基于PLC的工業(yè)污水處

理控制系統(tǒng)設計

課題名稱：PLC在工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)

系部：機電系

班級:機電一班________

姓名：張宇_______________

指導教師：李老師____________

基于PLC的工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的設計

摘要

目前，我國大多數(shù)污水處理控制系統(tǒng)自動化水平不高、安全性低、管理不妥,

效率普遍低于世界原則。污水處理系統(tǒng)中的曝氣過程控制、數(shù)據(jù)通訊和監(jiān)控管理

是急需處理日勺重要問題。中國污水處理自控系統(tǒng)相對落后，污水處理成本居高不

下，污水廠排放日勺處理過時污水日勺水質(zhì)不穩(wěn)定，因此怎樣建立有效的自控系統(tǒng)，

優(yōu)化運行效果，減少運行費用，具有重要意義。

本文簡介了工廠污水處理的基本工藝和流程，并通過研究設計一套基于PLC

控制的污水處理系統(tǒng)。文章首先簡介了基于PLC污水處理控制系統(tǒng)H勺工藝及有關

流程，控制系統(tǒng)硬件構造及設計、工作原理以及設計PLC控制系統(tǒng)H勺基本原則和

環(huán)節(jié)，來闡明PLC在污水處理過程中的應用。先根據(jù)污水處理規(guī)定設計了設備的

電器控制與自動控制線路，重要包括設備的啟停、狀態(tài)信號故障信號、和信號采

集等，最終按照工藝規(guī)定設計PLC控制系統(tǒng)，其中包括PLC的選型、系統(tǒng)資源配

置以及按照污水處理工藝編制PLC程序。

關鍵詞：污水處理，PLC,工藝流程

目錄

第一章.................................................................緒

論.............................................................4

1.1工業(yè)污水處理日勺國內(nèi)外現(xiàn)實狀況.................................5

1.2課題的背景....................................................5

1.3PLC口勺發(fā)展趨勢................................................6

第二章工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)總體簡介..................................7

2.1工業(yè)污水處理基本概念..........................................7

2.2常用的工業(yè)污水處理工藝......................................10

2.3本設計系統(tǒng)工業(yè)污水處理工藝及描述..............................10

2.4工業(yè)污水處理系統(tǒng)控制形式.....................................11

2.5工業(yè)污水處理系統(tǒng)日勺功能規(guī)定..................................12

第三章污水處理控制系統(tǒng)H勺PLC選型和資源配置.........................10

第一章緒論

水與人日勺生活息息有關，尤其在現(xiàn)代社會生活及生產(chǎn)中人們對水的需求量與

日俱增。然而，水資源是有限的。據(jù)報道我國人均擁有淡水量為2400噸，為世

界平均值的1/4,在全球149個國家（參與記錄國家中），我國人均淡水資源位

居110位，屬于淡水資源貧乏日勺國家。并且我國水資源時空分布極不均衡，全國

500多種都市缺水，其中多種嚴重缺水，北方地區(qū)缺水現(xiàn)象尤其嚴重，人均擁有

淡水量僅有240噸。令人擔憂的是淡水總量日益減少，用水成本不停升高，淡水

的揮霍非常嚴重。我國北方地區(qū)水資源的超采，已形成漏斗地勢、水位下降、湖

泊干涸、河水斷流、生態(tài)惡化。淡水資源的短缺己經(jīng)成為我國急需處理的問題。

我國淡水資源不停減少，并且污染現(xiàn)象較為嚴重。伴隨社會日勺發(fā)展，水資源

已經(jīng)成為影響工業(yè)發(fā)展日勺重要原因，現(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)工藝和設備對水質(zhì)規(guī)定越來

