1、设计题目：基于 PLC 的污水处理系统设计摘 要随着现代生产工艺的飞速发展，我国城市化进程的推动，中小城市(镇)数量的不断增多，由其带来的水污染问题日趋严重。序批式活性污泥法(简称 SBR)符合中小城镇污水处理的基本要求，但必须实现自动控制，才能发挥其优势，使其具有更加广阔的应用前景。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
2、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。在 污 水 处 理 中 采 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 。 充 分 证 明 了 自 动 化 控 制 系 统 对 提 高 生 产 率 ， 无 人 值 守或 少 人 值 守 ， 提 高
3、 安 全 性 具 有 良 好 的 效 果 。1目录摘 要 .1第一章 绪论 31.1国内污水处理行业的发展概况 .31.2 生活污水的处理工艺 51.3 SBR污水处理工艺 .61.4 本课题研究的主要内容 7第二章 控制方案 82.1 系统的总体设计 822.2 工艺及控制要求分析 .102.2.1 格栅池 .102.2.2 调节池 .102.2.3 SBR反应池池 112.2.4 除盐池 .11第三章 PLC 控制 .123.1 PLC的 I/O分配 123.2 I/O设备确定及 PLC的选型 123.2.1 I/O设备确定 123.2.2 PLC的选型 123.3系统软件的介绍 13第四
4、章 PLC 程序设计 .144.1系统 I/O接线图 144.2系统程序流程 154.3系统梯形图 3-3 164.4系统程序仿真图及系统说明 19第五章 调试和运行结果 235.1硬件系统的调试 235.2软件系统的调试 235.3运行结果 24结束语 25致 谢 25参考文献 263第一章 绪论1.1国内污水处理行业的发展概况近 几 年 随 着 工 业 迅 速 ， 城 市 人 口 的 逐 渐 增 加 ， 人 们 生 活 水 平 逐 渐 提 高 各 种 用 水 量 亦随 之 增 长 。 地 球 虽 然 有 70.8 的 面 积 为 水 所 覆 盖 ， 但 淡 水 资 源 却 极 其 有 限
5、， 人 类 真 正能 够 利 用 的 是 江 河 湖 泊 以 及 地 下 水 中 的 一 部 分 ， 仅 占 地 球 总 水 量 的 0.26 ， 而 且 分布 不 均 。20 世 纪 50 年 代 以 后 ， 全 球 人 口 急 剧 增 长 ， 工 业 发 展 迅 速 。 全 球 水 资 源 状 况 迅 速 恶化 ， “水 危 机 ”日 趋 严 重 。 一 方 面 ， 人 类 对 水 资 源 的 需 求 以 惊 人 的 速 度 扩 大 ； 另 一 方面 ， 日 益 严 重 的 水 污 染 蚕 食 大 量 可 供 消 费 的 水 资 源 。 全 世 界 每 天 约 有 200 吨 垃 圾 倒
6、进 河 流 、 湖 泊 和 小 溪 ， 每 升 废 水 会 污 染 8 升 淡 水 ；所 有 流 经 亚 洲 城 市 的 河 流 均 被 污 染 ； 美 国 40 的 水 资 源 流 域 被 加 工 食 品 废 料 、 金 属 、肥 料 和 杀 虫 剂 污 染 ； 欧 洲 55 条 河 流 中 仅 有 5 条 水 质 差 强 人 意 。 20 世 纪 ， 世 界 人 口 增加 了 两 倍 ， 而 人 类 用 水 增 加 了 5 倍 。 世 界 上 许 多 国 家 正 面 临 水 资 源 危 机 ： 12 亿 人 用水 短 缺 ， 30 亿 人 缺 乏 用 水 卫 生 设 施 。 中 国 水 资
7、 源 人 均 占 有 量 少 ， 空 间 分 布 不 平 衡 。 随 着 中 国 城 市 化 、 工 业 化 的 加 速 ，水 资 源 的 需 求 缺 口 也 日 益 增 大 。 在 这 样 的 背 景 下 ， 污 水 处 理 行 业 成 为 新 兴 产 业 ， 目 前 与自 来 水 生 产 、 供 水 、 排 水 、 中 水 回 用 行 业 处 于 同 等 重 要 地 位 。 截 至 2005 年 底 ， 全 国 661 个 设 市 城 市 中 ， 已 有 383 个 城 市 建 成 污 水 处 理 厂 792座 ， 污 水 处 理 率 由 2000 年 的 34 提 高 到 52 ， 并
