基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于PLC的污水處理限制系統(tǒng)縱高瑞電氣工程學(xué)院自動(dòng)化093090302085緒論水與人的生活休戚相關(guān)，特殊在現(xiàn)代社會(huì)生活及生產(chǎn)中人們對(duì)水的需求量與日俱增。然而，水資源是有限的。據(jù)報(bào)道我國(guó)人均擁有淡水量為2400噸，為世界平均值的1/4，在全球149個(gè)國(guó)家（參加統(tǒng)計(jì)國(guó)家中），我國(guó)人均淡水資源位居110位，屬于淡水資源貧乏的國(guó)家。而且我國(guó)水資源時(shí)空分布極不均衡，全國(guó)500多個(gè)城市缺水，其中多個(gè)嚴(yán)峻缺水，北方地區(qū)缺水現(xiàn)象尤其嚴(yán)峻，人均擁有淡水量?jī)H有240噸。令人擔(dān)憂的是淡水總量日益削減，用水成本不斷上升，淡水的奢侈特別嚴(yán)峻。我國(guó)北方地區(qū)水資源的超采，己形成漏斗地勢(shì)、水位下降、湖泊干枯、河水?dāng)嗔?、生態(tài)惡化。淡水資源的短缺己經(jīng)成為我國(guó)急需解決的問(wèn)題。我國(guó)淡水資源不斷削減，而且污染現(xiàn)象較為嚴(yán)峻。隨著社會(huì)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(duì)水質(zhì)要求越來(lái)越高。但是我國(guó)工業(yè)用水耗費(fèi)高，重復(fù)利用水少，中水運(yùn)用率不高，有關(guān)資料顯示，我國(guó)的工業(yè)用水重復(fù)利用率平均為40%~50%。目前全國(guó)城市污廢水的處理率（達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)的）僅有10%左右，其余的污廢水都干脆排入河川、湖泊、海洋。耗水量高、重復(fù)利用率低、污染嚴(yán)峻是我國(guó)工業(yè)系統(tǒng)水資源利用的突出問(wèn)題。嚴(yán)峻的環(huán)境污染使有限的水資源日益削減、水質(zhì)日益惡化，無(wú)疑是“雪上加霜”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于水質(zhì)污染，我國(guó)已有大約3億人的飲水發(fā)生擔(dān)心全現(xiàn)象，其中1.9億人的飲水是超標(biāo)水。氣象學(xué)家預(yù)料，2100年全球變暖加劇，地表將有1/3的面積變?yōu)樯衬菚r(shí)，干旱將威逼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)峻后果，因此工業(yè)污水處理項(xiàng)目的實(shí)施已經(jīng)刻不待時(shí)。眾多跡象表面，水資源的短缺無(wú)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(guó)越來(lái)越重視水處理和水的再利用，通過(guò)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(guò)程中，經(jīng)過(guò)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)供應(yīng)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)境愛(ài)護(hù)的呼聲越來(lái)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(duì)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(guò)程中，污水來(lái)源的不穩(wěn)定以及工廠中各種污水的成分的困難性，對(duì)工業(yè)污水處理的工藝和限制方式提出了特別高的要求。1.1工業(yè)污水處理的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀我國(guó)工業(yè)污水處理技術(shù)從“七五”國(guó)家科技攻關(guān)起先逐步進(jìn)行探討?！捌呶濉焙汀鞍宋濉惫リP(guān)項(xiàng)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)方面的探討較多，以這些成果為設(shè)計(jì)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(duì)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)行了深化探討。探討成果己被應(yīng)用于大批工業(yè)污水處理廠。污水廠污泥處置問(wèn)題在“九五”科技攻關(guān)中受到重視，并配套開(kāi)發(fā)成套的污泥處理。經(jīng)過(guò)“七五”、“八五”和“九五”期間的努力，我國(guó)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(guó)已能供應(yīng)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)記著我國(guó)工業(yè)污水處理事業(yè)發(fā)展到了一個(gè)嶄新的階段?，F(xiàn)階段，我國(guó)工業(yè)污水處理的工作重點(diǎn)已經(jīng)從工藝技術(shù)的探討轉(zhuǎn)移到詳細(xì)項(xiàng)目的實(shí)施。國(guó)際上，大規(guī)模的水污染治理是在其次次世界大戰(zhàn)后，隨著50年頭經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展帶來(lái)的60年頭日益嚴(yán)峻性的環(huán)境污染而綻開(kāi)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)行在水污染限制中發(fā)揮著骨干作用。至70年頭末，美國(guó)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(guó)、法國(guó)、德國(guó)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(duì)國(guó)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閱歷?