PLC污水處理畢業(yè)設(shè)計(jì)

【專家解說】：業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒 論 應(yīng)用PLC 技術(shù)處理污水的背景 我國是個(gè)缺水的國家，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 近些年來，我國的城市水資源情況進(jìn)一步緊張，許多城市嚴(yán)重缺水。與此同時(shí)， 水資源的污染日益嚴(yán)重，也因此許多城市都規(guī)劃和建設(shè)了污水處理廠，來改變目 前水資源緊缺且污染的現(xiàn)狀。 我國城市污水處理事業(yè)是在80 年代初逐步發(fā)展起來的，經(jīng)過幾十年的發(fā)展已 經(jīng)初具規(guī)模，但是，與國外同期的城市污水處理廠相比，我國的污水處理事業(yè)則 呈現(xiàn)出效率低、自動(dòng)化程度低、能耗高且運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)。 隨著全球水資源供應(yīng)的緊張和對自動(dòng)化要求的增加，我國的污水處理廠無疑 向著高度自動(dòng)化和無人職守的方向發(fā)展。目前由于PLC 在穩(wěn)定性和高度自動(dòng)化程 度不斷加強(qiáng)，使PLC 成為在城市自動(dòng)化污水處理方面的首選。 應(yīng)用PLC 技術(shù)處理污水的意義 污水處理是能源密集(energy intensity)型的綜合技術(shù)。一段時(shí)期以來,由于能 耗大、運(yùn)行費(fèi)用高等一系列的不便，在一定程度上阻礙了我國城市污水處理廠的 建設(shè),建成的一些處理廠也因能耗原因處于停產(chǎn)和半停產(chǎn)狀態(tài)。在今后相當(dāng)長的一 段時(shí)期內(nèi),能耗問題將成為城市污水處理的瓶頸。能否解決污水廠的能耗問題，合 理進(jìn)行能源分配，已成為決定污水處理廠運(yùn)行效益好壞的關(guān)鍵因素。能耗是否較 低，也是未來新的污水處理廠可行性分析的決定性因素，開發(fā)能效較高的污水處 理技術(shù)，合理設(shè)計(jì)及運(yùn)行污水處理廠，必將是未來污水處理廠設(shè)計(jì)和運(yùn)行的必由 之路。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 污水處理工藝流程 工藝流程圖 由于城市污水是工業(yè)企業(yè)和居民生活所排放的，所以污水中含有大量的有機(jī) 物，這種污水成為生化污水。生化污水處理工藝是利用微生物的吸附、氧化和分 解作用來降解污水中有機(jī)物的含量，使其成為可以沉淀的污泥，從而使凈化的水 質(zhì)達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)（見圖2.1）。 圖2.1 工藝流程圖 對工藝流程的闡述 城市污水依次經(jīng)過粗格柵、進(jìn)水泵房、沉砂池、初沉池、曝氣池和二沉池來 實(shí)現(xiàn)污水的處理。其中各部分的功能如下： 供生產(chǎn)生活用 泥餅外運(yùn) 出水排入江河 沉砂外運(yùn) 污水 粗格柵 除砂機(jī) 分配井 初沉池 進(jìn) 水 泵 房 細(xì)格柵 沉砂池 濃 縮 泵 房 氧化溝 二沉池 回流污泥泵 房 初 沉 泵 房 濃縮池 消化池 脫 水 泵 房 沼氣罐 外部熱能 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 1. 進(jìn)水泵房用于將污水提升，粗格柵用于除掉污水中大塊雜物和污物，進(jìn)而 保護(hù)進(jìn)水泵。 2. 沉砂池的細(xì)格柵用于除去污水中的小塊雜物，吸砂橋除砂和漂浮油脂，還 有砂處理和浮砂油脂處理設(shè)備。 3. 初沉池初步除掉水中污泥，用刮泥機(jī)收集污泥至初沉池泥泵房。 4. 曝氣池（氧化溝）為生化處理區(qū)，通過投放回流活性污泥攪拌和曝氣供氧， 培養(yǎng)微生物大量繁殖，形成更多活性污泥。 5. 二沉池徹底清污水，使泥水分離。 污水中含有的污泥主要經(jīng)過二沉池、回流污泥泵房、初沉池、初沉泵房、濃 縮池、消化池和脫水機(jī)房的處理。二沉池沉淀污水形成大量污泥，滿足回流污泥 需要后，剩余污泥進(jìn)入濃縮池，經(jīng)濃縮處理的污泥經(jīng)過濃縮泵房去消化池。消化 池為生化活性污泥處理區(qū)，經(jīng)中溫消化處理，使污泥中有機(jī)氧化分解，得到無二 次污染的穩(wěn)定污泥并產(chǎn)生大量沼氣。穩(wěn)定污泥在脫水機(jī)房加高分子聚合物絮泥劑， 脫水壓成泥餅。 主要設(shè)備的組成及控制方式 污水處理廠的設(shè)備均采用三級(jí)控制方式，即現(xiàn)場控制方式、MCC 控制方式和 微機(jī)控制方式。 表2.1 設(shè)備參量表 序列號(hào) 設(shè)備名稱及參數(shù) 1 EasyView 觸摸屏 2 CPU FX2N-64MR 3 FXON-3A 擴(kuò)展模塊 4 施耐德低壓元件 5 監(jiān)控操作臺(tái) 6 電磁閥控制柜 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，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)前污水處理廠對自動(dòng)化的需要。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 粗格柵、細(xì)格柵、提升泵房的設(shè)備控制 粗格柵、細(xì)格柵的控制分為現(xiàn)場控制和遠(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，通過格柵機(jī)運(yùn)行液位差計(jì)的測量值用來反映格柵阻塞 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。污水處理廠有兩個(gè)提升泵站，每個(gè)泵站設(shè) 有一個(gè)PLC 工作站與廠內(nèi)主站聯(lián)絡(luò)（如圖2.2）。 圖2.2 主站與子站的聯(lián)絡(luò)圖 它們距污水處理廠約4～5 公里。為實(shí)現(xiàn)進(jìn)水提升泵的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制的安全、 可靠，水位測量和提升泵的流量測量和數(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)茸饔谩８鶕?jù)測量值對應(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)廠外來水量準(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# 泵站 PLC 工作站 2# 泵站 PLC 工作站 廠 內(nèi) P L C 主 站 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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)對其開、停時(shí)間的設(shè)置控制的。 