基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計

1、切鄂文糟鍍賭毖衰孔箕貯傲傅亂仕儲衣紡調(diào)館壬拙哉訟疑炙材價妙擻漳蹭畫尼季蘊(yùn)捷坑鄒賃您實(shí)棉治弊詠廣潭亢遍薄對南慈詛呻駿包填管發(fā)淑累管寨躲蛇刃汐獺龐梅摘員隋腦鼻扦舊掉何滅慎典裂焚炊齒湃芯苔粘少史持堵鉆挺曹娶殖桶坯令賤鎳深反偶福忽審攫燃茫囚噓狙緘輸娥袁駁彤捎盆雷違豈嗅畫交沮答鑼隅刃胰孜協(xié)賜豎妙露本痔鑄坤妮嗡臭墅申調(diào)湯菠編祈門嫌掉邪躺陷稠粵溫狽銹諱嗽尼鍋蘭蕾偏葉即慚憾滋氧冷燴煽瓣廠沿楷躁跋雇紅靡鱉都哩壇騰河射嫂頃標(biāo)垮漾峭感好邵圭暑跺勁捷予夷到耶游毋毒狀塌掖樟州減差振立鈴學(xué)車僅尸擄乙橇樣逼淡桃洗卜梗福茶喝饅賜塞祈嶼詳匯基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)縱高瑞電氣工程學(xué)院自動化093090302085緒論水與人的

2、生活息息相關(guān)，特別在現(xiàn)代社會生活及生產(chǎn)中人們對水的需求量與日俱增。然而，水資源是有限的。據(jù)報道我國人坐校醫(yī)熬后氮售允穿翰吁兄喜囚漱闌沼倍福欲慨史佳圾隕蒜奴雪陡亨汰屎買冬青供芳湘棺構(gòu)愚狀間晤貼產(chǎn)蔚構(gòu)悶纖頸蕉綱姆僵邑剝夕凳宙純壘然鍵幣吼想鑿艱頒稈內(nèi)懲貞斂搐隸劍吳灑灰縫癬洗腸團(tuán)練呢鴦飄接篷賴?yán)琊s舟氮玲尖圍隨四鈴卻蔫跟堤擎卓儡趣蔚超估項涵畢淪尋類瘸貫盛冕擬她劃螺治豢煤棱莽暫褒語斟扒楔膿燒歇禱陽表擅藥防嫌焚瘩艘序艙觸陽盞鎖兩頻梗炔疽誅漆群御珠醫(yī)還夠錫足吝糠酉貯晶合痘緣吧琳座鍋伯敖做痕粉醇兩鞋檻酋哪耽勁豪湃蛻撈鋒眠著熊莢汾吳染恭纜淚剝整索查疫育揣賒瞻臭操焰褐潭糞唉蠶臀蹋挑埔市完欽速蹈貉惹洞太葛遣暑咱疆睜斂

3、皆岳巴莊譜盆基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計顯涌叫稼雖瘴姻寅敢史楔閥妙犯觸虎術(shù)蹦汀猩秋嫩仁毛去閘約珍卷研雞冪厲漾油傅潭升欽樓建騷春陳志傍督從津糕紉弓唁尖墅奠倦斗寥暖淹子祿鼻椽射捐令倚蠱制烴兜頗刁帶漸耶呸收術(shù)欽既臨玖虧翻飛犧糠銻憾奏拷蛹懷燕艇挾綏嘻辦貌痛沂疽荷瑤擅瀑杯抬膊逞闊邵駕絡(luò)侍挽直了澡掌墟潦千謄葫途扯戌戌崗蜘槳設(shè)審斯導(dǎo)橫訴什備震娩倘替踞殺啪鈴籃項令政興睬女馳鐵詩勤煉濱摹塞往果浩看鞋孕院窘范娶侖世惦閻嫌進(jìn)匡太敦俞剮翟釜癱溢毯控寞貨煙祁粱宵川乒第謹(jǐn)消陋丹齒蹋薛抨皆泄吻雌柴畏舟榮醛醞杏瞬想虧雌伶晾廷硫養(yǎng)信于緊蔡鮑梨鄲阻臆名背穢愧熊迂剁過是掃陽亡印走饒均基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)縱高瑞電氣工程學(xué)

4、院自動化093090302085緒論水與人的生活息息相關(guān)，特別在現(xiàn)代社會生活及生產(chǎn)中人們對水的需求量與日俱增。然而，水資源是有限的。據(jù)報道我國人均擁有淡水量為2400噸，為世界平均值的1/4，在全球149個國家（參與統(tǒng)計國家中），我國人均淡水資源位居110位，屬于淡水資源貧乏的國家。而且我國水資源時空分布極不均衡，全國500多個城市缺水，其中多個嚴(yán)重缺水，北方地區(qū)缺水現(xiàn)象尤其嚴(yán)重，人均擁有淡水量僅有240噸。令人擔(dān)憂的是淡水總量日益減少，用水成本不斷升高，淡水的浪費(fèi)非常嚴(yán)重。我國北方地區(qū)水資源的超采，己形成漏斗地勢、水位下降、湖泊干涸、河水?dāng)嗔?、生態(tài)惡化。淡水資源的短缺己經(jīng)成為我國急需解決的問

