4+），在充足供

34、氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N（NH4+）氧化為HO3-，通過(guò)回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮（N2）完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)污水無(wú)害化處理</p><p>　　第二章 污水處理工藝及主要構(gòu)筑物 </p><p>　　2.1 水處理概述 </p><p>　　基本概念：簡(jiǎn)單講，“水處理”便是通過(guò)物理及化學(xué)

35、的手段，去除水中一些對(duì)生產(chǎn)和生活不需要額的物質(zhì)的過(guò)程。是為了適用于特定的用途而對(duì)水進(jìn)行的沉降及過(guò)濾等水質(zhì)調(diào)理的過(guò)程。常用的水處理包括：污水處理和應(yīng)用水處理兩種。一般包括一下三級(jí)處理：</p><p>　　一級(jí)處理是通過(guò)機(jī)械處理，如格柵和沉淀，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、鐵離子、錳離子、油脂等。</p><p>　　二級(jí)處理是生物處理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉(zhuǎn)化為污泥。

36、</p><p>　　三級(jí)處理是污水的深度處理，它包括營(yíng)養(yǎng)物的去除和通過(guò)加氯、紫外輻射或臭氧技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行消毒。可能會(huì)根據(jù)處理的目標(biāo)和水質(zhì)的不同，有的污水處理過(guò)程并不是包含上述所有過(guò)程。</p><p>　　2.2 SBR污水處理工藝 </p><p>　　SBR污水處理工藝即序批式活泥法，全稱(chēng)：序列間歇式活性污泥(Sequencing Batch Reactor

37、 Activated Sludge Process),簡(jiǎn)稱(chēng)SBR間歇式活性污泥法污水處理工藝，SBR工藝。它是近幾十年來(lái)活性污泥處理系統(tǒng)中較引人注目的一種廢水處理工藝。自20世紀(jì)80年代起，國(guó)外將此工藝逐步應(yīng)用與工業(yè)化生產(chǎn)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)SBR工藝的應(yīng)用也日益增多。從我國(guó)及美國(guó)、加拿大等國(guó)家的應(yīng)用情況看，SBR是一種高效、經(jīng)濟(jì)、可靠、管理簡(jiǎn)便、適合中小水量污水處理的工藝，符合我國(guó)國(guó)情的活性污泥法，有廣闊的應(yīng)用前景。它是基于以懸浮生長(zhǎng)的微

38、生物在好氧條件下對(duì)污水中的有機(jī)物、氨氮等物污染物進(jìn)行講解的廢水生物處理活性污泥的工藝。按時(shí)序來(lái)間歇抱起方式運(yùn)行，改變活性污泥生長(zhǎng)環(huán)境的，被全球廣泛認(rèn)同和采取的污水處理技術(shù)。</p><p><b>　　1.工藝流程</b></p><p>　　一種具有代表性的SBR工藝流程是：通過(guò)格柵預(yù)處理的廢水進(jìn)入集水井，由潛污泵提升進(jìn)入SBR反應(yīng)池，采用水流曝氣機(jī)充氧，處理后的水

39、又排水管排出，剩余污泥靜壓后，有SBR池排入污泥井，污泥作為肥料。</p><p>　　分批式操作：時(shí)間分割的操作方式替代空間分割的 空間操作方式，如SBR運(yùn)用周期由進(jìn)水時(shí)間、反應(yīng)時(shí)間、、沉淀時(shí)間、潷水時(shí)間、排泥時(shí)間和空閑時(shí)間，可以適當(dāng)靈活調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　2.工藝特點(diǎn)</b></p><p>　　SBR工藝優(yōu)點(diǎn)：污水適應(yīng)性強(qiáng)

40、，建設(shè)費(fèi)用較低。</p><p>　　缺點(diǎn)：運(yùn)行穩(wěn)定性差，容易發(fā)生污泥膨脹和污泥流失，分離效果不夠理想。</p><p><b>　　3.適用范圍</b></p><p>　?。?）中小城鎮(zhèn)生活污水和廠礦企業(yè)的工業(yè)污水，尤其是間歇排放和流量變化較大的地方；</p><p>　?。?）需要較高出水水質(zhì)的地方，如風(fēng)景游覽區(qū)、

41、湖泊和港灣等，不但要去除有機(jī)物還要求出去水中的磷，防止和湖泊的富營(yíng)養(yǎng)話化；</p><p>　?。?）水資源緊缺的地方。SBR系統(tǒng)可在生物處理后進(jìn)行物化處理，不需要增加設(shè)施，便于水資源的回收利用。</p><p>　?。?）用地緊張的地方。</p><p>　?。?）對(duì)以建設(shè)的污水處理廠的改造等。</p><p>　　4. SBR工藝還有獨(dú)特

42、的特點(diǎn)。</p><p><b>　　優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　(1)處理工藝流程簡(jiǎn)單分為五個(gè)階段：進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、待機(jī)。</p><p>　　(2)構(gòu)建物數(shù)量少、造價(jià)低：不需要設(shè)出沉池及二沉遲，污泥回流設(shè)施，調(diào)節(jié)池也可省略。便于操作和維護(hù)管理。避免了傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)器處理效率低、占地大的缺點(diǎn)。</p><p&

43、gt;<b>　　(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單</b></p><p>　　2.3 污水處理流程圖</p><p>　　首先污水通過(guò)總管道進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。污水首先經(jīng)過(guò)粗柵格過(guò)濾掉較大的雜質(zhì)，然后污水經(jīng)過(guò)細(xì)柵格過(guò)濾掉較小的雜質(zhì)，由提升泵輸送到沉淀池。接下來(lái)在沉淀池中進(jìn)行水質(zhì)的調(diào)節(jié)，為下一步的反應(yīng)池的處理進(jìn)行準(zhǔn)備。污水由提升泵打到反應(yīng)池中進(jìn)行岀磷脫氨處理。反應(yīng)完成后上層的清澈液取出供

