畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于PLC的污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、基于plc的污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要隨著城市的快速發(fā)展，環(huán)境問題顯得日益重要。with the rapidly development of the cities, environmental issues becoming increasingly important.廢水是破壞環(huán)境的一個(gè)主要的因素。waste water damage to the environment is a major factor.目前中國(guó)污水處理控制系統(tǒng)相對(duì)落后，污水處理成本居高不下，處理過的污水水質(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，減少運(yùn)行費(fèi)用，具有重要經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。at present, i

2、n china the control system for sewage treatment is relatively backward, very high cost of sewage treatment and treated sewage water & water quality instability. how to establish an effective control system, optimal operation of the effect of reducing operating costs, have important economic and soci

3、al significance本文以某鋼鐵加工廠污水處理系統(tǒng)為例，詳細(xì)介紹了污水處理的基本工藝和流程。著重介紹了基于siemse et200 plc及wincc組態(tài)軟件的污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程及其應(yīng)用。in this paper, take example for a steel processing plant sewage treatment system, described in detail the basic sewage treatment and process technology. focuses on introduce the siemse et200 plc and

4、based on kingview software wincc sewage treatment system and its application.文章首先介紹了plc控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、工作原理以及設(shè)計(jì)plc控制系統(tǒng)的基本原則和步驟，然后以sbr污水處理工藝為例來說明plc在污水處理過程中的應(yīng)用。 the article first introduction the plc control system hardware structure, working principle and designing of plc control system for the basic prin

5、ciples and steps, and then to sbr sewage treatment process as an example to illustrate the plc in the process of sewage treatment applications.首先根據(jù)污水處理要求設(shè)計(jì)了設(shè)備的電氣控制與自動(dòng)控制線路。系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括設(shè)備的啟停、狀態(tài)信號(hào)、故障信號(hào)和信號(hào)采集等。first of all sewage treatment in accordance with the requirements of the electrical control equipme

6、nt and automatic control circuits design.system design including equipment start and stop, status signals, fault signals and signal acquisition.最后，按照工藝要求設(shè)計(jì)plc控制系統(tǒng)。其中包括plc的型號(hào)選擇、系統(tǒng)資源配置及按照污水處理工藝編寫的plc程序等。finally, the design of plc in accordance with the requirements of production control systems. inclu

7、ding the plc model selection, resource allocation system and the sewage treatment process in accordance with the preparation of the plc program etc.關(guān)鍵詞：污水處理 sbr plckey words: sewage treatment, sbr ,plcabstractwith the rapid development of cities,theenvironmentbecomesmore and more important.wastewate

8、r is one of the major factors that pollute the environment.the automatic controlling system of wastewater treatment in china is not very advanced.the cost of wastewater is high.the water qualities of the treated wastewater areunstable.so how to solve the problems is very significative to ourcountry.

9、this text introduced basic craft and process of city wastewater treatment, and design 1 set according to the wastewater treatment system of plc control through the researchthe article introduced a plc control the hardware structure, work principle of the system and design plc a control system first

10、of basic principle and step, then with the sbr wastewater treatment craft for example, explain that the plc is in the application in the wastewater treatment process. designed the electricity control of equipments and automatically control circuit according to the wastewater treatment request first,

11、 mainly include the start and the stop of equipments, appearance signal, break down signal and signal to collect etc.finally request to design plc control system according to the craft, include the choose of plc type, system resources an allocation and draw up plc procedure according to the wastewat

12、er treatment craft etc. among them.keyword：wastewater treatment sbr plc目錄摘要2目錄4第1章 緒論51.1選題的目的和意義51.2當(dāng)今國(guó)內(nèi)外污水處理系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r61.2.1國(guó)外污水處理系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r71.2.2國(guó)內(nèi)污水處理系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r81.3課題的主要研究?jī)?nèi)容9第2章 污水處理概述92.1污水處理概述92.2 污水處理工藝技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展102.3污水處理工藝流程112.4 sbr污水處理工藝概述11第3章 設(shè)計(jì)方案的確定123.1 plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析123.1.1 plc的結(jié)構(gòu)123.1.2 plc的工作原理133.

13、1.3 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)步驟143.2 污水處理plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析163.2.1 污水處理的過程163.2.2 設(shè)備控制要求173.2.3 上位監(jiān)控管理機(jī)18第4章 硬件部分設(shè)計(jì)184.1電機(jī)的控制電路184.3 傳感器204.3.1 超聲波傳感器204.3.2 溶解氧傳感器214.5 plc的選型及輸入/輸出端口安排244.5.1 plc的選擇244.5.2控制系統(tǒng)構(gòu)成圖244.5.3系統(tǒng)資源分配25第5章 軟件部分的設(shè)計(jì) 5.1程序的構(gòu)成265.2程序的流程圖265.3源程序27結(jié) 論29致謝29參考文獻(xiàn)29第1章 緒論1.1選題背景我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，雖然我國(guó)年平

14、均水資源總量為28000億m 2，居世界第6位，人均水資源量為2220m 2，居世界第110位，已經(jīng)被聯(lián)合國(guó)列為世界上13個(gè)缺水國(guó)家之一。目前我國(guó)約300個(gè)城市缺水，其中嚴(yán)重缺水城市有50個(gè)。據(jù)中國(guó)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)分析統(tǒng)計(jì)，全國(guó)按目前正常需要，年缺水總量約為300億400億立方米，因缺水造成的經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá)2300億元，超過洪澇災(zāi)害。水資源的匾乏和水資源的污染，已經(jīng)嚴(yán)重的影響了人民的日常生活，嚴(yán)重的影響了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。特別是我國(guó)北方城市，如北京、天津、沈陽等城市水資源更為短缺。根據(jù)國(guó)家十五發(fā)展綱要，十五期間各縣市都要建立污水處理廠，如何保證處理過程的正常運(yùn)行，減少運(yùn)行成本成為環(huán)保部門、城建部

15、門所關(guān)注的問題。目前國(guó)家治理污染的重點(diǎn)是“33211”工程，即“三河”（淮河、海河、遼河流域）、“三湖”（太湖、巢湖、滇池）、“兩區(qū)”（酸雨控制區(qū)、二氧化硫控制區(qū)）“一市，（北京）、“一海，（渤海海域）1。我國(guó)城市污水處理的電耗為0.365k wh/m3、日本為0.304k wh/m3、美國(guó)為0.243k wh/m3，并且我們的工作人員還要比這些國(guó)家多，但是我國(guó)城市污水處理深度卻遠(yuǎn)不如這些國(guó)家。造成這種結(jié)果的原因主要是：污水處理廠管理水平低、自動(dòng)控制手段差。因此建設(shè)符合我國(guó)國(guó)情的污水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)降低污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會(huì)和和諧社會(huì)、保持我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義2。