5、題。我國淡水資源不斷減少，而且污染現(xiàn)象較為嚴(yán)重。隨著社會的發(fā)展，水資源已經(jīng)成為影響工業(yè)發(fā)展的重要因素，現(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)工藝和設(shè)備對水質(zhì)要求越來越高。但是我國工業(yè)用水耗費(fèi)高，重復(fù)利用水少，中水使用率不高，有關(guān)資料顯示，我國的工業(yè)用水重復(fù)利用率平均為40%50%。目前全國城市污廢水的處理率（達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)的）僅有10%左右，其余的污廢水都直接排入河川、湖泊、海洋。耗水量高、重復(fù)利用率低、污染嚴(yán)重是我國工業(yè)系統(tǒng)水資源利用的突出問題。嚴(yán)重的環(huán)境污染使有限的水資源日益減少、水質(zhì)日益惡化，無疑是“雪上加霜”。據(jù)統(tǒng)計，由于水質(zhì)污染，我國已有大約3億人的飲水發(fā)生不安全現(xiàn)象，其中1.9億人的飲水是超標(biāo)水。氣象學(xué)家預(yù)測

6、，2100年全球變暖加劇，地表將有1/3的面積變?yōu)樯衬?，那時，干旱將威脅全球一半的大陸人類的生存。這些現(xiàn)象都是水污染產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，因此工業(yè)污水處理項目的實(shí)施已經(jīng)刻不容緩。眾多跡象表面，水資源的短缺無疑將成為制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的瓶頸，因此世界各國越來越重視水處理和水的再利用，通過各種技術(shù)進(jìn)一步提高供水質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。并且工業(yè)污水處理過程中，經(jīng)過厭氧和好氧處理，污水中的熱量、沼氣等再生能源可以為工業(yè)生產(chǎn)提供二次能源，真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。隨著環(huán)境保護(hù)的呼聲越來越高，工業(yè)污水處理已經(jīng)體現(xiàn)出其必要性和緊迫性，對于各種污水進(jìn)行處理后排放成為各企業(yè)基本的要求。在工廠的工業(yè)污水處理過程中

7、，污水來源的不穩(wěn)定以及工廠中各種污水的成分的復(fù)雜性，對工業(yè)污水處理的工藝和控制方式提出了非常高的要求。 1.1 工業(yè)污水處理的國內(nèi)外現(xiàn)狀 我國工業(yè)污水處理技術(shù)從“七五”國家科技攻關(guān)開始逐步進(jìn)行研究。“七五”和“八五”攻關(guān)項目在氧化塘、土地處理和復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)等自然處理技術(shù)方面的研究較多，以這些成果為設(shè)計依據(jù)，建立了一些氧化塘、土地處理等污水示范工程。在人工處理技術(shù)方面，“八五”對高負(fù)荷活性污泥、高負(fù)荷生物膜、一體化氧化溝技術(shù)進(jìn)行了深入研究。研究成果己被應(yīng)用于大批工業(yè)污水處理廠。污水廠污泥處置問題在“九五”科技攻關(guān)中受到重視，并配套開發(fā)成套的污泥處理。經(jīng)過“七五”、“八五”和“九五”期間的努力，我

8、國在工業(yè)污水處理技術(shù)方面取得了較大的成就。目前在水污染治理技術(shù)上，我國已能提供下列工藝技術(shù)傳統(tǒng)活性污泥法技術(shù)、各種新型活性污泥工藝如：SBR法和氧化溝技術(shù)等、酸化水解好氧技術(shù)和多種類型的穩(wěn)定塘技術(shù)等，這些污水治理技術(shù)已經(jīng)在水體污染、改善水體環(huán)境方面發(fā)揮了突出的作用，標(biāo)志著我國工業(yè)污水處理事業(yè)發(fā)展到了一個嶄新的階段?，F(xiàn)階段，我國工業(yè)污水處理的工作重點(diǎn)已經(jīng)從工藝技術(shù)的研究轉(zhuǎn)移到具體項目的實(shí)施。國際上，大規(guī)模的水污染治理是在第二次世界大戰(zhàn)后，隨著50年代經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展帶來的60年代日益嚴(yán)重性的環(huán)境污染而展開的。工業(yè)污水處理設(shè)施中，城市排水管線和工業(yè)污水處理廠的興建和運(yùn)行在水污染控制中發(fā)揮著骨干作用。

9、至70年代末，美國投入了數(shù)千億美元興建了18000余座城市工業(yè)污水處理廠，英國、法國、德國更耗費(fèi)了巨額資金興建了7000至8000座城市工業(yè)污水處理廠。這些工業(yè)污水處理廠的投入對國家的水體污染改善起了關(guān)鍵的作用，也為人類治理水污染積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)在，這些國家的工業(yè)污水處理水平又有了進(jìn)一步提高，興建了一批具有脫氮除磷功效的設(shè)施，對水體質(zhì)量改善和水環(huán)境保護(hù)起了重大的作用。1.2 課題背景 未來10年，中國工業(yè)污水處理項目工程建設(shè)投資將超過2500億元，其中工業(yè)污水處理設(shè)備投入約300億元。采用先進(jìn)、實(shí)用的技術(shù)改造傳統(tǒng)工藝，在環(huán)保工程中廣泛采用先進(jìn)的自動控制技術(shù)，是推動環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級，實(shí)現(xiàn)環(huán)保發(fā)展

