基于PLC的污水处理控制系统设计21000字论文

I基于PLC的污水处理控制系统设计 I第一章绪论 41.1污水处理的国内外现状 5 51.3研究目的和意义 6 6第二章基于PLC的污水处理控制系统总体结构 72.1污水处理系统的整体设计思路 72.2污水处理系统的原理框架结构 72.3污水处理系统的总体设计 82.3.1控制系统总体框图 8 92.3.3液位差计 92.3.4溶解氧仪 92.3.5浊度计 2.3.6溶解氧分析仪 2.3.7PH检测器 2.3.8离心式脱水机 2.3.9格栅机 本章小结 第三章硬件系统配置 3.1PLC选型 3.1.1EM223模块 3.1.2EM235模块 3.2其他资源配置 3.2.2变频器选型 3.2.3电动机的选型 3.2.4液位差计选型 3.2.5溶解氧仪器选型 3.2.6PH检测器选择 3.2.7格栅机安装 203.3I/O分配表 20 23.4.1污水处理控制系统的硬件接线图 23 24第四章软件系统设计 4.1总体流程设计 274.1.1手动模式 274.1.2自动模式 284.2曝气过程控制的任务 4.5PID控制 4.6PLC和变频器通讯 第五章调试和运行结果 5.1硬件系统的调试 5.2软件系统的调试 39 41参考文献 42第一章绪论水与我们的学习工作生活质量状况息息相关，特别的是当今生产环境中，人们对水资源的需求与日俱增。据报道，我国实际年人均拥有淡水来估计仅为约每年的2400吨，为当年的世界平均值量数的只有大约为1/4,,我国实际年人均所拥有的淡水资源数位约居当前全世界约110位。而且正是由于目前我国北方地区目前饮用水资源时空区域间分布结构已经是极为复杂不十分完整与均衡，全国现在很多省份常年大面积缺水。淡水资源的持续多年的短缺问题也就己经在逐步的成为严重困扰当前我国的社会问题。我国近年来淡水资源总量大幅度减少。随着工业化社会水平的日益发展，水资源环境已经开始成为一种影响现代化社会发展方向的十分重要社会因素，现代发展中各项生产技术工艺设施和供水设备也对水质要求将越来越严高。但是不那么高，有关数据资料统计显示，我国现有的各种单位用水资源重复循环利用率仅平均大约为每年40%~50%。目前我国在全国各地对工业城市排放污废水处理厂的日平均处理率的平均(达排放标准的)是每月大约仅能处理有污水约在10%左右的企业左右，其余企业大部分处理的是工业污处理的废水一般也都很少能再直接排放被大量排入了城镇河川、湖泊、海洋。耗水质污量值极之高、重复投入供水设备利用率显著过低、污染破坏程度日益严重等均是因当今对我国甚至整个国际工业系统水资源普遍缺乏持续利用能力带来了的另外一些的突出工业水污染问题。。据统计，由于长期水质严重污染，我国内地已有至少大约近3亿多人居民的公共饮水环境发生各种不安全缺水现象，其中大约1.9亿多人每天的主要饮水成分是各种超标矿物质水。气象学家据此预测，2100年左右全球大气变暖进程加剧，地表面积将可能有将近1个/3左右的区域面积可能变为戈壁沙漠，那时，干旱还将进一步威胁占全球面积一半多的亚洲大陆人类生命的生存。这些现象一般是因水污染事故产生后的一系列严重经济后果，因此对工业排放污水处理示范项目的规范实施管理已经越来越刻不容缓。1.1污水处理的国内外现状我国污水处理从“七五”国家科技攻关开始。以“七五"和“八五”攻关项目的成果为设计依据，完成了氧化塘、土地处理等污水处理工程。研究成果己被应用于大批污水处理厂。污水厂污泥处理问题在“九五”科技攻关中遭到注重，并配套开发成套的污泥处置。通过“七五”、“八五”和业污水处置技术方面获得了较大的成绩。现在在水净化管理技术上，我国已能供给以下工艺技术传统活性污泥法技术、各类新型活性污泥业污水处置的任务重点已然从工艺技术的研讨转移到详细项目标施行。国际上，二战只后大范围的水净化管理开始，跟着50年代经济的开展导致的60年代日趋严重性的情况净化而开始的。污水处理中，城市排水管线和工业污水处理厂发挥着重要作用。