8、形 成 了 适 合 国 情 的 污 水 处 理 技 术 路线 和 管 理 机 制 。 其 中 ， 有 135 个 城 市 的 污 水 处 理 率 已 达 到 或 接 近 70 ， 单 厂 处 理 规模 达 到 每 天 100 万 立 方 米 。 2007 年 ， 中 国 水 污 染 治 理 投 资 达 到 3387.6 亿 元 ， 比 上 年 增 加 32%， 占 当 年 GDP的 1.36%。 中 国 水 环 境 质 量 总 体 保 持 稳 定 。 2007 年 ， 共 取 缔 一 级 水 源 保 护 区 内 排 污 口942 个 ， 停 建 二 级 水 源 保 护 区 内 可 能 造 成
9、污 染 的 建 设 项 目 1294 个 ， 限 期 治 理 931 个 。截 至 2010 年 9 月 底 ， 全 国 设 市 城 市 、 县 及 部 分 重 点 建 制 镇 （ 以 下 简 称 “城 镇 ”）累 计 建 成 污 水 处 理 厂 2631 座 ， 污 水 处 理 能 力 达 到 1.22 亿 立 方 米 /日 ； 全 国 正 在 建 设的 城 镇 污 水 处 理 项 目 达 1849 个 ， 总 设 计 能 力 约 4660 万 立 方 米 /日 。 在 全 国 设 市 城 市中 ， 已 有 593 个 城 市 建 有 污 水 处 理 厂 ， 占 设 市 城 市 总 数 的
10、90.7%； 累 计 建 成 污 水 处 理厂 1623 座 ， 形 成 污 水 处 理 能 力 1.04 亿 立 方 米 /日 ； 其 中 36 个 大 中 城 市 （ 直 辖 市 、 省会 城 市 和 计 划 单 列 市 ） 建 有 污 水 处 理 厂 376 座 ， 处 理 能 力 达 4368 万 立 方 米 /日 。 在县 城 及 乡 、 镇 中 ， 全 国 已 有 933 个 县 （ 含 新 疆 生 产 建 设 兵 团 团 级 单 位 ） 建 有 污 水 处 理厂 ， 约 占 县 城 总 数 的 52.1%； 县 城 及 乡 、 镇 建 有 污 水 处 理 厂 1008 座 ， 处
11、 理 能 力 达1826 万 立 方 米 /日 。 虽 然 由 于 国 家 和 各 级 政 府 对 环 境 保 护 重 视 程 度 的 不 断 提 高 ， 中 国 污 水 处 理 行 业 正 在快 速 增 长 ， 污 水 处 理 总 量 逐 年 增 加 ， 城 镇 污 水 处 理 率 不 断 提 高 。 但 目 前 中 国 污 水 处 理 行业 仍 处 于 发 展 的 初 级 阶 段 。 4一 方 面 ， 中 国 目 前 的 污 水 处 理 能 力 尚 跟 不 上 用 水 规 模 的 迅 速 扩 张 ， 管 网 、 污 泥 处理 等 配 套 设 施 建 设 严 重 滞 后 。 另 一 方 面
12、， 中 国 的 污 水 处 理 率 与 发 达 国 家 相 比 ， 还 存 在 着明 显 的 差 距 ， 且 处 理 设 施 的 负 荷 率 低 。 因 此 中 国 应 完 善 污 水 处 理 的 政 策 法 规 ， 建 立 监 管 体 制 ， 创 建 合 理 的 污 水 处 理 收 费 体系 ， 扶 植 国 内 环 保 产 业 发 展 ， 推 进 污 水 处 理 行 业 的 产 业 化 和 市 场 化 。 污 水 处 理 行 业 是 一个 朝 阳 产 业 ， 发 展 前 景 十 分 广 阔 。 中 国 将 在 “十 一 五 ”期 间 投 资 3000 亿 元 以 推 进 城市 污 水 处 理
13、 和 利 用 ， 中 国 污 水 处 理 行 业 由 此 迎 来 高 速 发 展 期 。51.2 生活污水的处理工艺生产废水及生活污水的循环利用，是节约用水和减少水资源开采的有效途径，既可利国利民，又是减少生产成本的重要举措。同时为了响应实现工业废水零排放，努力建设节约型企业的号召，污水处理工程改造项目很必要。前处理也称为预处理技术，常用有格栅或格网、调节池、沉砂池、初沉池等。由于生活污水处理的核心是生化部分，因此我们称污水处理艺是特指这部分，如接触氧化法、SBR法、A/O法等。用生化法（包括厌氧和好氧）处理工生活污水在目前是最经济、最适用的污水处理工艺，根据生活污水的水量、水质及现场的条件而