44、用戶使用。池底的污泥一部分通過(guò)剩余污泥泵返回反應(yīng)池，另一部分送到污泥處理車(chē)間進(jìn)行泥餅的制作。工藝流程圖如圖2.3.1所示：</p><p>　　圖2.3.1污水處理流程圖</p><p>　　2.4 污水處理主要構(gòu)筑物 </p><p><b>　　1.格柵間</b></p><p>　　在排水工程中，格柵是用來(lái)去除可能

45、堵塞水泵機(jī)組及管道閥門(mén)的較粗大懸浮物，并保證后續(xù)處理設(shè)施能正常運(yùn)行，是由一組（或多組）想平行的金屬柵條和框架組成，傾斜安裝在進(jìn)水的渠道里，或進(jìn)水泵站集水井的進(jìn)口處，以攔截污水中粗大的懸浮物及雜質(zhì)。其主要由進(jìn)水井、過(guò)水渠組成。</p><p>　　格柵采用階梯式格柵：階梯式格柵除污是從國(guó)外的一種新型格柵除污設(shè)備，其運(yùn)作特點(diǎn)是沒(méi)有耙斗，使用成排的階梯式柵條，靠隔排柵條固定，隔排柵條可移動(dòng)，運(yùn)作時(shí)柵條向上旋轉(zhuǎn)，將截留的

46、柵渣輸送至上一個(gè)階梯，一級(jí)一級(jí)到達(dá)頂部的卸料口。階梯式格柵是一種自清式棒式細(xì)格柵，具有去除污物效率高、耐磨損、體積小、結(jié)構(gòu)靈活和可提升出水面維修等優(yōu)點(diǎn)。常見(jiàn)的其他類(lèi)型細(xì)格柵清污機(jī)安裝就位后，地面以上部分一般有2m高度，而階梯式細(xì)格柵只需約0.6m，所需凈空較低，可降低廠房高度。</p><p><b>　　2.沉淀物</b></p><p>　　其按使用功能分為初次沉

47、淀池和二次沉淀池。初次沉淀池是生物處理法中的預(yù)處理，去除30%的BOD5和55%的懸浮物；二次沉淀池是生物處理構(gòu)筑物后，是生物處理工藝的組成部分。其按水流方向分為平流式沉淀池、豎流式沉淀池和輻流式沉淀池三種。平流式沉淀池的池型是長(zhǎng)方形，一端進(jìn)水，另一端出水，儲(chǔ)泥斗在池進(jìn)口；豎流式沉淀池的池內(nèi)水流由上而下，而拂柳是沉淀池的水流向四周輻流，他們的池型多位圓形，也有放行或多邊形的，在池中央進(jìn)水，池四周出水，儲(chǔ)泥斗在池中央。</p>

48、<p>　　沉淀池一般有豎流式、平流式、斜管/斜板式、以及輻流式等等。根據(jù)位置可分為初沉、中沉和后面的二沉地，初沉主要是出沙和SS（大顆粒懸浮物），中沉和二沉一般是沉降活性污泥或者化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的其它污泥。其作用是用來(lái)處理廢水中的固體懸浮物，使進(jìn)入下一個(gè)沉淀池的廢水渣滓更少；否則，直接排入二級(jí)沉淀池會(huì)堵塞過(guò)濾通道。無(wú)法實(shí)現(xiàn)二次果綠的目的。</p><p><b>　　3.曝氣池</b&

49、gt;</p><p>　　曝氣池是生化處理的主反應(yīng)池，是污水處理的主要工藝階段。利用活性污泥法進(jìn)行污水處理的構(gòu)筑物。池內(nèi)提供一定污水停留時(shí)間，滿足好氧微生物所需要的氧量以及污水與活性污泥充分接觸的混合條件。</p><p>　　曝氣池說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn)就是普通的活性污泥池，曝氣池利用活性污泥法進(jìn)行污水處理的構(gòu)筑物。池內(nèi)提供一定污水停留時(shí)間，滿足好氧微生物所需要的氧量以及污水與活性污泥充分接觸的混合

50、條件。</p><p><b>　　4.污泥消化池</b></p><p>　　消化污泥是經(jīng)過(guò)好氧消化或厭氧消化的污泥，所含有機(jī)物質(zhì)濃度有一定程度的降低，并趨于穩(wěn)定，又被熟污泥。在好氧或厭氧條件下進(jìn)行消化，使污泥中揮發(fā)物含量降低到固體相對(duì)地不易腐爛和不發(fā)惡臭，污泥厭氧消化的目的：減少污泥體積、穩(wěn)定污泥性質(zhì)、提高污泥的脫水效果、利用產(chǎn)生的甲烷氣體。</p>

51、<p>　　典型的污泥處理的工藝流程，包括四個(gè)處理或處理階段。第一階段為污泥濃縮，主要目的是使污泥初步減容，減小后續(xù)處理構(gòu)筑物的容積或設(shè)備容量；第二階段為污泥消化，使污泥中的有機(jī)物分解；第三階段為污泥脫水，是污泥進(jìn)一步減容；第四階段為污泥處置，采用某種途徑將最終的污泥予以消納。</p><p>　　2.5 污水處理廠集散控制系統(tǒng)</p><p>　　DCS是分散控制系統(tǒng)（Dis

52、tributed Control System）的簡(jiǎn)稱(chēng)，國(guó)內(nèi)一般習(xí)慣稱(chēng)為集散控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)是以微處理為基礎(chǔ)的對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)DCS系統(tǒng)。基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便。</p><p><b>　　1.DCS的特點(diǎn)</b></p><p>　　(1)高可靠性：由于DCS將系統(tǒng)控制功

