基于plc污水处理全过程控制系统设计

第1章绪论水与人的息息相关，特别在现代社会及生产中人们对水的需求量与日俱增。然而，水资源是有限的。据报道我国人均拥有淡水量为2400吨，是世界平均值的1/4，在全球149个国家（参与统计国家中），我国人均淡水资源位居110位，属于淡水资源贫乏的国家。而且我国水资源时空分布极不均衡，全国500多个城市缺水，其中多个严重缺水，北方地区缺水现象尤其严重，人均拥有淡水量仅有240吨。令人担忧的是淡水总量日益减少，用水成本不断升高，淡水的浪费非常严重。我国北方地区水资源的超采，己形成漏斗地势、水位下降、湖泊干涸、河水断流、生态恶化。淡水资源的短缺己经成为我国急需解决的问题。随着环境保护的呼声越来越高，污水处理已经体现出其必要性和急迫性，对于各种污水进行处理后排放成为各企业基本的要求。在工厂的污水处理过程中，污水来源的不稳定以及工厂中各种污水的成分的复杂性，对污水处理的工艺和控制方式提出了非常高的要求。1.1污水处理的国内外现状我国污水处理技术从“七五”国家科技攻关开始逐步进行研究。“七五”和“八五”攻关项目在氧化塘、土地处理和复合生态系统等自然处理技术方面的研究较多，以这些成果为设计依据，建立了一些氧化塘、土地处理等污水示范工程。在人工处理技术方面，“八五”对高负荷活性污泥、高负荷生物膜、一体化氧化沟技术进行了深入研究。研究成果己被应用于大批污水处理厂。污水厂污泥处置问题在“九五”科技攻关中受到重视，并配套开发成套的污泥处理。经过“七五”、“八五”和“九五”期间的努力，我国在污水处理技术方面取得了较大的成就。目前在水污染治理技术上，我国已能提供下列工艺技术传统活性污泥法技术、各种新型活性污泥工艺如：SBR法和氧化沟技术等、酸化水解好氧技术和多种类型的稳定塘技术等，这些污水治理技术已经在水体污染、改善水体环境方面发挥了突出的作用，标志着我国污水处理事业发展到了一个崭新的阶段。现阶段，我国污水处理的工作重点已经从工艺技术的研究转移到具体项目的实施。国际上，大规模的水污染治理是在第二次世界大战后，随着50年代经济的蓬勃发展带来的60年代日益严重性的环境污染而展开的。污水处理设施中，城市排水管线和污水处理厂的兴建和运行在水污染控制中发挥着骨干作用。至70年代末，美国投入了数千亿美元兴建了18000余座城市污水处理厂，英国、法国、德国更耗费了巨额资金兴建了7000至8000座城市污水处理厂。这些污水处理厂的投入对国家的水体污染改善起了关键的作用，也为人类治理水污染积累了丰富的经验。现在，这些国家的污水处理水平又有了进一步提高，兴建了一批具有脱氮除磷功效的设施，对水体质量改善和水环境保护起了重大的作用。1.2课题的背景未来10年，中国污水处理项目的工程建设投资将超过2500亿元，其中污水处理设备的投入约为300亿元。为了提高环保工程的效率，广泛采用先进的自动控制技术，并采用先进、实用的技术改造传统工艺，是推动环保产业升级，实现环保发展战略的重要环节。在这种形势下污水处理自动化控制系统无疑是一个具有巨大的社会效益、环境效益及经济效益的研究课题。国务院已经明确规定，所有污染源都必须达到排放标准以保护环境。处理过的污水可以循环再利用，这对于我国这样一个水资源匮乏且时空分布不均的国家来说尤为重要。许多地区和城市都面临着严重的缺水问题。所以水资源也是一种保护。因此，从环保、注水等多方面的因素考虑，对于污水处理非常有必要。因此，有效的结合目前最新的工艺状况、计量自控检测仪表使用、PLC控制系统技术，将为当前污水处理控制系统提供有效的自控方法。1.3研究目的和意义世界任何国家的经济发展，都会推进社会进步、促进工农业生产能力，使人民得到进一步改善，但也随之带来不同程度的环境污染，污水是造成环境污染的来源之一。这个污染源的出现引起了世界各国政府的关注，治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程。