14、选择不同的污水处理工艺对投资及运行成具有决定性的影响。典型的生活污水处理完整工艺如下图 1-1 所示：污水 前处理 调节池 生化池 消毒 出水污泥处理系统图 1-1 典型污水处理流程图61.3 SBR污水处理工艺SBR 是序列间歇式活性污泥法（ Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，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.与传统污水处理工艺不同，SBR 技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序
15、和间歇操作，SBR 技术的核心是 SBR 反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。正是 SBR 工艺这些特殊性使其具有以下特点：1、 理 想 的 推 流 过 程 使 生 化 反 应 推 动 力 增 大 ， 效 率 提 高 ， 池 内 厌 氧 、 好 氧 处 于 交 替状 态 ， 净 化 效 果 好 。 2、 运 行 效 果 稳 定 ， 污 水 在 理 想 的 静 止 状 态 下 沉 淀 ， 需 要 时 间 短 、 效 率 高 ， 出 水 水质 好 。 3、 耐 冲 击 负 荷 ， 池 内 有 滞 留 的 处 理 水 ， 对 污 水 有 稀 释 、 缓 冲 作 用
16、， 有 效 抵 抗 水 量和 有 机 污 物 的 冲 击 。 4、 工 艺 过 程 中 的 各 工 序 可 根 据 水 质 、 水 量 进 行 调 整 ， 运 行 灵 活 。 5、 处 理 设 备 少 ， 构 造 简 单 ， 便 于 操 作 和 维 护 管 理 。 6、 反 应 池 内 存 在 DO、 BOD5 浓 度 梯 度 ， 有 效 控 制 活 性 污 泥 膨 胀 。 7、 SBR 法 系 统 本 身 也 适 合 于 组 合 式 构 造 方 法 ， 利 于 废 水 处 理 厂 的 扩 建 和 改 造 。 8、 脱 氮 除 磷 ， 适 当 控 制 运 行 方 式 ， 实 现 好 氧 、 缺
17、 氧 、 厌 氧 状 态 交 替 ， 具 有 良 好 的脱 氮 除 磷 效 果 。 9、 工 艺 流 程 简 单 、 造 价 低 。 主 体 设 备 只 有 一 个 序 批 式 间 歇 反 应 器 ， 无 二 沉 池 、 污泥 回 流 系 统 ， 调 节 池 、 初 沉 池 也 可 省 略 ， 布 置 紧 凑 、 占 地 面 积 省 。 由 于 上 述 技 术 特 点 ， SBR 系 统 进 一 步 拓 宽 了 活 性 污 泥 法 的 使 用 范 围 。 就 近 期 的 技术 条 件 ， SBR 系 统 更 适 合 以 下 情 况 ： (1)中 小 城 镇 生 活 污 水 和 厂 矿 企 业
18、的 工 业 废 水 ， 尤 其 是 间 歇 排 放 和 流 量 变 化 较 大 的地 方 。 (2)需 要 较 高 出 水 水 质 的 地 方 ， 如 风 景 游 览 区 、 湖 泊 和 港 湾 等 ， 不 但 要 去 除 有 机 物 ，还 要 求 出 水 中 除 磷 脱 氮 ， 防 止 河 湖 富 营 养 化 。 (3)水 资 源 紧 缺 的 地 方 。 SBR 系 统 可 在 生 物 处 理 后 进 行 物 化 处 理 ， 不 需 要 增 加 设 施 ，便 于 水 的 回 收 利 用 。 (4)用 地 紧 张 的 地 方 。 (5)对 已 建 连 续 流 污 水 处 理 厂 的 改 造 等
