污水處理廠(chǎng)的PLC控制系統(tǒng)

1、一、 題目：污水處理廠(chǎng)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、 指導(dǎo)思想和目的：通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和技能解決問(wèn)題的本領(lǐng)，鞏固和加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解；培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究的習(xí)慣和工作能力；培養(yǎng)學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)和科學(xué)研究的思想，樹(shù)立實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)工作態(tài)度。三、 設(shè)計(jì)任務(wù)或主要技術(shù)指標(biāo)：1）：對(duì)PLC可編程控制器的認(rèn)識(shí)2）：PLC主站與分站的連接3）：用PLC自動(dòng)控制調(diào)速四、 設(shè)計(jì)進(jìn)度與要求：第一二周：對(duì)PLC可編程控制器的認(rèn)識(shí)第三四周：污水處理廠(chǎng)的PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)介第五六周：污水處理廠(chǎng)的PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理第七八周：報(bào)告的總結(jié)和答辯。五、 主要參考書(shū)及參考資料：1肖清、王

2、中鋒.西門(mén)子PLC課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).20092李正熙等.電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng).北京：冶金工業(yè)出版社，19973康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社.20054王兆安等.電力電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ，20035胡壽松等.自動(dòng)控制原理.北京：科學(xué)出版社，20046孫亮等.自動(dòng)控制原理.北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，2001摘 要本文主要介紹了 PLC在城市污水處理中的具體應(yīng)用，系統(tǒng)介紹了城市污水處理工藝流程以及PLC的污水處理實(shí)施方案，介紹了城市污水處理廠(chǎng)監(jiān)空系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的方法。為了提高污水處理廠(chǎng)的運(yùn)行管理水平， PLC是該系統(tǒng)的重要組成單元，各單元按一定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)互連構(gòu)成污水處理廠(chǎng)的控制系統(tǒng)。

3、研究結(jié)果表明，該系統(tǒng)不僅具有較強(qiáng)的并行協(xié)調(diào)處理能力，而且具有高可靠性、靈活性和可擴(kuò)展性，以及高速處理能力等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合某污水處理廠(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，介紹污水處理廠(chǎng)的設(shè)備組成、自動(dòng)化控制方式和PLC各工作站的功能、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成在污水處理中的應(yīng)用，總結(jié)自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)提高生產(chǎn)效率、減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員、提高安全性發(fā)揮的良好效果。關(guān)鍵詞：電梯；PLC；傳感器；污水處理目 錄1.污水處理工藝流程的簡(jiǎn)介11.1工藝流程圖11.2 對(duì)工藝流程的闡述21.3 主要設(shè)備的組成及控制方式31.4粗格柵、細(xì)格柵、提升泵房的設(shè)備控制31.5 沉砂池、生化池、沉淀池、污泥回流泵房和鼓風(fēng)機(jī)房的設(shè)備控制41.6 脫水機(jī)房4

4、1.7 PLC控制系統(tǒng)51.7.1 PLC控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及功能51.7.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)61.7.3 上位機(jī)組態(tài)功能61.8 系統(tǒng)構(gòu)成及其布局72 污水處理中的PLC82.1 概述82.1.1 PLC設(shè)計(jì)綜述82.2 PLC在污水處理中的部分運(yùn)用92.2.1中央控制室92.2.2 控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)92.2.3 分現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程PLC控制系統(tǒng)102.2.4 廠(chǎng)級(jí)管理PLC系統(tǒng)122.3 PLC設(shè)備及儀表選型132.4 儀表的動(dòng)力要求162.5主要PLC設(shè)備表及其說(shuō)明163 PLC設(shè)計(jì)183.1 PLC簡(jiǎn)介183.2 PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)183.3 控制軟件223.4 對(duì)污水處理系統(tǒng)中兩個(gè)PLC子站的控

5、制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)233.4.1對(duì)5#PLC子站皮帶運(yùn)輸機(jī)的控制程序設(shè)計(jì)233.5 PLC設(shè)計(jì)小結(jié)27總 結(jié)28致 謝29參考文獻(xiàn)30污水處理廠(chǎng)的PLC控制系統(tǒng)1.污水處理工藝流程的簡(jiǎn)介在我國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平的提高，對(duì)生態(tài)環(huán)境的要求日益提高，要求越來(lái)越多的污水處理后達(dá)標(biāo)排放。在全國(guó)乃至世界范圍內(nèi)，正在興建及待建的污水廠(chǎng)也日益增多。有學(xué)者曾根據(jù)日處理污水量將污水處理廠(chǎng)分為大、中、小三種規(guī)模：日處理量大于10萬(wàn)m3為大型處理廠(chǎng)，1-10m3萬(wàn)為中型污水處理廠(chǎng)，小于1萬(wàn)m3的為小型污水處理廠(chǎng)。近年來(lái)，大型污水處理廠(chǎng)建設(shè)數(shù)量相對(duì)減少，而中小型污水廠(chǎng)則越來(lái)越多。如何搞好中、小型污水處理廠(chǎng)，特

6、別是小型污水廠(chǎng)，是近幾年許多專(zhuān)家和工程技術(shù)人員比較關(guān)注的問(wèn)題。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。因此近些來(lái)，我國(guó)的城市水資源進(jìn)一步緊張，許多城市嚴(yán)重缺水。與此同時(shí)，水資源的污染卻日益嚴(yán)重，也因此許多城市都規(guī)劃和建設(shè)了水污水處理廠(chǎng)，來(lái)改變目前水資源緊缺且污染的現(xiàn)狀。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(chǎng)必然是向著高度自動(dòng)化和無(wú)人職守的方向發(fā)展。目前，PLC在其穩(wěn)定性和高度自動(dòng)化程度的不斷加強(qiáng)，使PLC成為在城市污水處理自動(dòng)化方面的首選。1.1工藝流程圖可編程控制器（Pro

7、grammable Logic Controller）簡(jiǎn)稱(chēng)PLC或PC，在現(xiàn)代工業(yè)控制中占有重要地位。本文對(duì)其基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹?？删幊炭刂破鳎≒rogrammable Logic Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制器應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器（Programmable Logic），簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱(chēng)作可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。首先從

8、廠(chǎng)外污水泵站提升到污水處理廠(chǎng)的污水，經(jīng)過(guò)粗格柵，去除污水中較大的垃圾、漂浮物；通過(guò)5臺(tái)100KW和3臺(tái)54KW的污水泵將污水提升到細(xì)格柵，將較小的漂浮物去除；在沉砂池?cái)嚢?、除砂；然后進(jìn)入生化池進(jìn)行厭氧、耗氧處理，經(jīng)沉淀池泥水分離，上層澄清液作為凈化后的清潔排放水；沉淀下來(lái)的污泥一部分回流到生化池再生利用，一部分作為剩余污泥回流到污泥濃縮池，進(jìn)一步濃縮，通過(guò)污泥處理系統(tǒng)，把泥漿態(tài)的污泥脫水、壓濾，形成干污泥餅（如圖1所示）圖11.2 對(duì)工藝流程的闡述首先從廠(chǎng)外污水泵站提升到污水處理廠(chǎng)的污水，經(jīng)過(guò)粗格柵，去除污水中較大的垃圾、漂浮物；通過(guò)5臺(tái)100KW和3臺(tái)54KW的污水泵將污水提升到細(xì)格柵，將較