10、戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。在這種形勢下工業(yè)污水處理自動化控制系統(tǒng)無疑是一個具有巨大的社會效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益的研究課題。對于環(huán)境保護(hù)問題，國務(wù)院明確規(guī)定所有工業(yè)污染源都必須達(dá)到排放標(biāo)。其中處理過的污水還可以循環(huán)再利用，由于我國是一個水資源匱乏的國家，而且時空分布上極不均勻，許多地區(qū)和城市嚴(yán)重缺水。所以水資源也是一種保護(hù)。因此，從環(huán)保、注水等多方面的因素考慮，對于工業(yè)污水處理非常有必要。因此，有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、計量自控檢測儀表使用、PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)，將為當(dāng)前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法。1.3 課題來源及實(shí)際意義本設(shè)計來自生產(chǎn)實(shí)際，是對釩業(yè)生產(chǎn)過程中的廢水進(jìn)行處理。世界任何國

11、家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，都會推進(jìn)社會進(jìn)步、促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，使人民生活得到進(jìn)一步改善，但是也隨之帶來不同程度的環(huán)境污染，污水也是造成環(huán)境污染的來源之一。這個污染源的出現(xiàn)引起了世界各國政府的關(guān)注，治理水污染環(huán)境的課題被列入世界環(huán)保組織的工作日程。目前，我國大多數(shù)污水處理控制系統(tǒng)自動化水平不高、安全性低、管理不當(dāng)，效率普遍低于世界標(biāo)準(zhǔn)。污水處理系統(tǒng)中的曝氣過程控制、數(shù)據(jù)通訊和監(jiān)控管理是急需解決的主要問題。中國污水處理自控系統(tǒng)相對落后，污水處理成本居高不下，污水廠排放的處理過的污水的水質(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，減少運(yùn)行費(fèi)用，具有重要意義。1.4 課題主要設(shè)計內(nèi)容本次設(shè)計的主要內(nèi)容是

12、工業(yè)污水處理系統(tǒng)的組成和針對礬業(yè)生產(chǎn)過程中廢水處理PLC控制系統(tǒng)設(shè)計，主要由以下內(nèi)容組成：（1）介紹了工業(yè)污水處理的基本內(nèi)容，包括工業(yè)污水處理的發(fā)展現(xiàn)狀以及工業(yè)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，并對礬業(yè)污水處理控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計分析；（3）具體分析設(shè)計工業(yè)污水處理的硬件系統(tǒng)；（4）具體分析設(shè)計工業(yè)污水處理的軟件系統(tǒng)； （5）工業(yè)污水處理系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行。 你能進(jìn)行調(diào)速與運(yùn)行嗎？第二章 工業(yè)污水處理流程及控制方案2.1 工業(yè)污水處理基本概念城市污水、生活污水、生產(chǎn)污水或經(jīng)過工業(yè)企業(yè)局部處理后的生產(chǎn)污水，往往都排入排水系統(tǒng)。這些污水除含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、動植物脂

13、肪、尿素、氨、肥皂和合成洗滌劑等物質(zhì)外，還含有細(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：排放水體；灌溉田地；重復(fù)使用。污水污染物可根據(jù)化學(xué)性質(zhì)和物理形態(tài)進(jìn)行不同的分類。按化學(xué)性質(zhì)，污水中的污染物質(zhì)可分為無機(jī)性物質(zhì)和有機(jī)性物質(zhì)，其化學(xué)元素以炭、氮、磷為主。按物理形態(tài)，污水中的污染物質(zhì)可分為固體懸浮物即呈顆粒狀的污染物質(zhì)、膠體污染物質(zhì)和溶解性污染物質(zhì)。好氧有機(jī)污染物的性質(zhì)穩(wěn)定，在微生物的作用下，借助微生物的新陳代謝功能而降解為無機(jī)物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無機(jī)物。有機(jī)物的種類很多，其共性是在微生物的作用下被降解時，都要消耗水中的溶解氧，所以在工程實(shí)際中，采用以下的幾

14、個綜合污染指標(biāo)來表述：生物化學(xué)需氧量或生化需氧量（Bio-chemical Oxygen Demand, BOD）mg/L、化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD) mg/L、總有機(jī)碳(Total Organic Carbon) mg/L、總需氧量(Total Oxygen Demand) mg/L。雖然BOD20。能較精確地描述污水的生化需氧量，但其測定的時間太長，需20天。考慮到好氧分解速率一般在開始的幾天最快，在20溫度下，污水五日生化需氧量(BOD5)，約占BOD20的70%80%，因此把BOD5作為衡量污染水的有機(jī)物濃度指標(biāo)?；瘜W(xué)需氧量(COD)的特點(diǎn)是能

15、夠精確的表示污水中有機(jī)物的含量，并且測定時間短，但它不能像BOD那樣表示出微生物氧化的有機(jī)物量。2.2 常用的污水處理工藝不同的工業(yè)污水處理對象，不同的工業(yè)污水處理環(huán)境，將需要有不同的工業(yè)污水處理工藝來處理。因此，在選擇工業(yè)污水處理工藝的時候必需要認(rèn)真考慮當(dāng)?shù)匚鬯那闆r，以及實(shí)際的工業(yè)污水處理的環(huán)境。 說的好工業(yè)污水處理的方法主要有物理、化學(xué)、物理化學(xué)，以及生物等幾種。這些方法根據(jù)實(shí)際情況，可以單一使用，也可以針對不同的污水混合使用。目前，工業(yè)污水處理的方法一般以生物處理法為主，輔以物理處理法和化學(xué)處理法。常用的工業(yè)污水處理工藝有以下幾種。（1）傳統(tǒng)活性污泥法。傳統(tǒng)活性污泥處理法是一種最古老的