53、能分散在各個(gè)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯(cuò)設(shè)計(jì)，以此當(dāng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)出錯(cuò)時(shí)不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的其他功能的喪失。此外，由于系統(tǒng)中的各個(gè)計(jì)算機(jī)所承擔(dān)的任務(wù)比較單一，可以針對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的功能采用具體特定結(jié)構(gòu)和軟件的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，從而系統(tǒng)的可靠性大大提高。</p><p>　　(2)開(kāi)放性：DCS采用開(kāi)放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，系統(tǒng)中各個(gè)計(jì)算機(jī)采用局域網(wǎng)方式通信及傳輸，當(dāng)需要改變或擴(kuò)充系統(tǒng)功能時(shí)，可將新增計(jì)算機(jī)便捷的連入系統(tǒng)通信中或從網(wǎng)絡(luò)

54、中卸載下來(lái)，幾乎不會(huì)影響其它計(jì)算機(jī)的工作。</p><p>　　(3)靈活性：通過(guò)組態(tài)軟件根據(jù)不同的流程應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行軟件組態(tài)，即確定測(cè)量與控制信號(hào)及相互連接關(guān)系、從控制算法庫(kù)選擇適用的控制規(guī)律以及從圖形庫(kù)調(diào)用基本圖形組形成所需的各種監(jiān)控和報(bào)警畫(huà)面，從而方便地構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)。</p><p>　　(4)協(xié)調(diào)性：各工作站之間通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳送各種數(shù)據(jù)，整個(gè)系統(tǒng)信息共享，協(xié)調(diào)工作，以完成控制系

55、統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。</p><p>　　2.分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　從結(jié)構(gòu)上劃分，DCS包括過(guò)程級(jí)、操作級(jí)和管理級(jí)。</p><p>　　過(guò)程級(jí)主要由過(guò)程控制站、I/O單元和現(xiàn)場(chǎng)儀表組成，是系統(tǒng)控制功能的主要實(shí)施部分。</p><p>　　操作級(jí)包括：操作員站和工程師站，完成系統(tǒng)的操作和組態(tài)。</p>&l

56、t;p>　　管理級(jí)主要是指工廠管理信息系統(tǒng)（MIS），作為DCS更高層次的應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)紙行業(yè)應(yīng)用到這一層的系統(tǒng)較少。</p><p>　　DCS的控制程序：DCS的控制決策是由過(guò)程控制站完成的，所以控制程序是由過(guò)程控制站執(zhí)行的。</p><p>　　典型的DCS體系結(jié)構(gòu)如圖2.5.1所示：</p><p>　　圖2.5.1典型的DCS體系結(jié)構(gòu)</p&g

57、t;<p>　　3.分散控制系統(tǒng)過(guò)程控制站的組成</p><p>　　DCS的過(guò)程控制站是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要由電源、CPU（中央處理器）、網(wǎng)絡(luò)接口和I/O組成。</p><p>　　I/O：控制系統(tǒng)需要建立信號(hào)的輸入及輸出通道，這就是I/O。DCS中的I/O一般是模塊化的，一個(gè)I/O模塊上有一個(gè)或多個(gè)I/O通道，用來(lái)連接傳感器和執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）。</p>

58、<p>　　I/O單元：通常，一個(gè)過(guò)程控制站由幾個(gè)機(jī)架組成，每一個(gè)機(jī)架可以擺放一定數(shù)量的模塊。CPU所在的機(jī)架被稱(chēng)為CPU單元，同在一個(gè)過(guò)程站中只能有一個(gè)CPU單元，其他只用來(lái)擺放I/O模塊的機(jī)架就是I/O單元。</p><p>　　第三章 硬件部分設(shè)計(jì) </p><p>　　3.1 PLC工作原理及特點(diǎn) </p><p>　　國(guó)際電工委員會(huì)IEC對(duì)對(duì)

59、PLC的定義：是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。不僅可以進(jìn)行邏輯控制，也可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，由于其內(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)與算數(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字量或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)沖其功能的原則設(shè)計(jì)。</p><p><b>　

60、　1.基本工作模式</b></p><p>　　PLC分為停止和運(yùn)行模式</p><p>　　(1)停止模式：當(dāng)處于停止工作模式時(shí)PLC只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信服務(wù)等內(nèi)容。</p><p>　　(2)運(yùn)行模式：分為內(nèi)部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理五個(gè)階段。</p><p>　　2.PLC的工作方式</p>

61、<p>　　集中采樣、集中輸出、周期性循環(huán)掃描，“串行”工作方式。</p><p>　　(1)掃描周期：PLC是以循環(huán)掃描來(lái)工作的，每一次掃描所用的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期。與CPU的運(yùn)算速度、I/O點(diǎn)的情況、程序的長(zhǎng)短等有關(guān)。一般1-10ms/K。</p><p>　　(2)輸出滯后：指從PLC的外部輸入信號(hào)發(fā)生變化至它所控制的外部信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)間間隔。一般由輸入模塊的濾波時(shí)間、輸

62、出模塊的滯后時(shí)間、掃描方式引起。</p><p>　　(3)由于PLC是集中采樣，在程序處理階段即使發(fā)生了變化，輸入映像寄存器中的內(nèi)容也不會(huì)變化，要到下一個(gè)周期的輸入采樣階段才會(huì)發(fā)生改變。</p><p><b>　　3.PLC的特點(diǎn)</b></p><p>　　(1)高可靠性：大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，另外還采取了屏蔽和濾波等