16、因此設(shè)計(jì)一種基于plc技術(shù)的控制系統(tǒng)方案，把數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、圖形顯示、狀態(tài)顯示、歷史記錄和報(bào)警打印集于一體，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了操作人員管理、生產(chǎn)過程管理、設(shè)備管理和安全管理的有機(jī)統(tǒng)一，優(yōu)化了控制方法，節(jié)約了能源及加藥量，大大提高了治污效率，也帶來了社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益具有重大意義。1.2當(dāng)今國(guó)內(nèi)外污水處理系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r目前，國(guó)內(nèi)外城市污水處理廠處理工藝大都采用一級(jí)處理和二級(jí)處理。一級(jí)處理是采用物理方法，主要通過格柵攔截、沉淀等手段去除廢水中大塊懸浮物和砂粒等物質(zhì)。這一處理工藝國(guó)內(nèi)外都已成熟，差別不大。二級(jí)處理則是采用生化方法，主要通過微生物的生命運(yùn)動(dòng)等手段來去除廢水中的懸浮性，溶解性有機(jī)物以

17、及氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽。目前，這一處理工藝有多種方法，歸結(jié)起來，有代表性的工藝主要有傳統(tǒng)活性污泥、氧化溝、a/o或a2/o工藝、sbr及ccas工藝等。目前，這幾種代表工藝在國(guó)內(nèi)外都有實(shí)際應(yīng)用。1.2.1國(guó)外污水處理系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r在天然淡水資源已被充分開發(fā)、自然災(zāi)害日益頻繁暴發(fā)的今天，缺水已經(jīng)對(duì)世界各國(guó)眾多城市的經(jīng)濟(jì)和市民生活構(gòu)成了十分嚴(yán)重的威脅，缺水危機(jī)已經(jīng)是我們面臨的現(xiàn)實(shí)，解決城市缺水問題的重要途徑應(yīng)該是將城市污水變?yōu)槌鞘泄┧?。城市污水就近可得，來源穩(wěn)定，容易收集，是可靠且穩(wěn)定的供水水源。城市污水經(jīng)凈化后回用主要可作為市政綠化、景觀用水和工業(yè)用水。城市污水再生回用工程包括污水收集系統(tǒng)、污水凈化

18、處理技術(shù)及其系統(tǒng)、出水輸配系統(tǒng)、回用水應(yīng)用技術(shù)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其中污水凈化再生技術(shù)及其系統(tǒng)是關(guān)鍵，污水凈化處理的流程要簡(jiǎn)單可靠，投資和運(yùn)行費(fèi)用要為該城市經(jīng)濟(jì)實(shí)力所能承受，處理后出水的水質(zhì)要滿足回用的要求。沿用了許多年的傳統(tǒng)的“一級(jí)處理”及“二級(jí)處理”水處理工藝技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)今的高濁度和高濃度污水的凈化處理要求，處理后出水更不能滿足城市對(duì)水回用的水質(zhì)要求。沿著傳統(tǒng)的工藝技術(shù)路線只能進(jìn)一步附加傳統(tǒng)的“三級(jí)處理”設(shè)備系統(tǒng)，既回避不了龐大復(fù)雜的傳統(tǒng)二級(jí)生化處理系統(tǒng)，也回避不了投資和運(yùn)行費(fèi)用都十分昂貴的傳統(tǒng)三級(jí)過濾吸附處理系統(tǒng)。這些恰恰是實(shí)現(xiàn)污水回用的忌諱之處。所以，環(huán)保市場(chǎng)十分迫切需要凈化效率更

19、高、處理后出水能滿足現(xiàn)有環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)并且能回用于城市，投資和運(yùn)行費(fèi)用又要為現(xiàn)有城市的經(jīng)濟(jì)實(shí)力所能接受的污水處理新技術(shù)和新設(shè)備。最新發(fā)明的“spr高濁度污水凈化系統(tǒng)”（美國(guó)發(fā)明專利 ）將污水的“一級(jí)處理”和“三級(jí)處理”程序合并設(shè)計(jì)在一個(gè)spr污水凈化器罐體內(nèi) ，在30分鐘流程里快速完成 。它容許直接吸入懸浮物（濁度）高達(dá)500毫克/升至5000毫克/升的高濁度污水，處理后出水的懸浮物（濁度）低于3毫克/升（度）；它容許直接吸入codcr為200毫克/升至800毫克/升的高濃度有機(jī)污水，處理后出水codcr可降為40毫克/升以下。只需用相當(dāng)于常規(guī)的一 、二級(jí)污水處理廠的工程投資和低于常規(guī)二級(jí)處理的運(yùn)行

20、費(fèi)用 ，就能夠獲得三級(jí)處理水平的效果 ，實(shí)現(xiàn)城市污水的再生和回用。spr污水處理系統(tǒng)首先采用化學(xué)方法使溶解狀態(tài)的污染物從真溶液狀態(tài)下析出，形成具有固相界面的膠?；蛭⑿腋☆w粒；選用高效而又經(jīng)濟(jì)的吸附劑將有機(jī)污染物、色度等從污水中分離出來；然后采用微觀物理吸附法將污水中各種膠粒和懸浮顆粒凝聚成大塊密實(shí)的絮體；再依靠旋流和過濾水力學(xué)等流體力學(xué)原理，在自行設(shè)計(jì)的spr高濁度污水凈化器內(nèi)使絮體與水快速分離；清水經(jīng)過罐體內(nèi)自我形成的致密的懸浮泥層過濾之后，達(dá)到三級(jí)處理的水準(zhǔn)，出水實(shí)現(xiàn)回用；污泥則在濃縮室內(nèi)高度濃縮，定期靠壓力排出，由于污泥含水率低，且脫水性能良好，可以直接送入機(jī)械脫水裝置，經(jīng)脫水之后的污