生化池厭氧區(qū)的攪拌器、沉淀池的吸刮泥機(jī)、污泥回流泵房的閥門和回流泵 都是由微機(jī)觸發(fā)指令通過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工藝的核心。該系統(tǒng)控制思路：PLC 通過對DO 的檢測， 自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣閥的開度；當(dāng)檢測到空氣閥的調(diào)節(jié)不能滿足DO 的需要時(shí)，再著行 調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)導(dǎo)葉片的開度（目前各污水廠在該系統(tǒng)的應(yīng)用都不理想，主要 問題是溶解氧的測量值滯后、不穩(wěn)定及空氣閥門的選型）；PLC 檢測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、污泥濃度 等狀況，及時(shí)調(diào)整工藝控制。 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（如附錄圖二所示）。 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。 PLC 控制系統(tǒng) 污水處理廠自控系統(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)長期穩(wěn)定高效地運(yùn)行。PLC 控制 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 系統(tǒng)滿足污水處理廠運(yùn)行管理和安全處理的要求，即生產(chǎn)過程自動(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， 對污水處理廠內(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 集中實(shí)時(shí)監(jiān)測，重要設(shè)備進(jìn)行計(jì)算機(jī)在線集散控制，確保污水風(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 模塊通過同軸電纜通訊。 1#工作站和 2#工作站與廠內(nèi)主工作站的距離 4～5 公里，且無人值班，故租用電 信公司無源電話專線通過調(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。 CPU 是PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC 至少有一個(gè)CPU，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn) 場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯 器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮 有關(guān)的控制電路。 CPU 主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀 態(tài)總線構(gòu)成，CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存 儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC 不可缺少的組成單元。 在使用者看來，不必要詳細(xì)分析CPU 的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機(jī)制還 是應(yīng)有足夠的理解。CPU 的控制器控制CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí) 行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制 器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮 下工作。 CPU 速度和內(nèi)存容量是PLC 的重要參數(shù)，它們決定著PLC 的工作速度，IO 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖2.3 全廠聯(lián)絡(luò)圖 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與上位機(jī)組態(tài)功能 某污水處理廠的自控系統(tǒng)由環(huán)形拓?fù)湫问剑╮ing topology）和星形拓?fù)湫问?(star topology)兩種總線網(wǎng)絡(luò)形式構(gòu)成。 控制操作：在中控室里采用2 臺(tái)IBM90 和INTERACT 組態(tài)軟件開發(fā)的工控 程序能對全廠和2 個(gè)污水提升泵站的被控設(shè)備進(jìn)行控制、對各現(xiàn)場控制站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。 顯示功能：用設(shè)計(jì)方法生成圖形，實(shí)時(shí)地、集中地顯示被測參數(shù)所處的變化過 程。對全廠工藝過程、工藝參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等通過顏色的變化直觀地、動(dòng)態(tài)地顯 示。 利用在線數(shù)據(jù)由“現(xiàn)場/遙控”轉(zhuǎn)換控制狀態(tài)， “現(xiàn)場”設(shè)點(diǎn)動(dòng)按鈕，用于調(diào)整和檢修。 各開關(guān)柜(包括:10kV 進(jìn)線柜、0.4kV 進(jìn)線柜等)，由“自動(dòng)/停止/手動(dòng)提供了在 主LC 設(shè)計(jì)綜述 設(shè)計(jì)包括廠界內(nèi)預(yù)處理、生物濾池、污泥處理及附屬設(shè)施需要檢測和控制應(yīng) 提供的儀表和有關(guān)的輔助裝置等。 使用性：PLC 系統(tǒng)其目的在于滿足污水廠生產(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。 