至70年代末，美国花数千亿美元建了18000余座污水处理厂，英法德国也耗费了巨资建了7000至8000座污水处理厂。这些污水处理厂的建造改善了国家的水体污染，也为人类治理水污染提供了丰富的经验。现在，这些国家的工业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，中国污水处理工程投资预计将超过2500亿元，其中污水处理投入约300亿元。采用更加先进、实用的技术。广泛采用自动控制技术，是推动环保产业升级，实现环保发展战略的重要前提。因此污水处理自动化控制系统就会产生巨大的社会效益、环境效益及经济效益。对于环境保护定所有污染源都必须按标准排放。其中，污水经过出来后可循环土面积大，但水资源缺十分匮乏。因此，从环保等多方面的常重要。所以，结合目前工艺状况、计量自控检测仪表使用、PLC控制系统等技术，将为当前污水处理提供有效的自控方法。1.3研究目的和意义题的出现引起了世界各国广泛关注，治理水污染被列入世程。我国是一个严重缺水的国家，虽然我国年平均水资源总最为28000亿m2,居世界第6位，人均水资源量为2220m2,居世界第110位，已经被联合国列为世界上13个缺水国家之一。目前我国约300个城市缺水，其中严重缺水城市有50个。据中国经济信息网分析统计，全国按目前正常需要，年缺水总里约为300亿-400亿立方米，因缺水造成的经济损失每年达2300亿。水匮乏和水(1)介绍了污水处理的基本内容，包括污水处理的发展现状以及污水处理(3)具体分析设计污水处理的硬件系统；(4)具体分析设计污水处理的软件系统；(5)污水处理系统的调试与运行。第二章基于PLC的污水处理控制系统总体结构2.1污水处理系统的整体设计思路我们产生的污水，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。总体上就是通过物理，化学或者生物方法将污水中原来含有的对人体和环境有害的物质去除或转化成无害的物质。使污水变成符合我国污水排放标准的程度再排放。2.2污水处理控制系统的原理框架结构污水处理系统的工艺流程如图2-1所示。进水泵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。该氧化沟系统中进行生化处理，分解污水中的有害物质。对污水进行除油、消毒、调整PH值。同时在该系统中设置有溶解氧仪超声波检测器，通过它对污水中的含氧量进行检测，根据其反馈到PLC的值来控制曝气机变频器的运行，改变污水中溶解氧的含量。潜水搅拌机的作用是推进水流，使氧化沟的污水和活性污泥处凝剂和絮凝剂利用高分子助凝剂的强烈吸附架桥作用更加容2.3污水处理系统的总体设计停止和调速控制。污水处理电气控制系统框图如图2-2所示。显示面板脱水机变频器西门子操作面板反馈值(模拟量)转跌曝气机运行2-2污水处理电气控制系统框图2.3.2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，其工作过程如下。(1)接通电源，启动自动控制方式，启动潜水搅拌器和刮泥机。(2)运行粗、细格栅机，进行间歇运行，即运行一段时间然后停止一段时间，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与停止。(4)进水泵房中的潜水泵根据液面高低进行运行、停止及运行数量的控制。(5)转碟曝气机根据溶解氧仪反馈的模拟量经PLC运算后进行控制，同时控制分离机的运行与停止。(6)污泥回流泵的运行与停止根据液面的高低进行控制。(7)在污泥脱水系统中，离心式脱水机的启动采用顺序控制方式，依次启动其设备。2.3.3液位差计对干扰回波有抑止功能，有效提高测量结果的精确性。液位差计实体如图2-3所2.3.4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。