19、 。 (6)非 常 适 合 处 理 小 水 量 ， 间 歇 排 放 的 工 业 废 水 与 分 散 点 源 污 染 的 治 理 。 本 文 所 研 究 的 污 水 处 理 流 程 如 图 1-2 所 示7污水 格栅池 调节池 SBR 生化池除盐 出水污泥泵图 1-2 污水处理流程图1.4 本课题研究的主要内容本课题采用的处理工艺为：过滤 生化反应 除盐污水处理工艺，以处理生活污水为主，另有少量的工业废水，水中的 COD(化学耗氧量)、BOD(生化耗氧量)含量分别为 536 mgL、I 12 mgL。经处理 COD 为 408 mgL，BOD 为 251 mgL，达到一级排放要求，为了实现污水工
20、程的全自动运行，按生产工艺要求，采用 PLC 可编程控制器实现连锁集中控制。本课题研究了污水处理工艺及污水处理系统的组成，设计了基于 PLC 的控制系统的，主要由以下内容组成：(1)介绍了国内的污水处理行业的发展以及污水处理系统工艺流程；(2)选择 PLC 对污水处理控制系统进行设计和分析；(3)具体分析设计污水处理的软件系统。8第二章 控制方案2.1 系统的总体设计本污水处理控制系统采用的可编程控制器为三菱FX2N型。控制系统的结构框图见图2-1，控制系统设有集中控制室(加药间低压配电室内)，框图中的各设备可以在集中控制室内控制。在集中控制室的控制面板上有自动手动，自动控制位置时，污水站处于
21、自动运行状态，此时启闭机打开，格栅井、调节池、生化池.污泥泵，除盐根据各自的液位控制器开动、停止，开始运行。控制柜正面如图2-2所示。监控计算机三菱 FX2N-48MR操作站控制站站调节池电磁阀控制 生化池电磁阀控制 生化池空压机控制除盐池电磁阀控制格栅池电磁阀控制图 2-1 控制系统结构图控制面板9图 2-2 控制柜正面示意图在控制柜上除了有手动操作按钮外，还有各液位池的液位显示。本处理系统对液位的控制采用浮球液位传感器，浮球连续式液位传感器是利用浮球内磁铁随液位变化，来改变连杆内的电阻与磁簧开关，磁簧开关的间隙愈小，精度愈高。分压信号可经过转换器转变成 420mA 或其它不同之标准信号。指
22、示计可配合其它表头作远距离指示，是一种原理简单，可靠性极佳的液位指示计。除盐池中的盐浓度检测由余氯（自由氯）电极来完成，此电极可以直接输出 4-20mA 的模拟量信号，该信号可直接接数字显示仪表进行显示，两路继电器输出实现上下限控制，可以打开仪表面板设置上下限。液位监测系统接线如图 2.3 所示。调节池液位LZ2Sbr 反应池液位LZ3除盐池液位LZ4格栅池报警HL1调节池报警 HL2 反应池报警HL3污泥泵 反应池排水阀除盐池排水下液位格栅池液位LZ1盐浓度AZ除盐池报警 HL4 高浓度报警 HL5格栅池进水SB2调节池进水 SB3 反应池进水 SB4空压机 SB5 污泥泵 SB6 反应池排
23、水 SB7 除盐池排水 SB8电源开关10变送器+-2 4 V4 2 0 m AI N数显仪 2 2 0 V图 2-3 液位监测系统接线示意图2.2 工艺及控制要求分析2.2.1 格栅池生活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。格栅池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
24、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。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；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，由液位计来测量格栅池内的水位，当格栅池内的水位超过给定的界限时，
25、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。 2.2.2 调节池由于生活污水水量的不稳定性和波动较大，使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，需在废水处理设施之前设置调节池，用以调节进、出水的流量。无 论 是 工 业 废 水 ， 还 是 城 市 污 水 和 生 活 污 水 ， 水 量 水 质 在 一 日 小 时 内 都 有 变 化 ，对水量和水质的调节，有预曝气，沉淀作用，还可用作事故排水。设置液位计检测调节池的液位，以免高液位污水溢出。112.2.3 SBR反应池池SBR 反应池中有一台曝气机。曝气机的运行是由可编程序控