21、泥餅亦可以用來制造人行道地磚，免除了二次污染。最新發(fā)明的spr污水凈化技術(shù)以其流程簡(jiǎn)單可靠、投資和運(yùn)行費(fèi)用低、占地少、凈化效果好的眾多優(yōu)勢(shì)將為當(dāng)今世界的城市污水的再利用開創(chuàng)一條新路。城市污水實(shí)現(xiàn)再利用之后，為城市提供了第二淡水水源，為城市的可持續(xù)發(fā)展提供了必不可少的條件，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是不可估量的. （來源于中華環(huán)評(píng)網(wǎng)() 詳文參考：1.2.2國(guó)內(nèi)污水處理系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r水是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要因素。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大和人口的增加，水環(huán)境污染成了一大難題。城市污水是目前江河湖泊水域污染的重要原因，是制約許多城市可持續(xù)發(fā)展的主要原因之一。“環(huán)境保護(hù)”是我國(guó)的基本國(guó)策，中國(guó)可持

22、續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略與對(duì)策制定的2000年治理目標(biāo)，要求城市污水集中處理率達(dá)20%。目前，我國(guó)正處于城市污水處理事業(yè)的大發(fā)展時(shí)期，尤其隨著國(guó)家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，中國(guó)中西部環(huán)境與生態(tài)保護(hù)已被提上首要議事日程。 城市生活污水處理自200年前工業(yè)革命以來，越來越受到人們的重視。城市污水處理率已成為一個(gè)地區(qū)文明與否的一個(gè)重要標(biāo)志。近200年來，城市污水處理已從原始的自然處理、簡(jiǎn)單的一級(jí)處理發(fā)展到利用各種先進(jìn)技術(shù)、深度處理污水，并回用。處理工藝也從傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝工藝發(fā)展到a/o、a2/o、ab、sbr（包括ccas工藝）等多種工藝，以達(dá)到不同的出水要求。我國(guó)城市污水處理相對(duì)于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家、起步較晚，

23、目前城市污水處理率只有6.7%。在我們大力引起國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，必須結(jié)合我國(guó)發(fā)展，尤其是當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，探索適合我國(guó)實(shí)際的城市污水處理系統(tǒng)。 結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，參考國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)城市污水處理廠應(yīng)符合以下幾個(gè)發(fā)展方向：（1）總投資省。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需資金非常龐大，因此嚴(yán)格控制總投資對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)大有益處。（2）運(yùn)行費(fèi)用低。運(yùn)行費(fèi)用是污水處理廠能否正常運(yùn)行的重要因素，是評(píng)判一套工藝優(yōu)劣的主要指標(biāo)之一。（3）占地省。我國(guó)人口眾多，人均土地資源極其緊缺。土地資源是我國(guó)許多城市發(fā)展和規(guī)劃的一個(gè)重要因素。（4）脫氮除磷效果。隨著我國(guó)大面積水體環(huán)境的富營(yíng)養(yǎng)化，污水的脫氮除

24、磷已經(jīng)成為一個(gè)迫切的問題。我國(guó)最新實(shí)施的國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（gb8978-1996）也明確規(guī)定了適用于所有排污單位，非常嚴(yán)格地規(guī)定了磷酸鹽排放標(biāo)準(zhǔn)和氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)。這就意味著今后絕大多數(shù)城市污水處理廠都要考慮脫氮除磷的問題。（5）現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)與環(huán)保工程的有機(jī)結(jié)合?，F(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和自控系統(tǒng)設(shè)備的出現(xiàn)和完善，為環(huán)保工程的發(fā)展提供了有力的支持。目前，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的污水處理廠大都采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)管理和自控系統(tǒng)，保證了污水處理廠的正常運(yùn)行和穩(wěn)定的合格出水，而我國(guó)在這方面還比較落后。計(jì)算機(jī)控制和管理也必將是我國(guó)城市污水處理廠發(fā)展的方向。（來源于中華環(huán)評(píng)網(wǎng)() 詳文參考：1.3課題的主要研究

25、內(nèi)容本課題論述了污水處理工藝及污水處理系統(tǒng)的組成和plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),主要由以下內(nèi)容組成： （1）介紹了污水處理的基本內(nèi)容，包括污水處理的發(fā)展歷程，現(xiàn)狀以及污水處理的工藝流程； （2）介紹了plc的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并對(duì)污水處理控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析； （3）具體分析設(shè)計(jì)污水處理的硬件系統(tǒng)； （4）具體分析設(shè)計(jì)污水處理的軟件系統(tǒng)。第2章 污水處理概述2.1污水處理概述城市污水、生活污水、生產(chǎn)污水或經(jīng)過工業(yè)企業(yè)局部處理的后的生產(chǎn)污水，往往都排入城市排水系統(tǒng)，故把生活污水和生產(chǎn)污水的混合污水叫做城市污水。這些污水除含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、動(dòng)植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗滌劑等物質(zhì)外，還含

26、有細(xì)菌、病毒等使人致病的微生物。經(jīng)處理后的污水，最后出路有三種：(1)排放水體；(2)灌溉田地；(3)重復(fù)使用。水處理的目的不外乎三種56：(1)去除水中的影響使用水質(zhì)的雜質(zhì)以及污泥的處置，這是最主要的內(nèi)容； (2)為了滿足用水的要求，在水中加入新的成分以改變水的的化學(xué)性質(zhì)，如食用水中加氟以防止齲齒病，循環(huán)冷卻水中加緩濁劑以控制腐蝕和結(jié)垢等；(3)改變水的物理性質(zhì)的處理，如水的冷卻，降低水的粘滯度等。2.2 污水處理工藝技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展我國(guó)現(xiàn)有城市污水處理廠80%以上采用的是活性污泥法，其余采用一級(jí)處理、強(qiáng)化一級(jí)處理、穩(wěn)定塘法及土地處理法等。 “七五”、“八五”、“九五”國(guó)家科技攻關(guān)課題的建立

27、與完成，使我國(guó)在污水處理新技術(shù)、污水再生利用新技術(shù)、污泥處理新技術(shù)等方面都取得了可喜的科研成果，某些研究成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平同時(shí)，借助于外貸城市污水處理工程項(xiàng)目的建設(shè)，國(guó)外許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備被引進(jìn)到我國(guó)，ab法、氧化溝法、a/0工藝、a/a/o工藝、sbr法在我國(guó)城市污水處理廠中均得到應(yīng)用。污水處理工藝技術(shù)由過去只注重去除有機(jī)物發(fā)展為具有除磷脫氮功能。國(guó)外一些先進(jìn)、高效的污水處理專用設(shè)備也進(jìn)人了我國(guó)污水處理行業(yè)市場(chǎng)，如格柵機(jī)、潛水泵、除砂裝置、刮泥機(jī)、曝氣器、鼓風(fēng)機(jī)、污泥泵、脫水機(jī)、沼氣發(fā)電機(jī)、沼氣鍋爐、污泥消化攪拌系統(tǒng)等大型設(shè)備與裝置。 我國(guó)80年代以前建設(shè)的城市污水處理廠大部分采用