63、抗干擾措施，平均故障時(shí)間3-5萬(wàn)小時(shí)。</p><p>　　(2)豐富的I/O借口：對(duì)不同的工業(yè)信號(hào)（如交流、直流、電壓、電流、開(kāi)關(guān)量、模擬量、脈沖等）都有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備（如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、傳感器、變送器、電磁線圈、電機(jī)的啟動(dòng)等）直接連接。</p><p>　　(3)靈活性：不必為每套設(shè)備配置專(zhuān)用的控制裝置，只需改變程序就可。</p><

64、;p>　　(4)采用模塊化結(jié)構(gòu)</p><p>　　(5)便于改進(jìn)和修正</p><p><b>　　(6)節(jié)點(diǎn)利用率高</b></p><p><b>　　(7)模擬調(diào)試</b></p><p>　　(8)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)視</p><p><b>　　(9)快

65、速動(dòng)作</b></p><p>　　(10)體積小、質(zhì)量輕、功耗低</p><p>　　(11)編程簡(jiǎn)單、使用方便</p><p>　　3.2 西門(mén)子S7-300PLC </p><p>　　西門(mén)子S7可編程主要包括300/400兩個(gè)系列，S7-300是中型的PLC，S7-400是大型的PLC。S7-300PLC功能強(qiáng)、速度快、擴(kuò)

66、展靈活，它具有緊湊的無(wú)槽位限制的模塊化結(jié)構(gòu)。S7-300采用U下背板總線將各個(gè)模塊連接起來(lái)，可利用MPI、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)組成網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　1.S7-300的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　S7-300PLC是模擬是中小型的PLC，電源CPU盒其他模塊都是獨(dú)立的，可以通過(guò)U形總線把電源（PS）、CPU和其他模塊緊密的固定在S7-300的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上。每一個(gè)模塊都有一個(gè)

67、總線連接器，后者插在各模塊的背后。電源模塊總是在最左邊然后緊跟CPU過(guò)后是IM接口模塊（如果只用主架導(dǎo)軌就不用選擇IM模塊）</p><p>　　2.S7-300CPU模塊</p><p>　　CPU模塊是控制系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的中央控制責(zé)任，存儲(chǔ)并執(zhí)行程序，實(shí)現(xiàn)通信功能，為U形總線提供5V電源。CPU有4種操作模式：STOP（停機(jī)），STARUP(啟動(dòng)),RUN(運(yùn)行)和HOLD(保持

68、)。在所有的模式中，都可以通過(guò)MPI接口與其他設(shè)備通信。</p><p>　　3.2.1 選用s7-300的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用的是西門(mén)子的SIMATIC系統(tǒng)PLC的S7-300。SIMATIC控制器提供了面向未來(lái)的投資，可以做到主動(dòng)、柔性、經(jīng)濟(jì)的響應(yīng)新挑戰(zhàn)，能給用戶帶來(lái)如下好處：</p><p>　　1.高速CPU和強(qiáng)大的工藝功能可以帶來(lái)更高的生產(chǎn)

69、率。</p><p>　　2.強(qiáng)大的CPU和超大的內(nèi)存容量可以集成新的功能。</p><p>　　3.控制器尺寸減小，大量的集成功能和無(wú)機(jī)柜操作可以減小機(jī)器體積。</p><p>　　4.高效的工程軟件，全集成自動(dòng)化帶來(lái)的集成性和應(yīng)用程序的可重用性可以帶來(lái)更低的市場(chǎng)響應(yīng)時(shí)間。</p><p>　　5.分布式自動(dòng)化可以減少安裝和調(diào)試的時(shí)間和費(fèi)用

70、。</p><p>　　6.對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)和故障安全要求的應(yīng)用可以共用一套系統(tǒng)。</p><p>　　強(qiáng)大的診斷功能可以提高機(jī)器和工廠的可靠。</p><p>　　7.全球190個(gè)國(guó)家和全面的SIMATIC支持可以增加機(jī)器和工程的出口機(jī)會(huì)。</p><p>　　S7-300屬于模塊式PLC，主要由機(jī)架、CPU模塊、信號(hào)模塊、功能模塊、接口模塊、通信

71、處理器、電源模塊和編程設(shè)備組成。SIMATIC S7-300是一種中型的PLC，能適合自動(dòng)化工程中的各種應(yīng)用場(chǎng)合，其模塊化，無(wú)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)分布式的配置以及易于掌握等特性，使得S7-300在實(shí)施各種控制任務(wù)時(shí)，成為一種即經(jīng)濟(jì)又切合實(shí)際的解決方案。它的主要特點(diǎn)有：</p><p>　　1.速度快：極其快速的指令處理大大縮短循環(huán)周期。</p><p><b>　　2.存儲(chǔ)容量大。

72、</b></p><p>　　3.功能強(qiáng)：極強(qiáng)的計(jì)算性能、強(qiáng)勁的內(nèi)部集成功能、全面的故障診斷功能、用戶程序的多級(jí)口令保護(hù)、采用不同性能級(jí)別的CPU，廣泛的適用于應(yīng)用場(chǎng)合。</p><p>　　4.良好的擴(kuò)展性能：一個(gè)系統(tǒng)除一個(gè)主機(jī)架外，根據(jù)需要最多可擴(kuò)展至3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，最多可以安裝32個(gè)模塊，每個(gè)機(jī)架可以插入8個(gè)模塊；主機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架之間通過(guò)接口模塊連接；每個(gè)機(jī)架可以遠(yuǎn)距離獨(dú)立

73、安裝，兩個(gè)機(jī)架之間最長(zhǎng)距離可達(dá)10米。</p><p>　　5.極強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)通訊能力：可以通過(guò)通訊處理器連接AS－1接口、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)和點(diǎn)到點(diǎn)的通訊系統(tǒng)，或通過(guò)集成在CPU中的多點(diǎn)接口(MPI)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其它SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化系統(tǒng)。S7-300可以支持過(guò)程通訊和數(shù)據(jù)通訊兩種通訊形式。</p><p>　　6.采用無(wú)限制的模