9、小的漂浮物去除；在沉砂池?cái)嚢?、除砂；然后進(jìn)入生化池進(jìn)行厭氧、耗氧處理，經(jīng)沉淀池泥水分離，上層澄清液作為凈化后的清潔排放水；沉淀下來(lái)的污泥一部分回流到生化池再生利用，一部分作為剩余污泥回流到污泥濃縮池，進(jìn)一步濃縮，通過(guò)污泥處理系統(tǒng)，把泥漿態(tài)的污泥脫水、壓濾，形成干污泥餅（如圖2所示）。圖21.3 主要設(shè)備的組成及控制方式活性污泥法的曝氣方式可分為兩大類(lèi)：鼓風(fēng)曝氣及機(jī)械曝氣兩大類(lèi)。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的主要設(shè)備是鼓風(fēng)機(jī)及擴(kuò)散系統(tǒng)。小污水廠(chǎng)的鼓風(fēng)機(jī)一般采用羅茨風(fēng)機(jī)及小型離心 風(fēng)機(jī)。分散系統(tǒng)一般采用微孔曝氣器。但必須是適應(yīng)于間歇曝氣的運(yùn)行方式。鼓風(fēng)機(jī)往往安裝在SBR池旁邊，以減少管路系統(tǒng)的造價(jià)。由于污水廠(chǎng)較小

10、，一般不設(shè) 鼓風(fēng)機(jī)房，僅在鼓風(fēng)機(jī)上設(shè)罩棚。這主要適用于廠(chǎng)礦企業(yè)內(nèi)的污水處理廠(chǎng)，不嚴(yán)格控制噪音的情況。如果污水廠(chǎng)毗臨生活小區(qū)，若采用鼓風(fēng)曝氣則必須建鼓風(fēng)機(jī)房， 同時(shí)還要有相應(yīng)的降噪措施，這樣情況下宜采用機(jī)械曝氣方式。（如表1）表1污水處理廠(chǎng)的設(shè)備均采用三級(jí)控制方式，即現(xiàn)場(chǎng)控制方式、MCC控制方式和微機(jī)控制方式。目前，以MCC控制為基礎(chǔ)，PLC控制為主導(dǎo)的控制方式始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前污水處理廠(chǎng)對(duì)自動(dòng)化的需要。1.4粗格柵、細(xì)格柵、提升泵房的設(shè)備控制粗

11、格柵、細(xì)格柵的控制分為現(xiàn)場(chǎng)控制和遠(yuǎn)程控制兩種模式。遠(yuǎn)程控制模式由PLC和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)，它包括微機(jī)手動(dòng)和微機(jī)自動(dòng)，而微機(jī)自動(dòng)控制方式為：（1）水位差控制方式，通過(guò)格柵機(jī)運(yùn)行液位差計(jì)的測(cè)量值用來(lái)反映格柵阻塞程度，并傳輸?shù)絇LC控制器，進(jìn)行分析計(jì)算。當(dāng)液位差超過(guò)預(yù)設(shè)的數(shù)值，控制格柵運(yùn)行；（2）時(shí)間設(shè)置控制方式，在上位機(jī)的INTERACT組態(tài)軟件中設(shè)置格柵機(jī)運(yùn)行時(shí)間和停機(jī)時(shí)間，經(jīng)PLC控制器的程序運(yùn)算指揮MCC對(duì)格柵機(jī)進(jìn)行控制。提升泵運(yùn)行控制以遠(yuǎn)程控制為主。某污水處理廠(chǎng)有兩個(gè)提升泵站，每個(gè)泵站設(shè)有一個(gè)PLC工作站與廠(chǎng)內(nèi)主站聯(lián)絡(luò)（如圖3所示）。圖3它們距污水處理廠(chǎng)約45公里。為實(shí)現(xiàn)進(jìn)水提升泵的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制

12、的安全、可靠，水位測(cè)量和提升泵的流量測(cè)量和數(shù)據(jù)分析、傳輸、控制等設(shè)備是不可缺少的，所以在進(jìn)水泵房處安裝了液位計(jì)，測(cè)量泵井的水位；每臺(tái)提升泵的提升管安裝電磁流量計(jì)，測(cè)量每臺(tái)提升泵工作的瞬時(shí)流量；兩個(gè)PLC工作站分別擔(dān)負(fù)各泵站的設(shè)備控制、設(shè)備保護(hù)、數(shù)據(jù)采樣、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)茸饔?。根?jù)測(cè)量值對(duì)應(yīng)控制程序，自動(dòng)控制提升泵的運(yùn)行組合。這樣可以根據(jù)廠(chǎng)外來(lái)水量準(zhǔn)確及時(shí)地調(diào)整泵運(yùn)行數(shù)量，減少設(shè)備疲勞；同時(shí)可以取消傳統(tǒng)泵站三班倒的人力資源耗費(fèi)。1.5 沉砂池、生化池、沉淀池、污泥回流泵房和鼓風(fēng)機(jī)房的設(shè)備控制砂攪拌器的自動(dòng)運(yùn)行通過(guò)進(jìn)水電磁流量計(jì)控制，而抽砂泵的運(yùn)行狀態(tài)是由微機(jī)對(duì)其開(kāi)、停時(shí)間的設(shè)置控制的。 生化池厭氧

13、區(qū)的攪拌器、沉淀池的吸刮泥機(jī)、污泥回流泵房的閥門(mén)和回流泵都是由微機(jī)觸發(fā)指令通過(guò)PLC控制。 生化池好氧區(qū)的DO計(jì)、MLSS計(jì)、ORP計(jì)、空氣調(diào)節(jié)閥和HV-TURBO鼓風(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(chǎng)工藝的核心。該系統(tǒng)控制思路：PLC通過(guò)對(duì)DO的檢測(cè)，自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣閥的開(kāi)度；當(dāng)檢測(cè)到空氣閥的調(diào)節(jié)不能滿(mǎn)足DO的需要時(shí)，再著行調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)導(dǎo)葉片的開(kāi)度（目前各污水廠(chǎng)在該系統(tǒng)的應(yīng)用都不理想，主要問(wèn)題是溶解氧的測(cè)量值滯后、不穩(wěn)定及空氣閥門(mén)的選型）；PLC檢測(cè)DO計(jì)、MLSS計(jì)、ORP計(jì)的值傳送上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實(shí)時(shí)掌握厭氧段與好氧段、污泥濃

14、度等狀況，及時(shí)調(diào)整工藝控制。1.6 脫水機(jī)房脫水機(jī)房的設(shè)備主要擔(dān)負(fù)由污泥提升泵將回流泵井的剩余污泥與污泥絮凝劑按比例混合進(jìn)行脫水處理的任務(wù)。污泥與溶解成一定濃度的絮凝劑混合后，污泥中的固體顆粒被凝聚成絮團(tuán)，并分離出自由水，然后被輸送到帶式污泥脫水機(jī)上，經(jīng)頂脫水區(qū)、重力脫水區(qū)、楔形脫水區(qū)、壓濾脫水區(qū)后形成濾餅排出。設(shè)備的控制思路是以時(shí)序的邏輯控制為主導(dǎo)，污泥和絮凝劑混合的比例通過(guò)污泥電磁流量計(jì)、清水流量計(jì)和投藥泵投藥量實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)流程控制原理圖（如圖4所示）。 圖4脫水機(jī)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制時(shí)序： 條件：各設(shè)備準(zhǔn)備就緒，無(wú)故障；空壓機(jī)、自動(dòng)配藥池工作正常。 啟動(dòng)：皮帶輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 帶式脫水機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 投藥泵

15、運(yùn)轉(zhuǎn) 污泥泵運(yùn)轉(zhuǎn)。 停機(jī)：控制順序與啟動(dòng)順序相反。 時(shí)間：根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行狀況，可在PLC中設(shè)置各設(shè)備聯(lián)動(dòng)間隔時(shí)間。1.7 PLC控制系統(tǒng) 污水處理廠(chǎng)自控系統(tǒng)遵循“集中管理，分散控制，數(shù)據(jù)共享”的原則，設(shè)計(jì)選型先進(jìn)，安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，并能保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定高效地運(yùn)行。PLC控制系統(tǒng)滿(mǎn)足污水處理廠(chǎng)運(yùn)行管理和安全處理的要求，即生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制和報(bào)警、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)操作、自動(dòng)調(diào)節(jié)、提高運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)污水處理廠(chǎng)內(nèi)各系統(tǒng)工藝流程中的重要參數(shù)、設(shè)備工作情況等進(jìn)行計(jì)算機(jī)在線(xiàn)集中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，重要設(shè)備進(jìn)行計(jì)算機(jī)在線(xiàn)集散控制，確保污水處理廠(chǎng)的出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)。1.7.1 PLC控制系