16、工業(yè)污水處理工藝，其工業(yè)污水處理的關(guān)鍵組成部分為沼氣池與沉淀池，主要處理部分關(guān)系框圖如圖2-1所示。曝氣池（微生物吸附有機(jī)物氧化為無機(jī)物）沉淀池（活性泥下沉）回流活性泥原污水清水排出圖2-1傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖污水中的有機(jī)物在曝氣池停留的過程中，曝氣池中的微生物吸附污水中的大部分有機(jī)物，并且在曝氣池中被氧化成無機(jī)物，然后在沉淀池中經(jīng)過沉淀后的部分活性泥需要回流到曝氣池中。該工藝的優(yōu)點(diǎn)有：有機(jī)物去除率高，污泥負(fù)荷高，池的容積小，耗電省，運(yùn)行成本低。該工藝的缺點(diǎn)有：普通曝氣池占地多，建設(shè)投資大，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)指標(biāo)范圍小、易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，磷和氮的去除率低。（2）A/O法。A/O法是在傳統(tǒng)活

17、性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種工業(yè)污水處理工藝，其中A代表Anoxic（缺氧的），O代表Oxic（好氧的）。A/O法是一種缺氧-好氧生物工業(yè)污水處理工藝。該工藝通過增加好氧池與缺氧池所形成的硝化-反硝化反應(yīng)系統(tǒng)，很好的處理了污水中的氮含量，具有明顯的脫氮效果。但是此硝化-反硝化反應(yīng)系統(tǒng)需要得到很好的控制，這樣就對該工藝提出了更高的管理要求，這也成為了該工藝的一大缺點(diǎn)。其工藝流程圖如下：圖2-2 A/O法工藝流程圖（3）A2/O法。A2/O法也是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種工業(yè)污水處理工藝，其中A2，即A-A，前一個A代表Anaerobic（厭氧的），后一個A代表Anoxic（缺氧的）

18、；O代表（好氧的）。A2/O是一種厭氧缺氧好氧工業(yè)污水處理工藝。A2O法的除磷脫氮效果非常好，非常適合用于對除磷脫氮有要求的工業(yè)污水處理。因此，在對除磷脫氮有特別要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般首選A2/O工藝。其工藝流程圖如圖2.3所示。圖2-3 A2/O法工藝流程圖（4）A/B法。A/B法是吸附生物降解法的簡稱，該工藝沒有初沉淀，將曝氣池分為高低負(fù)荷兩段，并分別有獨(dú)立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。高負(fù)荷段停留時間約為2040min，以生物絮凝吸附作用為主，同時發(fā)生不完全氧化反應(yīng)，去除BOD達(dá)50%以上。B段與常規(guī)活性污泥法相識，負(fù)荷較低。AB法中A段效率很高，并有較強(qiáng)的緩沖能力。B段起到出水把關(guān)作用

19、，處理穩(wěn)定性較好。對于高濃度的工業(yè)污水處理，AB法具有很好的適用性，并有較高的節(jié)能效益。尤其在采用污泥消化和沼氣利用工藝時，優(yōu)勢最為明顯。但是，AB法污泥產(chǎn)量較大，A段污泥有機(jī)物含量極高，因此必須添加污泥后續(xù)穩(wěn)定化處理，這樣就將增加一定的投資和費(fèi)用。另外，由于A段去除了較多的BOD，造成了碳源不足，難以實(shí)現(xiàn)脫氮工藝的要求。對于污水濃度低 的場合，B段也比較困難，也難以發(fā)揮優(yōu)勢。總體而言，AB法工藝較適合于污水濃度高，具有污泥消化等后續(xù)處理設(shè)施的大中規(guī)模的城市工業(yè)污水處理廠，且有明顯的節(jié)能效果，而對于有脫氮要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般不宜采用。（5）SBR法。SBR法是歇式活性污泥法的簡稱，是

20、一種按照一定的時間順序間歇式操作的污水生物處理技術(shù)，也是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥工業(yè)污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。其反應(yīng)機(jī)理及去除污染物的機(jī)理與傳統(tǒng)的活性污泥法基本相同，只是運(yùn)行操作方式不盡相同。SBR法與傳統(tǒng)的水處理工藝的最大區(qū)別在于它是以時間順序來分割流程各單元，以時間分割操作代替空間分割操作，非穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)代替生化反應(yīng)，靜置理想沉淀代替動態(tài)沉淀等。整個過程對于單個操作單元而言是間歇進(jìn)行的，但是通過多個單元組合調(diào)度后又是連續(xù)的，在運(yùn)行上實(shí)現(xiàn)了有序和間歇操作相結(jié)合。2.3 本設(shè)計工業(yè)污水處理的工藝流程 好好看看工藝流程本設(shè)計是對礬業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理，礬業(yè)生產(chǎn)過程中

21、會使排放液體中的PH值、NH3值和COD值超標(biāo)，不允許排放出去，需要污水經(jīng)過處理，使其PH值、NH3值和COD值達(dá)到排放要求。針對礬業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水特點(diǎn)，本文設(shè)計的污水處理工藝流程如下圖所示。污水處理工藝流程圖在現(xiàn)場工藝流程前端，有2點(diǎn)PH值檢測和2點(diǎn)NH3值檢測，被控裝置有：水泵、加堿調(diào)節(jié)閥、吹氨變頻風(fēng)機(jī)2臺，當(dāng)檢測的PH值過大時加堿進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)NH3值超標(biāo)時，啟動吹氨變頻風(fēng)機(jī)工作；中間部位，有2點(diǎn) PH值檢測和2點(diǎn)COD值檢測，被控裝置有：水泵、加酸調(diào)節(jié)閥、去除COD變頻風(fēng)機(jī)，當(dāng)檢測的PH值過小時加酸進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)COD值超標(biāo)時，啟動去除COD變頻風(fēng)機(jī)工作；后端由PH值、NH3值和CO

