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1、作者： Pan Hongliang仅供个人学习论文题目：基于 PLC 的工业污水处理系统设计摘要近年来,污水处理厂已成为各个城市最重要的基础设施之一。尤其 是中小城市,新建或扩建污水处理厂已成为当地政府改善人民生活水平 的头等大事。随着自动化技术、计算机技术的不断发展、完善,污水处 理厂的自动化水平也相应提高。而 PLC 控制器以其技术成熟、通用性 好、可靠性高、安装灵活、扩展方便、性能价格比高等一系列优点，在 工业控制中得到了越来越广泛的应用。本文主要介绍了污水处理厂自动控 制系统的组成、功能及如何利用 PLC 实现自动控制 ,并介绍了在系统实施中遇到 的若干问题及其解决措施。在污水处理中采
2、用 PLC 控制系统改造后，提高 了自动控制的可靠性,不仅减轻了工人的劳动强度,而且提高了污水处 理厂的运行效率和运行效益,实现了污水厂生产管理的科学性。关键词：PLC,污水处理,SBR反应Design based on the PLC industrial sewage processing systemAbstractIn recent years, sewage treatment plant has already become one of the most important infrastructures in every city, and especially in smal
3、l and medium-sized ones, to build and expand such plants has been on the local governments top agenda to improve peoples life. With the development and improvement of automation technique and computer technology, automation level of sewage treatment plants has also made a corresponding leap. While P
4、LC has series of merits such as: mature technique, fine universal property, high reliability, flexible to install, convenient to expand, excellent cost performance, etc, which have enabled it gain a more and more widespread application in industrial control. This paper will mainly introduce the comp
5、osition and function of the automatic control system in sewage treatment plants and several problems that may occur in the practical use of the system and the possible solutions to them. Since the transformation by employing PLC control system in sewage treatment, the reliability of automatic contro
6、l has been advanced, which has not only reduced workers work intensity, but also improved the operational efficiency of the sewage treatment plants, thus has made the scientific administration of manufacturing in sewage treatment plants possible.Key words: PLC, Sewage treatment, SBR reaction目录1 引言 5
7、2 系统总体设计 53 控制系统设计 53.1 除渣 53.2 除油 63.3 中和处理 73.4 除有机物 73.5 除盐 84 PLC 选型 94.1 PLC 的 I/O 口分配 104.2 系统外部接线图 114.3 软件设计 115 上位机与下位机的设计 115.1 上位机设计 115.2 下位机设计 125.3 上位机与下位机之间的通信 125.3.1 PLC 的通信功能 125.3.2 PLC 的通信协议 126 通讯网络 146.1 中央控制室 146.2 控制分站 146.3 现场监测仪表 147 结束语 15致谢 15参考文献 161引言随着国民经济的发展，国家对环保事业也越
8、来越重视，越来越多的污水处 理厂正在兴建或待建中，只要稍上规模的污水处理厂，无一例外地都使用了 PLC 作为其自控系统的主要设备。工业污水处理自动控制近年来一直是控制领域研究的热点之一。伴随着技术进步、工艺改进、系统完善的同时，对工业污水处理的控制也提出了更高的要求。 本系统构建了基于PLC的工业控制网络,采用PC机和PLC组成网络控制。为提 高系统可靠性,用工控机作为上位机,PLC作为下位机,控制现场设备运行。PLC 编程采用了一种简便实用的方式。 从而实现污水处理过程的自动控制功能， 同时 与合流中央监控系统进行通信，上传数据和接受中央监控系统下发的控制命令。 整个控制系统改造最终达到无人