16、統(tǒng)的基本構(gòu)成及功能 污水處理廠(chǎng)PLC控制系統(tǒng)由兩臺(tái)計(jì)算機(jī)、8個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站、工藝儀表、電量變送器構(gòu)成。8個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站用于控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、采集動(dòng)態(tài)工藝參數(shù)和設(shè)備工作情況?，F(xiàn)場(chǎng)控制站根據(jù)污水處理廠(chǎng)的實(shí)際工藝和構(gòu)筑物的幾何分布，設(shè)置在控制對(duì)象和信號(hào)源相對(duì)集中的幾個(gè)單體中，并考慮在不影響控制功能和設(shè)備安全的前提下，盡量節(jié)省投資。本控制系統(tǒng)由8個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站組成。它們分別位于：廠(chǎng)外1#泵站；廠(chǎng)外2#泵站；廠(chǎng)內(nèi)中心控制室；廠(chǎng)內(nèi)低壓電房；鼓風(fēng)機(jī)房（3個(gè)站）；脫水機(jī)房。0工作站5工作站之間采用A1SJ71AR21模塊通過(guò)同軸電纜通訊。1#工作站和2#工作站與廠(chǎng)內(nèi)主工作站的距離45公里，且無(wú)人值班，故租用電信公司無(wú)源

17、電話(huà)專(zhuān)線(xiàn)通過(guò)調(diào)制解調(diào)器和A1SJ71UC24通信模塊進(jìn)行泵房設(shè)備控制和數(shù)據(jù)傳輸。1.7.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)污水處理廠(chǎng)的自控系統(tǒng)由環(huán)形拓?fù)湫问剑╮ing topology）和星形拓?fù)湫问?startop ology)兩種總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)形式構(gòu)成。1.7.3 上位機(jī)組態(tài)功能 （1）控制操作：在中控室里采用2臺(tái)IBM90和INTERACT組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的工控程序能對(duì)全廠(chǎng)和2個(gè)污水提升泵站的被控設(shè)備進(jìn)行控制、對(duì)各現(xiàn)場(chǎng)控制站PLC的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改，具有良好的人機(jī)交互界面，可方便地進(jìn)行圖形間的切換和各種功能的調(diào)用。設(shè)立不同的安全操作等級(jí)，針對(duì)不同的操作者，設(shè)置相應(yīng)的加密等級(jí)，記錄操作員及其操作信息。 （2）顯示功能：

18、用設(shè)計(jì)方法生成圖形，實(shí)時(shí)地、集中地顯示被測(cè)參數(shù)所處的變化過(guò)程。對(duì)全廠(chǎng)工藝過(guò)程、工藝參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等通過(guò)顏色的變化直觀(guān)地、動(dòng)態(tài)地顯示。 數(shù)據(jù)處理及管理：操作記錄并顯示工藝參數(shù)、電量參數(shù)的變化曲線(xiàn)或趨勢(shì)圖，利用在線(xiàn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、顯示。 報(bào)警功能：當(dāng)某一參數(shù)異?；蛟O(shè)備故障時(shí)，可根據(jù)不同的報(bào)警類(lèi)別，發(fā)出聲光報(bào)警、屏幕報(bào)警。 （3）報(bào)表功能：分成年度、月度、日班報(bào)表及運(yùn)行參數(shù)報(bào)表。如：污水處理量、加藥量、耗電量等。（4）打印功能：各種報(bào)表的打印，各種事件及報(bào)警實(shí)時(shí)打印。由于污水廠(chǎng)較小，各構(gòu)筑物之間一般用渠道相連，既節(jié)省了占地，又減少了水頭損失。有專(zhuān)家統(tǒng)計(jì)，采用渠道輸配水的污水處

19、理廠(chǎng)的水頭損失要比管道輸配水的小2 -3m。對(duì)于采用SBR法的小型污水處理廠(chǎng)，一般將沉砂池與SBR池通過(guò)渠道相連、污泥濃縮池與脫水機(jī)房和泥餅堆放場(chǎng)合建。這樣，在常規(guī)的設(shè)計(jì)中，小型污 水廠(chǎng)內(nèi)至多有三個(gè)主要的處理單元：輔助生產(chǎn)區(qū)（含辦公、變配電及總控等）、水處理單元、泥處理單元。有時(shí)泥處理和水處理單元也可合建。由于方便輸配水，各構(gòu)筑物采用了合建方式，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意距離較近的構(gòu)筑物的基礎(chǔ)處理，埋深上盡量接近。通過(guò)連接構(gòu)筑物的渠道應(yīng)做沉降縫。多座反應(yīng)池的排泥管也可采用渠道而非管道和止回閥連接的方式，這樣不僅減少了設(shè)備的維護(hù)管理，而且沒(méi)有閥門(mén)堵塞的問(wèn)題。連接方式如圖5。在小型污水處理廠(chǎng)內(nèi)多采用類(lèi)似策略，

20、可以大大節(jié)省工程費(fèi)用，方便維護(hù)管理。圖51.8 系統(tǒng)構(gòu)成及其布局根據(jù)工藝特點(diǎn)和控制要求，本系統(tǒng)采用分布式集散監(jiān)控系統(tǒng)，按流程設(shè)兩個(gè)PLC分站，分別監(jiān)控水區(qū)和泥區(qū)的設(shè)備運(yùn)行和控制，設(shè)一個(gè)總站集中分站信息并控制分站工作。具體控制分為:(1) 現(xiàn)地控制，設(shè)現(xiàn)場(chǎng)箱或按鈕站，由“現(xiàn)場(chǎng)/遙控”轉(zhuǎn)換控制狀態(tài)，“現(xiàn)場(chǎng)”設(shè)點(diǎn)動(dòng)按鈕，用于調(diào)整和檢修。(2) 各開(kāi)關(guān)柜(包括:10kV進(jìn)線(xiàn)柜、0.4kV進(jìn)線(xiàn)柜等)，由“自動(dòng)/停止/手動(dòng)”轉(zhuǎn)換控制狀態(tài)，“手動(dòng)”設(shè)啟/停按鈕，用于手動(dòng)操作。(3) 分站控制，用可編程控制器和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等自控設(shè)備，自動(dòng)監(jiān)控所屬范圍運(yùn)行。(4) 總站主機(jī)控制，多為計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)，集

21、中分站信息，進(jìn)行各種處理，并通過(guò)分站統(tǒng)一控制全廠(chǎng)運(yùn)行，滿(mǎn)足工藝測(cè)控要求，使全廠(chǎng)運(yùn)行處于最佳狀態(tài)，是監(jiān)控管理的中心。監(jiān)控系統(tǒng)由操作員工作站、服務(wù)器工作站、投影儀、打印機(jī)、2個(gè)PLC工作站和現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備。2 污水處理中的PLC2.1 概述設(shè)計(jì)包括廠(chǎng)界內(nèi)預(yù)處理處理、生物濾池、污泥處理及附屬設(shè)施需要檢測(cè)和控制應(yīng)提供的儀表和有關(guān)的輔助裝置等。2.1.1 PLC設(shè)計(jì)綜述實(shí)用性：PLC系統(tǒng)其目的在于滿(mǎn)足污水廠(chǎng)生產(chǎn)控制和管理要求，在保證先進(jìn)的條件下，設(shè)備和系統(tǒng)應(yīng)符合實(shí)際要求?？煽啃裕何鬯幚韽S(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程要求PLC控制系統(tǒng)具有連續(xù)可靠性。經(jīng)濟(jì)性：PLC系統(tǒng)的技術(shù)含量高，設(shè)備復(fù)雜，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