26、制器来实现自动控制，在每个反应周期内，曝气机在相应的时间段内运行。污泥的厌氧消化不但使有机物消化分解提高污泥稳定性而且随着污泥稳定化过程产生大量高热值的沼气作为能源利用,使污泥资源化。处理系统其过程包括：充水(打开进水泵) 0.5h;曝气(开启空压机) 50min;污泥泵 0.5h;排水(打开排水泵) 0.5h从充水开始到排水结束为一个周期。在分解污水含碳化合物的同时,相继进行含氮化合物的硝化和反硝化,最终达到脱磷、脱氨和脱氮的目的。2.2.4 除盐池若污水不经除盐程序，直接排出，当水中的盐类物质含量达到一定的浓度时，就会改变水中生物的生存环境，导致水中生物的细胞里的水分大量流失，从而，使各种
27、生物脱水而死。除盐系统经过除盐池完成除盐程序。除盐时由余氯仪检测，当系统检测到水中含有高浓度盐类物质时，关闭阀门，利用反渗透膜的特性来除去水中经过中和反应及生物化学反应所产生出来的多余的盐类物质；当系统检测到低浓度盐类物质时，则污水通过沟渠流入清水池。为了防止反渗透膜两侧的压力突变造成渗透膜破损，应对除盐池进行划分，使每个分支都有一个半透膜，从而，提高半透膜的使用时间，节省成本设备的控制要求（1）格栅井的污水由液位计进行检测液位的高低，当格栅井液位高时，关闭进水水泵，为低液位时开启水泵进水过滤。（2）调节池用于缓冲峰时污水的冲击，可以储存来不及深度处理的污水，同样由液位计控制，高液位时停止进水
28、。（3）SBR 反应池进水阀门开启，当污水到一定液位时停止进水。（4）进水阀门关闭后，空压机开始运行，进行曝气，在曝气 50min 小时后，关闭空压机。（5）在反应池内由污水进行沉淀，污泥泵运行 0.5 小时，排出污泥。（6）打开排水阀，反应池开始排水，到低液位时，排水停止。排水直接进入除盐池中进行除盐。除盐池中污水到达高液位时，排水停止，计时器不停止，以便工人有时间处理。（7）除盐池中由余氯仪检测浓度，低浓度时排水电磁阀开始排水，高浓度时停止排水。系统中所有控制阀采用就地和远程控制方式,即使在程控系统完全故障的情况下还可以通过就地控制实现手动控制。选择远程控制时,控制阀由操作员在操作站上控制
29、。操作员可以在操作站对控制阀进行状态监视和动作控制,对控制阀的控制可分选择自动和手动方式。在自动方式时控制阀受 P L C 逻辑程序控制,在手动方式时控制阀由操作员直接在操作界面12上点击控制，也可在控制室内的操作站上进行远方操作。第三章 PLC 控制3.1 PLC的 I/O分配启动开关 SB1 X0 格栅井电磁阀 KM1 Y0格栅井低位液位计 B1 X1 格栅井高液位报警灯 HL1 Y1格栅井高位液位计 B2 X2 调节池高液位报警灯 HL2 Y2 调节池低位液位计 B3 X3 调节池进水阀 KM2 Y3调节池高位液位计 B4 X4 SBR 反应池进水阀 KM3 Y4SBR 反应池低液位计
30、B5 X5 SBR 反应池高液位报警灯 HL3 Y5SBR 反应池高液位计 B6 X6 空压机 KM4 Y6除盐系统低液位计 B7 X7 污泥泵 KM5 Y7除盐系统高液位计 B8 X10 SBR 排水阀 KM6 Y10余氯仪低浓度检测 B9 X11 除盐池高位报警灯 HL4 Y11余氯仪高浓度检测 B10 X12 高浓度检测报警灯 HL5 Y12停止开关 SB2 X13 除盐系统排水阀 KM7 Y13手动格栅池进水电机 SB2 X14 手动格栅池进水电机 KM8 Y14手动调节池进水电机 SB3 X15 手动调节池进水电机 KM9 Y15手动反应池进水电机 SB4 X16 手动反应池进水电机
31、 KM10 Y16手动空压机 SB5 X17 手动空压机 KM11 Y17手动排污泵 SB6 X20 手动排污泵 KM12 Y20手动反应池排水电机 SB7 X21 手动反应池排水电机 KM13 Y21手动除盐池排水电机 SB8 X22 手动除盐池排水电机 KM14 Y223.2 I/O设备确定及 PLC的选型3.2.1 I/O设备确定 可编程控制器（PLC） 三菱 FX2N-48mr电机（水泵） 江林泵业 WQ 型 液位变送器 西安力敏 ND-21余氯仪 诺博科技 NSC100数字显示仪表 力敏 LXMT600污泥泵 蓝升 ZW 排污泵3.2.2 PLC的选型本系统一共需要 24 个输入/出