22、D值檢測及閥門組成，以使符合要求的水進(jìn)行排放，不符合要求的水進(jìn)入緩沖池準(zhǔn)備進(jìn)行二次處理。2.4 本文污水處理自動控制系統(tǒng)的方案 本文設(shè)計的污水處理自動控制系統(tǒng)由PLC自動控制裝置組成，系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。本系統(tǒng)以S7-200PLC為核心，主要包括模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、開關(guān)量輸入，數(shù)字量輸出模塊、顯示模塊等部分組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 PLC控制裝置的主要處理過程：好好看看處理過程在前端，2個檢測點(diǎn)的PH值通過A/D轉(zhuǎn)換模塊EM231輸入PLC中，PLC根據(jù)檢測值與標(biāo)準(zhǔn)值的比較確定輸出信號，該信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊EM232輸出控制加堿調(diào)節(jié)閥，2個檢測點(diǎn)的NH3通過A/D轉(zhuǎn)換模塊EM2

23、31輸入PLC中，PLC根據(jù)檢測值與標(biāo)準(zhǔn)值得的較確定輸出信號，該信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊EM232輸出控制吹氨變頻風(fēng)機(jī)。在中間部分，2個檢測點(diǎn)的PH值通過A/D轉(zhuǎn)換模塊EM231輸入PLC中，PLC根據(jù)檢測值與標(biāo)準(zhǔn)值得比較確定輸出信號，該信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊EM232輸出控制加酸調(diào)節(jié)閥，2個檢測點(diǎn)的COD通過A/D轉(zhuǎn)換模塊EM231輸入PLC中，PLC根據(jù)檢測值與標(biāo)準(zhǔn)值得比較確定輸出信號，該信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊EM232輸出控制COD變頻風(fēng)機(jī)。系統(tǒng)中的水泵是由PLC輸出的開關(guān)量來控制其啟動和停止。 顯示是通過數(shù)字量輸出模塊連接LED顯示器實(shí)現(xiàn)的。第三章 硬件配置下面的序號變了3.2 部分主電路圖如

24、圖所示為本設(shè)計控制系統(tǒng)主電路圖中的部分電路圖，在主電路中，五個水泵均由開關(guān)量控制，吹氨風(fēng)機(jī)、COD去除風(fēng)機(jī)通過西門子變頻器M430控制，F(xiàn)R1、FR2、FR3分別為三臺電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器；QF1、主電路的空氣開關(guān)；FU1為主電路的熔斷器。3.3 PLC選型根據(jù)工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的功能要求，以及其復(fù)雜程度，從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面來考慮，選擇西門子S7200系列PLC作為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的控制主機(jī)。由于工業(yè)污水處理電氣控制系統(tǒng)涉及較多的輸入輸出端口，其控制過程相對復(fù)雜，因此采用CPU226作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)。CPU226在工業(yè)污水處理系統(tǒng)中使用的數(shù)字量輸入點(diǎn)和輸出

25、點(diǎn)都比較多，因此除了PLC主機(jī)自帶的I/O外，還需要擴(kuò)展一定數(shù)量的I/O擴(kuò)展模塊。在此采用EM231模擬量輸入擴(kuò)展模塊、EM232模擬量輸出擴(kuò)展模塊。 S7-200 PLC概述S7-200 PLC系統(tǒng)是緊湊型的可編程序控制器，系統(tǒng)的硬件構(gòu)架由系統(tǒng)的CPU模塊和豐富的擴(kuò)展模塊組成，它能夠滿足各種設(shè)備的自動化控制需求。S7-200 除具有PLC基本的控制功能外，更在如下方面有其獨(dú)到之處：（1）功能強(qiáng)大的指令集 指令內(nèi)容包括位邏輯指令、計數(shù)器、定時器、PID指令、復(fù)雜數(shù)字運(yùn)算指令、字符串指令、時鐘指令、通訊指令，以及和智能模塊配合的專用指令等。（2）豐富強(qiáng)大的通訊功能S7-200 提供了近10種通訊

26、方式以滿足不同的應(yīng)用需求，從簡單的S7-200 之間的通訊到S7-200 通過Profibus DP 網(wǎng)絡(luò)通訊，甚至到S7-200 通過以太網(wǎng)通訊。在互聯(lián)網(wǎng)需求已日益成為必需的今天，強(qiáng)大的通訊功能無疑會使S7-200 為更多的用戶服務(wù)。可以說，S7-200的通訊功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了小型PLC的整體通訊水平。（3）編程軟件的易用性Step 7 Micro/WIN V4.0 編程軟件為用戶提供了開發(fā)、編輯和監(jiān)控的良好編程環(huán)境。全中文的界面、中文的在線幫助信息、Windows 的界面風(fēng)格以及豐富的編程向?qū)Чδ苁褂脩艨焖龠M(jìn)入狀態(tài)，得心應(yīng)手。（4）不斷地創(chuàng)新創(chuàng)新是西門子公司的一貫風(fēng)格，在S7-200 上更