22、。先進(jìn)性：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、PLC控制技術(shù)發(fā)展迅速。根據(jù)某污水處理廠(chǎng)的設(shè)計(jì)規(guī)模和BAF生物濾池工藝的特點(diǎn)，本著技術(shù)先進(jìn)，性?xún)r(jià)比高，適用可靠的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。依據(jù)集中監(jiān)測(cè)為主，分散控制為輔的基本原則，設(shè)計(jì)采用以PLC（可編程控制器）為基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）,在中央控制室利用PC（工業(yè)級(jí)PC）對(duì)廠(chǎng)內(nèi)各工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并有信號(hào)報(bào)警和聯(lián)鎖等設(shè)施以保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，生產(chǎn)的工藝過(guò)程PLC采用就地獨(dú)立控制。從安全生產(chǎn)的角度和操作人員技術(shù)掌握程度上考慮，設(shè)立三級(jí)控制層：設(shè)備就地手動(dòng)、PLC子站現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控（如圖6所示）。在綜合樓設(shè)立中央控制室，下設(shè)1#預(yù)處理PLC子站，2#B

23、AF生物濾池PLC子站和3#污泥處理PLC子站等共7個(gè)現(xiàn)場(chǎng)處理子站。在中央控制時(shí)可對(duì)主要設(shè)備實(shí)施開(kāi)、?？刂?。同時(shí)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)也通過(guò)通訊總線(xiàn)送入上位計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)上對(duì)全廠(chǎng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行監(jiān)控。中央控制室還設(shè)置了以太網(wǎng)交換器，與廠(chǎng)級(jí)管理PLC層以太信息網(wǎng)絡(luò)相連接，并設(shè)置廠(chǎng)長(zhǎng)辦公終端、生產(chǎn)管理終端、化驗(yàn)室終端。圖62.2 PLC在污水處理中的部分運(yùn)用 2.2.1中央控制室在辦公樓設(shè)立中央控制室，中央控制室內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)21”純平高分辨率計(jì)算機(jī)操作站、一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、三臺(tái)打印機(jī)、一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。兩臺(tái)計(jì)算機(jī)操作站互為備用，并可安裝PLC編程軟件，程序可方便地通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)分別下載到指定的現(xiàn)場(chǎng)控制站，以便在

24、調(diào)試過(guò)程中隨時(shí)修改程序。中央控制室可對(duì)整個(gè)分控式控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)管理、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、顯示、處理、控制各PLC子站的狀態(tài)、通信、數(shù)據(jù)和信息，完成報(bào)警和報(bào)表打印。在廠(chǎng)級(jí)管理層可以通過(guò)Internet將結(jié)果、效益分析等發(fā)往主管局等政府機(jī)關(guān)。主要功能：生產(chǎn)工藝過(guò)程以工藝流程圖方式顯示，圖形可以取出每幅圖的局部進(jìn)行放大，便于分幅，分組組展示，流程上有相關(guān)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)參數(shù)值顯示。當(dāng)動(dòng)態(tài)顯示值顯示改變時(shí)，隨之改變圖形的數(shù)值。2.2.2 控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用可與信息系統(tǒng)無(wú)縫連接、可進(jìn)行三階層通信、高速可靠通信。PLC控制系統(tǒng)中央控制室與現(xiàn)場(chǎng)PLC子站之間采用最先進(jìn)的控制網(wǎng)絡(luò)，該控

25、制網(wǎng)是一種最現(xiàn)代化的開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)，已成為工業(yè)PLC領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。它具有靈活的結(jié)構(gòu)，安裝方便，支持PLC之間及PLC和上位機(jī)之間的自動(dòng)數(shù)據(jù)鏈接，也可使用信息服務(wù)進(jìn)行可編程的數(shù)據(jù)傳送，可得到大容量、柔性數(shù)據(jù)鏈接及大容量的數(shù)據(jù)傳送，對(duì)應(yīng)低成本的通信系統(tǒng)。其通訊介質(zhì)選屏蔽雙絞線(xiàn)。通訊速率可達(dá)2Mbps，保證數(shù)據(jù)高速確定地傳輸。2.2.3 分現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程PLC控制系統(tǒng)（1）預(yù)處理PLC控制及檢測(cè)部廠(chǎng)內(nèi)1#預(yù)處理PLC子站位于污泥脫水間控制室內(nèi)。對(duì)工藝專(zhuān)業(yè)要求檢測(cè)的各種工藝參數(shù)，水泵、閘門(mén)、粗格柵、細(xì)格柵、排砂裝置等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把信號(hào)送中央控制室計(jì)算機(jī)操作站完成指示、記錄

26、、報(bào)表和報(bào)警打印等監(jiān)控管理功能。其主要設(shè)備有：粗格柵、閘板，細(xì)格柵、螺旋輸送機(jī)該子站模擬量輸入、輸出，數(shù)字量輸入、輸出點(diǎn)數(shù)AI:11 DI:30 DO:22粗格柵開(kāi)、?？刂聘鶕?jù)超聲波液位差計(jì)測(cè)得的粗格柵前后水位差值自動(dòng)控制回轉(zhuǎn)式粗格柵的運(yùn)行，即水位差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)格柵。當(dāng)回轉(zhuǎn)式粗格柵停止運(yùn)行的時(shí)間超出設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為時(shí)間控制，此時(shí)限為可調(diào)式設(shè)計(jì)，并設(shè)置上限報(bào)警。PLC系統(tǒng)將根據(jù)軟件程序自動(dòng)控制螺旋輸送機(jī)、回轉(zhuǎn)式粗格柵機(jī)的順序啟停、運(yùn)行、停車(chē)以及安全連鎖保護(hù)，格柵機(jī)停機(jī)后延時(shí)停螺旋輸送機(jī)。細(xì)格柵開(kāi)、?？刂萍?xì)格柵24小時(shí)運(yùn)行，并設(shè)置上限報(bào)警。PLC系統(tǒng)將根據(jù)軟件程序自動(dòng)控制螺旋輸送機(jī)、回

27、轉(zhuǎn)式細(xì)格柵機(jī)的順序啟停、運(yùn)行、停車(chē)以及安全連鎖保護(hù)，格柵機(jī)停機(jī)后延時(shí)停螺旋輸送機(jī)。污水閘門(mén)控制：兩臺(tái)閘門(mén)根據(jù)液位手動(dòng)或電動(dòng)，其運(yùn)行信號(hào)送入中控室監(jiān)控，不參加控制。（2） BAF生物濾池PLC控制及檢測(cè)部分廠(chǎng)內(nèi)2#BAF生物濾池PLC子站位于變電所低壓配電室控制室內(nèi)。對(duì)工藝專(zhuān)業(yè)要求檢測(cè)的各種工藝參數(shù)，水泵、風(fēng)機(jī)反沖洗泵等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。并可在中控室計(jì)算機(jī)操作站完成指示、記錄、報(bào)表和報(bào)警打印等監(jiān)控管理功能。其主要設(shè)備有：排砂閥，排泥閥，啟閉機(jī)，砂水分離器，電動(dòng)進(jìn)水閥，電動(dòng)排水閥，電動(dòng)進(jìn)氣閥，電動(dòng)氣沖閥電動(dòng)反沖洗閥，回用潛水泵，離心鼓風(fēng)機(jī)。該子站模擬量輸入、輸出，數(shù)字量輸入、