，F(xiàn)在，這些國(guó)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(duì)水體質(zhì)量改善和水環(huán)境愛(ài)護(hù)起了重大的作用。1.2課題背景將來(lái)10年，中國(guó)工業(yè)污水處理項(xiàng)目工程建設(shè)投資將超過(guò)2500億元，其中工業(yè)污水處理設(shè)備投入約300億元。采納先進(jìn)、好用的技術(shù)改造傳統(tǒng)工藝，在環(huán)保工程中廣泛采納先進(jìn)的自動(dòng)限制技術(shù)，是推動(dòng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。在這種形勢(shì)下工業(yè)污水處理自動(dòng)化限制系統(tǒng)無(wú)疑是一個(gè)具有巨大的社會(huì)效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益的探討課題。對(duì)于環(huán)境愛(ài)護(hù)問(wèn)題，國(guó)務(wù)院明確規(guī)定全部工業(yè)污染源都必需達(dá)到排放標(biāo)。其中處理過(guò)的污水還可以循環(huán)再利用，由于我國(guó)是一個(gè)水資源匱乏的國(guó)家，而且時(shí)空分布上極不勻稱，很多地區(qū)和城市嚴(yán)峻缺水。所以水資源也是一種愛(ài)護(hù)。因此，從環(huán)保、注水等多方面的因素考慮，對(duì)于工業(yè)污水處理特別有必要。因此，有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、計(jì)量自控檢測(cè)儀表運(yùn)用、PLC限制系統(tǒng)技術(shù)，將為當(dāng)前工業(yè)污水處理限制系統(tǒng)供應(yīng)有效的自控方法。1.3課題來(lái)源及實(shí)際意義本設(shè)計(jì)來(lái)自生產(chǎn)實(shí)際，是對(duì)釩業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的廢水進(jìn)行處理。世界任何國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，都會(huì)推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步、促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)力，使人民生活得到進(jìn)一步改善，但是也隨之帶來(lái)不同程度的環(huán)境污染，污水也是造成環(huán)境污染的來(lái)源之一。這個(gè)污染源的出現(xiàn)引起了世界各國(guó)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(guó)大多數(shù)污水處理限制系統(tǒng)自動(dòng)化水平不高、平安性低、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(guò)程限制、數(shù)據(jù)通訊和監(jiān)控管理是急需解決的主要問(wèn)題。中國(guó)污水處理自控系統(tǒng)相對(duì)落后，污水處理成本居高不下，污水廠排放的處理過(guò)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，削減運(yùn)行費(fèi)用，具有重要意義。1.4課題主要設(shè)計(jì)內(nèi)容本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是工業(yè)污水處理系統(tǒng)的組成和針對(duì)礬業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中廢水處理PLC限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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)呈現(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(duì)礬業(yè)污水處理限制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析；（3）詳細(xì)分析設(shè)計(jì)工業(yè)污水處理的硬件系統(tǒng)；（4）詳細(xì)分析設(shè)計(jì)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？其次章工業(yè)污水處理流程及限制方案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(guò)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(dòng)植物脂肪、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，最終出路有三種：=1\*GB3①排放水體；=2\*GB3②澆灌田地；=3\*GB3③重復(fù)運(yùn)用。污水污染物可依據(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(wú)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(wú)機(jī)物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無(wú)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(shí)，都要消耗水中的溶解氧，所以在工程實(shí)際中，采納以下的幾個(gè)綜合污染指標(biāo)來(lái)表述：生物化學(xué)需氧量或生化需氧量（Bio-chemicalOxygenDemand,BOD）mg/L、化學(xué)需氧量(ChemicalOxygenDemand,COD)mg/L、總有機(jī)碳(TotalOrganicCarbon)mg/L、總需氧量(TotalOxygenDemand)mg/L。雖然BOD20。能較精確地描述污水的生化需氧量，但其測(cè)定的時(shí)間太長(zhǎng)，需20天?？紤]到好氧分解速率一般在起先的幾天最快，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)是能夠精確的表示污水中有機(jī)物的含量，并且測(cè)定時(shí)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(duì)象，不同的工業(yè)污水處理環(huán)境，將須要有不同的工業(yè)污水處理工藝來(lái)處理。