我国是一个严重缺水的国家，尽管我国年平均水资源总量达到28000亿立方米，排名全球第6，人均水资源量为2220立方米，排名全球第110，但联合国仍将我国列为世界上13个缺水国家之一。目前，我国约有300个城市缺水，其中50个城市严重缺水。据中国经济信息网的分析和统计，按目前正常需要计算，全国每年缺水总量约为300亿至400亿立方米，因缺水造成的经济损失每年高达2300亿元，超过洪涝灾害的影响。水资源匮乏和水污染已经严重影响了人民的日常生活，严重的影响了我国的经济建设和发展。1.4课题主要设计的内容本课题旨在设计污水处理工艺和系统的PLC控制系统，主要包括以下方面：(1)介绍污水处理的基本概念和发展现状，包括污水处理的工艺流程和处理目标；(2)研究PLC的基本结构和工作原理，并设计分析污水处理控制系统的实现方式；(3)具体设计污水处理系统的硬件系统，包括设备的电器控制和自动控制线路等；(4)具体设计污水处理系统的软件系统，包括PLC程序的编制、系统资源的配置等；(5)对污水处理系统进行调试和运行，验证系统的正确性和稳定性。

第2章污水处理控制系统总体介绍2.1污水处理基本概念城市污水、生产污水或经过企业局部处理后的生产污水，往往都排入排水系统。这些污水除含有碳水化合物、蛋白质、氨基酸、动植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗涤剂等物质外，还含有细菌、病毒等使人致病的微生物。经处理后的污水，最后出路有三种：=1\*GB3①排放水体；=2\*GB3②灌溉田地；=3\*GB3③重复使用。在实际工程中，常采用多种综合污染指标来描述污染物的含量和程度，包括生物化学需氧量或生化需氧量（Bio-chemicalOxygenDemand,BOD）mg/L、化学需氧量(ChemicalOxygenDemand,COD)mg/L、总有机碳(TotalOrganicCarbon)mg/L、总需氧量(TotalOxygenDemand)mg/L等。这些指标可以用来评估污水处理系统的性能，确保排放的废水能够满足国家的排放标准。2.2常用的污水处理工艺污水处理的方法主要有物理、化学、物理化学，以及生物等几种。常用的污水处理工艺有以下几种。原污水曝气池（微生物吸附有机物氧化为无机物）沉淀池（活性泥下沉）清水排出回流活性泥（1）传统活性污泥法。传统活性污泥处理法是一种最古老的污水处理工艺，其污水处理的关键组成部分为沼气池与沉淀池，主要处理部分关系框图原污水曝气池（微生物吸附有机物氧化为无机物）沉淀池（活性泥下沉）清水排出回流活性泥图2-1传统活性污泥法工艺流程图（2）A/O法。A/O法是在传统活性污泥法的基础上发展起来的一种污水处理工艺，其中A代表Anoxic（缺氧的），O代表Oxic（好氧的）。A/O法是一种缺氧好氧生物污水处理工艺。该工艺通过增加好氧池与缺氧池所形成的硝化反硝化反应系统，很好的处理了污水中的氮含量，具有明显的脱氮效果。其工艺流程图如下：混合液回流隔栅混合液回流隔栅进水沉砂池初沉池厌氧池好氧池二沉池剩余泥污回流泥污进水厌氧池（进水厌氧池（A）缺氧池（A）好氧池（0）二沉池出水混合液回流活性污泥回流图2-3A2/O法工艺流程图A/B法。A/B法是吸附生物降解法的简称，该工艺没有初沉淀，将曝气池分为高低负荷两段，并分别有独立的沉淀和污泥回流系统。SBR法。SBR法是歇式活性污泥法的简称，是一种按照一定的时间顺序间歇式操作的污水生物处理技术，也是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。其反应机理及去除污染物的机理与传统的活性污泥法基本相同。