可靠性：污水處理廠的生產(chǎn)過程要求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。 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。 依據(jù)某污水處理廠的設(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)， 性價(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）對廠內(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)場監(jiān)控和中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控。 在綜合樓設(shè)立中央控制室，下設(shè)1#預(yù)處理PLC 子站，2#BAF 生物濾池PLC 子站和 3#污泥處理 PLC 子站等共 7 個(gè)現(xiàn)場處理子站。在中央控制室可對主要設(shè) 備實(shí)施開、?？刂啤Ｍ瑫r(shí)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)也通過通訊總線送入上位計(jì)算機(jī)，在計(jì) 算機(jī)上對全廠設(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，與廠級(jí)管理 PLC 層以太信息網(wǎng)絡(luò)相連 接，并設(shè)置廠長辦公終端、生產(chǎn)管理終端、化驗(yàn)室終端。 PLC 在污水處理中的部分運(yùn)用 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 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 為備用，并可安裝PLC 編程軟件，程序可方便地通過控制網(wǎng)絡(luò)分別下載到指定的 現(xiàn)場控制站，以便在調(diào)試過程中隨時(shí)修改程序。中央控制室可對整個(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、實(shí)時(shí)監(jiān)測、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。在廠級(jí)管理層可以通過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。 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)無縫連接、可進(jìn)行三階層通信、高速可 靠通信的系統(tǒng)。PLC 控制系統(tǒng)中央控制室與現(xiàn)場PLC 子站之間采用最先進(jìn)的控制 網(wǎng)絡(luò)，該控制網(wǎng)是一種最現(xiàn)代化的開放網(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，對應(yīng)低成本的通信系統(tǒng)。其通訊介質(zhì)選屏蔽雙絞線。通訊速 率可達(dá)2Mbps，保證數(shù)據(jù)高速確定地傳輸。 主要特性： 通訊方法為N:N 令牌環(huán)。 在網(wǎng)絡(luò)兩端內(nèi)藏必要的終端電阻，只需作開關(guān)設(shè)定。 最大傳送距離：1KM（線纜）20KM（光纜）。 最大傳輸率：2Mbps。 傳送媒體方式：屏蔽雙絞線或光纜。 最大節(jié)點(diǎn)數(shù)：32 或62PLC。 通過網(wǎng)關(guān)或PLC 可與其他控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線相連。 中央控制室與廠級(jí)管理層之間采用100Mdps 的以太通訊網(wǎng)，該網(wǎng)帶有E-mail 功能，能向mail server 發(fā)送用戶自定義信息，故障信息，狀態(tài)信息等，通過網(wǎng)關(guān) （以太網(wǎng)交換器）或PLC 可與其他控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線相連。 主要特性： 支持TCP/IP,UDP/IP 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。 傳輸率：10/100Mbps。 傳輸協(xié)議：TCP/IP、UDP/IP、FTP。 傳輸距離：40KM。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 傳送媒體方式：單模光纖。 通過網(wǎng)關(guān)或PLC 可與其他控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線相連。 為保證在供電發(fā)生意外時(shí)，系統(tǒng)能有足夠的反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行應(yīng)急處理，設(shè)計(jì)上 中央控制室和各子站均設(shè)有在線式不間斷電源。 過電壓保護(hù)裝置能抑制出現(xiàn)在電力網(wǎng)絡(luò)中的暫態(tài)浪涌電壓和吸收暫態(tài)浪涌電 壓能量，在保障供電連續(xù)的條件下，保障計(jì)算機(jī)、PLC 控制子站及其他主要設(shè)備 免受過電壓的干擾和侵害，使用電設(shè)備安全正常運(yùn)行。 現(xiàn)場生產(chǎn)過程PLC 控制系統(tǒng) 1. 預(yù)處理PLC 控制及檢測部分 廠內(nèi)1#預(yù)處理PLC 子站位于污泥脫水間控制室內(nèi)。 對工藝專業(yè)要求檢測的各種工藝參數(shù)，水泵、閘門、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)測和控制。通過網(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 AO:19 DI:30 DO:22 粗格柵開、停控制 根據(jù)超聲波液位差計(jì)測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、停控制 細(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)、回轉(zhuǎn)式細(xì)格柵機(jī)的順序啟停、運(yùn)行、停車以及安全連鎖保護(hù)，格柵 機(jī)停機(jī)后延時(shí)停螺旋輸送機(jī). 