28、普通曝氣法活性污泥處理工藝，由于該工藝主要以去除bod5和ss為主要目標(biāo)，對(duì)氮磷的去除率非常低。為了適應(yīng)水環(huán)境及排放要求，一些污水處理廠正在進(jìn)行改造，增加或強(qiáng)化脫氮和除磷功能。 ab法污水處理工藝于80年代初開始在我國(guó)應(yīng)用于工程實(shí)踐。由于其具有抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、對(duì)ph值變化和有毒物質(zhì)具有明顯緩沖作用的特點(diǎn)，故主要應(yīng)用于污水濃度高、水質(zhì)水量變化較大，特別是工業(yè)污水所占比例較高的城市污水處理廠。 目前氧化溝工藝是我國(guó)采用較多的污水處理工藝技術(shù)之一。應(yīng)用較多的有奧貝爾氧化溝工藝，由我國(guó)自行設(shè)計(jì)、全套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，已有成功實(shí)例。de型氧化溝和三溝式氧化溝在中高濃度的中小型城市污水處理中也有應(yīng)用。采用卡羅

29、塞爾氧化溝工藝的城市污水處理廠大部分為外貸項(xiàng)目。 多種類型的sbr工藝在我國(guó)均有應(yīng)用，如屬第二代sbr工藝的iceas工藝，屬第三代的cast工藝、uni-tank工藝等。 隨著我國(guó)對(duì)水環(huán)境質(zhì)量要求的提高，使得新建城市污水處理廠必須考慮氮磷的去除問題。由此開發(fā)了改良a/a/0工藝和回流污泥反硝化生物除磷工藝，并已開始在實(shí)際工程中應(yīng)用。如泰安污水處理廠、青島李村河污水處理廠、天津北倉污水處理廠、北京清河污水處理廠等。 目前我國(guó)新建及在建的污水處理廠所采用的工藝中，各種類型的活性污泥法仍為主流，占90%以上，其余則為一級(jí)處理、強(qiáng)化一級(jí)處理、生物膜法及與其他處理工藝相結(jié)合的自然生態(tài)凈化法等污水處理工

30、藝技術(shù)7。 從國(guó)情出發(fā)，我國(guó)城市污水處理發(fā)展趨勢(shì)： (1)氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除仍為重點(diǎn)也是難點(diǎn)； (2)工業(yè)廢水治理開始轉(zhuǎn)向全過程控制； (3)單獨(dú)分散處理轉(zhuǎn)為城市污水集中處理； (4)水質(zhì)控制指標(biāo)越來越嚴(yán)； (5)由單純工藝技術(shù)研究轉(zhuǎn)向工藝、設(shè)備、工程的綜合集成與產(chǎn)業(yè)化及經(jīng)濟(jì)、政策、標(biāo)準(zhǔn)的綜合性研究； (6)污水再生利用提上日程；(7)中小城鎮(zhèn)污水污染與治理問題開始受到重視。2.3污水處理工藝流程污水處理就是采用各種技術(shù)與手段，將污水中所含的污染物質(zhì)分離去除、回收利用，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使水得到凈化?，F(xiàn)代污水處理技術(shù)，按原理可分為物理處理法、化學(xué)處理法和生物化學(xué)處理法三類8。 生物化學(xué)處

31、理是利用微生物處理污水中的有機(jī)污染物的一種工藝。該工藝運(yùn)行費(fèi)用較低，得到了廣泛的應(yīng)用，目前已成為城市污水處理的主體工藝。該法有活性污泥法和生物膜法兩種，前者多用于城市污水，后者多用于處理高濃度有機(jī)污水與污水處理過程中生產(chǎn)的污泥。 城市污水處理按處理程度不同可分為預(yù)處理、一級(jí)處理、二級(jí)處理、深度處理和污泥處理及處置。 預(yù)處理：主要包括格柵和沉砂池。其主要作用是截留大塊物質(zhì)、砂石，以保證后續(xù)設(shè)備的正常運(yùn)行。 一級(jí)處理：主要是初次沉淀池。目的是將污水中懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)盡可育出也沉降去除，經(jīng)過一級(jí)處理后的污水，可去除50%左右的懸浮物，污水五日需氧量一般只能去除30%左右，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。 二級(jí)

32、處理工藝：主要由曝氣池和二沉池構(gòu)成。它是城市污水處理廠的核心，一般采用生物處理方法中的活性污泥法，主要去除水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物。經(jīng)二級(jí)處理后，有機(jī)污染物質(zhì)的去除率可達(dá)90%以上，污水中污水五日需氧量值可降至2030mg/l，有機(jī)污染物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 深度處理：通用的工藝有混凝沉淀和過濾。主要目的是為了滿足高標(biāo)準(zhǔn)的受納水體要求或會(huì)用于工業(yè)等特殊用途，它是城市污水處理未來發(fā)展的方向。污泥處理和處置：主要包括濃縮、消化、脫水、堆肥或衛(wèi)生填埋9。2.4 sbr污水處理工藝概述序批式活性污泥法，簡(jiǎn)稱sbr 。早在1914年，這種處理系統(tǒng)就被采用，但由于當(dāng)時(shí)的自動(dòng)化水平較低，操作困難且工作量大

33、，特別是后來隨著城市和工業(yè)廢水處理規(guī)模的日趨擴(kuò)大，這個(gè)缺點(diǎn)更加突出，間歇式活性污泥法逐漸被連續(xù)式活性污泥法取代。近年來，隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，這一弊端得到很好的解決。同連續(xù)式活性污泥法相比，sbr具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使得間歇式活性污泥法日益受到國(guó)內(nèi)外的重視。 sbr反應(yīng)池去除有機(jī)物的機(jī)理在充氧時(shí)與普通活性污泥法相同，不同之處是運(yùn)行按流入、反應(yīng)、沉淀、排放、待機(jī)五個(gè)工序，依次在同一sbr反應(yīng)池中周期性運(yùn)行。從廢水流入開始到待機(jī)時(shí)間結(jié)束為一個(gè)周期，一切過程都在一個(gè)設(shè)有曝氣或攪拌裝置的sbr反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行，不必另設(shè)沉淀池和污泥回流泵等裝置。間歇式活性污泥曝氣法在流態(tài)上雖然屬完全混合式，但