32、点，设计中用到的是三菱公司出产的 FX2N 系列中的13FX2N-48MR 型号。F X2N 系 列 是 三 菱 PLC 是 FX 家 族 中 比 较 先 进 的 系 列 。 具 有 高 速 处 理及 可 扩 展 大 量 满 足 单 个 需 要 的 特 殊 功 能 模 块 等 特 点 ， 为 工 厂 自 动 化 应 用 提 供 最 大 的 灵 活性 和 控 制 能 力 ， FX2N 高 速 度 ， 高 性 能 和 所 有 方 便 都 是 相 当 于 FX 系 列 中 最 高 档 次 的超 小 形 程 序 装 置 .除 输 入 出 16 25 点 的 独 立 用 途 外 ， 还 可 以 适 用
33、于 多 个 基 本 组 件 间 的连 接 ， 模 拟 控 制 ， 定 位 控 制 等 特 殊 用 途 ， 是 一 套 可 以 满 足 多 样 化 广 泛 需 要 的 PLC。 3.3系统软件的介绍本次编程用的是三菱的编程软件 GX Developer 8，本软件有以下特点。1. 软 件 的 共 通 化 GX Developer 能 够 制 作 Q 系 列 ， QnA 系 列 ， A 系 列 （ 包 括 运 动控 制 （ SCPU） ） ,FX 系 列 的 数 据 ,能 够 转 换 成 GPPQ,GPPA 格 式 的 文 档 。 此 外 ， 选 择FX 系 列 的 情 况 下 ， 还 能 变 换
34、 成 FXGP(DOS),FXGP(WIN)格 式 的 文 档 。2. 利 用 Windows 的 优 越 性 ， 使 操 作 性 飞 跃 上 升 能 够 将 Excel,Word 等 作 成 的 说 明数 据 进 行 复 制 ， 粘 贴 ， 并 有 效 利 用 。 3. 程 序 的 标 准 化 (1) 标 号 编 程 用 标 号 编 程 制 作 可 编 程 控 制 器 程 序 的 话 ， 就 不 需要 认 识 软 元 件 的 号 码 而 能 够 根 据 标 示 制 作 成 标 准 程 序 。 用 标 号 编 程 做 成 的 程 序 能 够依 据 汇 编 从 而 作 为 实 际 的 程 序 来
35、 使 用 。 (2) 功 能 块 （ 以 下 ， 略 称 作 FB） FB 是 以 提高 顺 序 程 序 的 开 发 效 率 为 目 的 而 开 发 的 一 种 功 能 。 把 开 发 顺 序 程 序 时 反 复 使 用 的 顺 序 程序 回 路 块 零 件 化 ， 使 得 顺 序 程 序 的 开 发 变 得 容 易 。 此 外 ， 零 件 化 后 ， 能 够 防 止 将 其 运 用到 别 的 顺 序 程 序 时 的 顺 序 输 入 错 误 。 (3) 宏 只 要 在 任 意 的 回 路 模 式 上 加 上 名 字 （ 宏定 义 名 ） 登 录 （ 宏 登 录 ） 到 文 档 ， 然 后 输
36、入 简 单 的 命 令 就 能 够 读 出 登 录 过 的 回 路 模 式 ，变 更 软 元 件 就 能 够 灵 活 利 用 了 。 4. 能 够 简 单 设 定 和 其 他 站 点 的 链 接 由 于 连 接 对 象 的 指 定 被 图 形 化 而 构 筑 成 复 杂 的系 统 的 情 况 下 也 能 够 简 单 的 设 定 。 5. 能 够 用 各 种 方 法 和 可 编 程 控 制 器 CPU 连 接 (1) 经 由 串 行 通 讯 口 (2) 经 由USB (3) 经 由 MELSECNET/10(H)计 算 机 插 板 (4) 经 由 MELSECNET( )计 算 机 插 板 (5