用传统的化学方法测定溶解液将其放入待测溶液，水质溶解氧透过透氧膜，溶解于膜与电极之间的电解液薄层中，当两输出端接上负载电路时，氧在阴极表面上发生膜确定的传感器而言，在一定温度下，氧传感器的电流只与试样中的氧分压成正比。因此，测定电流即可知氧浓度。溶解氧仪器实体如图2-4。图2-4溶解氧仪实体2.3.5浊度计废水中含有很多不可溶解的悬浮物质和有毒的物质，使得废水的初期净化变得更加困难，因此，一上来就需要在大型的沉降箱上安装的不透明度，再根据情况确定出最佳的工艺，再加上加入的絮凝剂来进行调整，浑浊计实体图如图2-5所示。2.3.6溶解氧分析仪溶解氧分析仪是主要检测溶液中氧含量的仪器。它由变送器和电极组成。通过电极的测量，实时将数据反馈。溶解氧分析仪实体如图2-6所示。图2-6溶解氧分析仪实体图2.3.7PH检测器来测量溶液PH值的，因此PH检测器的工作方式，除了能测量溶液的PH值图2-7PH检测仪实体图物件所含的水分甩出去的一种设备。离心式脱水机实体如图2-8所示。中不可缺少的专用设备，格栅机外形如图2-9所示。主要介绍了本课题的整体设计思路，以及污水处理控制系统的基本组成，各组成部分的工作原理和污水处理系统的工作过程和污水处理控制系统的基本工作过程。第三章硬件系统配置3.1PLC选型根据污水处理系统的电气控制系统的功能要求，选择西门子S7-20系统涉及较多的输入输出端口，其控制过程相对复杂，因此采用CPU226作为CPU226在污水处理系统中使用的数字量输入点和输出点都比较多，因此除了PLC主机自带的I/O外，还需要扩展一定数量的I/O扩展模块。在此采系统的I/O需求。在该系统中，还需要采集模拟量并利用模拟量控制的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西门子EM223模块的输入数为4,输入类型为24VDC,输入电压为30V,输入电流为0.75A。继电器输入电流为2A。漏型/源型为x/x。输入量如果为8,则每组的输入数为4个。输出数为4,输出类型为24VDC,输出电流为0.75A,电压为20.4-28.8V。继电器输出电流为2A,电压为5-30V。输出数为8的的每组输出数为4个。西门子EM235模块实现了4路模拟量的输入和一路模拟量的输出。EM235模块接线图如图3-1所示，演示了模拟量的接线方法，将RX和X+接入电流输EM235的输入点数为4,输入单极电压为0-10V,双极电压为+-10V。电流为0-20mA,分辨率为12位A/D转换器。输出点数为1,输出电压为+-10V,电流为0-20mA。3.2其他资源配置在控制系统中，所有设备是根据控制面板上的按钮情德LC1-D0901M5C交流接触器，其额定电压220V,额定电流9A。施耐德LC1-D0901M5C交流接触器实体如图3-2所示。这个接触器有一个主触头和辅助触头，主触头是和用电器接在主回路上，辅助触头是接在控制回路上用来控制主回路，一般根据具体情况来选择是接常个模拟量输出(0~20mA),2个模拟输入：AIN1:0~10V,0~20-10至+10V;AIN2:0~10V,0~20mA,6个带隔离的数字输入，并可切换为复位是开关量输入。430对应的是5.9和7.9也就是5,9接通变频器启动。7,9接通故障复位。故障输出和运行输出应该是开关量输出，430对应的是18,19,20和21,22.要设置参数731和732,也要注意常开和常闭。频率输出应该是模拟量输出。430对应的是12,13.需要设置776.还有注意IO板上拨码开门子MM430变频器接线图如图3-3所示。569吉西门子MM430变频器的外形如图3-4所示。西门子MM430变频器的参数设置如表3-5所示。