污水閘門控制 兩臺(tái)閘門根據(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 控制及檢測部分 廠內(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)。 對工藝專業(yè)要求檢測的各種工藝參數(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) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 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、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/停排砂、排泥閥，砂水分離器設(shè)備控制由設(shè)備廠商自 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 工藝過程簡述： 污水經(jīng)強(qiáng)化預(yù)處理后進(jìn)入第一級(jí)生物過濾（C/N）池，污水通過濾池進(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 一系列復(fù)雜的物化過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)生物過濾池的污水流程同第一級(jí)，但在第二級(jí)生物過濾池中可 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 測定儀等國外儀表。第二級(jí)生物濾池按吸附與過濾方式運(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 測定儀，DO 測 定儀等國外儀表。檢測信號(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)組開停，根據(jù)DO 測量儀所測反鎖信號(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)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)所測水位值確定反沖洗過程。 當(dāng)水位下降到所設(shè)定值時(shí)，停止進(jìn)水閥，開啟反洗水出水閥。 待濾池液位再次下降到設(shè)定反洗液位值時(shí)，先開啟反洗鼓風(fēng)機(jī)，后開啟反洗 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。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 氣沖洗結(jié)束，進(jìn)入水沖洗階段。先開啟反沖洗水泵，后開啟反洗管路閥門洗數(shù)分 鐘后，水沖洗結(jié)束。當(dāng)水沖洗結(jié)束后，繼續(xù)開啟反沖洗鼓風(fēng)機(jī)，再開啟反沖洗風(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)閉反洗水閥，關(guān)閉反洗水泵。至此，反沖洗過程全部結(jié)束。 當(dāng)反沖洗階段結(jié)束后，先開啟進(jìn)水閥，后開啟曝氣鼓風(fēng)機(jī)，再開啟曝氣風(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，說明濾路可能出現(xiàn)堵塞，此時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閥，開啟反沖洗 出水閥，開啟強(qiáng)制反沖洗泵和強(qiáng)制反沖洗閥門，進(jìn)行強(qiáng)制反沖洗，其過程按反沖 過程運(yùn)行如下圖3.1 所示。 圖3.1 反沖圖 3. 污泥脫水PLC 控制及檢測部分 廠內(nèi)3#污泥PLC 子站位于污泥脫水間控制室內(nèi)。 對于工藝專業(yè)要求檢測的各種工藝參數(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)測和控制。通過網(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 污泥脫水機(jī)房 污泥池 出水 鼓風(fēng)機(jī) 泵 格 柵 集 水 井 1#反應(yīng)池 2#反應(yīng)池 3#反應(yīng)池 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 現(xiàn)場控制柜。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、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/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，先開啟螺旋輸送機(jī) 和皮帶輸送機(jī)，再開啟離心脫水機(jī)，最后開啟污泥泵，停運(yùn)時(shí)，先停污泥泵，再 停離心脫水機(jī)，最后停螺旋輸送機(jī)和皮帶輸送機(jī)。 廠級(jí)管理PLC 系統(tǒng) 為了及時(shí)地對來自污水處理現(xiàn)場的生產(chǎn)信息進(jìn)行收集、儲(chǔ)存、分析和加工處 理，以便工廠查領(lǐng)導(dǎo)層對生產(chǎn)管理的準(zhǔn)確決策，設(shè)計(jì)中考慮了廠級(jí)管理終端。 該系統(tǒng)主要功能： 生產(chǎn)過程的全面查詢，包括各種進(jìn)、出廠水流量，各中能耗等。 生產(chǎn)過程分析報(bào)告、報(bào)表和圖形。 設(shè)備資料數(shù)據(jù)庫和設(shè)備運(yùn)行管理數(shù)據(jù)庫。 化驗(yàn)所需要的參數(shù)。 建立與外部 Internet 向連接，便于發(fā)布信息和從外部獲取信息，建立現(xiàn)代企 業(yè)形象。 附錄圖3 為PLC 設(shè)計(jì)簡圖。 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S7 —400 系列產(chǎn)品?，F(xiàn)場PLC 控制子站是直接監(jiān)視和控制若干工藝生產(chǎn)過程所的單 元，其主要設(shè)備是： SIEMENS 的S7—400 系列PLC 可編程控制器。 PLC 性能特點(diǎn)： CPU 指示 高速RISC 的CPU I/O 點(diǎn)數(shù)為5120 點(diǎn)以上 數(shù)據(jù)內(nèi)存容量：64K 字 電源電壓范圍：85～132VAC 或170～264VAC 基本指令處理速度：≤0.04ms/k 特殊指令處理速度：≤0.12ms/k I/O 模塊指令