74、塊化結(jié)構(gòu)，便利的連接系統(tǒng)，易于安裝維護(hù)。</p><p>　　3.2.2 s7-300與s7-200s7-400和三菱的比較</p><p>　　西門(mén)子S7-300與S7-200和S7-400相比：S7-200系列PLC是一種小型PLC，適用于對(duì)性能要求不高的場(chǎng)合，通訊功能比較弱，不利于上、下位機(jī)的通訊，同時(shí)功能比較簡(jiǎn)單，不能滿足要求；S7-400是大型的PLC，可以掛接300多個(gè)模塊，H

75、系列和HF系列可以完成硬件的冗余，具有極高的處理速度和卓越的通訊性能，可以應(yīng)用與一些特殊要求的領(lǐng)域，它主要應(yīng)用于大型集散控制系統(tǒng)中。由于S7-300是模塊中小型PLC，在一個(gè)系統(tǒng)中最多可擴(kuò)展32個(gè)不同的應(yīng)用模塊，可以滿足絕大多數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合，甚至能完成冗余，可以滿足工藝控制要求，所以不必選擇S7-400來(lái)增加成本。</p><p>　　西門(mén)子S7-300與日本三菱相比：過(guò)程控制與通信控制西門(mén)子是強(qiáng)項(xiàng)，西門(mén)子的模擬量

76、模塊價(jià)格便宜，程序簡(jiǎn)單，而三菱的模擬量模塊價(jià)格昂貴，程序復(fù)雜，西門(mén)子做通信也容易，程序簡(jiǎn)單，三菱在這塊功能較弱。</p><p>　　例如某設(shè)備只是些動(dòng)作控制，如機(jī)械手，可選擇三菱的PLC，某設(shè)備有伺服或步進(jìn)要進(jìn)行定位控制，也選三菱的PLC;像中央空調(diào)，污水處理，溫度控制等這類(lèi)有很多模擬量要處理的就要選西門(mén)子的PLC比較合適，某設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)有很多儀表的數(shù)據(jù)要用通信進(jìn)行采集，選西門(mén)子的好控制。</p>&

77、lt;p>　　所以經(jīng)對(duì)比從實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性等各個(gè)方面來(lái)看，選用德國(guó)西門(mén)子的S7-300完成本次課題設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.3 傳感器的選擇 </p><p>　　傳感器（transducer/sensor）是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并按一定的規(guī)律變換為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和檢測(cè)的重要環(huán)節(jié)

78、。</p><p>　　3.3.1液位傳感器以及液位差傳感器的選擇</p><p>　　超聲波液位計(jì)是一種非接觸式液體液位測(cè)量?jī)x?？捎糜跍y(cè)量各種容器或管道內(nèi)液體的液位高低和流量大小，也可用于水泵、水庫(kù)、江河的水位測(cè)量尤其適用于污水、有腐蝕性的場(chǎng)合。</p><p>　　本系統(tǒng)選擇西門(mén)子7ML5211-1DA11液位傳感器（量程1-5米），作為沉淀池、反應(yīng)池、污泥處理

79、池的液位高度測(cè)量?jī)x器。一方面這個(gè)量程可以避免由于盲區(qū)導(dǎo)致測(cè)量誤差，同時(shí)可以滿足工藝要求。</p><p>　　3.3.2 PH傳感器的選擇</p><p>　　本系統(tǒng)PH傳感器主要用于檢測(cè)反應(yīng)池以及污泥處理池中污水濃度。因?yàn)镻H值得大小會(huì)嚴(yán)重的影響反應(yīng)程度以及污泥的效果。因此這里選用MTTERTOLEDO生產(chǎn)的PH傳感器型號(hào)為PH2100-PA。該P(yáng)H傳感器可直接與PROFIBUS-DP

80、網(wǎng)絡(luò)通信可以很方便的實(shí)現(xiàn)與集散控制系統(tǒng)的掛接。</p><p>　　3.3.3 DO儀的選擇（含氧量）</p><p>　　污水處理反應(yīng)池中的氧氣的濃度直接影響反應(yīng)程度以及決定出水質(zhì)量。因此檢測(cè)反應(yīng)池中氧氣的濃度是十分必要的，以便保證反應(yīng)池中的有氧和無(wú)氧反應(yīng)的進(jìn)行徹底，提高出水質(zhì)量。本系統(tǒng)選擇上海宇策電子有限公司代理的YC6308DTF溶氧儀。該DO儀具有一個(gè)RS485接口可以方便的實(shí)現(xiàn)

81、PLC進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)在線的檢測(cè)。</p><p>　　3.4 污水處理生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) </p><p><b>　　1.總體功能設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本文的集散控制系統(tǒng)上位機(jī)采用PC機(jī)作為操作員站，主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)調(diào)整的功能 。下位機(jī)采用PLC作為現(xiàn)場(chǎng)控制站，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制、數(shù)據(jù)采集和反饋功能。上位機(jī)

82、采用普通的PC機(jī)加CP5613通信卡，通過(guò)插在PCI插槽的CP5613通信卡實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)的通訊。由于監(jiān)控室沒(méi)有強(qiáng)的干擾源，以此采用普通的PC機(jī)可以保證與下位機(jī)的通訊穩(wěn)定。同時(shí)由于數(shù)據(jù)傳輸量不是很大可以滿足通訊處理要求。由于PC機(jī)配置比較高，可以及時(shí)處理控制過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，可以滿足工藝要求。</p><p><b>　　2.具體結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　根據(jù)本