参数号参数值说明显示实际频率2由端子排输入22可用于可变转矩负载61电动机类型电动机额定电压电动机额定电流电动机额定频率电动机额定转速3.2.3电动机的选型在该工业污水处理系统中需要用到许多电机，Y2系列三相异步电机具有高效、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;防选用Y2-200L2-6E电动机，在轻载时有较高效率，在实际运行中有较佳节能效果，且具有较高堵转转矩满载时有较高效率，更适用于长期运行和负载率较高的使用场合，此设计称为Y2-E系列，中心高80-280mm,功率从0.55-90kW。“Y2”表示异步电动机第二次改型设计，“200”表示中心高，“L”表示机座长电动机实体如图3-6所示。Y2-200L2-6E电动机接线如图3-7所示，在电动机上面接一组具有延时作用的限流保护器FR,来保护电动机不会过载运行，主回路的UVW依次接入电动机，根据plc输出的数字信号来运行。PE接地。3.2.4液位差计选型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，并传输数字量信号到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。XL60-YI4000实体如图3-8。在连接液位差计的时候，必须断电，其电缆一般采用横截径为5-9mm,诺要使用其他规格的电缆，要使用配套的电缆入口螺栓，并注意入口的密封性，四线制液位计，它的电源和信号输出是分开对端子，4-20ma信号输出接一对端子。液位差计接线图如图3-9所示。图3-9液位差计接线图3.2.5溶解氧仪器选型选用溶解氧测量仪型号：SA29-MP525。其特点是高精度的pH+溶解氧双参数仪表。可设定高纯水和加氨纯水二种特殊的pH测量模式，适合电力、石化等行业使用。新型的溶氧电极有盐度测试功能，自动实现盐度补偿和温度补偿；仪器内置气压传感器，自动实现气压补偿。极谱型溶机直接各自都拉一条屏蔽3芯电缆。中和废水中的酸碱度，中和药剂的用量不能随意规定，所以必须使用PH检测pH:(-1.999~19.999)pHmV:±1999.9mV,溶解氧：(0~40.00)mg/L(ppm);(0~200.0)%温度：(-10~110)℃精确度：pH:±0.002pHmV:±0.03%FS溶解一般在来水渠选择有PH调节余地的位置搭建一个安装操作平台，一般离闸管，在下端1m处打上多个直径2cm的花眼，从平台的开孔处将管子伸入水里，有花眼处浸入水中，根据水渠的深度调整管子插底200mm300mm,以免渠底积泥堵塞管子，管子的上端在平台上固定。将传感器与连接杆安装好后插入保护管中，插入深度要高于管下端100mm,3.2.7格栅机安装将钢丝绳穿过吊耳，调节好钢丝绳长度，将设备整体起车配合下，调整格栅角度位置，正确定位后将焊接栅底脚连接紧固。3,调整格栅两侧轴承座上的拉杆、螺母，使传动不锈钢链条张紧合适。向减速机内加入合适机油，轴承座等处用油枪添加钙基润滑脂。外观仔细检查格栅各部位无碰擦歪扭现象后，将电机选择开关扳至手动挡，点动传动电机，调正耙齿与栅条齿合位置，将固定链条与齿板的螺栓逐一检查拧紧。进行上述调整时，人下至格栅井底，面对格栅，注意观察耙齿与栅条情况时，立即停机，松开固定链条与耙板的螺W为主电源线，正常连接控制柜主电源接线板；011和012为防堵塞保护线，系统内应为常闭合状态。正常工作状态下，当电流下降后瞬间恢复正转，如果30秒内反转三次，电机仍然处于堵塞过载状态，控制柜应自动断开电源并报警，并应在控制柜内面板提示格栅堵塞。031和032是泄漏保护，常开，电机使用过程中发生电机进水接通后，控制柜应自动断开电源并报警，并应在控制柜内面板提示格栅电机漏水。032同时也是接地线。3.3I/O分配表设计根据系统的功能要求，对PLC的I/O进行配置输入分配，PLC数字输入量地址分配如3-10表。表3-10PLC数字输入量地址分配急停手动刮泥机启动手动污泥回流泵启动自动方式手动分离式脱水机启动自动启动确认手动污泥泵启动手动粗格栅机启动手动清污机启动手动转碟曝气机减少手动潜水泵启动手动细格栅机启动手动分离机启动手动转碟曝气机工频启动手动转碟曝气机变频启动手动潜水搅拌机启动PLC数字量输出部分如表3-11所示。