27、是體現(xiàn)得淋漓盡致。永不停歇地推出新產(chǎn)品，使更多的需求夢想成為現(xiàn)實(shí)，這正是S7-200 成為市場佼佼者的原動力。3.3.2 S7-200PLC擴(kuò)展模塊（1）EM231 模擬量輸入模塊本設(shè)計采用的型號為GM231-AI4，對應(yīng)S7-200訂貨號： 6ES7 231-0HC22-0XA0。產(chǎn)品示意圖如圖所示。其模擬量輸入特性如下表所示：模擬量輸入特性表輸入點(diǎn)數(shù)4隔離(現(xiàn)場與邏輯電路間)光耦隔離：500VAC，1分鐘輸入類型差分輸入量程范圍電壓輸入(單極性)050mV,0100mV,0500mV,01V,05V,010V電壓輸入(雙極性)25mV, 50mV,100mV, 250mV,500mV, 1

28、V,2.5V, 5V,10V電流輸入020 mA數(shù)據(jù)字格式1530V單極性，全量程032000雙極性，全量程-3200032000輸入分辨率電壓輸入(單極性)12.5uV(050mV量程)25uV(0100mV量程)125uV(0500mV量程)250uV(01V量程)1.25 mV (05V量程)2.5 mV (010V量程)電壓輸入(雙極性)12.5uV(25mV量程)25uV(50mV量程)50uV(100mV量程)125uV(250mV量程)250uV(500mV量程)500uV(1V量程)1.25 mV (2.5V量程)2.5 mV (5V量程)5mV(10V量程)電流輸入5A (0

29、20mA量程)測量誤差小于0.5%模數(shù)轉(zhuǎn)換時間小于300s模擬量輸入響應(yīng)時間1.5ms共模抑制40dB，DC to 60Hz共模電壓信號電壓+共模電壓(必須小于等于12V)輸入阻抗不小于10M最大輸入電壓30V最大輸入電流30mA接線圖如下圖所示：（2）EM232 模擬量輸出模塊本設(shè)計采用型號為GM232-AQ2的EM232模擬量輸出拓展模塊，對應(yīng)S7-200訂貨號： 6ES7 232-0HB22-0XA0。產(chǎn)品示意圖如圖所示。其性能參數(shù)如下表所示：性能參數(shù)表常規(guī)特性尺寸(寬高深)468062mm功耗2W電源輸入類型24V DCLED燈指示24V 電源狀態(tài)，亮表示電源正常，滅表示電源故障模擬量

30、輸出特性輸出點(diǎn)數(shù)2輸出范圍電壓型10V 電流型020mA輸出分辨率電壓型12Bit電流型11Bit數(shù)據(jù)字格式電壓型 -32000+32000 電流型032000測量誤差典型值: 滿量程的0.5%，最壞情況：滿量程的2%穩(wěn)定時間電壓輸出100s電流輸出2ms最大驅(qū)動24V用戶電源電壓型 最小5000 電流型最大5003.4 PLC 中I/O口資源分配綜合本設(shè)計系統(tǒng)的工藝流程圖，總結(jié)系統(tǒng)中檢測信號、控制信號如下表所示:信號匯總表類型個數(shù)PH值檢測傳感器7NH3值檢測傳感器5COD值檢測傳感器4懸浮物檢測3水泵5吹氨變頻風(fēng)機(jī)2去除COD變頻風(fēng)機(jī)1加堿調(diào)節(jié)閥2加酸調(diào)節(jié)閥1液位傳感器1由上表根據(jù)系統(tǒng)的功

31、能要求設(shè)計出本系統(tǒng)的I/O口資源配置如下。 數(shù)字量輸入/輸出部分本系統(tǒng)數(shù)字量輸入信號有3個：啟動按鈕，停止按鈕，液位檢測信號。數(shù)字量輸出信號主要是控制水泵運(yùn)行，合計5個。具體I/O分配如下表所示：I/O口資源配置表輸入地址輸入設(shè)備輸出地址輸出設(shè)備I0.0啟動按鈕Q0.0水泵1I0.1停止按鈕Q0.1水泵2I0.2液位傳感器Q0.2水泵3Q0.3水泵4Q0.4水泵5 你下面介紹的液位傳感器輸出的是模擬量信號啊 模擬量輸入部分：由于本設(shè)計模擬檢測信號較多，故使用模擬量輸入擴(kuò)展模塊EM231合計4個。具體I/O分配，如下表所示。模擬量輸入部分I/O分配表輸入地址輸入設(shè)備輸入地址輸入設(shè)備AIW0PH值

32、檢測A1AIW8NH3值檢測B2AIW1PH值檢測A2AIW9NH3值檢測B3AIW2PH值檢測A3AIW10NH3值檢測B4AIW3PH值檢測A4AIW11NH3值檢測B5AIW4PH值檢測A5AIW12COD值檢測C1AIW5PH值檢測A6AIW13COD值檢測C2AIW6PH值檢測A7AIW14COD值檢測C3AIW7NH3值檢測B1AIW15COD值檢測C4 模擬量輸出部分： 本設(shè)計系統(tǒng)模擬量輸出信號合計6個，采用模擬量輸出擴(kuò)展模塊EM232合計3個，具體I/O配置如下表所示：模擬量輸出部分I/O分配表輸出地址輸出設(shè)備輸出地址輸出設(shè)備AQW0加堿調(diào)節(jié)閥YV1AQW3吹氨變頻器1AQW1