因此，在選擇工業(yè)污水處理工藝的時(shí)候必須要仔細(xì)考慮當(dāng)?shù)匚鬯臓顩r，以及實(shí)際的工業(yè)污水處理的環(huán)境。說(shuō)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。這些方法依據(jù)實(shí)際狀況，可以單一運(yùn)用，也可以針對(duì)不同的污水混合運(yùn)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。曝氣池曝氣池（微生物吸附有機(jī)物氧化為無(wú)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(guò)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(wú)機(jī)物，然后在沉淀池中經(jīng)過(guò)沉淀后的部分活性泥須要回流到曝氣池中。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：一般曝氣池占地多，建設(shè)投資大，滿意國(guó)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)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)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(guò)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)須要得到很好的限制，這樣就對(duì)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2-2A（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(lái)的一種工業(yè)污水處理工藝，其中A2，即A-A，前一個(gè)A代表Anaerobic（厭氧的），后一個(gè)A代表Anoxic（缺氧的）；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法的除磷脫氮效果特別好，特別適合用于對(duì)除磷脫氮有要求的工業(yè)污水處理。因此，在對(duì)除磷脫氮有特殊要求的城市工業(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（4）A/B法。A/B法是吸附生物降解法的簡(jiǎn)稱，該工藝沒(méi)有初沉淀，將曝氣池分為凹凸負(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(shí)間約為20~40min，以生物絮凝吸附作用為主，同時(shí)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(shí)，負(fù)荷較低。AB法中A段效率很高，并有較強(qiáng)的緩沖實(shí)力。B段起到出水把關(guān)作用，處理穩(wěn)定性較好。對(duì)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。尤其在采納污泥消化和沼氣利用工藝時(shí)，優(yōu)勢(shì)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，因此必需添加污泥后續(xù)穩(wěn)定化處理，這樣就將增加肯定的投資和費(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(duì)于污水濃度低的場(chǎng)合，B段也比較困難，也難以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)?？傮w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(duì)于有脫氮要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般不宜采納。（5）SBR法。SBR法是歇式活性污泥法的簡(jiǎn)稱，是一種依據(jù)肯定的時(shí)間依次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(lái)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)分在于它是以時(shí)間依次來(lái)分割流程各單元，以時(shí)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)，靜置志向沉淀代替動(dòng)態(tài)沉淀等。整個(gè)過(guò)程對(duì)于單個(gè)操作單元而言是間歇進(jìn)行的，但是通過(guò)多個(gè)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(jì)工業(yè)污水處理的工藝流程好好看看工藝流程本設(shè)計(jì)是對(duì)礬業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理，礬業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)使排放液體中的PH值、NH3值和COD值超標(biāo)，不允許排放出去，須要污水經(jīng)過(guò)處理，使其PH值、NH3值和COD值達(dá)到排放要求。針對(duì)礬業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)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(chǎng)工藝流程前端，有2點(diǎn)PH值檢測(cè)和2點(diǎn)NH3值檢測(cè)，被控裝置有：水泵、加堿調(diào)整閥、吹氨變頻風(fēng)機(jī)2臺(tái)，當(dāng)檢測(cè)的PH值過(guò)大時(shí)加堿進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)NH3值超標(biāo)時(shí)，啟動(dòng)吹氨變頻風(fēng)機(jī)工作；中間部位，有2點(diǎn)PH值檢測(cè)和2點(diǎn)COD值檢測(cè)，被控裝置有：水泵、加酸調(diào)整閥、去除COD變頻風(fēng)機(jī)，當(dāng)檢測(cè)的PH值過(guò)小時(shí)加酸進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)COD值超標(biāo)時(shí)，啟動(dòng)去除COD變頻風(fēng)機(jī)工作；后端由PH值、NH3值和COD值檢測(cè)及閥門(mén)組成，以使符合要求的水進(jìn)行排放，不符合要求的水進(jìn)入緩沖池打算進(jìn)行二次處理。