2.3本设计系统污水处理工艺及描述：本污水处理工艺流程图如下图2-4所示：污水污水进水泵粗格栅清污机除砂池细格栅转碟曝气机氧化沟反应池潜水搅拌机沉淀池污泥回流泵排泥罐污泥脱水清水排出转股清污机图2-4工艺流程图污水由进水系统通过粗格栅和清污机进行初步排除大块杂质物体，到达除砂池中。在除砂池系统中细格栅和转鼓清污机进一步净化污水中的细小颗粒物体，将污水中的细小沙粒滤除后进入氧化沟反应池。污水经沉淀池处理最后到达脱水环节，离心式脱水机作用下进行脱水处理后排出清水。2.4污水处理系统控制形式早期的控制系统多采用继电器——接触器控制系统，但随着电子技术的飞速发展，控制要求的不断提高，该类控制方法已不能满足现代污水处理系统的控制要求，因此已逐渐被淘汰，取而代之的是DCS、现场总线控制、PLC等控制方。2.5污水处理系统的功能要求污水处理系统的主要功能是完成对城市污水的净化的作用，将城市中排除的污水通过该系统处理后，输出符合国家标准的水质。PLC作为污水处理系统的控制系统使得设计过程变得更加简单，可实现的功能变得更多。利用PLC作为控制器的污水处理系统主要涉及两个方面：一是信号输入；二是控制输出信号。

第3章硬件系统配置3.1主要组成部分进水系统除砂系统氧化沟系统沉淀系统污泥脱水系统污水处理系统的结构复杂，设备较多，在氧化沟中其控制过程及原理大致相同，都是通过控制曝气机的转速来调节污水中的含氧量，其基本组成如进水系统除砂系统氧化沟系统沉淀系统污泥脱水系统图3-1污水处理系统基本组成示意图进水系统。进水管道的主要功能是将污水中的大块物体排除，其中的粗格栅是根据程序设定的时间进行间歇工作，而清污机的运行和停止是根据粗格栅两侧的液位差来决定的，当液位差超过某个值时，启动清污机；当液位差小于某个值时停止清污机的运行。除砂系统。除砂系统主要由细格栅系统和沉砂池组成，细格栅系统是由细格栅机和转鼓清污机组成，沉砂池的主要设备是分离机。细格栅系统的主要功能是进一步净化污水中的颗粒物体，将污水中细小的沙粒滤除。氧化沟系统。氧化沟系统由氧化沟和污泥回流系统构成，氧化沟是污水处理系统中最重要的环节，因此控制量较多，控制过程叫复杂，包括转碟曝气机和潜水搅拌机，污水回流系统主要有污泥回流泵构成。沉淀系统。沉淀系统主要设备为刮泥机，其功能是对进行氧化沟处理后的污水进行物理沉淀，将污泥和清水分离，刮泥机在整个系统启动后就开始持续运行。污泥脱水环节。污泥脱水系统主要包括离心式脱水机，其主要功能是对氧化池中处理过污水的活性污泥进行脱水处理。3.2电气控制系统电气控制系统通常由操作面板、显示面板和电气控制柜等单元组成。1.操作面板包括手动和自动操作按钮，以及各种设备的启动按钮。2.由于需要显示大量数据，因此显示面板通常采用触摸屏或人机界面。3.电气控制柜是电气控制系统的核心设备，其中包括变频器、各种传感器的输入信号、PLC及其扩展模块等。3.3污水处理系统的工作原理3.3.1控制系统总体框图图4-2展示了污水处理系统的电气控制系统总框图。该系统以PLC为核心控制器，通过检测操作面板按钮的输入、各类传感器的输入以及相关模拟量的输入，实现相关设备的运行、停止和调速控制。可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器PLC操作面板液位差传感器输入液位高度传感器输入溶解氧仪反馈值（模拟量）格栅机定时运行各类泵运行离心式脱水机运行变频器显示面板转碟曝气机运行图3-2电气控制系统框图3.3.2工作过程在手动状态下，各类设备的控制是根据操作面板上的按钮输入来控制，无逻辑控制，即可不根据传感器的状态进行控制。在自动方式下进行闭环控制，系统根据检测到外部传感器的状态对设备进行启停控制。污水处理系统的工作流程如下：1.接通电源后，启动自动控制模式，同时启动潜水搅拌器和刮泥机。2.粗、细格栅机间歇运行，即运行一段时间后停止一段时间，循环进行。3.根据反馈回来的液位差状态，控制清污机的运行和停止。4.进水泵房中的潜水泵根据液面高低运行、停止和控制运行数量。