34、在有機(jī)物降解方而，則是時(shí)間上的推流。 sbr工藝是一種簡(jiǎn)易、快速且低耗的廢水生物處理工藝。它主要有以下幾個(gè)方而的特點(diǎn)：1.工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低；2.時(shí)間上具有理想的推流式反應(yīng)器的特性；3.運(yùn)行方式靈活，可脫氮除磷；4.具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷的能力；5.良好的污泥沉降性能，不易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象10。2.5 本章小結(jié)第3章 設(shè)計(jì)方案的確定3.1 plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析3.1.1 plc的結(jié)構(gòu)plc實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，plc的基本結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)兩類。1.整體式結(jié)構(gòu)的plc整體式（又稱箱體式）結(jié)構(gòu)的plc由中央處理器（cpu）

35、、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（i/o）單元、電源電路和通信端口等組成，并將這些組裝在同一機(jī)體內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)固定、實(shí)現(xiàn)的功能和控制規(guī)模固定，但靈活性較低?；窘Y(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示。圖3-1整體式結(jié)構(gòu)2.模塊式結(jié)構(gòu)的plc模塊式（又稱組合式）結(jié)構(gòu)的plc是將中央處理器（cpu）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（i/o）單元、電源電路和通信端口等分別做成相應(yīng)的模塊，應(yīng)用時(shí)將這些模塊根據(jù)控制要求插在機(jī)架上，各模塊間通過機(jī)架上的總線互相聯(lián)系。其中plc的cpu和存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)在一個(gè)模塊上，有時(shí)把電源也放在這一模塊上，該模塊在總線上的安裝位置一般是固定的。模塊式的plc安裝完成后，

36、需進(jìn)行登記，以便plc對(duì)安裝在總線上的各模塊進(jìn)行地址確認(rèn)。模塊式的特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性高?？梢詷?gòu)成不同控制規(guī)模和功能的plc，但同時(shí)價(jià)格也比較高?；窘Y(jié)構(gòu)如圖3-2所示。圖3-2結(jié)構(gòu)式模塊 3.1.2 plc的工作原理plc與繼電器構(gòu)成的控制裝置的重要區(qū)別之一就是工作方式不同，繼電器控制是并行運(yùn)行方式，即如果輸出線圈通電或斷電，該線圈的觸點(diǎn)立即動(dòng)作，只要形成電流通路，就有可能有幾個(gè)電器同時(shí)動(dòng)作。而plc則不同，它采用循環(huán)掃描技術(shù)，只有該線圈通電或斷電，并且必須當(dāng)程序掃描到該線圈時(shí)，該線圈觸點(diǎn)才會(huì)動(dòng)作，而且每次只能執(zhí)行一條指令，這也就是plc以“串行”方式工作的，這種工作方式可以避免繼電器控制

37、的觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配等問題。也可以說，繼電器控制裝置是根據(jù)輸入和邏輯控制結(jié)構(gòu)就可以直接得到輸出，而plc控制則需要出入傳送、執(zhí)行程序指令、輸出3個(gè)階段才能完成控制過程。1循環(huán)掃描技術(shù)plc采用循環(huán)可以分為3個(gè)階段：輸入階段（將外部輸入信號(hào)的狀態(tài)傳送到plc）、執(zhí)行程序階段和輸出階段（將輸出信號(hào)傳送到外部設(shè)備）。（1）輸入階段 在這個(gè)階段中，plc先進(jìn)行自我診斷，然后與編程器或計(jì)算機(jī)通信，同時(shí)中央處理器掃描各個(gè)輸入端并讀取輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把它們存入相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元。 （2）執(zhí)行程序階段 在這個(gè)階段中，plc按照由上到下的次序逐步執(zhí)行程序指令。從相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元讀入輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)

38、，然后根據(jù)程序內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)寄存器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到運(yùn)算結(jié)果，并將這些結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)器單元。這一階段執(zhí)行完后，進(jìn)入輸出階段。在這個(gè)程序執(zhí)行中，輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)保持不變。 （3）輸出階段 在這個(gè)階段中，plc將相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)單元的運(yùn)算結(jié)果傳送到輸出模塊上，并通過輸出模塊想外部設(shè)備傳送輸出信號(hào)，開始控制外部設(shè)備。2plc的輸入/輸出響應(yīng)時(shí)間 i/o響應(yīng)時(shí)間是指某一輸入信號(hào)從變化開始到系統(tǒng)相關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需要的時(shí)間。因?yàn)閜lc的循環(huán)掃描工作方式，所以收到輸入信號(hào)的時(shí)刻不同，響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短也就不同。下面就給出最短和最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間。最短響應(yīng)時(shí)間：一個(gè)掃描周期剛

39、結(jié)束就收到輸入信號(hào)，即收到這個(gè)輸入信號(hào)與開始下一個(gè)掃描周期同時(shí)，這樣的響應(yīng)時(shí)間最短。考慮到輸入電路和輸出電路的延時(shí)，所以最短響應(yīng)時(shí)間應(yīng)大于一個(gè)掃描周期。最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間：在一個(gè)掃描剛完成輸入讀取后才接到輸入信號(hào)，這樣這個(gè)輸入信號(hào)在該掃描周期將不會(huì)發(fā)生變化，要等到下個(gè)掃描周期才能得到響應(yīng)，這時(shí)的響應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng)。 3.1.3 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)步驟1設(shè)計(jì)原則plc控制系統(tǒng)是為工藝流程服務(wù)的，所以它首先要能很好地實(shí)現(xiàn)工藝提出的控制要求。plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則。（1）根據(jù)工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，力求設(shè)計(jì)出來的控制系統(tǒng)能最大限度地滿足控制要求。（2）在滿足控制要求的前提下，盡量減少plc系統(tǒng)硬

