生活污水處理系統(tǒng)概念和方案設(shè)計

摘要隨著我國社會不斷的發(fā)展和進(jìn)步，水資源短缺已經(jīng)成為我們不得不面對的嚴(yán)重問題，我國是一個缺水的國家人均水資源僅為世界人均量的四分之一，所以污水處理極為重要，要最大程度的合理的利用水資源，來保障我國的可持續(xù)發(fā)展，水的回收與利用已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的嚴(yán)重問題經(jīng)濟(jì)近些年來發(fā)展非常迅速，經(jīng)過處理后的污水不僅可以代替清潔的水源，還可以減少生活污水的排放量。本文所設(shè)計的生活水二次澄清控制系統(tǒng)設(shè)計分為以下3個部分：（1）生活水二次澄清控制系統(tǒng)工藝流程。（2）其次根據(jù)生活水二次澄清處理的藝流。關(guān)鍵詞：生活污水處理；可編程控制器；組態(tài)王監(jiān)控；超聲波液位傳感器；電磁閥AbstractAlongwiththesocietyinourcountry'sdevelopmentandprogress,watershortagehasbecomeaseriousproblem,wehavetofaceourcountryisashortageofwaterresourcespercapitaisonlyaquarteroftheamountofpercapitafortheworld,sosewagetreatmentisveryimportant,tothegreatestdegreeofreasonableutilizationofwaterresources,toensurethesustainabledevelopmentofourcountry,waterrecyclingandutilizationhasbecomeaseriousproblemrestrictingthedevelopmentofeconomyinrecentyearseconomicdevelopmentveryquickly,afterprocessing,thewastewatercannotonlyreplacethecleanwater,alsocanreduceemissionsofsewage.Thesecondaryclarificationcontrolsystemofdomesticwaterdesignedinthispaperisdividedintothefollowingthreeparts:(1)Processflowofdamesticwatersecendaryclaificationcontrolsystem.(2)Second,itclarifiesthetechnicalflowoftreatmentaccordingtodomesticwater.

Keywords:PLC：Domesticsewagetreatment;Programmablecontroller;Kingviewmonitoring;Ultrasoniclevelsensor;Solenoidvalve.目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要 IAbstract II第1章緒論 61.1國內(nèi)生活污水處理行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 61.2課題研究的目的和意義 61.3課題研究的主要內(nèi)容 6第2章生活污水處理系統(tǒng)概念和方案設(shè)計 72.1污水的分類及性質(zhì) 72.1.1污水的物理性質(zhì)及指標(biāo) 72.1.2污水的化學(xué)性質(zhì) 82.2生活污水處理系統(tǒng)的工藝流程 82.3設(shè)計方案 102.3.1生活污水處理的構(gòu)成 102.3.2污水處理系統(tǒng)的基本功能 10本章小結(jié) 11第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計 113.1PLC的基本結(jié)構(gòu)及應(yīng)用 123.1.1PLC的模塊 123.1.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 143.2PLC性能指標(biāo)和分類 143.2.1PLC的性能指標(biāo) 143.2.2PLC的分類 153.3系統(tǒng)中個元器件的選型 153.3.1PLC的選型 153.3.2伺服驅(qū)動器的選型 173.3.3系統(tǒng)中閥的選擇 183.3.4電機(jī)的選擇 183.3.5系統(tǒng)資源分配 19本章小結(jié) 22第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計 224.1梯形圖的編寫 23本章小結(jié) 27第5章上位機(jī)監(jiān)控 275.1上位機(jī)監(jiān)控 28 32本章小結(jié) 32第1章緒論1.1國內(nèi)生活污水處理行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀我國現(xiàn)有城市生活污水處理廠，80%以上采用一般是是活性污泥法，隨著我國的經(jīng)濟(jì)不斷快速發(fā)展對水質(zhì)質(zhì)量要求也不斷提高，由此改進(jìn)了許多生活污水處理技術(shù)，如氧化法、A2/O法等。