5.通过溶解氧仪反馈的模拟量，PLC控制转碟曝气机的运行，同时控制分离机的运行和停止。6.污泥回流泵的运行和停止取决于液面高低。7.在污泥脱水系统中，采用顺序控制方式依次启动离心式脱水机及其设备。3.3.3污水处理系统主电路设计 图3-3为污水处理系统的主电路图的部分图。电机分为潜水泵电机（M1）、清污机电机（M2）、转碟曝气机电机（M3）。接触器KM3、KM2、KM6分别控制M1、M2、M3的工频运行；接触器KM5、KM9分别控制M1、M3的变频运行；FR1、FR2、FR3分别为三台电机过载保护用的热继电器；QF1、主电路的空气开关；FU1为主电路的熔断器。选用的变频器是用来控制电机M1、M3变频运行的。图3-3污水处理系统部分主电路图3.4PLC选型根据污水处理系统的电气控制系统的功能要求，以及其复杂程度，从经济性、可靠性等方面来考虑，选择西门子S7-226系列PLC作为污水处理系统的电气控制系统的控制主机。在该系统中，还需要采集模拟量并利用模拟量控制的功能要求，因此需要在扩展一个模拟量输入输出扩展模块。西门子公司专门为S7-226系列PLC配置了模拟量输入输出模块EM235，该模块具有较高的分辨率和较强的输出驱动能力，可满足控制系统的功能要求。3.5PLC的I/O资源配置根据系统的功能要求，对PLC的I/O进行配置，具体分配如下表。3.5.1数字量输入部分 表3-1数字输入量地址分配输入设备输入IO提升泵1运行状态输入I0.0提升泵2运行状态输入I0.1提升泵3运行状态输入I0.2调节池中液位接通输入I0.3调节池低液位接通输入I0.4清水池1低液位接通输入I0.5清水池2低液位接通输入I数字量输出部分表3-2数字输出量地址分配输出设备输出IO风机1运行输出Q0.0风机2运行输出Q0.1风机3运行输出Q0.2风机4运行输出Q0.3提升泵1运行输出Q0.4提升泵2运行输出Q0.5提升泵3运行输出Q模拟量输入部分由于需要采集一个溶氧仪所反馈的数据，因此扩展了一个模拟量输入输出模块，具体I/O分配，如下表3-3所示。表3-3模拟量输入地址分配输入地址输入设备AIW0溶解氧仪3.5.4模拟量输出部分在此控制系统中需要将采集回来的模拟量进行数据处理，然后，通过模拟输出口对变频器进行控制，进行控制其他设备的运行，如下表3-4所示。表3-4模拟量输出地址分配输出地址输出设备AQW0经PID运算输出根据控制系统的功能要求，设计出污水处理控制系统的硬件连线图如图3-4所示，此控制面板上的手动控制部分主要在调试系统时使用，调试完成后基本处于闲置状态。图3-4污水处理系统PLC硬件接线图3.6其他资源配置要完成系统的控制功能除了需要PLC主机及其扩展模块之外，还需要各种传感器、接触器和变频器等仪器设备。3.6.1接触器选型在控制系统中，所有设备是根据控制面板上的按钮情况或者根据传感器的反馈值进行动作的，因此需要PLC根据当前的工作情况，以及按钮的情况来控制所有设备的启停，在此用到了大量接触器。为此该系统选用施耐德LC1-D0901M5C交流接触，其额定电压220V,额定电流9A。3.6.2变频器简介变频器的功能是将频率固定的(通常为50Hz)的交流电变换成频率连续可调的三相交流电源。变频器的输入端接至频率固定的三相交流电，输出端输出的是频率在一定范围内连续可调的三相交流电。变频器主要分为间接变频和直接变频两大类，而间接变频又根据中间直流环节的主要储能元件的不同可分为电压型和电流型。电压型变频器主回路由逆变器，中间直流环节和相控整流器三个部分组成。相控整流器将交流电压整流为可控的直流电压，经滤波由电容Cd输出直流电压Vd，逆变器将直流Ud变换成频率可调的交流电源供给电机进行变频调速。由于中间直流环节是Cd低阻抗输出相当于是恒压源，故称电压型。电流型交-直-交变频器与电压型变频器的差别仅在于中间直流环节中的储能元件用的是电感而不是电容。