40、件費(fèi)用。（3）考慮到以后控制要求的變化，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮plc的可擴(kuò)展性（4）控制系統(tǒng)使用和維護(hù)方便、安全可靠。2設(shè)計(jì)步驟 一般plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟如圖3-3，具體操作如下。 圖3-3設(shè)計(jì)步驟示意圖（1）控制要求分析在設(shè)計(jì)plc控制系統(tǒng)之前，必須對(duì)工藝過程進(jìn)行細(xì)致的分析，詳細(xì)了解控制對(duì)象和控制要求，這樣才能真正明白自己所要完成的任務(wù)，并更好地完成任務(wù)，設(shè)計(jì)出令人滿意的控制系統(tǒng)。（2）確定輸入/輸出設(shè)備根據(jù)控制要求選擇合適的輸入設(shè)備（控制按鈕、開關(guān)、傳感器等）和輸出設(shè)備（接觸器、繼電器）。并根據(jù)所選用的輸入/輸出設(shè)備的類型和數(shù)量，確定plc的i/o點(diǎn)數(shù)。（3）選擇合適plc確定plc

41、的i/o點(diǎn)數(shù)后，就根據(jù)i/o點(diǎn)數(shù)、控制要求等來進(jìn)行plc的選擇。選擇包括機(jī)型、存儲(chǔ)器容量、輸入/輸出模塊、電源模塊和智能模塊等。（4）i/o點(diǎn)數(shù)分配點(diǎn)數(shù)分配就是規(guī)定plc的i/o端子和輸入/輸出設(shè)備的對(duì)應(yīng)關(guān)系，畫出i/o接線原理圖。（5）plc程序設(shè)計(jì)本階段就是根據(jù)控制對(duì)象和控制要求對(duì)plc進(jìn)行編程。首先把工藝流程分為若干階段，確定每一階段的輸入信號(hào)和輸出要控制的設(shè)備，還有不同階段之間的聯(lián)系，然后畫出程序流程圖，最后再進(jìn)行程序編制。（6）模擬調(diào)試程序編制好后，借用西門子plcsim v5.4軟件進(jìn)行仿真（7）現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試就是將plc與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。在這一步中可以發(fā)現(xiàn)程序存在的實(shí)

42、際問題，然后經(jīng)過修正后使其滿足控制要求。（8）整理技術(shù)文件這一步主要包括整理與設(shè)計(jì)有關(guān)的文檔，包括設(shè)計(jì)說明書、i/o接線原理圖、程序清單和使用說明書等。 3.2 污水處理plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析3.2.1 污水處理的過程本文中的污水處理采用sbr污水生物處理工藝，即序批式間歇活性污泥法。這種工藝是按“進(jìn)水、反應(yīng)（曝氣等）、沉淀、排水”步驟周期性進(jìn)行生化反應(yīng)。從污水流入開始到排水結(jié)束算做一個(gè)周期。工藝流程圖如圖3-4所示。圖3-4sbr工藝流程基本操作運(yùn)行程序如下。1.進(jìn)水 進(jìn)水閥門打開，污水通過粗格柵，經(jīng)過水泵，然后細(xì)格柵過濾到達(dá)sbr池。 2.反應(yīng) 反應(yīng)工序是sbr工藝最主要的一道工序。當(dāng)污

43、水注入達(dá)到預(yù)定容積后，停止進(jìn)水，空氣閥門打開，鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，開始曝氣，同時(shí)潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾眠\(yùn)行，可開始反應(yīng)操作，如驅(qū)除bod、硝化、磷的吸收以及反硝化等。根據(jù)反應(yīng)需要達(dá)到的程度，進(jìn)行曝氣和攪拌，并決定反應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)短，必要時(shí)可投加藥劑。在進(jìn)入沉淀工序前，應(yīng)進(jìn)行短時(shí)間的微量曝氣，以吹脫污泥上黏附的氣泡或氮，以保證排泥順利進(jìn)行。 3.沉淀 當(dāng)sbr池停止曝氣以后，空氣閥門關(guān)閉，潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾猛Ｖ惯\(yùn)行，開始重力沉淀和泥水分離。4.排水 sbr池水位達(dá)到最高水位，并經(jīng)過沉淀工藝以后，上清液（上面的清液）由潷水器緩慢排出池外。當(dāng)池水位達(dá)到處理周期開始時(shí)的最低水位時(shí)，停止?jié)ＪＳ辔勰啾迷跐?/p>

44、停止運(yùn)行后開始運(yùn)行，排泥至儲(chǔ)泥池。3.2.2 設(shè)備控制要求（1）兩臺(tái)粗格柵除污機(jī)，由時(shí)間間隔來控制其開或者停。一般開10min,停1h。（2）兩臺(tái)水泵，由浮球控制。當(dāng)集水池處于低水位時(shí)，關(guān)閉所有泵；當(dāng)水位較高時(shí)，開一臺(tái)水泵；當(dāng)水位高時(shí)，開兩臺(tái)水泵；當(dāng)水位很高時(shí)，發(fā)報(bào)警信號(hào)。（3）兩臺(tái)細(xì)格柵由時(shí)間控制其開或停。一般開10min,停1h。（4）當(dāng)有一臺(tái)細(xì)格柵工作時(shí)，皮帶運(yùn)輸機(jī)滯后10s開機(jī)。（5）sbr池內(nèi)進(jìn)水閥門依次開啟，當(dāng)1#池水位升到一定液位后關(guān)閥門，然后開2#進(jìn)水閥門，2#池水位升到一定液位后關(guān)閥門，然后開3#進(jìn)水閥門，依次類推。（6）進(jìn)水閥門關(guān)閉后，空氣閥門開啟潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾猛瑫r(shí)

45、開啟。曝氣3h后關(guān)閉空氣閥門，潛水?dāng)嚢杵骱突亓魑勰啾靡搽S之關(guān)閉。（7）空氣閥門關(guān)閉1h后，潷水器開始運(yùn)行。當(dāng)sbr池液位下降到一定液位后停止運(yùn)行。（8）剩余污泥泵在潷水器停止運(yùn)行后開始運(yùn)行，排泥至儲(chǔ)泥池。儲(chǔ)泥池液位達(dá)到高液位或1h后停止運(yùn)行。（9）當(dāng)開啟1個(gè)空氣閥門時(shí)，開啟一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，當(dāng)開啟2個(gè)或3個(gè)空氣閥門時(shí)，開兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)。（10）脫水機(jī)按水處理工藝要求工作，單體為自動(dòng)化組。設(shè)備與其在工藝中代號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表如表1a和表1b所示。（見附錄3）3.2.3 上位監(jiān)控管理機(jī)plc通過通信電纜將采集參數(shù)傳送給上位監(jiān)控管理機(jī)，通過上位監(jiān)控管理機(jī)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有關(guān)參數(shù)變化，并保留一段時(shí)間的數(shù)據(jù)，形成變化曲線。