2.4本文污水處理自動(dòng)限制系統(tǒng)的方案本文設(shè)計(jì)的污水處理自動(dòng)限制系統(tǒng)由PLC自動(dòng)限制裝置組成，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(kāi)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限制裝置的主要處理過(guò)程：好好看看處理過(guò)程在前端，2個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的PH值通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊EM231輸入PLC中，PLC依據(jù)檢測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值的比較確定輸出信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊EM232輸出限制加堿調(diào)整閥，2個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的NH3通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊EM231輸入PLC中，PLC依據(jù)檢測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值得的較確定輸出信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊EM232輸出限制吹氨變頻風(fēng)機(jī)。在中間部分，2個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的PH值通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊EM231輸入PLC中，PLC依據(jù)檢測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值得比較確定輸出信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊EM232輸出限制加酸調(diào)整閥，2個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的COD通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊EM231輸入PLC中，PLC依據(jù)檢測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值得比較確定輸出信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊EM232輸出限制COD變頻風(fēng)機(jī)。系統(tǒng)中的水泵是由PLC輸出的開(kāi)關(guān)量來(lái)限制其啟動(dòng)和停止。顯示是通過(guò)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(hào)變了3.2部分主電路圖如圖所示為本設(shè)計(jì)限制系統(tǒng)主電路圖中的部分電路圖，在主電路中，五個(gè)水泵均由開(kāi)關(guān)量限制，吹氨風(fēng)機(jī)、COD去除風(fēng)機(jī)通過(guò)西門(mén)子變頻器M430限制，F(xiàn)R1、FR2、FR3分別為三臺(tái)電機(jī)過(guò)載愛(ài)護(hù)用的熱繼電器；QF1、主電路的空氣開(kāi)關(guān)；FU1為主電路的熔斷器。3.3PLC選型依據(jù)工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣限制系統(tǒng)的功能要求，以及其困難程度，從經(jīng)濟(jì)性、牢靠性等方面來(lái)考慮，選擇西門(mén)子S7—200系列PLC作為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣限制系統(tǒng)的限制主機(jī)。由于工業(yè)污水處理電氣限制系統(tǒng)涉及較多的輸入輸出端口，其限制過(guò)程相對(duì)困難，因此采納CPU226作為該限制系統(tǒng)的主機(jī)。CPU226在工業(yè)污水處理系統(tǒng)中運(yùn)用的數(shù)字量輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)都比較多，因此除了PLC主機(jī)自帶的I/O外，還須要擴(kuò)展肯定數(shù)量的I/O擴(kuò)展模塊。在此采納EM231模擬量輸入擴(kuò)展模塊、EM232模擬量輸出擴(kuò)展模塊。S7-200PLC概述S7-200PLC系統(tǒng)是緊湊型的可編程序限制器，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，它能夠滿意各種設(shè)備的自動(dòng)化限制需求。S7-200除具有PLC基本的限制功能外，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(jì)數(shù)器、定時(shí)器、PID指令、困難數(shù)字運(yùn)算指令、字符串指令、時(shí)鐘指令、通訊指令，以及和智能模塊協(xié)作的專用指令等。（2）豐富強(qiáng)大的通訊功能S7-200供應(yīng)了近10種通訊方式以滿意不同的應(yīng)用需求，從簡(jiǎn)潔的S7-200之間的通訊到S7-200通過(guò)Profibus–DP網(wǎng)絡(luò)通訊，甚至到S7-200通過(guò)以太網(wǎng)通訊。在互聯(lián)網(wǎng)需求已日益成為必需的今日，強(qiáng)大的通訊功能無(wú)疑會(huì)使S7-200為更多的用戶服務(wù)?？梢哉f(shuō)，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Step7–Micro/WINV4.0編程軟件為用戶供應(yīng)了開(kāi)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苓\(yùn)用戶快速進(jìn)入狀態(tài)，得心應(yīng)手。