越高。不過我國工業(yè)用水花費高，反復運用水少，中水使用率不高，有關資料顯

示，我國H勺工業(yè)用水反復運用率平均為40k50%。目前全國都市污廢水H勺處理率

（達排放原則的）僅有10%左右，其他口勺污廢水都直接排入河川、湖泊、海洋。

耗水量高、反復運用率低、污染嚴重是我國工業(yè)系統(tǒng)水資源運用H勺突出問題。嚴

重的環(huán)境污染使有限的水資源日益減少、水質(zhì)日益惡化，無疑是“雪上加霜”。

據(jù)記錄，由于水質(zhì)污染，我國已經(jīng)有大概3億人口勺飲水發(fā)生不安全現(xiàn)象，其中

1.9億人的飲水是超標水。氣象學家預測，2123年全球變暖加劇，地表將有1/3

的面積變?yōu)樯衬?，那時，干旱將威脅全球二分之一的大陸人類的生存。這些現(xiàn)象

都是水污染產(chǎn)生的嚴重后果，因此工業(yè)污水處理項目的實行已經(jīng)刻不容緩。眾多

跡象表面，水資源日勺短缺無疑將成為制約經(jīng)濟持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展日勺瓶頸，因此世界各

國越來越重視水處理和水時再運用，通過多種技術深入提高供水質(zhì)量，提高經(jīng)濟

效益。并且工業(yè)污水處理過程中，通過厭氧和好氧處理，污水中日勺熱量、沼氣等

再生能源可認為工業(yè)生產(chǎn)提供二次能源，真正實現(xiàn)變廢為寶、循環(huán)經(jīng)濟的目的。

伴隨環(huán)境保護的呼聲越來越高，工業(yè)污水處理已經(jīng)體現(xiàn)出其必要性和緊迫性，對

于多種污水進行處理后排放成為各企業(yè)基本日勺規(guī)定。在工廠的工業(yè)污水處理過程

中，污水來源的不穩(wěn)定以及工廠中多種污水口勺成分的復雜性，對工業(yè)污水處理的

工藝和控制方式提出了非常高的規(guī)定。

1.1工業(yè)污水處理的國內(nèi)外現(xiàn)實狀況

我國工業(yè)污水處理技術從“七五”國家科技攻關開始逐漸進行研究?！捌呶濉?/p>

和“八五”攻關項目在氧化塘、土地處理和復合生態(tài)系統(tǒng)等自然處理技術方面的

研究較多，以這些成果為設計根據(jù)，建立了某些氧化塘、土地處理等污水示范工

程。在人工處理技術方面，“八五”對高負荷活性污泥、高負荷生物膜、一體化

氧化溝技術進行了深入研究。研究成果己被應用于大批工業(yè)污水處理廠。污水廠

污泥處置問題在“九五”科技攻關中受到重視，并配套開發(fā)成套日勺污泥處理。通

過“七五”、“八五”和“九五”期間日勺努力，我國在工業(yè)污水處理技術方面獲得

了較大的成就。目前在水污染治理技術上，我國已能提供下列工藝技術老式活性

污泥法技術、多種新型活性污泥工藝如：SBR法和氧化溝技術等、酸化水解好氧

技術和多種類型的穩(wěn)定塘技術等，這些污水治理技術已經(jīng)在水體污染、改善水體

環(huán)境方面發(fā)揮了突出的作用，標志著我國工業(yè)污水處理事業(yè)發(fā)展到了一種嶄新的

階段?，F(xiàn)階段，我國工業(yè)污水處理的工作重點已經(jīng)從工藝技術的研究轉(zhuǎn)移到詳細

項目時實行。

國際上，大規(guī)模日勺水污染治理是在第二次世界大戰(zhàn)后，伴隨50年代經(jīng)濟的

蓬勃發(fā)展帶來的60年弋日益嚴重性的環(huán)境污染而展開H勺。工業(yè)污水處理設施中，

都市排水管線和工業(yè)污水處理廠的興建和運行在水污染控制中發(fā)揮著骨干作用。

至70年代末，美國投入了數(shù)千億美元興建了18000余座都市工業(yè)污水處理廠，

英國、法國、德國更花費了巨額資金興建了7000至8000座都市工業(yè)污水處理廠。

這些工業(yè)污水處理廠的投入對國家的水體污染改善起了關鍵的作用，也為人類治

理水污染積累了豐富的經(jīng)驗。目前，這些國家日勺工業(yè)污水處理水平又有了深入提