首先，受水污染治理行業(yè)本身水平的制約。我國生活水處理行業(yè)具有以下特點(diǎn)：企業(yè)規(guī)模較小、生產(chǎn)力比較分散，專業(yè)化分工不足，目前為止我國污水處理水平比較低，不論是設(shè)備還是技術(shù)，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)的落后于發(fā)達(dá)國家。其次，生活污水市場發(fā)育的不完善也是一個相關(guān)因素。目前，市場的秩序還比較混亂；市場管理不力，還有很多方面需要不斷改進(jìn)，才能不斷完善國內(nèi)生活水處理行業(yè)。

最后，生活水處理工藝選擇不考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，追求熱門工藝。導(dǎo)致水質(zhì)得不到保證，污泥處理也到不到標(biāo)準(zhǔn)，沒有相應(yīng)的處理方法最終給環(huán)境帶來再次污染的隱患，同時大量設(shè)備的閑置也增大了投資成本和日常運(yùn)作成本。1.2課題研究的目的和意義隨著我國人口的增加和各行各業(yè)的迅速發(fā)展，水資源短缺已經(jīng)成為我們不得不面對的嚴(yán)重問題，我國是一個缺水的國家人均水資源僅為世界人均量的四分之一，所以水的回收與利用已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的嚴(yán)重問題，生活污水也是造成環(huán)境污染的重要因素，也是社會發(fā)展和進(jìn)步必須解決的問題之一。生活污水處理是一項緊迫性的任務(wù)，它不僅可以減緩環(huán)境惡化，而且還是防止水資源污染的手段之一，為達(dá)到水資源的持續(xù)再生和循環(huán)利用，可以為我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供保障，因此，發(fā)展生活污水處理行業(yè)具有重要的社會意義。進(jìn)行處理后的污水，各項指標(biāo)都達(dá)到要求，就可以對其進(jìn)行循環(huán)使用，為我國的生產(chǎn)減少水資源的消耗。水處理技術(shù)利用相關(guān)的技術(shù)手段對污水進(jìn)行凈化，使其可以繼續(xù)使用，由于我國的科技、經(jīng)濟(jì)近些年來發(fā)展非常迅速，所以污水處理極為重要，來保障我國的可持續(xù)發(fā)展。1.3課題研究的主要內(nèi)容本課題根據(jù)我國生活污水現(xiàn)狀展開工作，運(yùn)用PLC來完成生活污水的自動控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，主要內(nèi)容如下：第1章緒論介紹了我國生活污水行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，課題研究的目的和意義以及課題主主要研究內(nèi)容。第2章生活污水處理系統(tǒng)基本概念和設(shè)計方案首先介紹了污水的性質(zhì)，然后介紹了生活污水處理控制系統(tǒng)的工藝流程和總體設(shè)計方案。第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計介紹了整個控制系統(tǒng)硬件設(shè)計，對PLC的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行介紹和PLC系統(tǒng)資源的分配。

第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計和相關(guān)程序。第5章上位機(jī)監(jiān)控對系統(tǒng)各反應(yīng)池工作狀態(tài)以畫面的形式展現(xiàn)出來。第2章生活污水處理系統(tǒng)概念和方案設(shè)計本章主要介紹了生活污水的分類、污水的性質(zhì)、生活污水處理系統(tǒng)的工藝流程大概了解其結(jié)構(gòu)如何，其控制系統(tǒng)的大概，知其使用的各種電器元件，通過對其大概的工作流程的分析，并設(shè)計出了一套生活污水處理系統(tǒng)，并對每個反應(yīng)池的工作過程和工作方式做了簡單的介紹，了解到了一些關(guān)于生活污水的相關(guān)知識，也認(rèn)識到了水資源的寶貴。2.1污水的分類及性質(zhì)（1）生活污水：是人類在正常的生產(chǎn)生活中所產(chǎn)生的，且污染程度較低，相對來說更適合回收和二次處理，包括廚房用水、衛(wèi)生間水等。（2）工業(yè)廢水：是指在進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)時所產(chǎn)生的，且污染程度較高，目前的技術(shù)想要處理這類用水還是有些困難的，因此不需凈化處理。（3）被污染的雨水：是指雨水在落到地面時遇到泥沙形成的污水。本課題主要研究針對生活污水進(jìn)行處理，完成相應(yīng)的設(shè)計。2.1.1污水的物理性質(zhì)及指標(biāo)污水的物理性質(zhì)主要由水溫、色度、臭味等指標(biāo)。（1）色度