（4）不斷地創(chuàng)新創(chuàng)新是西門(mén)子公司的一貫風(fēng)格，在S7-200上更是體現(xiàn)得淋漓盡致。永不停留地推出新產(chǎn)品，使更多的需求幻想成為現(xiàn)實(shí)，這正是S7-200成為市場(chǎng)佼佼者的原動(dòng)力。3.3.（1）EM231模擬量輸入模塊本設(shè)計(jì)采納的型號(hào)為GM231-AI4，對(duì)應(yīng)S7-200訂貨號(hào)：6ES7231--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(chǎng)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)0~50mV,0~100mV,0~500mV,0~1V,0~5V,0~10V電壓輸入(雙極性)±25mV,±50mV,±100mV,±250mV,±500mV,±1V,±2.5V,±5V,±10V電流輸入0～20mA數(shù)據(jù)字格式15～30V單極性，全量程0～32000雙極性，全量程-32000～32000輸入辨別率電壓輸入(單極性)12.5uV(0～50mV量程)25uV(0～100mV量程)125uV(0～500mV量程)250uV(0～1V量程)1.25mV(0～5V量程)2.5mV(0～10V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)1.25mV(±2.5V量程)2.5mV(±5V量程)5mV(±10V量程)電流輸入5μA(0～20mA量程)測(cè)量誤差小于0.5%模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間小于300μs模擬量輸入響應(yīng)時(shí)間1.5ms共模抑制40dB，DCto60Hz共模電壓信號(hào)電壓+共模電壓(必需小于等于12V)輸入阻抗不小于10MΩ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(jì)采納型號(hào)為GM232-AQ2的EM232模擬量輸出拓展模塊，對(duì)應(yīng)S7-200訂貨號(hào)：6ES7232--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)46×80×62mm功耗2W電源輸入類型24VDCLED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輸出特性輸出點(diǎn)數(shù)2輸出范圍電壓型±10V電流型0~20mA輸出辨別率電壓型12Bit電流型11Bit數(shù)據(jù)字格式電壓型-32000～+32000電流型0～32000測(cè)量誤差典型值:滿量程的±0.5%，最壞狀況：滿量程的±2%穩(wěn)定時(shí)間電壓輸出100μs電流輸出2ms最大驅(qū)動(dòng)24V用戶電源電壓型最小5000Ω電流型最大500Ω3.4PLC中I/O口資源安排綜合本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工藝流程圖，總結(jié)系統(tǒng)中檢測(cè)信號(hào)、限制信號(hào)如下表所示:信號(hào)匯總表類型個(gè)數(shù)PH值檢測(cè)傳感器7NH3值檢測(cè)傳感器5COD值檢測(cè)傳感器4懸浮物檢測(cè)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)整閥2加酸調(diào)整閥1液位傳感器1由上表依據(jù)系統(tǒng)的功能要求設(shè)計(jì)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(hào)有3個(gè)：?jiǎn)?dòng)按鈕，停止按鈕，液位檢測(cè)信號(hào)。數(shù)字量輸出信號(hào)主要是限制水泵運(yùn)行，合計(jì)5個(gè)。詳細(xì)I/O安排如下表所示：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(dòng)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(hào)啊模擬量輸入部分：由于本設(shè)計(jì)模擬檢測(cè)信號(hào)較多，故運(yùn)用模擬量輸入擴(kuò)展模塊EM231合計(jì)4個(gè)。詳細(xì)I/O安排，如下表所示。模擬量輸入部分I/O安排表輸入地址輸入設(shè)備輸入地址輸入設(shè)備AIW0PH值檢測(cè)A1AIW8NH3值檢測(cè)B2AIW1PH值檢測(cè)A2AIW9NH3值檢測(cè)B3AIW2PH值檢測(cè)A3AIW10NH3值檢測(cè)B4AIW3PH值檢測(cè)A4AIW11NH3值檢測(cè)B5AIW4PH值檢測(cè)A5AIW12COD值檢測(cè)C1AIW5PH值檢測(cè)A6AIW13COD值檢測(cè)C2AIW6PH值檢測(cè)A7AIW14COD值檢測(cè)C3AIW7NH3值檢測(cè)B1AIW15COD值檢測(cè)C4模擬量輸出部分：本設(shè)計(jì)系統(tǒng)模擬量輸出信號(hào)合計(jì)6個(gè)，采納模擬量輸出擴(kuò)展模塊EM232合計(jì)3個(gè)，詳細(xì)I/O配置如下表所示：模擬量輸出部分I/O安排表輸出地址輸出設(shè)備輸出地址輸出設(shè)備AQW0加堿調(diào)整閥YV1AQW3吹氨變頻器1AQW1加堿調(diào)整閥YV2AQW4吹氨變頻器2AQW2加酸調(diào)整閥TV1AQW5去除COD變頻器3.5系統(tǒng)硬件接線圖依據(jù)限制系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計(jì)出工業(yè)污水處理限制系統(tǒng)的硬件連線圖如圖所示。你這個(gè)PLC外部接線圖不對(duì)，上網(wǎng)查查EM231的引腳排列圖及與二線制的電流信號(hào)怎樣連，EM232與變頻器怎樣連，與水泵怎樣連，與啟動(dòng)、停止按鈕怎樣連3.6其他資源配置3.6.1P本設(shè)計(jì)這對(duì)PH值檢測(cè)采納的儀器名稱為在線PH值分析儀，型號(hào)為JC1672-BW，品牌是百萬(wàn)電子，該產(chǎn)品主要描述：大型液晶顯示屏、界面簡(jiǎn)潔、易操作。主要功能：1、具有模擬信號(hào)輸出、繼電器輸出功能