28、輸出點(diǎn)數(shù)AI:14 AO:3 DI:124 DO:134沉砂池和沉淀池沉砂池和沉淀池定時(shí)開(kāi)/停排砂、排泥閥，砂水分離器設(shè)備控制由設(shè)備廠(chǎng)商自帶可設(shè)定控制系統(tǒng)，砂水分離器應(yīng)與排砂閥聯(lián)鎖。BAF生物濾池工藝過(guò)程簡(jiǎn)述：污水經(jīng)強(qiáng)化預(yù)處理后進(jìn)入第一級(jí)生物過(guò)濾（C/N）池，污水通過(guò)濾池進(jìn)水管進(jìn)入濾池底部，填料上的微生物利用進(jìn)水中的溶解氧降解BOD，同時(shí)，SS也通過(guò)一系列復(fù)雜的物化過(guò)程被填料及其上面的生物膜吸附截留在濾床內(nèi)。流出填料層的廢水進(jìn)入第二級(jí)生物過(guò)濾池的污水流程同第一級(jí)，但在第二級(jí)生物過(guò)濾池中可根據(jù)運(yùn)行情況不曝氣并減少回流比以節(jié)能。經(jīng)二級(jí)生物過(guò)濾處理后的污水即直接進(jìn)入接觸池消毒。第一級(jí)生物濾池按時(shí)間及

29、水位差控制濾池的反沖洗。在該級(jí)濾池有超聲波液位計(jì)，DO測(cè)定儀等國(guó)外儀表。第二級(jí)生物濾池按吸附與過(guò)濾方式運(yùn)行。按時(shí)間及水位差控制濾池的反沖洗。在該級(jí)濾池裝有超聲波液位計(jì)，SS測(cè)定儀，DO測(cè)定儀等國(guó)外儀表。檢測(cè)信號(hào)均送生物濾池處理PLC子站進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)生物濾池水位差的反鎖信號(hào)控制反沖洗機(jī)組開(kāi)停，根據(jù)DO測(cè)量?jī)x所測(cè)反鎖信號(hào)控制調(diào)節(jié)曝氣風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。BAF生物濾池按所設(shè)計(jì)時(shí)間進(jìn)行周期性反沖洗，其中，第一級(jí)按每個(gè)周期16小時(shí)，第二級(jí)按每個(gè)周期36小時(shí)進(jìn)行反沖洗?；蛘咴谝粋€(gè)周期內(nèi)，如果水頭損失達(dá)到所設(shè)反沖設(shè)定值時(shí)，優(yōu)先進(jìn)入反沖洗程序反沖洗周期設(shè)定值根據(jù)水質(zhì)情況在反沖洗程序中為可調(diào)值。BAF生物濾池根據(jù)其優(yōu)

30、先順序逐臺(tái)啟動(dòng)濾池的反沖洗。一、二級(jí)曝氣生物濾池控制過(guò)程： 反沖洗階段根據(jù)時(shí)間設(shè)定為周期性反沖洗。根據(jù)超聲波液位計(jì)所測(cè)水位值確定反沖洗過(guò)程。當(dāng)水位下降到所設(shè)定值時(shí)，停止進(jìn)水閥，開(kāi)啟反洗水出水閥。待濾池液位再次下降到設(shè)定反洗液位值時(shí)，先開(kāi)啟反洗鼓風(fēng)機(jī)，后開(kāi)啟反洗風(fēng)閥進(jìn)行氣沖洗。氣洗數(shù)分鐘后，關(guān)閉反洗氣閥，關(guān)閉反洗鼓風(fēng)機(jī)，氣沖洗結(jié)束。氣沖洗結(jié)束，進(jìn)入水沖洗階段。先開(kāi)啟反沖洗水泵，后開(kāi)啟反洗管路閥們，進(jìn)行水洗數(shù)分鐘后，水沖洗結(jié)束。當(dāng)水沖洗結(jié)束后，繼續(xù)開(kāi)啟反沖洗鼓風(fēng)機(jī)，再開(kāi)啟反沖洗風(fēng)閥，進(jìn)入氣、水混合沖洗階段。氣、水混合反洗數(shù)分鐘后，關(guān)閉反洗風(fēng)閥，關(guān)閉反洗鼓風(fēng)機(jī)；關(guān)閉反洗水水閥，關(guān)閉反洗水泵。至此，反

31、沖洗過(guò)程全部結(jié)束。當(dāng)反沖洗階段結(jié)束后，先開(kāi)啟進(jìn)水閥，后開(kāi)啟曝氣鼓風(fēng)機(jī)，再開(kāi)啟曝氣風(fēng)閥，最后關(guān)閉反沖洗水出水閥。進(jìn)入正常曝氣階段。強(qiáng)制反洗若反洗效果不佳，說(shuō)明濾路可能出現(xiàn)堵塞，此時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閥，開(kāi)啟反沖洗出水閥，開(kāi)啟強(qiáng)制反沖洗泵和強(qiáng)制反沖洗閥們，進(jìn)行強(qiáng)制反沖洗，其過(guò)程按反沖過(guò)程運(yùn)行（如圖8所示）。格柵集水井1#反應(yīng)池2#反應(yīng)池3#反應(yīng)池污水泵出水鼓風(fēng)機(jī)圖8（3） 污泥脫水PLC控制及檢測(cè)部分廠(chǎng)內(nèi)3#污泥PLC子站位于污泥脫水間控制室內(nèi)。對(duì)于工藝專(zhuān)業(yè)要求檢測(cè)的各種工藝參數(shù)，水泵、加藥設(shè)備、離心脫水機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把信號(hào)送中央控制室計(jì)算機(jī)操作站完成指示、記錄、報(bào)表

32、和報(bào)警打印等監(jiān)控管理功能。其主要設(shè)備有：離心脫水機(jī)，污泥進(jìn)料泵，沖洗水泵，皮帶輸送機(jī)，無(wú)軸螺旋輸送機(jī)，隔膜計(jì)量泵，攪拌機(jī)。該子站模擬量輸入、輸出，數(shù)字量輸入、輸出點(diǎn)數(shù)AI:4 AO:3 DI:30 DO:24污泥脫水系統(tǒng)污泥脫水系統(tǒng)為成套設(shè)備（包括污泥進(jìn)料泵、加藥泵、離心脫水機(jī)），自帶現(xiàn)場(chǎng)控制柜。該系統(tǒng)運(yùn)行、故障信號(hào)送入PLC顯示，根據(jù)儲(chǔ)泥池液位，PLC給出設(shè)備的開(kāi)、停命令，運(yùn)行中設(shè)備根據(jù)自帶的控制程序動(dòng)作，給料機(jī)組機(jī)開(kāi)/停與離心脫水機(jī)。脫水后污泥螺旋輸送機(jī)和皮帶輸送機(jī)與離心脫水機(jī)聯(lián)鎖，先開(kāi)啟螺旋輸送機(jī)和皮帶輸送機(jī)，再開(kāi)啟離心脫水機(jī)，最后開(kāi)啟污泥泵，停運(yùn)時(shí)，先停污泥泵，再停離心脫水機(jī)，最后停螺

33、旋輸送機(jī)和皮帶輸送機(jī)。2.2.4 廠(chǎng)級(jí)管理PLC系統(tǒng)為了及時(shí)地對(duì)來(lái)自污水處理現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)信息進(jìn)行收集、儲(chǔ)存、分析和加工處理，以便工廠(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)層對(duì)生產(chǎn)管理的準(zhǔn)確決策，設(shè)計(jì)中考慮了廠(chǎng)級(jí)管理終端。該系統(tǒng)主要功能：生產(chǎn)過(guò)程的全面查詢(xún)，包括各種進(jìn)、出廠(chǎng)水流量，各中能耗等。生產(chǎn)過(guò)程分析報(bào)告、報(bào)表和圖形。設(shè)備資料數(shù)據(jù)庫(kù)和設(shè)備運(yùn)行管理數(shù)據(jù)庫(kù)?；?yàn)所需要的參數(shù)。建立與外部Interner的雙向連接，便于發(fā)布信息和從外部獲取信息。2.3 PLC設(shè)備及儀表選型為了保證監(jiān)控管理控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，PLC監(jiān)控系統(tǒng)選用SIEMENS的S7400系列產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)PLC控制子站是直接監(jiān)視和控制若干工藝生產(chǎn)過(guò)程所單元，其主要設(shè)備是：S