可以通過污水的顏色，來初步判斷水質(zhì)，色度由溶解物形成，未經(jīng)處理的水體顏色為灰色。（2）臭味臭味是由動植物腐爛產(chǎn)生的氣味，臭味會給人帶來惡心、胸悶等癥狀。所以在污水處理系統(tǒng)中氣味一定要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。（3）水溫水溫在污水處理系統(tǒng)中監(jiān)測水溫也是重要的一環(huán)，水溫會直接影響到水的物理性質(zhì)。對生活污水物理性質(zhì)可以初步判斷本系統(tǒng)能否處理這類生活，如果生活污水的水溫、色度、臭味都達(dá)標(biāo)，則需要對生活污水的化學(xué)性質(zhì)作進(jìn)一步檢測。2.1.2污水的化學(xué)性質(zhì)

在污水處理系統(tǒng)中，對處理過的污水化學(xué)性質(zhì)監(jiān)測也是必要的，主要分為以下幾類：（1）酸堿度

經(jīng)處理過的污水pH值應(yīng)該在7-8的范圍內(nèi)，才能滿足人類的生產(chǎn)生活需要，如超出范圍則會對人類或動物造成危害，特別在污水處理時pH值應(yīng)該在6-9，如果pH值低于6會對污水處理系統(tǒng)造成腐蝕。（2）氯化物氯化物是人類或者動物的排泄物，過高時會腐蝕管道。（3）病毒

污水中有很多病毒會對人類的生活造成影響，目前污水中監(jiān)測出的病毒近100種。所以對生活污水的檢測是必不可少的。2.2生活污水處理系統(tǒng)的工藝流程污水處理整個過程主要有格棚、沉砂池、初沉池、沼氣池、二沉池、氯氣池、鼓風(fēng)機(jī)房、綜合泵房這幾個環(huán)節(jié)組成。其工藝流程圖如2-1所示；圖2-1生活污水處理工藝流程圖（1）格柵格棚由一個平行的金屬條制成，斜置在進(jìn)水管道內(nèi)，作用為清除污水中的塊固體物，如塑料、衣物及其他生活垃圾，防止閥門堵塞。（2）沉沙池污水在產(chǎn)生時會混進(jìn)泥沙所以在開始處理前要先進(jìn)行初次沉淀，除去污水中含有的大塊泥沙。（3）初沉池初沉池可除去生活污水中的漂浮物，防止污水處理系統(tǒng)運(yùn)行的時間太長，漂浮物不斷的增加堵塞管道。（4）沼氣池反應(yīng)池旁有一臺曝氣機(jī)，用來向沼氣池內(nèi)鼓入空氣。通過PLC的來控制曝氣機(jī)的曝氣時間。處理系統(tǒng)過程包括：1）充水（打開進(jìn)水泵）0.5h；2）曝氣（開啟空氣壓縮機(jī)）50min；3）污泥泵0.5h；4）排水（打開排水泵）0.5h；從進(jìn)水開始到排水結(jié)束為一個周期，在經(jīng)過一段反應(yīng)時間內(nèi)會除去生活污水中的氮、磷、鉀，還可以產(chǎn)生清潔能源沼氣，可以收集起來利用。（5）二沉池二沉池是進(jìn)行最后一沉淀的反應(yīng)池，由于在上一階段的反應(yīng)池內(nèi)鼓入空氣，水中漂浮物較多，所以需要再次進(jìn)行沉淀，進(jìn)入二沉池的水和混凝藥劑的混合液在反應(yīng)池中進(jìn)行絮凝反應(yīng)，懸浮物及其它雜質(zhì)將形成易于沉淀的絮凝體。所以該池內(nèi)的作用為使水質(zhì)由渾濁變澄清。（6）氯氣池氯氣池的作用消毒殺菌，來保證水質(zhì)。所以氯氣池在任何污水處理系統(tǒng)中都是不可缺少的。在生活污水處理系統(tǒng)主要由：格棚、沉砂池、初沉池、沼氣池、二沉池、氯氣池構(gòu)成，每個反應(yīng)池都有相應(yīng)的功能，通過每個反應(yīng)池的緊密配合來實(shí)現(xiàn)生活污水的處理。2.3設(shè)計方案2.3.1生活污水處理的構(gòu)成按照本文生活污水處理流程，本系統(tǒng)每個環(huán)節(jié)的控制要求如下：

（1）格柵:在進(jìn)水之前，手動將格棚放下。（2）進(jìn)水泵:沉沙池液位到達(dá)超聲波液位計上限時停泵，開始計時，計時30min后，沉砂池排水閥打開，當(dāng)液面低于最低液面時，排水閥關(guān)閉，進(jìn)水閥打開，如果進(jìn)水泵故障，則備用的水泵將自動頂替故障泵運(yùn)行。（3）超聲波液位計：應(yīng)用于沉砂池、初沉池、沼氣池、二沉池、氯氣池。。（4）初沉池：初沉池開始進(jìn)水，當(dāng)液面達(dá)到上限時，進(jìn)水閥關(guān)閉，開始計時30min后初沉池排水閥打開，當(dāng)液面到達(dá)下限時，排水閥關(guān)閉，排泥閥打開，當(dāng)超聲波液位計監(jiān)測到無污泥是排泥閥關(guān)閉進(jìn)水閥再次打開。

（5）沼氣池：沼氣池開始進(jìn)水當(dāng)液面達(dá)到上限時，進(jìn)水閥關(guān)閉，空氣閥打開，鼓風(fēng)機(jī)開啟，計時30min后空氣閥關(guān)閉，排水閥打開，當(dāng)液面達(dá)到下線時，進(jìn)水閥打開。（6）二沉池：當(dāng)二沉池液面達(dá)到上限時，進(jìn)水閥關(guān)閉開始計時30min后排水閥開啟，液面到達(dá)最低時排水閥關(guān)閉，排泥閥開啟開始排泥超聲波液位計監(jiān)測到無污泥時，排泥閥關(guān)閉，進(jìn)水閥開啟。（7）氯氣池：其作用為消毒滅菌。（8）空氣壓縮機(jī)：采用自動控制，設(shè)備自帶控制箱。（9）電機(jī)：本設(shè)計中共用三個電機(jī)，分別帶動進(jìn)水泵，排水泵。