输出地址输出设备输出地址输出设备粗格栅机接触器清污机接触器刮泥机接触器污泥回流泵接触器细格栅机接触器离心式脱水机接触器分离机接触器转碟曝气机工频接触器污泥回流泵报警转碟曝气机变频接触器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，模拟量输入地址分配如表3-12所示。表3-12模拟量输入地址分配溶解氧仪输出口对变频器进行控制，进行控制其他设备的运行如表3-13所示。表3-13模拟量输出地址分配经PID运算输出3.4污水处理控制系统的电路污水处理控制系统的PLC硬件连线图如图3-14所示。山出山山出山山手动方式自动方式 动确认手动操作面板币面面百百百币面面百百百进水泵高位进水泵低位一回流泵高位一回流泵低位一-—M+N粗格栅机启动清污机启动潜水泵启动细格栅机启动分离机启动曝气机工频启动曝气机变频启动潜水搅拌机启动刮泥机启动污泥回流泵启动离心式脱水机启动潜水泵报警污泥回流泵报警N34按钮、格栅机启动按钮、清污机启动按钮、潜水泵启动按液位高低输入检测。检测进水泵房和污泥回流含氧量输入检测。以上三种都为数字量输入，该输入为模拟量输入。曝气过程测污水中的含氧量，并通过曝气机增加或减少其含氧量。在适当位置上，将检测值反馈到PLC中，通过运算输出控制曝气机的转速信号。处理失效，因此需要增加曝气机转速以增加供氧量；当溶解物过氧化，降低了其活性，也不利于处理，因此减小曝气机终使污水中的溶解氧保持在一定的范围内。信号输出部分主要包括两个方面：一个是数字量输出，即各类设备的接触器；另外一个是模拟量输出，用来控制曝气机变频器。水泵启停、潜水搅拌器启停、污泥回流泵等设备。模拟量输出通过PLC中PID运算后的数据，通过其功能模块输出控制信号，该控制信号输入到变频器的控制端子上，改变变频器的输出频率，从而控制曝气机的转速，最后达到控制污水中含氧量的要求。3.4.2污水处理系统主电路图3-15为污水处理系统的主电路图。三台电机分别为潜水泵电机(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MM430变频器是用来控制电机M1、M3变频运行的。第四章软件系统设计采用西门子S7-200PLC,上面介绍了工业污水处理控制系统的原理和电气控制部分的结构，硬件结构的总体设计部分的设计，根据控制系统的控制要求和硬件部分的设计情况及PLC控制系统I/O的分配情况，进行软件编程设计。在软件的设计中，首先按照需根据系统的控制要求，控制过程可以分为手动控制功能如图4-1所示。NY4.1.1手动模式在手动模式下，可以通过按钮对格栅机、清污机、转碟及各类泵进行控制，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速度，以检测调试性能。手动操作模式流程图如图4-2所示。停停停停转碟曝气机启停停停处于自动方式时，系统上电后，按下自动启动确认后系统运行，系统开始工作，其工作过程包括以下几个方面。(1)系统上电后，按下自动启动确认按钮，启动潜水搅拌器和刮泥机。(2)启动粗格栅系统。(3)启动潜水泵。(4)启动细格栅系统。(5)启动曝气沉砂系统。(6)启动污泥回流系统。(7)启动污泥脱水系统。自动操作模式流程如图4-3所示。机在自动控制模式流程图中，调用了各个控制系统的程序，主要包括粗格栅系统程序、潜水泵程序、细格栅系统程序、曝气沉砂系统程序、污泥回流泵系统程序。以及污泥脱水系统程序，以下将分别介绍各个子程序的工作过程。粗格栅系统程序主要控制粗格栅机和清污机的运行，其工作过程包括以下几个方面。(1)自动过程开始启动粗格栅机，定时20min。(2)定时到，停止运行粗格栅机2h。(3)2h定时到，运行粗格栅机20min,循环进行。