34、IEMENS的S7400 系列PLC可編程控制器。直流電源。PLC性能特點(diǎn)：CPU指示高速RISC的CPU最大IO點(diǎn)數(shù)為5120點(diǎn)數(shù)據(jù)內(nèi)存容量：64K字電源電壓范圍：85132VAC或170264VAC基本指令處理速度：0.04ms/k 特殊指令處理速度：0.12ms/kI/O模塊指令數(shù)字量輸入模塊（DI）：輸入點(diǎn)數(shù)：16點(diǎn)輸入電壓：24VDC快速刷新時(shí)間：0.004ms連接方式：采用可拆卸式端子排以提高可靠性，易于連接和維修各模塊各模塊具有光電隔離功能，每個(gè)輸出點(diǎn)都具有狀態(tài)指示數(shù)字量輸出模塊（DO）輸入點(diǎn)數(shù)：16點(diǎn)繼電器最大開(kāi)閉幕、能力：AC250V/DC24V，2A快速刷新時(shí)間：0.004

35、ms連接方式：采用可拆卸式端子排以提高可靠性，易于連接和維修各模塊具有光電隔離功能，每個(gè)輸出點(diǎn)都具有狀態(tài)指示模擬量輸入模塊（AI）：輸入點(diǎn)：8路輸入范圍：05V,15V,010V,-10+10V,420mA分辨率：12位 隔離方式：光電隔離轉(zhuǎn)換速度：1ms/點(diǎn)精度（25）：電壓0.2% 電流0.4%其他功能：斷線(xiàn)檢測(cè),峰值保持、平均值功能、定標(biāo)功能等連接方式：采用可拆卸式端子排以提高可靠性，易于連接和維修 各模塊具有光電隔離功能，每個(gè)輸出點(diǎn)都具有狀態(tài)指示模擬量輸出模塊（AO）：輸出點(diǎn)數(shù)：8路輸出范圍：05V,15V,010V,-10+10V,420mA分辨率：12位隔離方式：光電隔離轉(zhuǎn)換速度：

36、1ms/點(diǎn) 精度（25）：電壓0.3%FS 電流0.5%FS其他功能：輸出限幅，上/下限報(bào)警，脈沖輸出連接方式：采用可拆卸式端子排以提高可靠性，易于連接和維修操作員面板（PT觸摸屏）顯示器：TFT彩色有效顯示區(qū)域：10.4觸摸開(kāi)關(guān)分辨率：32*24個(gè)顯示分辨率：640*480點(diǎn)通訊接口：RS-422A/RS-485口 RS-232C口電源電壓范圍：DC20.4VDC26.4V運(yùn)行時(shí)間：25000小時(shí)能取代手持式編程器對(duì)PLC進(jìn)行編程器對(duì)PLC進(jìn)行編程隔離裝置根據(jù)開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入輸出點(diǎn)配置繼電器以隔離PLC與被測(cè)控的設(shè)備。在儀表選型上，介于監(jiān)測(cè)儀表的重要性，在儀表選型上應(yīng)遵循：準(zhǔn)確全面反映進(jìn)廠(chǎng)水的

37、水質(zhì)水量情況。準(zhǔn)確全面反映出水廠(chǎng)的水質(zhì)情況。各處理單元的出口的主要水質(zhì)情況。參與控制的水質(zhì)和物理參數(shù)。盡量選用國(guó)內(nèi)可靠成熟的儀表產(chǎn)品，以節(jié)約投資，也方便維修。對(duì)關(guān)鍵的現(xiàn)場(chǎng)儀表，則考慮引進(jìn)國(guó)外設(shè)備。超聲波液位計(jì)超聲波液位計(jì)是非接觸式測(cè)量?jī)x表該儀表通過(guò)對(duì)超聲波發(fā)射和反射的行程所需的時(shí)間和測(cè)量距離成正比的原理測(cè)量液位。儀表由傳感器（超聲波探頭）、變送器及專(zhuān)用電纜組成，德國(guó)E+H公司。 型號(hào)：傳感器 FDU80-RG2A 變送器 FMU682-R1A1A1(1）被測(cè)介質(zhì)：污水和稀污泥(2）測(cè)量范圍：FDU80 量程 050m(3）輸入范圍：420mA DC， 負(fù)載電阻600(4）電源：220VAC 5

38、0HZ(5）測(cè)量值誤差：0.2%滿(mǎn)量程 分辨率：1mm(6）安裝位置：室外(7）防護(hù)等級(jí)：傳感器：IP68 變送器：IP65(8）現(xiàn)場(chǎng)顯示：4 1/2數(shù)顯(9）專(zhuān)用電纜：10M(10）安裝支架：墻支架919792-0001電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)是測(cè)量和指示導(dǎo)電液體的流量，由傳感器、變送器及專(zhuān)用電纜組成，傳感器形式為發(fā)蘭連接，帶接地環(huán)，轉(zhuǎn)換器具備微處理器信號(hào)功能，用手持磁棒方法，不打開(kāi)外殼就可對(duì)機(jī)內(nèi)實(shí)行編程。上海光華愛(ài)爾美特。型號(hào)：傳感器IFS4000 轉(zhuǎn)換器 SC100AS/MP-2211PH計(jì)此裝置為一組電極，這組電極產(chǎn)生的電勢(shì)與被測(cè)液體的氫離子濃度成比例，該裝置包括傳感器、變送器及專(zhuān)用電纜，

39、包括傳感器的安裝支架及傳感器的手動(dòng)清洗頭，德國(guó)E+H公司。型號(hào)： 傳感器 CPS11-2AA2TSA 變送器 CPM253-PR0010SS計(jì)該裝置包括傳感器、變送器及專(zhuān)用電纜，包括傳感器的安裝支架及傳感器的手動(dòng)清洗頭，德國(guó)E+H公司。DO計(jì)測(cè)量原理是覆膜式，電流測(cè)量傳感器。該裝置包括傳感器、變送器及專(zhuān)用電纜，包括傳感器的安裝支架及傳感器的手動(dòng)清洗頭，德國(guó)E+H公司。型號(hào)：傳感器C0S4-2 變送器 C0M253-0010污泥液位測(cè)量系統(tǒng)該裝置是通過(guò)濃度變送器，應(yīng)用成熟的雙-光束，脈動(dòng)-光方法實(shí)現(xiàn)。包括濃度計(jì)、濃度傳感器、步進(jìn)電機(jī)控制器、跟蹤單元，德國(guó)E+H公司。型號(hào)：CUC101-A02.4

40、 儀表的動(dòng)力要求和相應(yīng)的配電室提供，中央控制室、各子供電要求，交流電壓：220VAC10% 50Hz5%，直流電壓：24V-5%+10%。中控機(jī)房電源采用雙回路電源供電，并裝設(shè)防雷器和UPS，計(jì)算機(jī)不得與空調(diào)等大容量電器共回路。PLC子站電源取自低壓配電屏儀表控制配電回路，回路裝設(shè)電源防雷器及UPS。2.5主要PLC設(shè)備表及其說(shuō)明由于污水廠(chǎng)較小，各構(gòu)筑物之間一般用渠道相連，既節(jié)省了占地，又減少了水頭損失。對(duì)于采用SBR法的小型污水處理廠(chǎng)，一般將沉砂池與SBR池通過(guò)渠道相連、污泥濃縮池與脫水機(jī)房和泥餅堆放場(chǎng)合建。如前所述，在小型污水處理廠(chǎng)的設(shè)計(jì)，有時(shí)因毗臨居民區(qū)或處于小區(qū)內(nèi)的重要地區(qū)，往往有較高