排泥泵。2.3.2污水處理系統(tǒng)的基本功能污水處理控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)如下功能；運(yùn)行狀態(tài)及顯示功能：能夠顯示每個反應(yīng)池的所有設(shè)備的電氣參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)信息。管理和參數(shù)的設(shè)定：能夠管理系統(tǒng)的所有設(shè)備和修改儀表的參數(shù)等功能。報警功能：能夠監(jiān)控本系統(tǒng)中信號，當(dāng)發(fā)生異常情況是會報警，并對報警狀況、發(fā)生時間和發(fā)生異常的設(shè)備進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控直至故障的到維修。生產(chǎn)指標(biāo)評價功能：能夠記錄、統(tǒng)計、分析經(jīng)過污水處理系統(tǒng)處理過污水的水質(zhì)。數(shù)據(jù)管理功能：利用計算機(jī)建立數(shù)據(jù)庫，工作人員可以通過反饋的數(shù)據(jù)做出趨勢曲線。視頻監(jiān)控功能：可以在計算機(jī)上顯示所有反應(yīng)池的工作過程，記錄并保存監(jiān)控圖像。本章小結(jié)本章首先介紹了生活污水的分類包括生活污水、工業(yè)廢水、被污染的雨水做了一個了解。知道了生活污水里面都包含哪些有害和有毒的物質(zhì)。污水的化學(xué)性質(zhì)都有酸堿度、氯化物、病毒。認(rèn)識到了污水處理系統(tǒng)是一個很復(fù)雜的過程。然后針對生活污水處理工藝流程的各種反應(yīng)池功能和作用做了詳細(xì)的介紹，最后介紹PLC的基本結(jié)構(gòu)。

第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計那么不光有其控制設(shè)計，還有與其相關(guān)的各電器元件選型。有了這些電器元件，不可能讓其雜亂無章，必須使其規(guī)范安全的安裝、使用。污水處理控制系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖3-1所示 圖3-1污水處理控制系統(tǒng)總體設(shè)計框圖3.1PLC的基本結(jié)構(gòu)及應(yīng)用3.1.1PLC的模塊可編程序控制器的產(chǎn)生是專門為工業(yè)生產(chǎn)而設(shè)計的，其結(jié)構(gòu)與計算機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相同，主要是由電源、CPU、I/0模塊等模塊組成。（1）CPU模塊其簡稱式CPU，是PLC的最高級指揮中心。相當(dāng)于人類的大腦。（2）I/0模塊外部設(shè)備通過I/O與CPU相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞的功能。輸入模塊接口電路結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。圖3-2輸入接口電路典型結(jié)構(gòu)圖（3）輸出模塊將CPU輸出的信號傳遞給各元器件。輸出按口電路如圖3-3所示圖3-3輸出接口電路典型結(jié)構(gòu)圖（4）電源PLC的電源簡單來說就是可使用交流電源。他將為我們提供的交流電變成直流電，因?yàn)镻LC的各個模塊的工作電流必須采用直流電。所以PLC的電源的各項功能都很強(qiáng)大，自身穩(wěn)定，抗干擾，并且要求有些電源還帶有向外輸出電能的能力，因?yàn)檫@樣就可以直接給被控設(shè)備供電，簡化了電路接線。（5）存儲器1）系統(tǒng)程序存儲器系統(tǒng)程序存儲器是儲存系統(tǒng)程序的地方，并且鎖定在ROM內(nèi)，個人用戶不能隨意的擦出及寫入。2）用戶程序存儲器及數(shù)據(jù)存儲器一般用RAM用作程序存儲器，并備有后備電源。由于RAM的抗干擾能力稍差，在程序已經(jīng)運(yùn)行并且無誤的情況下，通常將其固化在只讀存儲器中。如今電可擦除可編程只讀存儲器正逐步成為用戶存儲器的首選，直接將程序?qū)戇M(jìn)EEPROM中已成為時下流行的潮流。工作數(shù)據(jù)指的是在PLC運(yùn)行時一直都在變化、一直都在存取的一些數(shù)據(jù)。工作數(shù)據(jù)需要隨即存取，因此存放在RAM中最恰當(dāng)。開發(fā)人員需要通過編寫程序來設(shè)定這些器件的初始狀態(tài)，以便更好的完成自動控制的目的。在管理數(shù)據(jù)的區(qū)域中，有這樣一個數(shù)據(jù)保持區(qū)，它是能在一些數(shù)據(jù)在掉電時用后備電池保持原有狀態(tài)的時刻，可以將這些數(shù)據(jù)保存下來的存儲區(qū)。用戶在開發(fā)使用PLC的過程中是不會觸及系統(tǒng)程序及工作數(shù)據(jù)的，PLC產(chǎn)品說明書或使用手冊中所標(biāo)明的存儲器的說明，包括其形式以及存儲器的容量都指的是用戶程序存儲器。（6）接口要想利用PLC進(jìn)行完整的控制任務(wù)，PLC就必須與外界建立聯(lián)系，接收和發(fā)送各種信號就需要輸入輸出接口。