9、或少人值守的目的。 本系统大大提高了污水处理 的自动化水平1。2系统总体设计该污水处理系统，包括明渠除渣系统、平流隔油池系统、中和池中和系统、 SBR反应池系统和除盐池除盐5个子系统.经过处理的水可满足回收利用的要求， 能实现污水的循环利用。生产废水先通过栅格，使污水中的废渣与水分离 ，然后进入隔油池，通过刮 板及刮泥机清除水中的油液，中和池做酸碱中和处理,污水从中和池进入SBR反 应池进行厌氧-好氧曝气,在微生物的作用下，污水中的有机污染物作为营养物质 被微生物氧化分解，废水得到净化。经过曝气处理的废水去除有机污染物后进入 沉淀池进行固液分离。分离后的水进入处理池，加药处理后将清水外排；分离
10、后的 污泥进入集泥池，经加药混合、絮凝反应后外运填埋2。污水处理系统的工艺流程见图1。图1工艺流程图3控制系统设计3.1除渣工业污水中含有大量的废渣，如果不经处理直接排入河中，不仅污染环境，而且会提高河床高度，阻塞河道。尤其是在雨季到来的时候，会对人民的生命造 成极大的危害，给国家带来巨大的经济损失。除渣系统主要由格栅完成。明渠内的格栅由一组平行金属栅条制成，一般斜置于污水主渠道上，截留污水 中的大块固体物，如塑料制品、纤维及其他生活垃圾，以防止阀门、管道及其后续 处理设备堵塞或损坏污水过栅越缓慢，拦污效果越好,但过栅缓慢易造成栅前渠 道或栅下积砂而使过水断面缩小，流速变大因此,污水过栅的流速
11、应根据污水中 污染物的组成、含砂量及栅条间距等确定格栅条间距应根据污水的种类、流量 代表性杂物种类和尺寸大小等来确定，既要满足除渣要求，又要满足后续水处理构 筑物及设备的要求。除渣系统的结构如图2图2格栅除渣结构图污物的堵塞将会使格栅前后的水位差增加，用液位计来测量该水位差，PLC 通过测量液位差值控制格栅除污机的清污动作，当格栅前后的液位值之差大于预 定值时开启格栅除污机，当液位差值减少至预定值时自动停机。除污机位于明渠 内的格栅上。此外PLC系统还可控制开启顺序和运行时间。格栅除污机的工作原理：格栅除污机是由一种耙齿配成一组回转格栅链， 在 电机减速器的驱动下，耙齿进行逆水流方向回转运动；
12、当耙齿链运动到设备的上 部时，由于槽轮和弯轨的导向，使每组耙齿之间产生相对运动， 绝大部分固体物 质靠重力落下，另一部分则依靠清扫器的反向运动把粘在耙齿上的杂物清刷干净。本系统设有液位报警模块，由液位计来测量明渠内的水位，当明渠内的水位 超过给定的界限时，报警器发出报警，同时，系统停止工作。工作人员应及时清 查问题所在，当该问题解决后，系统重新投入运行 3。液位报警系统的结构如图3图3液位报警结构图3.2除油当污水中含有过多的油类物质时，油膜就会覆盖水的表面，导致外界的氧气 无法进入水中，而水中产生的废气也无法顺利排出。 从而会影响水中各种生物的 正常新陈代谢，导致大量的生物灭绝。除油系统由隔
13、油池中设置的刮油机完成。平流隔油池中，一般装有链条式刮油机，废水从池的一端进入，从另一端流出. 池内水平流速较小，进水中相对密度小于1.0的油滴在浮力的作用下上浮，并积聚 在池的表面，通过设在池面的集油管和刮油机收集浮油；相对密度大于1.0的油滴 随悬浮物下沉到池底，进入收泥斗后定期排放。刮油机的结构如图4图4刮油机结构图本系统报警模块的原理及其结构图同除渣系统的原理及其结构图。3.3中和处理当污水中含有酸性或碱性物质时，就会使水中的酸碱性不平衡，从而改变水 中生物的生活环境，导致水中生物大量灭绝。若用这种水进行灌溉，就会使作物 枯萎、死亡，给人民带来巨大的经济损失。中和处理系统通过中和池完成
14、。操作工人通过自动控制或手动控制加酸与加碱的阀门与含有酸碱性废水的充分中和，力图通过中和反应使污水的PH值在之间，然后流入SBR反应 池,这样使SBR反应池中为中性环境，适合微生物将有害物质充分分解为无害物 质。其工艺流程如下：由PH值量计测量污水的酸碱值，控制加酸阀、加碱阀进行中和作业。(1) 若为酸性时，PH值量计酸性触点接通，加碱阀门打开。(2) 若为碱性时，PH值量计碱性触点接通，加酸阀门打开。(3) 若酸碱适中时，PH值量计中性触点接通，加碱阀和加酸阀门关闭，安全 灯打开。中和池结构如图5图5中和池结构图本系统报警模块原理如下：当PH值量计检测到中和池内的 PH值小于2时，就说明水中
15、的酸性太强， 为防止此酸性污水对处理设备的某些元件造成危害，此时，报警器发出报警，设备停止工作。当PH值量计检测到中和池内的 PH值大于12时，就说明水中的碱性性太 强，此时，报警器发出报警，设备停止工作。系统报警时工作人员应对污水来源进行调查，看是否有强酸或者强碱物质泄 露。如果有，则应该及时治理；若没有，则应该对污水进行必要的稀释，而后， 才能继续处理污水。此外，本系统液位报警模块的原理及其结构图同除渣系统的原理及其结构图。3.4除有机物当水中含有大量的有机物时就会导致水质富营养化， 某些浮游生物在水中爆 发性繁殖，消耗水中大量的氧气，从而使水中的其他生物大量死亡。 这种生长量 特别巨大的浮游生物是粉红色或红褐色的， 因此染红了海水，导致了赤潮。赤潮 不仅给海洋环境、海洋渔业和海水养殖业造成严重危害，而且对人类健康甚至生 命都有影响。一方面，赤潮引起海洋异变，局部中断海洋食物链，使海域一度成 为死海；另一方面，有些赤潮生物分泌毒素，这些毒素被食物链中的某些生物摄 入，如果人类再食用这些生物，则会导致中毒甚至死亡。清除有机物通过SBR反应池完成。污水生物处理技术中的序批式活性污泥法（SBR法）是一种简单、快速且低耗 的污水处理工艺，具有以下优点：（1）结构简单；（2）沉淀性能好；（3）有机物去