46、同時(shí)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所控設(shè)備工作狀態(tài)，具有設(shè)備故障報(bào)警、參數(shù)打印等功能。第4章 硬件部分設(shè)計(jì)4.1電機(jī)的控制電路電機(jī)控制分為本地控制和遠(yuǎn)程plc自動(dòng)控制。配電線依次經(jīng)過斷路器1qf、交流接觸器1km,熱繼電器1kh對(duì)電機(jī)進(jìn)行供電。電路圖中元件的功能如下11：圖4-1 電機(jī)電氣原理控制圖斷路器1qf：斷路器（曾稱自動(dòng)開關(guān)）在電路中主要起到短路和過載保護(hù)作用，還可有欠電壓保護(hù)和遠(yuǎn)距離分?jǐn)嚯娫吹裙δ?，也可以直接操作不頻繁起動(dòng)電動(dòng)機(jī)和電路轉(zhuǎn)換作用。一般情況下，斷路器閉合，只有當(dāng)電機(jī)發(fā)生短路或者過載時(shí)，短路其動(dòng)作，斷開線路，停止電機(jī)，起到保護(hù)作用。交流接觸器1km：接觸器主要控制對(duì)象為電動(dòng)機(jī)，也可用來控制其

47、他電力負(fù)載。交流接觸器的觸頭有主觸頭和輔助觸頭，觸頭又分為常開觸頭和常閉觸頭，當(dāng)交流接觸器線圈動(dòng)作時(shí)，常開觸頭閉合，常閉觸頭斷，對(duì)電機(jī)的控制還要通過對(duì)交流接觸器線圈的控制來實(shí)現(xiàn)。熱繼電器1kh：電機(jī)過載時(shí)，電流變大，熱繼電器1kh動(dòng)作，切斷電路，實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用12。主令開關(guān)sak：主令開關(guān)主要用于本地控制與plc遠(yuǎn)程控制之間的切換。當(dāng)主令開關(guān)觸點(diǎn)接通時(shí)，為本地電控柜控制。觸點(diǎn)接通時(shí)，為遠(yuǎn)程plc控制。主令開關(guān)實(shí)現(xiàn)本地控制和遠(yuǎn)程plc控制之間的轉(zhuǎn)換。由控制原理圖4-1可以看出，當(dāng)l11和n之間加上220v的電壓時(shí)，紅色電源指示燈1hr亮，作為控制的電源指示?？刂品譃殡娍毓窬偷乜刂坪蚿lc遠(yuǎn)程控制，

48、主要通過主令開關(guān)sak來選擇，當(dāng)主令開關(guān)選擇時(shí)（電控柜就地控制），按動(dòng)起動(dòng)按鈕1sf，由于停機(jī)按鈕1ss和熱繼電器1kh為常閉狀態(tài)，電路導(dǎo)通，交流接觸器1km通電動(dòng)作（吸合），1km的一個(gè)常開觸點(diǎn)也動(dòng)作（變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，即電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)），同時(shí)電機(jī)運(yùn)行指示燈1hg變亮。此時(shí)，松開起動(dòng)按鈕1sf，由于1km的一個(gè)常開觸點(diǎn)閉合將1sf短接，所以交流接觸器1km保持通電狀態(tài)，其主觸頭導(dǎo)通，電機(jī)起動(dòng)。停機(jī)時(shí)，按動(dòng)停機(jī)按鈕1ss，由于1ss為一常閉按鈕，所以按動(dòng)時(shí)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，下面的交流接觸器便停止供電，自動(dòng)斷開，其常開觸點(diǎn)也為斷開狀態(tài)，電機(jī)停止運(yùn)行，運(yùn)行指示燈1hg滅。如果電機(jī)運(yùn)行在過載狀態(tài)下，當(dāng)達(dá)到一

49、定時(shí)間時(shí)，熱繼電器1kh動(dòng)作，交流接觸器1km由于電源斷開，電機(jī)停止，并且無法自動(dòng)起動(dòng)。電機(jī)的遠(yuǎn)程控制是通過控制自控柜中的直流繼電器（my2nj ）的吸合來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)主令開關(guān)由轉(zhuǎn)向時(shí)，此時(shí)，即使電機(jī)為運(yùn)行狀態(tài)，由于交流接觸器的斷路，也將自動(dòng)停機(jī)。導(dǎo)通時(shí)，plc檢測(cè)到相應(yīng)的信號(hào)，即認(rèn)為電機(jī)為遠(yuǎn)程控制。當(dāng)plc認(rèn)為應(yīng)該起動(dòng)電機(jī)時(shí)，come和out1之間形成24v的直流電壓，24v繼電器1ka吸合，從而交流接觸器1km吸合，電機(jī)起動(dòng)，運(yùn)行信號(hào)經(jīng)過1km的一個(gè)常開觸點(diǎn)反饋到plc的狀態(tài)輸入端。4.2閥門的控制電路閥門的電氣控制原理：閥門的電氣控制電路如下圖4-2，在閘閥電機(jī)的主接線圖中，通過兩個(gè)接觸器1

50、km與2km來控制閘閥電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)；控制電路中，1hr做為電源指示，1sf為閘閥門打開（電機(jī)正轉(zhuǎn)）按鈕，2sf為閘閥門關(guān)閉（電機(jī)反轉(zhuǎn)）按鈕；手動(dòng)自動(dòng)選由具有兩個(gè)常開觸點(diǎn)與兩個(gè)常閉觸點(diǎn)的主令開關(guān)sak來實(shí)現(xiàn)；為了防止打開關(guān)閉兩種情況同時(shí)出現(xiàn)，造成短路的后果，用兩個(gè)接觸器常閉觸點(diǎn)來互相限制兩個(gè)接觸器，形成任何時(shí)候，只允許一個(gè)接觸器處于吸合狀態(tài)；閘門與閥門本身提供了機(jī)械式到位限制開關(guān)，有常開與常閉觸點(diǎn)，例如到閥門開到位時(shí)，開到位限制開關(guān)常閉點(diǎn)斷開，自動(dòng)斷開控制電路，完成打開控制，同時(shí)常開觸點(diǎn)向plc提供閘閥門打開與關(guān)閉狀態(tài)。圖4-2 閥門電氣原理控制圖4.3 傳感器 4.3.1 超聲波傳感器超聲