2、144×144微電腦設(shè)計(jì)酸堿度/氧化還原變送器

3、供應(yīng)溶液接地功能，可消退樣品帶電干擾

4、可隨意設(shè)定上、下限報(bào)警值，利于液體限制

5、密碼鎖及組合鍵進(jìn)入設(shè)定、校正模式設(shè)定，增加平安性

6、采納雙高阻輸入，阻抗高達(dá)1012Ω，抗干擾實(shí)力強(qiáng)主要技術(shù)指標(biāo)：1、測(cè)量范圍：pH值0～14.00Ph，分度值0.01pH，溫度0～99.9℃，分度值0.1℃，電位值–2、自動(dòng)溫度補(bǔ)償范圍：0～99.9℃，253、被測(cè)水樣：0～99.9℃4、電子單元自動(dòng)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：≥1012Ω；8、時(shí)鐘精度：±1分/月；9、電流隔離輸出：0～10mA（負(fù)載<1.5kΩ）,4～20mA（負(fù)載<750Ω）；10、輸出電流誤差：≤±1%FS；11、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)量：1個(gè)月（1點(diǎn)/5分鐘）；12、凹凸報(bào)警繼電器：AC220V，3A；13、RS485通訊接口；14、電

源：AC220V±22V，50Hz±1Hz；15、防護(hù)等級(jí)：IP65；3.6本設(shè)計(jì)采納HSJ-(NH4-N)氨氮在線監(jiān)測(cè)儀HSJ-(NH4-N)型氨氮在線監(jiān)測(cè)儀采納水楊酸分光光度法，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(yáng)離子特殊是鈣、鎂離子干擾，運(yùn)用高精度分光光度計(jì)在697nm處測(cè)定，依據(jù)朗伯-比爾定律，吸光度與吸光物質(zhì)濃度呈線形關(guān)系，精確檢測(cè)出水中氨氮濃度。相比于納氏劑分光光度法，該方法無(wú)需運(yùn)用劇毒碘化汞，不會(huì)危害操作人員健康，對(duì)環(huán)境沒(méi)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(cè)。儀器特點(diǎn)：（1）精確測(cè)量，自動(dòng)維護(hù)

高標(biāo)準(zhǔn)配置，監(jiān)測(cè)精確、性能穩(wěn)定

故障智能自診斷，便于儀器管理與維護(hù)

測(cè)量基線每次測(cè)量重新認(rèn)定，確保測(cè)量精確性

（2）智能監(jiān)測(cè)，操作友好

全自動(dòng)智能限制，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程自動(dòng)傳輸，可存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)

隨意設(shè)定測(cè)量上限和下限，超標(biāo)自動(dòng)報(bào)警

兼容性設(shè)計(jì)，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(cè)量前后自動(dòng)清洗，避開(kāi)化學(xué)流路污染

工業(yè)化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、運(yùn)動(dòng)部件少

超大彩色液晶屏幕，界面簡(jiǎn)潔、功能齊全的中文操作系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：測(cè)量范圍