83、系統(tǒng)SBR工藝的具體要求工藝流程的控制要求，污水處理系統(tǒng)主要分為三個(gè)區(qū)，即預(yù)處理區(qū)、反應(yīng)池區(qū)、污泥處理區(qū)，其中預(yù)處理區(qū)主要實(shí)現(xiàn)機(jī)械處理階段，過(guò)濾較大的雜質(zhì)，同時(shí)調(diào)節(jié)水質(zhì)。反應(yīng)池區(qū)主要是生化處理階段。污泥處理區(qū)主要針對(duì)水處理產(chǎn)生的污泥進(jìn)行處理，由于工藝是獨(dú)立的所以單獨(dú)劃分為一個(gè)區(qū)。因此采用三臺(tái)PLC作為下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。同時(shí)PLC可以適應(yīng)嚴(yán)酷的工作環(huán)境，同時(shí)還能保證工作的穩(wěn)定性。</p><p>　　其

84、中對(duì)預(yù)處理區(qū)的控制主要包括粗格柵、細(xì)格柵、提升泵、沉淀池四個(gè)主要工藝設(shè)備的自動(dòng)控制。反應(yīng)池區(qū)主要包括兩個(gè)SBR反應(yīng)池。污泥處理區(qū)主要包括對(duì)輸送機(jī)、濃縮脫水一體機(jī)以及一些經(jīng)出水閥門(mén)。</p><p>　　第四章 PLC程序設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 STEP7軟件的介紹</p><p>　　1. STEP7 編程軟件</p><p

85、>　　STEP7 編程軟件是一個(gè)用于SIMATIC 可編程邏輯控制器的組態(tài)和編程的標(biāo) 準(zhǔn)軟件包。STEP7 標(biāo)準(zhǔn)軟件包中提供一系列的應(yīng)用工具，如：SIMATIC 管理器、 符號(hào)編輯器、硬件診斷、編程語(yǔ)言、硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)等。STEP7 編程軟件可 以對(duì)硬件和網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)組態(tài)，具有簡(jiǎn)單、直觀、便于修改等特點(diǎn)。該軟件提供了在 線和離線編程的功能，可

86、以對(duì)PLC 在線上載或下載。利用STEP7 可以方便地創(chuàng) 建一個(gè)自動(dòng)化解決方案。如圖4.1所示。</p><p>　　STEP7中集成三種編程語(yǔ)言：（LAD）梯形圖語(yǔ)言，STL語(yǔ)言，F(xiàn)BD語(yǔ)言。編程時(shí)可以自由選擇。</p><p>　　本課題現(xiàn)場(chǎng)控制站（下位機(jī)）PLC控制程序主要包括三個(gè)區(qū)：預(yù)處理區(qū)、反應(yīng)池區(qū)、污泥處理區(qū)。其中預(yù)處理區(qū)里包括粗格柵、提升泵、細(xì)格

87、柵和沉淀池這四個(gè)子控制區(qū)。反應(yīng)池區(qū)主要是根據(jù)SBR工藝要求實(shí)現(xiàn)對(duì)攪拌機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、潷水器以及污泥回流泵等設(shè)備的自動(dòng)控制。污泥處理區(qū)也按照污泥處理的工藝要求實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥脫水機(jī)、輸送機(jī)的控制。</p><p><b>　　圖4.1</b></p><p>　　2. PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟與傳統(tǒng)的繼

88、電器相比較，組件的選擇代替了原來(lái)的器件選擇，程序設(shè)計(jì)代替了原來(lái)的邏輯電路設(shè)計(jì)。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟為：</p><p>　?。?）系統(tǒng)規(guī)劃：根據(jù)工藝流程分析控制要求和任務(wù)書(shū)中的技術(shù)條件來(lái)明確控制任務(wù)；確定所需要的用戶輸入設(shè)備（按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器等）和輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等），估算PLC的I/O點(diǎn)數(shù)；選擇合適的PLC類(lèi)型；特殊模塊的選擇，，包括機(jī)型

89、的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。</p><p>　?。?）硬件設(shè)計(jì)：根據(jù)總體方案完成電氣控制原理圖、連接圖等基本圖樣的設(shè)計(jì)工作。</p><p>　?。?）軟件設(shè)計(jì)：分配、定義PLC的I/O口；根據(jù)狀態(tài)流程圖和電氣控制原理圖進(jìn)行編程</p><p>　　4.2 預(yù)處理區(qū)PLC控制程序 </p><p>　　本系統(tǒng)預(yù)處

90、理區(qū)PLC控制程序主要包括粗柵格區(qū)、提升區(qū)、細(xì)柵格區(qū)和沉淀區(qū)四個(gè)子區(qū)域的自動(dòng)控制程序。首先在STEP7軟件中進(jìn)行預(yù)處理區(qū)PLC的I/O地址分配。這只是進(jìn)行編寫(xiě)的第一步，只有在變量表中給具體的設(shè)備分配相應(yīng)的地址，程序執(zhí)行時(shí)候才可以找到具體的設(shè)備。</p><p>　　4.2.1 粗格柵PLC控制程序 </p><p>　　先于自動(dòng)方式。具體控制要求如下：</p><p&

91、gt;　　(1)自動(dòng)方式是根據(jù)粗柵格前后液位差來(lái)啟動(dòng)格柵除污機(jī)，當(dāng)前后液位差低于0.2m（說(shuō)明污物增多）開(kāi)啟1#格柵除污機(jī)。</p><p>　　(2)當(dāng)開(kāi)啟格柵除污機(jī)后，粗柵格的作用主要過(guò)濾掉水中較大的雜質(zhì)。有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，手動(dòng)方式優(yōu)開(kāi)啟壓榨機(jī)，壓榨機(jī)與格柵除污機(jī)實(shí)行聯(lián)動(dòng)。</p><p>　　(3)壓榨機(jī)開(kāi)啟后，延時(shí)30s開(kāi)啟柵渣輸送機(jī)。一旦格柵除污機(jī)啟動(dòng)至少工作10分鐘才允許停