51、波傳感器系統(tǒng)由發(fā)送器、接收器、控制部分以及電源部分構(gòu)成。發(fā)送器常使用直徑為15mm左右的陶瓷振子，將陶瓷振子的點(diǎn)振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為超聲波能量并向空中輻射。除穿透式超聲波傳感器外，用作發(fā)送器的陶瓷振子也可用做接收器，陶瓷振子接收到超聲波產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，將其變換為電能量，作為傳感器接收器的輸出，從而對(duì)發(fā)送的超聲波進(jìn)行檢測(cè)。在超聲波檢測(cè)技術(shù)中，不管哪種超聲波儀器，都必須把電能轉(zhuǎn)換超聲波發(fā)射出去，再接收回來變換成電信號(hào)，完成這項(xiàng)功能的裝置就叫超聲波換能器，也稱探頭。將超聲波換能器置于被測(cè)液體上方，向下發(fā)射超聲波，超聲波穿過空氣介質(zhì)，在遇到水面時(shí)被反射回來，又被換能器所接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電子檢測(cè)部分檢測(cè)到這

52、一信號(hào)后將其變成液位信號(hào)進(jìn)行顯示并輸出。由超聲波在介質(zhì)中傳播原理可知，若介質(zhì)壓力、溫度、密度、濕度等條件一定，則超聲波在該介質(zhì)中傳播速度是一個(gè)常數(shù)。因此，當(dāng)測(cè)出超聲波由發(fā)射到遇到液面反射被接收所需要的時(shí)間，則可換算出超聲波通過的路程，即得到了液位的數(shù)據(jù)。圖4-3和圖4-4分別為超聲波震蕩電路和超聲波接收電路。圖4-3 超聲波震蕩電路圖4-4 超聲波接收電路4.3.2 溶解氧傳感器 溶解氧（do）是指溶解在水中的氧氣，它在河流、湖泊、海洋中都大量的存在，是檢測(cè)水質(zhì)和環(huán)境污染程度的重要指標(biāo)。用傳統(tǒng)的化學(xué)法（如碘量滴定法）測(cè)定水溶液中的溶解氧（do）是很費(fèi)時(shí)的，且成本高，不能連續(xù)測(cè)量13，而用滴汞電

53、極(dme)的極譜分析最為簡(jiǎn)單。但是，dme的一些特性又影響了它在現(xiàn)場(chǎng)工作中的應(yīng)用。金與鉑電極能克服dme遇到的某些困難，但在一些生物介質(zhì)中就失效14。為了消除上述困難， 膜覆蓋氧電極誕生了，它最初是由clark在 1956 年提出的，故而得名clark氧電極 15。這種電極利用膜可滲透氧但不能滲透水和有機(jī)及無機(jī)溶質(zhì)的原理，保護(hù)電極不與這類還原物質(zhì)緊密接觸，從而使傳感器的靈敏度不受影響。當(dāng)前用來測(cè)量水中溶解氧濃度最常用的儀器就是電化學(xué)傳感器（例如clark傳感器）。它是根據(jù)電池原理而設(shè)計(jì)的，本身就是個(gè)電池，不需外加電壓，可通過測(cè)量電解電流來測(cè)量溶解氧濃度。測(cè)量時(shí)將其放入待測(cè)溶液，水中溶解氧透過

54、透氧膜，溶解于膜與電極之間的電解液薄層中，當(dāng)兩輸出端接上負(fù)載電路時(shí)，氧在陰極表面上發(fā)生還原反應(yīng)。對(duì)于結(jié)構(gòu)和透氧膜確定的傳感器而言，在一定溫度下，氧傳感器的電流只與試樣中的氧分壓成正比，因此，測(cè)定電流即可知氧濃度。4.3.3污水流量計(jì)流量計(jì)我們采用emf 系列的。原理如下：emf 系列電磁流量計(jì)適用測(cè)量封閉管道中導(dǎo)電液體和漿液的體積流量，潔凈水，污水，各種酸堿鹽溶液，泥漿、礦漿、紙漿以及食品方面的液體等。 emf 系列電磁流量計(jì)的測(cè)量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律；導(dǎo)電液體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì) e 為： e=kbvd 式中： k- 儀表常數(shù) b- 磁感應(yīng)強(qiáng)度 v- 測(cè)量管

55、道截面內(nèi)的平均流速 d- 測(cè)量管道截面的內(nèi)徑 功能特點(diǎn)： 1. 性能可靠，精度高，功耗低，零點(diǎn)穩(wěn)定，參數(shù)設(shè)定方便 2. 顯示正反向累計(jì)流量，瞬時(shí)流量，流速，流量百分比等3. 雙向測(cè)量系統(tǒng)，可測(cè)正向流量，反向流量 4. 報(bào)警功能：空管，勵(lì)磁，流量上下限 5. 頻率輸出 4-20ma 信號(hào)，流向輸出，累積量脈沖輸出， rs485 輸出6. 自行調(diào)節(jié)，流量上下限可自行設(shè)置7. 采用高效，高穩(wěn)定度 pwm 波勵(lì)磁恒流源 8. 短電后數(shù)據(jù)長(zhǎng)效保存 9. 儀表系數(shù)即流量的測(cè)量不受流體的密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化 的影響，傳感器感應(yīng)電壓信號(hào)與平均流速呈線性關(guān)系，因此測(cè)量精度高（ 0.3-0.5% ）

56、，量程比寬（ 1 ： 1500 ）。 17 測(cè)量管道內(nèi)無阻流件，因此沒有附加的壓力損失，具有顯著的節(jié)能意義。 主要技術(shù)性能：被測(cè)流體電導(dǎo)率： 5 us/cm 滿量程流速： 0.3m /s-12 m/s 測(cè)量誤差：示值的 0.5% 環(huán)境溫度： -25 -+180 額定工作壓力（ mpa ）： 4.0 、 1.6 、 1.0 、 0.6 （大于 4.0 定做） 防護(hù)等級(jí)：標(biāo)準(zhǔn)型： ip65 （防噴水型）； ip68 （潛水型） 輸出信號(hào)： 4-20mad.c. 、 01khz 流量顯示功能： 1 中英文菜單自由切換，寬高清晰度 lcd 背光顯示。 報(bào)警：空管、勵(lì)磁、流量上下限 供電電源：標(biāo)準(zhǔn)型： 220va.c.50hz; 特殊型 24v.c. 功耗： 20va4.4 其他硬件