37、) 经 由 CC-Link 计 算 机 插 板 (6) 经 由 Ethernet 计 算 机 插 板 (7) 经 由 CPU 计 算 机 插板 (8) 经 由 AF 计 算 机 插 板 。6. 丰 富 的 调 试 功 能 (1) 由 于 运 用 了 梯 形 图 逻 辑 测 试 功 能 ， 能 够 更 加 简 单 的 进 行 调试 作 业 。 (a) 没 有 必 要 再 和 可 编 程 控 制 器 连 接 。 (b) 没 有 必 要 制 作 条 使 用 的 顺 序 程序 。 (2) 在 帮 助 中 有 CPU 错 误 ， 特 殊 继 电 器 /特 殊 寄 存 器 的 说 明 ， 所 以 对 于
38、在 线 中 发生 错 误 ， 或 者 是 程 序 制 作 中 想 知 道 特 殊 继 电 器 /特 殊 寄 存 器 的 内 容 的 情 况 下 提 供 非 常 大的 便 利 。 (3) 数 据 制 作 中 发 生 错 误 况 时 ， 会 显 示 是 什 么 原 因 或 是 显 示 消 息 ， 所 以 数 据 制作 的 时 间 能 够 大 幅 度 缩 短 。程序仿真时用的是三菱编程软件的配套软件，Gx simulator6。仿真软件的功能就是将编写好的程序在电脑中虚拟运行， 其实这个仿真软件相当于编程软件的一个插件。14第四章 PLC 程序设计4.1系统 I/O接线图开关S B 0格栅池液位低格
39、栅池液位高调节池液位低调节池液位高反应池液位低反应池液位高除盐池液位低除盐池液位高余氯仪浓度高余氯仪浓度高停止开关手动格栅池进水电机手动调节池进水电机手动反应池进水电机手动空压机手动反应池排污手动反应池排水手动除盐池排水格栅池进水电机格栅池高位报警调节池高位报警调节池进水反应池进水反应池高位报警空压机反应池排水反应池排污除盐池高位报警除盐池高浓度报警除盐池排水手动格栅池进水电机手动调节池进水电机手动反应池进水电机手动空压机手动反应池排污手动反应池排水手动除盐池排水S B 1B 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B 8B 9B 1 0S B 2S B 3S B 4S B 5S B 6S B
40、7S B 8S B 9X 0X 1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 1 0X 1 1X 1 2X 1 3X 1 4X 1 5X 1 6X 1 7X 2 0X 2 1X 2 2Y 0Y 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 1 0Y 1 1Y 1 2Y 1 3Y 1 4Y 1 5Y 1 6Y 1 7Y 2 0Y 2 1Y 2 2K M 1H L 1H L 2K M 2K M 3H L 3K M 4K M 5K M 6H L 4H L 5K M 7K M 8K M 9K M 1 0K M 1 1K M 1 2K M 1 3K M 1 4C O M 1C O M 2C O M 32 4 V
41、C O MF X 2 N - 4 8 M R图 3-1 系统外部接线图154.2系统程序流程检测液位排水 0.5h重置排污 0.5h曝气 50min进水 0.5h高停止排水低浓度进水电机进水SBR 池液位除盐池液位高高浓度污水盐浓度排水低高位报警低高低图 3-2 流程图开始164.3系统梯形图 3-31718图 3-3 系统梯形图194.4系统程序仿真图及系统说明当 X000 闭合时，辅助继电器 M0 接通，检测液位，格栅池低液位时 X001 接通，格栅池进水电机 Y000 运行，格栅池进水。当格栅池液位到高液位时 X002 接通，高液位报警灯 Y001 接通，第三步中的 Y001 断开，格栅
42、池停止进水。调节池中低液位 X003 时，调节池进水电磁阀 Y003 接通，调节池进水。调节池高位时高液位检测计 X004 接通，高液位报警灯 Y002 接通，第 10 步中的 Y002断开，调节池停止进水。辅助继电器 M0 接通时，辅助继电器 M1 也接通。M1 接通，定时器 T1 开始计时，当液位没有超过高液位警戒时，反应池的进水电磁阀开始进水。20当 T1 计时结束时，第 19 步中的 T1 关断，反应池停止进水，T2 开始计时，在 T2 计时的时间段中，空压机 Y006 运行，向反应池中充气，进行曝气 。当 T2 计时结束后，第 27 步中的 T2 关断，空压机 Y006 停止向反应池