(4)同时检查液面差，若超过设定值则启动清污机。(5)液面差值低于设定值，停止清污机运行。粗格栅系统工作流程图如图4-4所示。NYN运行时Y停止时超过设Y潜水泵程序主要控制潜水泵的运行和停止，其工作过程包括以下几个方面：(1)自动过程开始启动潜水泵。(2)检测液面高度，低于最低位传感器时，开始定时防止误判。(3)定时到后，若仍低于最低位传感器，则停止潜水泵运行，否则潜水泵继续运行。(4)检测液面处于中位和高位传感器之间时，开始定时防止误判。(5)定时到后，若液面仍持续处于高位传感器，则输出报警信号。潜水泵工作流程图如图4-5所示。Y低于最低YYY的运行，细格栅系统工作流程如图4-6,其工作过程包括以下几个方面：(1)自动过程开始，启动细格栅机，定时20min。(2)定时到，停止运行细格栅机2h。(3)2h定时到，运行细格栅机20min,(4)同时检测液面差，若超过设定值则启动转鼓清污机。(5)液面差低于设定值，停止转鼓清污机运行。NY细格栅机启动NY细格栅机停止Y停止转鼓清超过设Y低于设YN曝气沉砂系统工作流程图如图4-7所示。曝气沉砂池曝气沉砂池YY变频器速度达到100%?Y维持现N污泥回流系统程序主要控制污泥回流泵的运行和停止，其工作过程包括以下几个方面。(1)自动过程开始首先检测液面高低，若低于最低位传感器，启动定时。(2)定时到，若液面仍低于最低位传感器则停止回流泵运行。(3)若液面处于最高位和最低位之间，启动污泥回流泵。(4)若液面高于最高位传感器时，启动定时。(5)定时到，若液面仍处于最高位传感器时，输出报警信号。污泥回流系统工作流程图如图4-8所示。NYN到?YYY到?污泥脱水系统程序主要控制离心式脱水机，启动定时。(1)自动过程开始首先启动离心式脱水机，启动定时。(2)定时到，启动聚合物泵，启动定时。(3)定时到，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。控制NY启动离心式YYNN设计程序过程中，会用到许多中间继电器、寄存器、定时器等软元件，为便于编程及修改，在程序编写前应先列出可能用到的软元件设置如表4-10所示。细格栅机停止标志细格栅机定时脉冲计数转碟曝气机变频转工频运行标志转碟曝气机变频运行标志回流泵房液面低于最低位标志回流泵房液面高于最高位标志细格栅机2h定时中间计数器时钟脉冲5粗格栅机运行时间粗格栅机停止时间定时进水泵房液面低于最低位定时进水泵房液面高于最高位定时细格栅机运行时间细格栅机停止时间定时污泥回流泵房液面低于最低位定时污泥回流泵高于低位且低于高位定时污泥回流泵房液面高于最高位定时离心式脱水机与聚合物泵启动间隔聚合物泵与污泥泵和切割机启动间隔4.2曝气过程控制的任务工业污水处理后的水质是否达到排放标准，其中生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)是重要的水质指标。BOD是指在有氧条件下，降解有机物所需的氧量。COD是指在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化成CO2、H2O所消耗的氧量。BOD测定结果易受多种因素影响，误差较大。COD的检测比较精确，但方法繁琐。虽然有COD浓度在线检测仪可以在线检测，但仍存在滞后，测量结果严重滞后于实际运行时间，不能及时反映实际情况。另外，COD检测仪的价格也较昂贵，增加了控制系统的成本。在好氧反应过程中，参与污水处理的是以好氧菌为主体的微生物，决定其处理效果的关键因素是反应池中溶解氧的含量。为了使微生物的活动最佳化，应该使供氧量与消耗的氧量相等，或稍大一些。如果供的活化就要降低如果供氧量过多，污泥的沉降性差，处理水质也差，另外也不经济。由此可见，混合液中溶解氧浓度(DO)是好氧反应中一个重要的控制参数。如果控制曝气设备的最佳溶解氧浓度，就能使处理水质优化，也能节约动力费用，并且由于DO的在线检测简单、可靠，因此把DO作为污水处理过程的控制4.3氯气投加环节氯气投加消毒效果的好坏与原水PH值、水温、浊度和接触时间有直接的关系。