0～0.1，0～0.5，0～1.0mg/L（可依據(jù)需求定制）

精確性

±5％

重復(fù)性

±10％

零點(diǎn)漂移

±5％

量程漂移

±10％

MTBF

≥1440小時(shí)

監(jiān)測(cè)時(shí)間

≤15分鐘

測(cè)量周期

可敏捷設(shè)定

供電電源

電壓：AC220V±22V

頻率：50Hz±1Hz

信號(hào)輸出

各通道獨(dú)立的4～20mA隔離電流輸出信號(hào)以及RS232或RS485串口3.6本設(shè)計(jì)采納在線COD分析儀CX1000，其測(cè)量原理是依據(jù)不飽和有機(jī)分子在254nm下對(duì)紫外光的汲取效應(yīng)，利用比爾-朗伯（Beer-Lambert）定律換算：［C］=Klog(Iin/IOUT)[C]：樣品濃度K

：

汲取系數(shù)Iin：入射光強(qiáng)度Iout：透射光強(qiáng)度本儀器含有自動(dòng)清洗系統(tǒng)，系統(tǒng)一天自動(dòng)清洗一次，運(yùn)用低廉的清洗溶液（5%硫酸水）經(jīng)自動(dòng)注入樣品流淌池中進(jìn)行清洗。也同時(shí)執(zhí)行自動(dòng)調(diào)零工作。附有一個(gè)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(shí)，會(huì)發(fā)出一個(gè)報(bào)警信號(hào)。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(gè)重要測(cè)量參數(shù)。穩(wěn)定、牢靠性和低維護(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：廢水處理廠須要一種快速和牢靠的COD測(cè)量方法來(lái)限制其含量，這只有紫外光譜法能達(dá)到要求。本儀器詳細(xì)檢測(cè)方法詳細(xì)如下表所示：CX1000檢測(cè)方法示意表檢測(cè)方法紫外汲取法（CX1000）自動(dòng)試驗(yàn)室COD臭氧或OH電極法測(cè)量COD高溫法測(cè)量TOC紫外氧化法測(cè)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(cè)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(guò)濾不用不行避開(kāi)不行避開(kāi)不行避開(kāi)不行避開(kāi)尺寸小巧精簡(jiǎn)大大大大操作費(fèi)低高高高高維護(hù)量特別低高高高高安裝時(shí)間1小時(shí)幾小時(shí)幾小時(shí)幾小時(shí)幾小時(shí)CX1000技術(shù)參數(shù)如下表所示：CX1000技術(shù)參數(shù)表量程0-250mg/l

0-800mg/l

0-3000mg/l

0-20000mg/l精確度10%

重復(fù)性±0.01mg/l±1.0mg/l±3.0mg/l±10mg/l零點(diǎn)漂移5%

滿量程漂移10%

測(cè)量時(shí)間10秒測(cè)量周期可編程調(diào)整溫度環(huán)境溫度：0-50℃；水樣溫度：0-80模擬信號(hào)輸出4-20ma隔離輸出報(bào)警信號(hào)輸出4路繼電器信號(hào)輸出通訊RS232串口，無(wú)需專業(yè)軟件，用WINDOWS操作系統(tǒng)“超級(jí)終端”進(jìn)行數(shù)據(jù)下載；RS485-MODBUS總線（選配）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)存儲(chǔ)一個(gè)月歷史分析數(shù)據(jù)電源220Vac/50HZ

30VA3.6由液位傳感器和智能HART板(電流轉(zhuǎn)換器)兩部分組成，浮球與液位同步改變，限制干簧管吸合斷開(kāi)，從而使傳感器內(nèi)電阻成線性改變，再由轉(zhuǎn)換器將電阻的改變轉(zhuǎn)換成4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)并疊加HART數(shù)字信號(hào)輸出。本系統(tǒng)采納的浮球液位計(jì)型號(hào)為：JHUQZ，由液位傳感器和智能HART板（電流轉(zhuǎn)換器）兩部分組成，浮球與液位同步改變，限制干簧管吸合斷開(kāi)，從而使傳感器內(nèi)電阻成線性改變，再由轉(zhuǎn)換器將電阻的改變轉(zhuǎn)換成4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)并疊加HART數(shù)字信號(hào)輸出。

產(chǎn)品示意圖如圖所示。浮球液位計(jì)特點(diǎn)：1、智能