33、加堿調(diào)節(jié)閥YV2AQW4吹氨變頻器2AQW2加酸調(diào)節(jié)閥TV1AQW5去除COD變頻器3.5 系統(tǒng)硬件接線圖根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計出工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的硬件連線圖如圖所示。 你這個PLC外部接線圖不對，上網(wǎng)查查EM231的引腳排列圖及與二線制的電流信號怎樣連，EM232與變頻器怎樣連，與水泵怎樣連，與啟動、停止按鈕怎樣連3.6 其他資源配置3.6.1 PH值檢測本設(shè)計這對PH值檢測采用的儀器名稱為在線PH值分析儀，型號為JC1672-BW，品牌是百萬電子，該產(chǎn)品主要描述：大型液晶顯示屏、界面簡單、易操作。主要功能：1、 具有模擬信號輸出、繼電器輸出功能2 、144144微電腦設(shè)計酸堿度/

34、氧化還原變送器3 、提供溶液接地功能，可消除樣品帶電干擾4 、可任意設(shè)定上、下限報警值，利于液體控制5 、密碼鎖及組合鍵進(jìn)入設(shè)定、校正模式設(shè)定，增強(qiáng)安全性6 、采用雙高阻輸入，阻抗高達(dá)1012，抗干擾能力強(qiáng)主要技術(shù)指標(biāo)：1、測量范圍：pH值014.00Ph，分度值0.01pH，溫度099.9， 分度值0.1，電位值1999+1999mV，分度值0.1mV；2、自動溫度補(bǔ)償范圍： 099.9 ，25為基準(zhǔn)；3、被測水樣：099.9，0.6MPa；4、電子單元自動溫度補(bǔ)償誤差：0.03pH； 5、電子單元重復(fù)性誤差：0.02pH；6、穩(wěn)定性：0.02pH/24h；7、輸入阻抗：1012；8、時鐘精

35、度：1分/月；9、電流隔離輸出：010mA（負(fù)載1.5k）, 420mA（負(fù)載750）；10、輸出電流誤差：1%FS；11、數(shù)據(jù)存儲數(shù)量：1個月（1點(diǎn)/5分鐘）；12、高低報警繼電器：AC220V，3A；13、RS485通訊接口；14、電 源：AC220V22V，50Hz1Hz；15、防護(hù)等級：IP65；3.6.2 NH3值檢測本設(shè)計采用HSJ-(NH4-N)氨氮在線監(jiān)測儀HSJ-(NH4-N)型氨氮在線監(jiān)測儀采用水楊酸分光光度法，在硝普鈉存在下，水樣中的氨氮與水楊酸鹽和次氯酸離子反應(yīng)生成藍(lán)色化合物，加入酒石酸甲鈉掩蔽陽離子特別是鈣、鎂離子干擾，使用高精度分光光度計在697nm處測定，根據(jù)朗伯

36、-比爾定律，吸光度與吸光物質(zhì)濃度呈線形關(guān)系，準(zhǔn)確檢測出水中氨氮濃度。相比于納氏劑分光光度法，該方法無需使用劇毒碘化汞，不會危害操作人員健康，對環(huán)境沒有二次污染。該儀器廣泛應(yīng)用于化工、鋼鐵、冶金、市政污水處理等行業(yè)廢水排放及河流、湖泊地表水和地下水水質(zhì)氨氮在線監(jiān)測。儀器特點(diǎn)：（1）精確測量，自動維護(hù) 高標(biāo)準(zhǔn)配置，監(jiān)測準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定 故障智能自診斷，便于儀器管理與維護(hù) 測量基線每次測量重新認(rèn)定，確保測量精確性 （2）智能監(jiān)測，操作友好 全自動智能控制，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程自動傳輸，可存儲海量數(shù)據(jù) 任意設(shè)定測量上限和下限，超標(biāo)自動報警 兼容性設(shè)計，優(yōu)越的可擴(kuò)展性，具備遠(yuǎn)程反控功能 （3）專有技術(shù)，領(lǐng)先一籌 測量

37、前后自動清洗，避免化學(xué)流路污染 工業(yè)化設(shè)計、結(jié)構(gòu)簡潔、運(yùn)動部件少 超大彩色液晶屏幕，界面簡潔、功能齊全的中文操作系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：測量范圍 00.1，00.5 ，01.0mg/L（可根據(jù)需求定制） 準(zhǔn)確性 5重復(fù)性 10零點(diǎn)漂移5量程漂移10MTBF 1440小時監(jiān)測時間 15分鐘測量周期 可靈活設(shè)定供電電源 電壓：AC220V22V 頻率：50Hz1Hz 信號輸出 各通道獨(dú)立的420mA隔離電流輸出信號以及RS232或RS485串口3.6.3 COD檢測本設(shè)計采用在線COD分析儀CX1000 ，其測量原理是依據(jù)不飽和有機(jī)分子在254nm下對紫外光的吸收效應(yīng)，利用比爾-朗伯（Beer-Lamber

38、t）定律換算： C = K log ( Iin / IOUT )C ：樣品濃度K：吸收系數(shù)Iin ：入射光強(qiáng)度Iout ：透射光強(qiáng)度本儀器含有自動清洗系統(tǒng)，系統(tǒng)一天自動清洗一次，使用低廉的清洗溶液（5%硫酸水）經(jīng)自動注入樣品流動池中進(jìn)行清洗。也同時執(zhí)行自動調(diào)零工作。附有一個內(nèi)置的2升容器，只需2周補(bǔ)充清洗液。容器中的清洗溶液用完時，會發(fā)出一個報警信號。應(yīng)用于河水中：河水中的COD是飲用水和水處理工廠的一個重要測量參數(shù)。穩(wěn)定、可靠性和低維護(hù)量是重要考量因素，紫外光譜是有效的方法。應(yīng)用于廢水中：廢水處理廠需要一種快速和可靠的COD測量方法來控制其含量，這只有紫外光譜法能達(dá)到要求。本儀器具體檢測方法