負(fù)責(zé)接收信息的端口是用來接收程序正常運(yùn)轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的各種變量的。接收的不同變量在PLC中經(jīng)過特定的程序計算處理產(chǎn)生被控信息，這些信息由輸出口送出PLC。執(zhí)行設(shè)備接收到輸出口傳遞的信號后，帶動被控器件動作，最終完成控制。PLC控制好壞的評判很大程度上取決于接口接收和發(fā)送信號的能力。由于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場情況復(fù)雜多變，干擾也比較強(qiáng)烈，所以接口要有抗干擾的能力。另外，工業(yè)控制信號種類繁多，類型不一，所以接口還必須有處理不同類別信號的能力，滿足各類信號的匹配能力。

（7）編程器簡易編程器：顧名思義，簡易就是簡單容易，它占地不大，可輕易移動，缺點(diǎn)就是僅僅可以識別語句編程。如果PLC選的不大，用這簡易的就挺好。圖形編程器：它的功能不僅包括簡易編輯器的功能，另外又能識別梯形圖語言，功能更完善，用戶可根據(jù)自己的需要自行選擇。PLC強(qiáng)大的功能隨之衍生出來的是名目繁多的周邊配套產(chǎn)品，輔助編程軟件就是其中之一。當(dāng)我們在電腦里安裝了它之后，我們就能用我們熟悉的梯形圖，語句之類的編寫我們自己的程序了，并且我們可以實(shí)現(xiàn)電腦和PLC之間的通信，觀察正在工作的PLC等。3.1.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

可編程控制器從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，其功能越來越強(qiáng)大，現(xiàn)在的PLC不僅可以儲存多個程序，而且還可以控制成百上千各元器件，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越大，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、機(jī)械制造等領(lǐng)域。（1）開關(guān)量邏輯控制：取締了傳統(tǒng)的繼電器，實(shí)現(xiàn)了順序控制，可以用于單臺設(shè)備控制，還可以用于多臺自動化流水線。（2）運(yùn)動控制：PLC可以實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動或圓周運(yùn)動。3.2PLC性能指標(biāo)和分類3.2.1PLC的性能指標(biāo)（1）I/O總點(diǎn)數(shù)I/O點(diǎn)數(shù)是表示PLC輸入模塊數(shù)量和輸出模塊數(shù)量的總數(shù)量。PLC的輸入輸出分為開關(guān)量和模擬量兩種。（2）存儲器容量這個指標(biāo)是用來代表PLC中能夠存儲我們編寫所編寫程序的數(shù)量和大小。常以字為單位。（3）編程的語言編程語言是PLC廠家專門為用戶設(shè)計的用于實(shí)現(xiàn)各種控制功能的編程工具，它有多種形式，常見的是梯形圖編程語言及語句表編程語言，另還有邏輯圖編程語言、布爾代數(shù)編程語言等，它的功能強(qiáng)否主要取決于該機(jī)型指令系統(tǒng)的功能與否。一般來講，指令的種類和數(shù)量越多，功能越強(qiáng)。（4）掃描時間這個時間指的是讀取并完成1000條指令要花費(fèi)的時間。通常來講這個過程一共消耗10ms左右。（5）內(nèi)部寄存器的種類和數(shù)量PLC里面的寄存器有好多種不同的分類，且不同的PLC所擁有的數(shù)量也會不同，這是判斷PLC好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一。（6）通信能力這個能力指的是PLC與同類之間的信息相互遞送的能力，也包括PLC與電腦連接后相互遞送信息的能力，它是工廠自動化的必備基礎(chǔ)?，F(xiàn)在所有的已經(jīng)生產(chǎn)出來的PLC無論類型如何，功能好壞，幾乎全帶有通信口，最少一個，無上限數(shù)量。（7）智能模塊智能模塊是那些自身具有處理器的能獨(dú)立完成某些任務(wù)的立方體。它并不是整個系統(tǒng)完整動作的不可或缺的一部分，也不再循環(huán)中，是獨(dú)立的。但它的意義在于執(zhí)行PLC的命令，完成特殊的動作。如常見的位置模塊、溫度模塊、PID模塊和模糊模塊等等。3.2.2PLC的分類PLC可從多種角度進(jìn)行分類：（1）按控制規(guī)模分：輸入輸出量，開關(guān)量是這樣分類的評判標(biāo)準(zhǔn)，都是按照路數(shù)來分類。有了點(diǎn)數(shù)的區(qū)別，也就有了不同點(diǎn)數(shù)的PLC。根據(jù)點(diǎn)數(shù)由少到多PLC也就有微小中大超大之分，這區(qū)分依據(jù)就不在此一一贅述。（2）將這些組成部分直接集成在一個立方體中，這就是箱式的。在自動化的今天，凡是機(jī)器取代了人力用作工業(yè)生產(chǎn)的領(lǐng)域，就會有PLC的存在。PLC就是取代人類勞動的機(jī)器人，有了它，人類文明的進(jìn)步速度迅猛加快。PLC的應(yīng)用之廣，幾乎遍布我們社會活動的所有方面。