92、機(jī)。</p><p>　　(4)若液面高度大于0.2m小于0.4則開(kāi)啟2#格柵除污機(jī)。</p><p>　　(5)若液面高度大于0.4m則報(bào)警，同時(shí)關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)。</p><p>　　流程圖如圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2PLC控制粗柵格流程圖</p><p>　　4.2.2 提升泵PLC控制程序 &l

93、t;/p><p><b>　　1.提升泵控制流程</b></p><p>　　提升泵的主要作用是把污水從一個(gè)處理區(qū)打到另一個(gè)處理區(qū)。工作方式有兩種：手動(dòng)和自動(dòng)，手動(dòng)方式優(yōu)先級(jí)高于自動(dòng)方式。具體控制要求如下所述：</p><p>　　(1)提升泵的自動(dòng)工作方式主要依靠液位的變化來(lái)工作。當(dāng)處于低液位時(shí)候開(kāi)啟1臺(tái)泵。</p><p&g

94、t;　　(2)當(dāng)處于高液位是開(kāi)啟3泵。</p><p>　　(3)當(dāng)處于超高液位時(shí)候開(kāi)啟全部泵包括備用泵同時(shí)報(bào)警。</p><p>　　(4)各泵按順序啟動(dòng)，停止時(shí)按先起后停的方式進(jìn)行停止。</p><p>　　(5)為了防止一些泵長(zhǎng)時(shí)間不用，則每隔5天把序號(hào)換一次。變換方式為1-4#（備用泵），2#-1#，3#-2#，4#-1#。</p><p

95、>　　2.提升泵工作流程如圖4.3所示：</p><p>　　圖4.3提升泵工作流程圖</p><p>　　3.提升泵PLC硬件接線圖如圖4.4所示：</p><p>　　圖4.4提升泵PLC硬件接線圖</p><p>　　4.2.3 細(xì)格柵PLC控制程序 </p><p><b>　　1.細(xì)柵格控制

96、流程</b></p><p>　　細(xì)柵格的主要作用是過(guò)濾掉較小的雜質(zhì)，為后序的沉淀池工藝做準(zhǔn)備。工作方式有兩種：手動(dòng)和自動(dòng)，手動(dòng)控制方式優(yōu)先于自動(dòng)控制方式。具體控制要求如下所述：</p><p>　　(1)細(xì)柵格采用時(shí)間控制方式工作，開(kāi)機(jī)20min停1h。</p><p>　　(2)同樣壓榨機(jī)和柵格除污機(jī)采用聯(lián)動(dòng)的方式。</p><p

97、>　　(3)柵渣輸送機(jī)延后30s后啟動(dòng)。</p><p>　　2.細(xì)柵格PLC硬件接線圖如圖4.5所示</p><p>　　圖4.5細(xì)柵格PLC硬件接線圖</p><p>　　3.細(xì)柵格PLC工作流程圖如圖4.6所示</p><p>　　圖4.6細(xì)柵格PLC工作流程圖</p><p>　　4.2.4 沉淀池PL

98、C控制程序 </p><p><b>　　1.沉淀池控制流程</b></p><p>　　沉淀池主要作用是沉淀細(xì)小雜物，調(diào)節(jié)水質(zhì)，為反應(yīng)池水處理做準(zhǔn)備。具體控制要求如下所述：</p><p>　　(1)先設(shè)定一個(gè)工藝值（4h），當(dāng)除污設(shè)備的停機(jī)時(shí)間到達(dá)4h，則啟動(dòng)攪拌機(jī)。</p><p>　　(2)若除污機(jī)設(shè)備工作時(shí)間超

99、過(guò)設(shè)定工藝時(shí)間值1h則攪拌機(jī)停機(jī)。攪拌的目的是先進(jìn)行厭氧反應(yīng)，達(dá)到脫磷的目的。</p><p>　　(3)當(dāng)攪拌機(jī)停止工作后先啟動(dòng)排泥泵，經(jīng)過(guò)1min后啟動(dòng)輸送機(jī)，輸送機(jī)15分鐘停機(jī)。</p><p>　　(4)停止時(shí)候順序相反，先停止排泥泵再停止輸送機(jī)。</p><p>　　2.沉淀池PLC工作流程圖如圖4.7示：</p><p>　　圖4

100、.7沉淀池PLC工作流程圖</p><p>　　3.沉淀池PLC硬件接線圖如圖4.8所示：</p><p>　　圖4.8沉淀池PLC硬件接線圖</p><p>　　4.預(yù)處理區(qū)I\O地址分配表見(jiàn)表1</p><p><b>　　表1</b></p><p>　　4.3 反應(yīng)池PLC控制程序 <

101、;/p><p><b>　　1.反應(yīng)池控制流程</b></p><p>　　反應(yīng)池地SBR工藝的核心設(shè)備，是進(jìn)行水處理的關(guān)鍵步驟。其工作方式有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，其中自動(dòng)工作采用時(shí)間控制方式。手動(dòng)工作方式優(yōu)先自動(dòng)工作方式。具體控制要求如下：</p><p>　　(1)首先根據(jù)液位高度開(kāi)啟進(jìn)水閥門(mén)，啟動(dòng)提升泵，攪拌器。開(kāi)啟攪拌器主要是進(jìn)行厭氧反應(yīng)除磷

102、。當(dāng)反應(yīng)池液位達(dá)到一定高度停止提升泵，關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)，停止攪拌器。</p><p>　　(2)進(jìn)水閥門(mén)關(guān)閉后開(kāi)啟鼓風(fēng)機(jī)，回流污泥泵。曝氣3h后關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)和回流污泥泵。</p><p>　　(3)關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)1h，吸水器開(kāi)始抽取上層的清水。當(dāng)液位高度下降到一定程度時(shí)候關(guān)閉吸水器。</p><p>　　(4)剩余污泥泵在吸水器停止工作開(kāi)始運(yùn)行，排泥到污泥池。剩余污泥泵工作1