由于中间直流环节是高阻抗输出相当于电流源，故称电流型。3.6.3变频与变压(VVVF)原理当在实际利用变频器调节电机转速的过程中，当频率f下降时，定子绕组的反电动势E有所下降，定子电流增大，但是转子侧的负载并未增加，故转子段电流不变，根据电流平衡方程可知，励磁电流比增大，因而磁通φm增大。φm增加将导致铁芯的饱和，进而引起励磁电流波形的畸变，这是不希望的结果，因此希望φm可以保持基本不变。要实现这个目标，只要在变频过程中使变频器输出电压Ul/f=const，则磁通φm可保持基本不变。因此变频的同时也要变压，常用VVVF表示。3.6.4变频调速的基本原理（1）异步电动机的等效变换图3-5异步电动机的等效变换异步电动机的电磁转矩公式：（4.1）（4.1）其中：P为旋转磁场的磁极对数，S为转差率。（2）变频调速的原理异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用产生。异步电动机的定子主磁通是以一定的转速旋转，旋转磁场实际是三个交变磁场合成的结果。设变频后的频率为fx，电压为Ux，电动机的额定相电压和频率为UN和fN，则有：（4.2）＝（4.2）（4.3）＝（4.3）其中kf为频率可调比，ku为电压可调比。将上述两个公式代入异步电动机的电磁转矩公式可得变频后的转矩公式：（4.4（4.4）其中：sx为频率为fx时的转差率。在变频器正常工作情况下，即kf＝km<1时的机械特性如图3-6所示。图3-6kf＝km<1时的机械特性由图4-2可知随着f的下降，临界转矩Tkx逐渐减少，电动机的带负载能力也随之下降。这无疑给变频调速带来了瑕点。而针对这种想象一般要采取电压补偿法。新系列的变频器一般都提供了设置自动转矩补偿功能。变频器可以根据电流的大小自动地决定补偿的程度。3.6.5变频器选型该系统选用的变频器是西门子MM430变频器，而且具有多个继电器输出，具有多个模拟量输出（0~20mA），2个模拟输入。3.6.6变频器参数设置该污水处理系统中的MM430变频器是一种风机水泵负载专用变频器，可以适用于各种变速驱动系统，尤其适用于部门的水泵和风机。主要对一下几个参数进行调整，如表3-5所示。表3-5变频器参数设置表参数号参数值说明P000521显示实际频率P07002由端子排输入P10002模拟输入P13002可用于可变转矩负载P201069600baudP20111USS地址P0300根据具体电动机设置电动机类型P0304根据具体电动机设置电动机额定电压P0305根据具体电动机设置电动机额定电流P0310根据具体电动机设置电动机额定频率P0311根据具体电动机设置电动机额定转速3.6.7电动机的选型在该污水处理系统中需要用到许多电机，Y2系列三相异步电机是专为欧洲市场设计的三相异步电动机、电机出线盒置于电机机壳顶部、整机结构紧凑、外形美观大方，安装尺寸符合IEC标准，具有高效、节能、起动转矩大，使用维护方便等特点。主要性能有：绝缘等级：F；防护等级：IP54或IP55；电压：380V或415V；频率：50Hz或60Hz；冷却方式：IC411。根据上述分析，选择Y2-200L2-6E即可满足要求。3.6.8液位差计对格栅机的清污机进行控制，需要监测格栅机两侧的液面差，在该系统中利用液位差计，该系统选用的超声波液位差计型号：XL60-YI4000。粗格栅、细格栅各安装了一台超声波液位差计，通过格栅机前后的液位差来反映格栅机阻塞程度，并传输到PLC控制器，进行分析计算。当液位差超过预设值后，系统控制清污机运行，清除大颗粒的污染物质，保障污水流动畅通；在液位差未超过设定值时，清污机处于停止状态，这样就可以大大减少设备损耗。3.6.9溶解氧仪溶解氧（DO）是指溶解在水中的氧气，它在河流、湖泊、海洋中都大量的存在，是检测水质和环境污染程度的主要指标。用传统的化学方法（如碘量滴定法）测定溶解液中的溶解氧是很费时的，且成本很高，不能连续测量，而用滴汞电极（DME）的极谱分析最为简单。选用PH/溶解氧测量仪型号:SA29-MP525。自动实现气压补偿。极谱型溶氧电极，极化时间短，反应快，测量准确。