41、的環(huán)保要求，這就要求進(jìn)行必要的環(huán)保方面的考慮。大致可分為以下幾個(gè)方面。（如表2 ）。表2設(shè)備分布污水處理的一次設(shè)備主要包括:進(jìn)水泵、排污泵、柵格機(jī)、配電設(shè)備、傳送機(jī)、各種傳感器和各種檢測(cè)儀表等。(1) 水區(qū)分布的一次設(shè)備及其功能進(jìn)水泵:主要作用是將城市生活生產(chǎn)所排放的污水經(jīng)過(guò)柵格過(guò)濾后提升，使其進(jìn)入沉砂池。柵格機(jī):主要用于各個(gè)進(jìn)水泵的入口處，防止較大的污物進(jìn)入泵內(nèi)，進(jìn)而保護(hù)進(jìn)水泵，保證其能正常工作。配電設(shè)備:主要是指10kV高壓配電設(shè)備和0.4kV配電設(shè)備，用來(lái)給進(jìn)水泵供電。它的穩(wěn)定性對(duì)于整個(gè)污水處理廠(chǎng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。各種傳感器:主要是測(cè)量集水池水位和柵格間水位的液位傳感器，用來(lái)測(cè)量各個(gè)進(jìn)

42、水泵出口壓力的壓力傳感器，以及測(cè)量進(jìn)水泵出口流量的流量傳感器等傳感設(shè)備。（2) 泥區(qū)分布的一次設(shè)備及其功能排污泵:主要是將沉砂池中的污泥送入初沉池中，進(jìn)而對(duì)污泥進(jìn)行處理。配電設(shè)備:用來(lái)給排污泵供電。傳送機(jī):用來(lái)將處理好的泥餅從脫水泵房運(yùn)送出去。各種傳感器:用來(lái)采集現(xiàn)場(chǎng)的模擬量。以上所說(shuō)各種設(shè)備均為系統(tǒng)中PLC的監(jiān)控對(duì)象，系統(tǒng)一次設(shè)備與PLC的連接: 其中配電設(shè)備通過(guò)傳感器與PLC進(jìn)行通訊，使PLC能監(jiān)測(cè)到配電設(shè)備的各種開(kāi)關(guān)量和模擬量，進(jìn)而達(dá)到監(jiān)控配電區(qū)的作用。3 PLC設(shè)計(jì)3.1 PLC簡(jiǎn)介利用可編程序控制器（PLC）組成遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，首先遇到的是PLC的選型問(wèn)題。在選用PLC時(shí)，除把可

43、靠性、環(huán)境適應(yīng)性放在首位外，還要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合盡量選用合適的可編程序控制器。關(guān)于可編程控制器選型的一般原則可從以下幾方面考慮：1、明確控制對(duì)象要求。本系統(tǒng)要求改善信息管理，把PLC與上位微機(jī)的通訊能力遠(yuǎn)程I/O與微機(jī)通訊方式和手段作為選擇的依據(jù)。PLC響應(yīng)時(shí)間的影響因素有：輸入信息時(shí)，CPU讀解用戶(hù)邏輯網(wǎng)絡(luò)時(shí)間和輸出時(shí)間。PLC的實(shí)時(shí)響應(yīng)性還受到系統(tǒng)中最慢儀器的限制，與上位機(jī)的通訊也將增加服務(wù)時(shí)間。2、功能選擇要根據(jù)不同的控制對(duì)象確定。具體有：替代繼電器、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳遞、矩陣功能、高級(jí)功能、診斷功能以及串行接口。3、輸入輸出模塊選擇。輸入/輸出模塊是PLC與被控對(duì)象之間的接口，模塊選擇得

44、當(dāng)否直接影響控制系統(tǒng)的可靠性。4、存儲(chǔ)器類(lèi)型及其容量選擇。小型PLC作為單機(jī)小規(guī)模控制使用時(shí)，由于工藝簡(jiǎn)單、程序固定，多數(shù)使用EPROM或EPROM加RAM。對(duì)于中、大規(guī)模的PLC，往往用于工藝比較復(fù)雜，且多變的場(chǎng)合，程序改變較多，因此一般都使用CMOSRAM存儲(chǔ)器，且有后備電池，以便關(guān)機(jī)時(shí)保存存儲(chǔ)信息。根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，我們按下列公式進(jìn)行估算：（1）代替繼電器MKm（10DI）（5DO）（2）模擬量控制MKm（10DI）（5DO）（100AI）（3）多路采樣控制MKm（10DI）（5DO）（100AI）（1+采樣點(diǎn)025）式中DI為數(shù)字（開(kāi)關(guān)）量輸入信號(hào)；DO為數(shù)字（開(kāi)關(guān)）量輸出集中；

45、AI為模擬量輸入信號(hào)；Km為每個(gè)節(jié)點(diǎn)所占存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù)；M為存儲(chǔ)器容量。我們還可在編完程序以后精確地計(jì)算出存儲(chǔ)器實(shí)際使用容量。5、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和方式的選擇。用PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)有集中控制、遠(yuǎn)程I/O控制和分布式控制等三種方式。6、支持技術(shù)條件。在選用PLC時(shí)，有無(wú)支持技術(shù)條件也是重要的選擇依據(jù)。支持技術(shù)條件主要有：編程手段、程序文本處理、程序貯存方式和通訊軟件包。通訊軟件包往往是和通訊硬件一起使用的，如調(diào)制解調(diào)器等。3.2 PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)在廠(chǎng)區(qū)電氣自控的總體設(shè)計(jì)上，應(yīng)在允許的條件下，提高污水處理廠(chǎng)的自動(dòng)化程度。盡量做到無(wú)人值守。這一點(diǎn)對(duì)減少小型污水處理廠(chǎng)的單方經(jīng)營(yíng)成本有很重要的意 義。因

46、為，盡管污水廠(chǎng)較小，如果沒(méi)有自動(dòng)化程度較高的自控系統(tǒng)，往往需要按崗定員，這樣3000-20000噸/日的污水處理廠(chǎng)也需要10-30人。實(shí)際 上，對(duì)于規(guī)模稍大的污水廠(chǎng)，定員也不過(guò)如此，所以相對(duì)人力成本很高。在條件允許的情況下，盡量提高污水廠(chǎng)的自動(dòng)化程度。有條件時(shí)，還可在反應(yīng)池等重要地方 安裝攝像頭，以監(jiān)視污水廠(chǎng)的運(yùn)行狀況。在電纜布置上，也有著與大型污水處理廠(chǎng)不同的特點(diǎn)。各處理構(gòu)筑物的電氣與信號(hào)電纜的鋪設(shè)應(yīng)盡量結(jié)合構(gòu)筑 物上的管溝和渠道，從整體效果來(lái)看，整個(gè)處理構(gòu)筑物表面看不到任何電纜和管線(xiàn)的敷設(shè)，只有走道板及蓋鍍鋅鋼格板的管溝，既美觀(guān)又便于維護(hù)管理。在某些情況 下，全廠(chǎng)的電纜溝可以借助某個(gè)構(gòu)筑物

47、實(shí)現(xiàn)。一般來(lái)講，配電與信號(hào)傳輸從輔助處理單元（包括辦公及變配電）要到水處理和泥處理單元，無(wú)論是先經(jīng)過(guò)哪個(gè)處理單 元，都可以在處理構(gòu)筑物的側(cè)壁上向池內(nèi)挑出管溝，做為管道與電纜的通道，服務(wù)于本處理單元的同時(shí)，又可使電力和信號(hào)到達(dá)另一個(gè)處理單元。這樣既方便了總圖 的布置，又節(jié)省的工程造價(jià)。PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)流程圖（如圖9所示）：圖9 PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟此種設(shè)計(jì)方法與常用的繼電器控制邏輯設(shè)計(jì)比較，組件的選擇代替了原來(lái)的部件選擇，程序設(shè)計(jì)代替了原來(lái)的硬件設(shè)計(jì)。我們采用一臺(tái)PLC控制多臺(tái)監(jiān)測(cè)儀器的集中控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)對(duì)象（儀器）所處的地理位置比較接近，且相互之間有一定聯(lián)系的場(chǎng)合（如圖1