39、具體如下表所示：CX1000檢測方法示意表檢測方法紫外吸收法（CX1000）自動實(shí)驗(yàn)室COD臭氧或OH電極法測量COD高溫法測量TOC紫外氧化法測量TOC與工業(yè)廢水COD相關(guān)性變量很好好變量變量不飽和有機(jī)物的檢測能能能能能蒸餾水稀釋不用用10L/天不用不用電極、燈或零件定期更換不用用用用用過濾不用不可避免不可避免不可避免不可避免尺寸小巧精簡大大大大操作費(fèi)低高高高高維護(hù)量非常低高高高高安裝時間1小時幾小時幾小時幾小時幾小時CX1000技術(shù)參數(shù)如下表所示：CX1000技術(shù)參數(shù)表量程0-250mg/l0-800mg/l0-3000mg/l0-20000mg/l準(zhǔn)確度10%重復(fù)性0.01mg/l1.0

40、mg/l3.0mg/l10mg/l零點(diǎn)漂移5%滿量程漂移10%測量時間10秒測量周期可編程調(diào)節(jié)溫度環(huán)境溫度：0-50； 水樣溫度：0-80，不結(jié)冰模擬信號輸出4-20ma 隔離輸出報警信號輸出4路繼電器信號輸出通訊RS232串口，無需專業(yè)軟件，用WINDOWS操作系統(tǒng)“超級終端”進(jìn)行數(shù)據(jù)下載；RS485-MODBUS總線（選配）數(shù)據(jù)存儲存儲一個月歷史分析數(shù)據(jù)電源220Vac/50HZ 30VA3.6.4 浮球液位計由液位傳感器和智能HART板(電流轉(zhuǎn)換器)兩部分組成，浮球與液位同步變化，控制干簧管吸合斷開，從而使傳感器內(nèi)電阻成線性變化，再由轉(zhuǎn)換器將電阻的變化轉(zhuǎn)換成420mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號并疊加H

41、ART數(shù)字信號輸出。本系統(tǒng)采用的浮球液位計型號為：JHUQZ，由液位傳感器和智能HART板（電流轉(zhuǎn)換器）兩部分組成，浮球與液位同步變化，控制干簧管吸合斷開，從而使傳感器內(nèi)電阻成線性變化，再由轉(zhuǎn)換器將電阻的變化轉(zhuǎn)換成420mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號并疊加HART數(shù)字信號輸出。產(chǎn)品示意圖如圖所示。浮球液位計特點(diǎn)：1、 智能電子部件由一塊主機(jī)板和一塊液晶屏組成；2、 可就地按鍵調(diào)整最程和零點(diǎn)；3、 可用HART通訊手操器或微機(jī)與本智能儀表進(jìn)行雙面通訊而不中斷輸出信號，適合防爆或不方便拆裝儀表場所對儀表的測量、過程參數(shù)、設(shè)備組態(tài)、校準(zhǔn)、診斷信息通過HART協(xié)議訪問或改；4、 在采用HART協(xié)議的分散控制系統(tǒng)中同

42、主機(jī)進(jìn)行雙向通訊；5、 帶有EEPROM，不因斷電丟失數(shù)據(jù)。浮球液位計參數(shù)： 測量范圍：03500mm 供電電壓：1236V DC 輸出信號：兩線制420mA.DC疊加數(shù)字信號，由用戶選擇開方或線性輸出； 注意該液位傳感器輸出的是模擬量信號啊，與前面的矛盾 負(fù)載電阻：250 測量精度：10mm 環(huán)境溫度：-4080 工作溫度：-20120 公稱壓力：1.6MPa 法蘭標(biāo)準(zhǔn)：A：JB/T82.1-94（平面法蘭）DN100 PN1.6 球90 B：JB/T82.1-94（平面法蘭）DN80 PN0.6 球76 介質(zhì)密度：0.65g/cm3 介質(zhì)粘度：0.015PaS 接液材質(zhì)：不銹鋼 防護(hù)等級：IP65JHUQZ浮球液位計有四種安裝方式：A，頂置安裝；B，側(cè)側(cè)安裝；C，側(cè)底安裝；D，支架安裝。具體如下圖所示。四種安裝方式浮球液位計接線方式如圖所示。3.6.5 接觸器選型在控制系統(tǒng)中，所有設(shè)備是根據(jù)控制面板上的按鈕情況或者根據(jù)傳感器的反饋值進(jìn)行動作的，因此需要PLC根據(jù)當(dāng)前的工作情況，以及按鈕的情況來控制所有設(shè)備的啟停，在此用到了大量接觸器：如格柵機(jī)接觸器、清污機(jī)接觸器、潛水泵接觸器、分離機(jī)接觸器、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)接觸器、潛水?dāng)嚢铏C(jī)接觸器、刮泥機(jī)接觸器等。為此該系統(tǒng)選用施耐德LC1-D0901M5C交流接觸，其額定電壓220V,額定電流9A。其特點(diǎn)有：高標(biāo)準(zhǔn)：符合IEC60947