工業(yè)上完全依賴PLC作為生產(chǎn)控制的中樞，接收信息處理數(shù)據(jù)并傳達(dá)指令，使工業(yè)生產(chǎn)能高效，有序，穩(wěn)定的運(yùn)行，全靠PLC的作用。3.3系統(tǒng)中個元器件的選型3.3.1PLC的選型PLC進(jìn)入了一個更加貼近實(shí)際應(yīng)用化的發(fā)展階段，可編程控制器不斷的吸收并改進(jìn)計算機(jī)技術(shù)擴(kuò)展和改進(jìn)自身各個模塊的功能，在不斷使其功能發(fā)生了翻天覆地的變化的同時。還可以幾個或幾十個配合使用，使其所應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣泛，幾乎可以適合大部分的工業(yè)控制領(lǐng)域，越來越小的體積及更美的外觀，越來越高的運(yùn)算速度、更可靠越來越穩(wěn)定的工業(yè)抗干擾能力、越來越精準(zhǔn)的模擬量運(yùn)算以及更完善的PID功能及越來越低的市場價格更加鞏固了它在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域的地位。一般PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟如圖3-4，具體操作如下圖3-4設(shè)計步驟示意圖在生活污水處理的系統(tǒng)中，首先要對控制要求就行分析，要明確需要的各種設(shè)備，然后要選擇一個合適的PLC，要增加10％-20％的擴(kuò)展余量，I/O點(diǎn)數(shù)的分配需要明確輸入輸出設(shè)備的數(shù)量，PLC的程序設(shè)計，梯形圖按從上到下，從左到右排列。在生活污水處理系統(tǒng)中，系統(tǒng)內(nèi)的各部分運(yùn)行部分是單向的，采用開關(guān)量和模擬量控制，而可編程控制器可以針對不同的現(xiàn)場信號，如交流或直流、開關(guān)量或模擬量、電壓或電流等，有相應(yīng)的I/0模塊與現(xiàn)場設(shè)備，如按鈕、行程開關(guān)、傳感器和控制閥等直接連接。本生活水二次澄清控制系統(tǒng)所采用的可編程控制器為臺達(dá)DVP32ES01R2型號，如圖3-5，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖見圖3-1，控制系統(tǒng)中設(shè)有集中控制柜，框圖中的部分設(shè)備可以在集中控制室內(nèi)完成。圖3-5臺達(dá)DVP32ES01R2型號采用PLC具有優(yōu)點(diǎn)有：（1）PLC的硬件是標(biāo)準(zhǔn)化的。（2）可靠性高，但是PLC的電源必須穩(wěn)定。在制作PLC時，各個模塊和工件必須認(rèn)真篩選，不容馬虎。之所以稱為穩(wěn)定，它還具有自救能力，當(dāng)其構(gòu)成部分出現(xiàn)意外事故，他的CPU能馬上做出動作，避免事故擴(kuò)大。大型PLC還通過增加CPU的個數(shù)來增加產(chǎn)品的穩(wěn)定性，并且所有的I/O接口電路均采用光電隔離。（3）接口簡單、維護(hù)方便，使用PLC可以隨時隨地，完全不必考慮地點(diǎn)的限制，對環(huán)境的適應(yīng)能力也相當(dāng)強(qiáng)悍，所以說很方便。其硬件安裝也相當(dāng)簡便，只要把你要用到的機(jī)器通過導(dǎo)線與PLC的輸入輸出接口相連，檢查無誤后便可馬上發(fā)揮作用。由于利用計算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，所以哪部分出現(xiàn)故障就會得到反饋，會有明顯的提示，每部分都是可拆卸的，哪里有問題就更換哪里，來減少故障帶來的損失。3.3.2伺服驅(qū)動器的選型伺服驅(qū)動器型號為ASD-A2-1043-L。這種型號都是ASDA-A2380V系列伺服系統(tǒng)中的。根據(jù)其額定功率以及轉(zhuǎn)矩所選擇的。本系統(tǒng)所選的私服驅(qū)動器如圖3-6所示。圖3-6私服驅(qū)動器3.3.3系統(tǒng)中閥的選擇電磁閥是用來控制液體流量的開關(guān)，在控制系統(tǒng)中控制液體的方向、流量、速度，電磁閥也能搭配不同的電路相配合來達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)在本系統(tǒng)中所選電磁閥為丹佛斯EV200B65-100系列。本系統(tǒng)所選的電磁閥如圖3-7所示圖3-7電磁閥3.3.4電機(jī)的選擇本設(shè)計所選的伺服電機(jī)型號為ECMA-K11310-L。這種型號是ASDA-A2380V系列伺服系統(tǒng)中的。根據(jù)其額定功率以及轉(zhuǎn)矩所選擇的。本系統(tǒng)所選的電機(jī)如圖3-8所示圖3-8電機(jī)3.3.5系統(tǒng)資源分配本系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)是由PLC為主體，計算機(jī)用來監(jiān)控系統(tǒng)中各元器件的工作狀態(tài)，PLC不僅可以儲存多個程序，還可以利用PLC來對系統(tǒng)中的電磁閥、開關(guān)、電機(jī)等元器件進(jìn)行控制，PLC控制好壞的評判很大程度上取決于接口接收和發(fā)送信號的能力。