第4章软件系统设计4.1总体流程设计开始自动？自动控制手动控制YN根据系统的控制要求，控制过程可以分为手动控制功能和自动运行功能。在手动控制模式下，每个设备可以单独运行，以测试设备的性能，如开始自动？自动控制手动控制YN图4-1模式选择流程图4.1.1手动模式手动控制污泥回流机启停离心式脱水机启停格栅机启停转碟曝气机启停及速度调节清污机启停潜水泵启停潜水搅拌机启停刮泥机启停在手动模式下，可单独调试每个设备的运行，如图4-2所示。在此模式下，可以通过按钮对格栅机、清污机、转碟曝气机、刮泥机，以及各类泵进行控制，对于转碟曝气机的控制，可以通过按钮增大或减小变频器的频率来改变其手动控制污泥回流机启停离心式脱水机启停格栅机启停转碟曝气机启停及速度调节清污机启停潜水泵启停潜水搅拌机启停刮泥机启停图4-2手动操作模式流程图4.1.2自动模式当污水处理系统处于自动工作模式时，按下自动启动确认按钮后，系统开始工作。其工作过程包括以下几个方面：首先，系统上电后启动潜水搅拌器和刮泥机；其次，启动粗格栅系统；接着，启动潜水泵；然后启动细格栅系统；再接着，启动曝气沉砂系统；最后，启动污泥回流系统和污泥脱水系统。启动潜水泵启动细格栅系统启动粗格栅系统启动曝气沉砂系统启动污泥回流系统启动污泥脱水系统启动潜水搅拌器和刮泥机自动控制以上工作过程并不是顺序控制方式，而是按照PLC检测到传感器启动潜水泵启动细格栅系统启动粗格栅系统启动曝气沉砂系统启动污泥回流系统启动污泥脱水系统启动潜水搅拌器和刮泥机自动控制图4-3自动操作模式流程图粗格栅系统程序主要用于控制粗格栅机和清污机的运行，其工作流程如下：1.自动过程开始，启动粗格栅机，并定时运行20分钟。2.定时结束后，停止粗格栅机运行，并维持2小时的停止状态。3.2小时后，再次启动粗格栅机运行20分钟，循环进行。4.同时，检查液位差值，若超过设定值则启动清污机运行。5.当液位差值低于设定值时，停止清污机的运行。粗格栅系统工作流程图如图4-4所示。NN粗格栅控制自动控制过程开始？粗格栅机启动运行时间到？粗格栅机停止停止时间到？转手的控制检查液面差超过设定值？启动清污机低于设定值停止清污机YNYNYNNYY图4-4粗格栅系统工作流程图潜水泵程序主要控制潜水泵的启停，包括以下几个步骤：首先，自动程序开始启动潜水泵。然后，检测液面高度，如果低于最低位传感器，则开始定时以避免误判。定时结束后，若液面仍低于最低位传感器，则停止潜水泵的运行。如果液面高度处于中位和高位传感器之间，则开始定时以避免误判。如果定时结束后液面仍然处于高位传感器的范围内，则程序将输出报警信号。潜水泵控制启动潜水泵潜水泵控制启动潜水泵启动定时2s低于最低要求液面？高于高位页面启动定时2s延时到？报警延时到？停止潜水泵YNNYYNYN图4-5潜水泵工作流程图粗格栅系统程序主要用于控制粗格栅机和清污机的运行，其工作流程如下：1.自动过程开始，启动粗格栅机，并定时运行20分钟。2.定时结束后，停止粗格栅机运行，并维持2小时的停止状态。3.2小时后，再次启动粗格栅机运行20分钟，循环进行。4.同时，检查液位差值，若超过设定值则启动清污机运行。5.当液位差值低于设定值时，停止清污机的运行。细格栅控制细格栅控制自运行过程开始？细格栅机启动运行时间到？细格栅机停止停止时间到？转手动控制检测液面差超过设定值？启动转鼓清污机停止转股清污机超过设定值？NYNYYNNYNY图4-6细格栅系统工作流程图曝气沉砂池控制自运行过程开始？曝气沉砂池控制自运行过程开始？启动分离机和变频启动转碟曝气机检测污水含氧量含氧量超过设定值？