103、h后關(guān)閉。</p><p>　　(5)當(dāng)剩余污泥泵停止工作后一個(gè)循環(huán)結(jié)束，開(kāi)始下一個(gè)周期運(yùn)行。</p><p>　　2.反應(yīng)池PLC工作流程圖如圖4.9所示</p><p>　　圖4.9反應(yīng)池PLC工作流程圖</p><p>　　3.反應(yīng)池PLC硬件接線圖如圖4.10所示</p><p>　　圖4.10反應(yīng)池PLC硬件

104、接線圖</p><p>　　4.反應(yīng)池PLC的I/O地址分配表見(jiàn)表2：</p><p><b>　　表2</b></p><p>　　4.4 污泥處理池PLC控制程序 </p><p>　　1.污泥處理池控制流程</p><p>　　污泥處理池的主要工作是對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生的污泥進(jìn)行處理污泥處理池有兩

105、種工作方式：手動(dòng)和自動(dòng)，手動(dòng)方式優(yōu)先于自動(dòng)工作方式。具體要求如下所述：</p><p>　　(1)當(dāng)污泥池液面達(dá)到一定高度，開(kāi)啟污泥投加泵，把污泥運(yùn)到污泥濃縮脫水一體機(jī)。其中當(dāng)液面達(dá)到高液位開(kāi)啟2臺(tái)污泥投泥泵，若液面達(dá)到超高液位則報(bào)警。</p><p>　　(2)污泥投加泵啟動(dòng)后，延時(shí)10s后，濃縮脫水一體機(jī)工作。</p><p>　　(3)濃縮脫水一體機(jī)工作后，然

106、后在延時(shí)10s后輸送機(jī)也開(kāi)始工作把污泥運(yùn)往堆泥場(chǎng)。</p><p>　　(4)自動(dòng)加藥機(jī)隨同濃縮脫水一體機(jī)開(kāi)始工作，一起結(jié)束工作。</p><p>　　2.污泥處理池PLC硬件接線圖如圖4.11所示：</p><p>　　圖4.11污泥處理池PLC硬件接線圖</p><p>　　3.污泥處理池PLC工作流程圖如圖4.12所示：</p&g

107、t;<p>　　圖4.12污泥處理池PLC工作流程圖</p><p>　　4.污泥處理池PLC的I/O地址分配表見(jiàn)表3：</p><p><b>　　表3</b></p><p>　　第五章 污水處理的系統(tǒng)調(diào)試</p><p>　　5.1 STEP7的編程語(yǔ)言</p><p>　　

108、PLC的用戶程序是設(shè)計(jì)人員根據(jù)控制要求，通過(guò)PLC編程語(yǔ)言的編制設(shè)計(jì)的定義了5中編程語(yǔ)言。</p><p>　　1.指令表：西門(mén)子稱(chēng)為語(yǔ)句表（STL）。</p><p>　　2.結(jié)構(gòu)文本：西門(mén)子稱(chēng)為結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言（SCL）。</p><p>　　3.梯形圖：西門(mén)子稱(chēng)為L(zhǎng)AD。</p><p>　　4.功能圖：標(biāo)準(zhǔn)中稱(chēng)為功能方框圖語(yǔ)言。<

109、/p><p>　　5.順序功能圖：對(duì)應(yīng)于西門(mén)子的S7Graph。</p><p>　　在編程是可以自行選擇如圖5.1所示：</p><p><b>　　圖5.1</b></p><p><b>　　5.2系統(tǒng)組態(tài)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的組態(tài)圖如圖5.2、5.3所示：

110、</p><p><b>　　圖5.2</b></p><p><b>　　圖5.3</b></p><p>　　5.3 用STEP7編程軟件調(diào)試</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用以西門(mén)子公司的可編程控制器STEP 7進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　首先在WINDOWS環(huán)境下

111、打開(kāi)STEP 7軟件，向軟件中輸入程序，待程序輸入完畢將其變換后寫(xiě)入PLC中。寫(xiě)入完畢后，打開(kāi)菜單欄中仿真軟件，將程序下載在到軟件當(dāng)中，運(yùn)行軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC過(guò)程的監(jiān)控功能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，動(dòng)作相應(yīng)開(kāi)關(guān)，模擬污水處理系統(tǒng)的工作過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意觀察程序運(yùn)行的變化過(guò)程。若輸入的程序有問(wèn)題，對(duì)程序進(jìn)行修改，經(jīng)變換后再寫(xiě)入PLC中調(diào)試。具體程序見(jiàn)附錄。</p><p>　　用STEP7編程軟件進(jìn)行仿真調(diào)試，首先雙擊打

112、開(kāi)仿真器圖標(biāo)如圖5.4所示，然后根據(jù)編寫(xiě)的程序插入輸入輸出變量如圖5.5所示。</p><p><b>　　圖5.4</b></p><p><b>　　圖5.5</b></p><p>　　5.4 顯示仿真 CPU 的LED指示燈</p><p>　　CPU 顯示對(duì)象提供了一組與真正 CPU 上的

113、 LED 指示燈相對(duì)應(yīng)的指示燈：</p><p>　　SF：（分布式外圍設(shè)備或遠(yuǎn)程 I/O）指示與分布式（遠(yuǎn)程）I/O 的通信狀態(tài)。</p><p>　　DC：（電源）指示 CPU 的電源處于打開(kāi)還是關(guān)閉狀態(tài)。</p><p>　　RUN： 指示 CPU 是否處于 RUN 模式。</p><p>　　STOP：指示 CPU 是否處于 STOP