由于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場情況復(fù)雜多變，干擾也比較強(qiáng)烈，所以接口要有抗干擾的能力。另外，工業(yè)控制信號種類繁多，所以所有元器件均安裝在控制柜內(nèi)，可以更加方便的對生活污水處理系統(tǒng)進(jìn)行控制，所有的線都安放在線槽內(nèi)，其硬件安裝也相當(dāng)簡便，只要把你要用到的機(jī)器通過導(dǎo)線與PLC的輸入輸出接口相連，檢查無誤后便可馬上發(fā)揮作用，方便維修和更換，并通過變壓器對所有用電元器件進(jìn)行供電，PLC使用24V直流電。輸入模塊的作用是接收中央處理器的信號，并將它轉(zhuǎn)換成各元器件能接收的控制信號，如控制電磁閥、超聲波液位傳感器、電機(jī)等（1）輸入模塊接線本系統(tǒng)輸入端由啟動按鈕、停止按鈕、沉砂池超聲波傳感器、初沉池超聲波傳感器、沼氣池超聲波傳感器、二沉池超聲波傳感器、氯氣池超聲波傳感器、余氯儀組成，輸入模塊接線如圖3-9。圖3-9輸出模塊接線圖（2）輸出模塊接線輸出端由進(jìn)水電磁閥、塵砂池排水電磁閥、初沉池排水電磁閥、沼氣池排水電磁閥、二沉池排水電磁閥、氯氣池排水電磁閥、初沉池排泥電磁閥、二沉池排泥電磁閥、空氣閥、接觸器、進(jìn)水泵、排水泵、空氣壓縮機(jī)、排泥泵組成。輸出模塊接線如圖3-10。I/O分配表是將每一個輸入設(shè)備對應(yīng)一個PLC輸入端子，將每一個輸出設(shè)備對應(yīng)一個輸出端子，然后繪制出的一個表格，它可以更加清楚的看見個元器件對應(yīng)的端子，可以明確輸入和輸出設(shè)備和個元器件的作用，更加方便的安裝和接線，本系統(tǒng)繪制的/O分配表如3-11所示。圖3-10輸出模塊接線圖輸入設(shè)備符號PLC端子輸出設(shè)備符號PLC端子啟動按鈕SB1X0進(jìn)水電磁閥YV1Y0停止按鈕SB2X1沉砂池排水電磁閥YV2Y1沉砂池超聲波傳感器ST1X2初沉池排水電磁閥YV3Y2初沉池超聲波傳感器ST2X3沼氣池排水電磁閥YV4Y3沼氣池超聲波傳感器ST3X4二沉池排水電磁閥YV5Y4二沉池超聲波傳感器ST4X5氯氣池排水電磁閥YV6Y5氯氣池超聲波傳感器ST5X6初沉池排泥電磁閥YV7Y6余氯儀ST6X7二沉池排泥電磁閥YV8Y7空氣閥YV9Y10接觸器KMY11進(jìn)水泵YA1Y12排水泵YA2Y13空氣壓縮機(jī)YA3Y14排泥泵YA4Y15圖3-11I/O分配表本章小結(jié)本章首先對污水處理控制系統(tǒng)總體設(shè)計框圖，按照本文生活污水處理流程，本系統(tǒng)每個環(huán)節(jié)的控制要求做了詳細(xì)的介紹，對可編程邏輯控制器、私服驅(qū)動器、電磁閥、電機(jī)。分別介紹其功能、作用。其次分析了各電氣元器件的選型，各個電氣元器件分別具有什么功能、特點(diǎn)，以及為什么選擇其型號。最后還介紹了其系統(tǒng)的資源分配，其表明各種電氣設(shè)備在機(jī)械設(shè)備上實(shí)際安裝位置。從而為機(jī)械電氣在控制設(shè)備的制造、安裝、維護(hù)、維修提供必要的資料。能夠十分清晰明了的表達(dá)工藝流程中各部分原件的結(jié)構(gòu)以及工藝的運(yùn)行過程。第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計設(shè)計一款PLC的控制系統(tǒng)，光有各個電器元件是不夠的。因?yàn)楦髟骷枰嗷ミB接。所以系統(tǒng)的硬件設(shè)計就必不可少，其中工藝流程圖就是其硬件設(shè)計的核心，同時電器布置圖于安裝接線圖也是不可或缺的。但是一款設(shè)計光有硬件設(shè)計也不過是一堆死物，如果還擁有了軟件設(shè)計，那么就相當(dāng)于給予了PLC控制系統(tǒng)的靈魂。整個PLC控制系統(tǒng)才能趨于完善。4.1梯形圖的編寫圖4-1沉砂池進(jìn)水梯形圖如圖沉砂池進(jìn)水梯形圖4-1所示，X0為啟動按鈕，X1為復(fù)位按鈕，Y0為進(jìn)水電磁閥輸出線圈，Y16為沉砂池超聲波傳感器的常閉觸點(diǎn)，T0為定時器。當(dāng)按下啟動按鈕后，進(jìn)水電磁閥通電并自鎖，同時定時器開始計時，當(dāng)達(dá)到計數(shù)時間后，沉砂池超聲波液位傳感器通電，沉砂池超聲波傳感器的常閉觸點(diǎn)斷開，進(jìn)水電磁閥關(guān)閉，停止進(jìn)水。圖4-2沉砂池沉淀梯形圖如圖沉砂池沉淀梯形圖4-2所示，T0為上一階段定時器，Y1為沉砂池排水電磁閥常閉觸點(diǎn)，Y16為沉砂池超聲波傳感器輸出線圈，T1為定時器。當(dāng)上一階段定時結(jié)束時，常開觸點(diǎn)T0閉合，超聲波液位傳感器自鎖，開始沉淀，當(dāng)達(dá)到沉淀時間后，沉砂池排水電磁閥打開，開始排水。圖4-3沉砂池排水梯形圖如圖初沉池進(jìn)水梯形圖4-3所示，T1為上一階段定時器，Y1為沉砂池排水電磁閥輸出線圈，Y17為初沉池超聲波液位傳感器常閉觸點(diǎn)，T2為定時器。當(dāng)上一階段定時結(jié)束時，常開觸點(diǎn)T1閉合，沉砂池排水電磁閥自鎖，同時定時器開始計時，當(dāng)達(dá)到計數(shù)時間后，初沉池超聲波液位傳感器通電，初沉池超聲波傳感器的常閉觸點(diǎn)斷開，沉砂池排水電磁閥關(guān)閉，停止進(jìn)水。