变频器速度达到100%转碟曝气机工频运行维持现有状态转手动控制NYNNYY图4-7曝气沉砂系统工作流程图污泥回流系统程序主要控制污泥回流泵的启停，包括以下几个步骤：首先，自动程序开始检测液面高度。如果液面低于最低位传感器，则启动定时程序。定时结束后，若液面仍低于最低位传感器，则停止污泥回流泵的运行。如果液面高度处于最高位传感器和最低位传感器之间，则启动污泥回流泵。如果液面高于最高位传感器，则启动定时程序。定时结束后，若液面仍处于最高位传感器的范围内，则程序将输出报警信号。污泥回流系统工污泥回流泵房检测污泥池水位液面低于低位值？开始定时污泥回流泵房检测污泥池水位液面低于低位值？开始定时延时到？停止污泥回流泵液面高于高位值？开始定时延时到？报警启动污泥回流泵NYNYNYNY图4-8污泥回流系统工作流程图污泥脱水系统程序主要控制离心式脱水机的运行和停止，包括以下几个步骤：首先，自动程序启动离心式脱水机，并启动定时程序。定时结束后，程序启动聚合物泵，并再次启动定时程序。定时结束后，程序启动污泥泵和切割机。污泥脱水系统工作流程图如图4-9所示。污泥脱水控制自运行过程开始？污泥脱水控制自运行过程开始？启动离心式脱水机定时开始延时到？启动聚合物泵转手动控制定时到延时到？启动污泥泵和切割机NYNYYN4.2组态仿真设计4.2.1组态工程创建1.建立新工程如图4-10所示。图4-10力控工程管理器界面单击菜单栏“文件/新建工程”命令弹出“新建工程向导一”对话框,如图4-11所示。图4-11新建工程向导单击“下一步”按钮,弹出“新建工程向导二”对话框,如图4-12所示。图4-12新建工程向导二在“工程名称”文本框中输入新建工程的名字,在“工程描述”中输入对新建工程的描述文本。单击“完成”按钮,确认新建的工程。图4-13新建工程向导三2.创建组态界面单击左侧目录中的“画面”,在右侧单击“新建”,弹出“新建画面”对话框,如图4-14所示。图4-14新画面3.定义IO设备用组态王绘制PLC的控制面板,可以提前设计控制相,实现系统的监控和仿真。系统的界面如图4-15所示。 图4-15仿真图4.2.2控制系统的程序调试对于较为复杂的控制系统，需要绘制系统流程图以清晰地表明动作的顺序和条件。其次，结合定义的输入输出要求，编写相应的控制程序。程序编写完成后，将其输入到PLC的用户存储器中，并进行检查以确保程序的正确性。接着，需要对程序进行调试和修改，直至其满足要求为止。图4-16处理过程仿真通过系统调试，能够实现PLC在系统控制中的手动、自动模式的控制。启动电源后按下手动或自动模式选择按钮，当在手动模式时，可通过各控制按钮实现对污水处理系统中各电机的控制运行同时相应的指示灯亮。

第5章结论污水处理控制系统是一个比较复杂的综合系统，它包括与之相关的生产工艺流程、相关生产设备，现场计量自控检测仪表的选用、控制流程的模型建立、对PLC系统软硬件应用研究等。本文详细阐述了污水处理工艺流程、控制系统总体方案以及具体的软硬件实现。通过四个月的设计和调试，基本上完成了对PLC污水处理系统的设计，达到了预期的设计目标。在这个过程中，使我学到了很多知识，积累了许多宝贵的经验，锻炼了自己的独立思考能力和实践动手能力。进一步加深了解了PLC在实践当中的应用。熟悉了PLC硬件的工作原理，完成了整个系统的模拟调试，通过对系统的不断修改和调试，基本上达到了预期的设计要求。在设计过程中主要从硬件和软件两个方面的问题进行，污水处理系统中，主要的硬件问题包括机械结构、硬件选型和PLC的外围电路设计和接线处。在PLC的外围硬件连线方面，主要是增加一些保护设备。在该控制程序中，需要根据外界输入的状态来控制清污机、潜水泵，以及污泥回流泵的启停，因此需要按照液位传感器和液位差计反馈来的信息进行判断处理，然后再进行输出控制。

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