氯气投加系统具有大惯性、大滞后的特点，其过渡过程和纯滞后时间均较长，并且系统的干扰因素较多，对这样一个系统，使用一般的PID调节很难满足控制要求。为了精确控制投加的氯量，运用模糊自整定PID参数控制器对氯气投加系统进行自动控制。氯气投加自动控制系统如图4-11所示。流量计流量计投药点加氯机加氯量控制控制器余氯计采样点图4-11氯气投加自控原理图4.4絮凝剂投加环在污泥脱水过程中为增加沉淀效果，使污水中悬浮颗粒能够形成具有良好沉淀性能的絮凝体，达到泥水充分分离的处理效果，需进行絮凝剂投加。其控制过程主要是通过污泥浓度、污水流量、絮凝剂浓度等因素控制来完成的。其PID调节的模糊控制过程与上述两个非线性控制环节类似，具有大时滞、非线性的特点。由于混凝过程的复杂性和多变性，混凝投药的自动控制一直受到控制行业和污水行业专家的普遍关注。4.5PID控制优点，在工业控制领域仍具有强大的生命力。常规的PID控制器的描述如式 (4.1)所示：其中Un:控制器的输出En:控制器偏差输入ECn:系统误差变化率kp:比例增益ki:积分增益kd:微分增益性的限制，所以kp值不能任意的增大。积分作用ki是为了消除静差而引入的。方法，对PID的控制参数进行在线自整定，从而完善PID控制器的性能，使其定了在USS总线上可以有一个主站和最多30个从站；总线上的每个从站都有一个站地址(在从站参数中设定),主站依靠它识别每个从种广播通讯方式，主站可以同时给所有从站发送报文-MICRO/WIN32指令库提供14个子程序、3个中断程序和8条指令来支持编程之前一定要将USS协议库添加进去，编程软件默认安装没有USS协议库的。USS_INIT指令：当EN输入接通时，每一循环都执行该指令。通过Mode输入值可选择不同的通讯协议：输入值为1,指定Port0为USS协议并使能该协议；输入值为0,指定Port0为PPI并且禁止USS协议。Baud设置波特率为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。只支持地址0到30。第五章调试和运行结果5.1硬件系统的调试按照系统设计要求将各硬件接线接好。调试过程首先检查总供电及各设备供电是否正常，然后检查设备的电气控制是否正常，能否正常开机，各种闸阀能否正常开启和关闭，检查仪表及控制系统是否正常。在对系统进行必要的检查后，开始硬件功能调试主要是测试硬件的功能是否正常，这部分的调试内容包括：(1)供电线路的设置和检验，主要用万用表检测电路的连通是否实现，以及保证接线的正确性，防止220V与24V线路的错位接线发生；(2)电机直接加三相电源调试，检测电机工作状态；(3)变频器单独调试，检测能否正常进行参数设置；(4)变频器加电机进行调试，检测能否正常进行变频调速，在外部控制模式下，控制端子是否能正常控制电机启动，调节电机转速等；(5)PLC单独检测，检查PLC单元能否正常工作，指示灯是否正常，该部分工作实际上在计算机模拟调试前就己经完成；(6)PLC加变频器联机调试，检查PLC、变频器是否能实现对此系统控制；经过测试，结果表明上述功能一切正常，可以进行总体调试。5.2软件系统的调试在STEP7-Micro/WIN32软件中，通过编程，将编好的程序下载到PLC中进行运行调试，检查程序是否有错误，是否能够实现相应的功能控制。调试时，可根据功能模块分类分别调试，最后进行总体调试。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。5.3运行结果通过系统调试，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工业污水处理系统中各电机的控制运行同时相应的指示灯亮。当在自动模式时，在自动方式下进行闭环控制，系统根据检测到外部