圖4-4初沉池沉淀梯形圖如圖初沉池排水梯形圖4-4所示，T2為上一階段計時器，Y2為初沉池排水電磁閥，Y17為初沉池超聲波液位傳感器輸出線圈，T3為定時器。當(dāng)上一階段定時結(jié)束時，常開觸點(diǎn)T2閉合，初沉池達(dá)到液位時，開始計時沉淀，計時結(jié)束后，初沉池排水電磁閥常閉觸點(diǎn)打開，開始排水，初沉池超聲波液位傳感器斷電。圖4-5沼氣池進(jìn)水梯形圖如圖氣池進(jìn)水梯形圖4-5所示，T3為上一階段定時器，Y2為初沉池排水電磁閥輸出線圈，Y20為沼氣池超聲波液位傳感器常閉觸點(diǎn)，T3為定時器。當(dāng)上一階段定時結(jié)束時，常開觸點(diǎn)T3閉合，初沉池排水電磁閥自鎖，同時定時器開始計時，當(dāng)達(dá)到計數(shù)時間后，沼氣池超聲波液位傳感器的常閉觸點(diǎn)斷開，初沉池排水電磁閥關(guān)閉，停止進(jìn)水。圖4-6沼氣池超聲波液位傳感器梯形圖如圖沼氣池超聲波液位傳感器梯形圖4-6所示，T4為上一階段定時器，Y20為沼氣池排水電磁閥輸出線圈，Y6為初沉池排泥電磁閥。當(dāng)上一階段定時結(jié)束時，常開觸點(diǎn)T4閉合，沼氣池超聲波液位傳感器通電，初沉池排泥電磁閥打開，沼氣池超聲波液位傳感器斷電。圖4-7初沉池排泥梯形圖如圖初沉池排泥梯形圖4-7所示，Y20為沼氣池超聲波液位傳感器，Y14為空氣閥門，Y6為初沉池排泥電磁閥，T5為定時器。當(dāng)沼氣池超聲波液位傳感器通電時，初沉池排泥閥打開并自鎖，開始計時，當(dāng)達(dá)到計數(shù)時間后，空氣閥打開，初沉池排泥閥關(guān)閉。圖4-8鼓入空氣梯形圖如圖鼓入空氣梯形圖4-8所示，T5為上一階段定時器，Y14為空氣閥輸出線圈，Y3為沼氣池排水電磁閥常閉觸點(diǎn)，T6為定時器。當(dāng)上一階段定時結(jié)束時，常開觸點(diǎn)T5閉合，空氣閥自鎖，同時定時器開始計時，當(dāng)達(dá)到計數(shù)時間后，沼氣池排水電磁閥常閉觸點(diǎn)斷開，空氣閥關(guān)閉。圖4-9二沉池進(jìn)水梯形圖如圖二沉池進(jìn)水梯形圖4-9所示，T6為上一階段定時器，Y3為沼氣池排水電磁閥輸出線圈，Y21為初沉池超聲波液位傳感器常閉觸點(diǎn)，T7為定時器。當(dāng)上一階段定時結(jié)束時，常開觸點(diǎn)T6閉合，沼氣池排水電磁閥自鎖，同時定時器開始計時，當(dāng)達(dá)到計數(shù)時間后，沼氣池超聲波液位傳感器常閉觸點(diǎn)斷開，沼氣池排水電磁閥關(guān)閉。圖4-10二沉池沉淀梯形圖如圖二沉池沉淀梯形圖4-10所示，T7為上一階段定時器，Y21為二沉池超聲波液位傳感器輸出線圈，Y4為二沉池排水電磁閥常閉觸點(diǎn)，T8為定時器。當(dāng)上一階段定時結(jié)束時，常開觸點(diǎn)T7閉合，二沉池超聲波液位傳感器自鎖，同時定時器開始計時，當(dāng)達(dá)到計數(shù)時間后，二沉池排水電磁閥常閉觸點(diǎn)斷開，二沉池超聲波液位傳感器斷電。圖4-11二沉池排水梯形圖如圖沉池排水梯形圖4-11所示，T8為上一階段定時器，Y4為二沉池排水電磁閥輸出線圈，Y22為氯氣池超聲波液位傳感器常閉觸點(diǎn)，T9為定時器。當(dāng)上一階段定時結(jié)束時，常開觸點(diǎn)T8閉合，二沉池排水電磁閥自鎖，同時定時器開始計時，當(dāng)達(dá)到計數(shù)時間后，氯氣池超聲波液位傳感器常閉觸點(diǎn)斷開，二沉排水電磁閥斷電。圖4-12氯氣池超聲波液位傳感器梯形圖如圖氯氣池超聲波液位傳感器梯形圖4-12所示，T9為上一階段定時器，Y22為氯氣池超聲波液位傳感器輸出線圈，Y7為二沉池排泥電磁閥。當(dāng)上一階段定時結(jié)束時，常開觸點(diǎn)T9閉合，二沉池排泥電磁閥通電，二沉池排泥電磁閥打開，二沉池排泥電磁閥斷電。圖4-13二沉池排泥梯形圖如圖二沉池排泥梯形圖4-13所示，Y22為氯氣池超聲波液位傳感器，Y7二沉池排泥電磁閥，Y23氯氣池超聲波液位傳感器，T10為定時器。當(dāng)氯氣池超聲波液位傳感器通電時，二沉池排泥閥打開并自鎖，同時定時器開始計時，當(dāng)達(dá)到計數(shù)時間后，余氯儀通電，二沉池排泥閥關(guān)閉。圖4-14余氯儀梯形圖如圖余氯儀梯形圖4-14所示，T10為上一階段定時器，Y23為余氯儀輸出線圈，Y5為氯氣池排水電磁閥常閉觸點(diǎn)，T11為定時器。當(dāng)上一階段定時結(jié)束時，常開觸點(diǎn)T10閉合，余氯儀通電，同時定時器開始計時，當(dāng)達(dá)到計數(shù)時間后，氯氣池排水電磁閥常閉觸點(diǎn)斷開，余氯儀斷電。圖4-15氯氣池排水梯形圖如圖氯氣池排水梯形圖4-15所示，T11為上一階段定時器，Y5為氯氣池排水電磁閥輸出線圈，，T13為定時器。當(dāng)上一階段定時結(jié)束時，常開觸點(diǎn)T11閉合，氯氣池排水電磁閥通電，開始排水。同時定時器開始計時，當(dāng)達(dá)到計數(shù)時間后，氯氣池排水電磁閥斷電，停止排水。本章小結(jié)本章介紹了軟件系統(tǒng)設(shè)計，主要內(nèi)容是對每個反應(yīng)池的程序做了編寫，將梯形圖拆分成各個小段，對其每小段的作用進(jìn)行解釋。而在我們現(xiàn)實(shí)生活中可以根據(jù)三種方