43、中充气，同时T3 开始计时，在这 T3 的时段中排污泵 Y007 运行，排出污泥。当 T3 计时结束时，第 34 步中的 T3 关断，排污泵 Y007 停止，同时 T4 开始计时，在这时段中，排水电池阀 Y010 开始运行，反应池排水。21当 T4 计时结束时，由第 50 步，进行重置各定时器。反应池重新运行。当反应池中的液位到达高液位时，X006 接通，Y005 高位报警接通，第 19 步中的Y005 关断，Y004 关断，反应池停止进水。当反应池的液位到达低液位时 X005 接通，辅助继电器 M2 接通，第 41 步中的 M2关断，排水电池阀 Y010 关断，反应池停止排水。当除盐池中的液
44、位到达高液位时，X010 接通，高位报警 Y011 接通，第 41 步中的Y011 关断，反应池停止排水。 T4 仍然进行计时，给工人以处理的时间。当除盐池中余氯仪检测污水中盐浓度低时，X011 接通，排水电磁阀 Y013 接通，除盐池开始排水。当除盐池检测到污水中盐浓度为高时，X012 接通，Y012 高浓度报警接通，第 68 步中的 Y012 关断，排水电磁阀 Y013 关断，除盐池停止排水。当控制柜上手动按下格栅池电机按钮 X014 时，自动程序中的格栅池进水电机 Y000关断，启动手动格栅池进水电机。22当控制柜上手动按下调节池进水电机按钮 X015 时，自动程序中的调节池进水电机Y0
45、03 关断，启动手动调节池进水电机。当控制柜上手动按下反应池进水电机按钮 X016 时，自动程序中的反应池进水电机Y004 关断，启动手动反应池进水电机。当控制柜上按下空压机按钮时，启动手动空压机。当控制柜上按下排污按钮时，启动手动排污泵。当控制柜上按下排水按钮时，启动手动排水泵。当按下控制柜上除盐池排水按钮时，启动手动除盐池排水泵。23第五章 调试和运行结果当污水厂完成自动化运行体系的设计与安装工作之后，开始展开系统的调试与运行，检验是否满足进水总量以及出水水质的多种处理要求，发现并且处理在装置、仪表、流程等环节产生的问题，检测污水厂运行体系是否达到水处理的要求，也就是检测出水中多种指标是否
46、满足规定要求。5.1硬件系统的调试根据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，开始具体调试。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
47、，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软件系统的调试在三菱 FX2N-48mr 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
48、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。245.3 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传感器的状态对设备进行启停控制。自动控制系统过程包括：粗格栅系统、潜水泵系统、细格栅系统、曝气沉砂系统、污泥回流系统、污泥脱水系统。启动自动运行按钮后，自动过程开始，启动潜水搅拌器和刮泥机。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。在间歇运行过程时，粗格栅机运行 20min 定时到后停止运行 2h，2h 定时到后又开始运行20min。细格栅机粗格栅机相似。根据反馈回来的液位差状态控制清污机的运行与停止。而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：潜水泵系统启动首先开始启动潜水泵。检测液面高度，低于最低位传感器时，开始定时防止误判。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。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。定时到后，若液面仍持续处于高位传感器，则输出报警信号。而转碟曝气机根据溶解氧仪反馈的模拟量经 PLC