48、0所示）。 圖10 集中控制系統(tǒng)該系統(tǒng)采用的PLC（SZ-4）模塊是：8點(diǎn)DC12/24輸入模塊Z-8ND18點(diǎn)集電極開(kāi)路輸出模塊Z-8TD14通道12位模擬量輸入模塊Z-4AD1SZ毓CPU模塊（2端口通訊、CCM協(xié)議、從機(jī)功能）以及S-20P指令編程器、S-10D通用操作面板等。I/O點(diǎn)數(shù)是指要求PLC能夠輸入輸出開(kāi)關(guān)量、模擬量總的個(gè)數(shù)，它與繼電器觸點(diǎn)適當(dāng)留有余量。同時(shí)要注意盡可能簡(jiǎn)化I/O點(diǎn)數(shù)來(lái)降低成本。用PLC構(gòu)成的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，有自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)三種運(yùn)行方式。在進(jìn)行完總體設(shè)計(jì)以及具體的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，除要分別對(duì)其進(jìn)行調(diào)試外，必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試和試運(yùn)行，反復(fù)進(jìn)行

49、硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的修改調(diào)整，使整個(gè)系統(tǒng)全部投入正常工作為止。PLC在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中要完成信號(hào)實(shí)時(shí)采樣、脈沖量累計(jì)、預(yù)警報(bào)信號(hào)監(jiān)測(cè)與報(bào)警輸 出等，并通過(guò)各種傳感變送器與傳感器連接。PLC作為一種控制設(shè)備，用它單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是有局限性的，主要是無(wú)法進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算，無(wú)法顯示各種實(shí)時(shí)圖形和保存大量歷史數(shù)據(jù)，也不能顯示漢字和打印漢字報(bào)表，沒(méi)有良好的界面。這些不足，我們選用上位微機(jī)來(lái)彌補(bǔ)。上位微機(jī)完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存貯、處理與輸出，以圖形或表格形式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬顯示、分析限值或警報(bào)信息，驅(qū)動(dòng)打印機(jī)實(shí)時(shí)打印各種圖表。對(duì)于環(huán)保要求較嚴(yán)格的污水處理廠(chǎng)，可考慮在處理構(gòu)筑物增設(shè)上部建筑或加蓋的方式，以隔絕臭氣。如

50、果增設(shè)上部建筑，可采用透光陽(yáng)光板或彩色壓型鋼板的罩棚， 外形做成圓拱形。其特點(diǎn)外形美觀(guān)，視覺(jué)效果好，設(shè)備設(shè)在室內(nèi)，便于維護(hù)管理。在高出地面的池子部分，做成天藍(lán)色或湖綠色彩帶。既與罩棚相呼應(yīng)，又減弱了純 構(gòu)筑物的僵硬、呆板。陽(yáng)光板的造價(jià)大約為300元/平米左右。而壓型板則較低，僅為100元/平米左右。構(gòu)筑物上部加蓋的方式，是在其上設(shè)混凝土蓋板，在可能的情況下，在蓋板上可填300-500mm的土，種植綠化，增加全廠(chǎng)的綠化面積。這種處理辦法特別適用于需采用自重抗浮的情況。 兩種方法比較各有優(yōu)缺點(diǎn)，采用陽(yáng)光板或壓形鋼板拱形罩棚的辦法，外形美觀(guān)，管理方便，但為了日常的檢修，往往需要增加吊車(chē)，另外，采用這

51、種圓拱頂應(yīng)注意 在嚴(yán)寒地區(qū)冬季結(jié)露的問(wèn)題；第二種方案造價(jià)較省，但需在混凝土蓋板上開(kāi)孔，以便池內(nèi)設(shè)備的安裝及維護(hù)管理。另外由于上部加了混凝土蓋，對(duì)于表曝機(jī)不太適合。（1）采用傳統(tǒng)SBR處理工藝，具有占地省，處理效果可靠，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。（2）各處理構(gòu)筑物布置緊湊，如圖2所示：沉砂池 （3）采用旋流沉砂池，與三座SBR池合建，由SBR池中間的渠道給三座SBR配水。泥處理單元由濃縮池（4）與脫水機(jī)房合建組成。全廠(chǎng)占地面積僅為0.34公頃，但并不顯擁擠。（5）處理廠(chǎng)離居民區(qū)較近（離最近的居民樓僅10米），故設(shè)計(jì)應(yīng)用了大量的環(huán)保措施和手段，使污水廠(chǎng)對(duì)周?chē)h(huán)境的影響降低到最小程度：采用潛水射流曝氣 機(jī)

52、代替常用的鼓風(fēng)曝氣方式，最大限度的降低噪聲；全部處理構(gòu)筑物加混凝土蓋板或設(shè)上部建筑，將構(gòu)筑物內(nèi)的臭氣進(jìn)行統(tǒng)一收集（根據(jù)不同構(gòu)筑物采用不同換氣次 數(shù)），進(jìn)行土壤生物除臭。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟（如圖11所示）： 圖11 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟3.3 控制軟件PLC梯形圖所用邏輯符號(hào)與繼電器、接觸器系統(tǒng)原理圖的相應(yīng)符號(hào)極其相似，人們能迅速熟悉該種編程語(yǔ)言。一般設(shè)計(jì)梯形圖程序大都采用繼電器系統(tǒng)電路圖的設(shè)計(jì)方法。對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，在梯形圖設(shè)計(jì)中采用大量的中間單元來(lái)完成記憶、聯(lián)鎖、互鎖等功能，由于需要考慮的問(wèn)題較多，分析起來(lái)非常困難，并且很容易遺漏一些該考慮的問(wèn)題，且修改和閱讀也很困難。根據(jù)功能圖表設(shè)計(jì)PLC的梯形圖程序

53、，可以有效地解決以上問(wèn)題，達(dá)到事半功倍的效果。我們?cè)谡n題研究中下位機(jī)PLC采用梯形圖來(lái)編制程序。為提高PLC及系統(tǒng)的抗干擾能力，在硬件配置與安裝上，交流電源使用雙層隔離，輸入信號(hào)光電隔離，遠(yuǎn)離強(qiáng)電布線(xiàn)，模擬量信號(hào)和脈沖信號(hào)采用屏蔽線(xiàn)傳遞，采用放射性一點(diǎn)接地等措施，消除或減弱共模和瞬變干擾。在軟件設(shè)計(jì)和編程上，加上一些抗干擾模塊。系統(tǒng)從開(kāi)始到運(yùn)行的流程如下：首先把CPU的動(dòng)作方式設(shè)定為STOP方式，（不在STOP方式時(shí)如圖12所示） 圖12 方式設(shè)定S20P的操作和顯示在在線(xiàn)方式下，CPU處于STOP或TESTSTOP方式時(shí)可進(jìn)行編程。 在顯示程序時(shí)可進(jìn)行編程。 平時(shí)，顯示命令語(yǔ)不顯示程序地址，必要時(shí)，用該鍵顯示程序地址 S20P操作次序編程器S-20P即使不和SZ-4 CPU模塊連接，也可進(jìn)行編程（離線(xiàn)編程）。在S-20P上編程時(shí)，通常是要連在CPU模塊上進(jìn)行（在線(xiàn)編程）。3.4 對(duì)污水處理系統(tǒng)中兩個(gè)PLC子站的控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)3.4.1對(duì)5#PLC子站皮帶運(yùn)輸機(jī)的控制程序設(shè)計(jì) 圖13原料從料斗經(jīng)過(guò)PD1、PD2兩臺(tái)皮帶運(yùn)輸機(jī)送出；由電磁閥M0控制從料斗向PD1供料；PD1、PD2分別由電動(dòng)機(jī)M1和M2控制（如圖13所示）。（1）控