高，興建了一批具有脫氮除磷功能日勺設施，對水體質(zhì)量改善和水環(huán)境保護起了重

大日勺作用。

1.2課題的背景

未來23年，中國工業(yè)污水處理項目工程建設投資將超過2500億元，其中工

業(yè)污水處理設備投入約300億元。采用先進、實月的技術改造老式工藝，在環(huán)境

保護工程中廣泛采用先進的自動控制技術，是推進環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)環(huán)境

保護發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。在這種形勢下工業(yè)污水處理自動化控制系統(tǒng)無疑是一

種具有巨大H勺社會效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟效益的研究課題。

對于環(huán)境保護問題，國務院明確規(guī)定所有工業(yè)污染源都必須到達排放標。其

中處理過的污水還可以循環(huán)再運用，由于我國是一種水資源匱乏口勺國家，并且時

空分布上極不均勻，許多地區(qū)和都市嚴重缺水。區(qū)此水資源也是一種保護。因此,

從環(huán)境保護、注水等多方面FI勺原因考慮，對于工業(yè)污水處理非常有必要。因此,

有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、計量自控檢測儀表使用、PLC控制系統(tǒng)技術，

將為目前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控措施。

1.3PLC的發(fā)展趨勢

PLC具有可靠性高、使用以便、編程簡樸、體積小、重量輕等特點。目前，

全世界PLC生產(chǎn)廠家約為200家，生產(chǎn)300多種品種。作為控制裝置，它在許多

工業(yè)領域都得到廣泛的應用。伴隨微處理器技術司現(xiàn)代通信技術的發(fā)展，PLC也

得到了迅速發(fā)展，其技術和產(chǎn)品日趨完善。PLC的重要發(fā)展趨勢重要表目前如下

幾種方面。

（1）高速度、高I/O容量、功能強大

伴隨CPU處理速度的提高，PLC程序執(zhí)行的速度也越來越快；大規(guī)模和超大

規(guī)模集成電路向發(fā)展，對應地使I/O的容量也得到增長；智能模塊的增長，使

PLC可以實現(xiàn)口勺功能越來越多"

（2）強大的PLC聯(lián)網(wǎng)能力

伴隨人們對工業(yè)芻動化日勺規(guī)定越來越高，人們已經(jīng)不再滿足對兒種設備、

兒條生產(chǎn)線日勺PLC控制，而是規(guī)定實現(xiàn)對全工廠的自動化，因此提高PLC控制系

統(tǒng)H勺網(wǎng)絡功能成為PLCH勺發(fā)展趨勢。后來人們不僅能通過通信模塊進行PLC與

PLC、PLC與上位機之間日勺連接，還能通過撥號或者無線的方式使PLC聯(lián)網(wǎng)。

（3）編程軟件多樣化

PLC的梯形圖語言、助記符語言和功能模塊語言雖然使用以便，并且也能很

好地實現(xiàn)控制規(guī)定，不過在處理某些高級功能（BASIC、C、FORTRAN等）、圖形

語言、匯編語言兼容。這樣不僅可以通過梯形圖語言、助記符語言和功能模塊語

言來編寫程序，也可以通過高級語言來編程。

第二章工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)總體簡介

2.1工業(yè)污水處理基本概念

都市污水、生活污水、生產(chǎn)污水或通過工業(yè)企業(yè)局部處理后的J生產(chǎn)污水，往

往都排入排水系統(tǒng)。這些污水除具有碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、動植物脂肪、

尿素、氨、肥皂和合成洗滌劑等物質(zhì)外，還具有細菌、病毒等使人致病日勺微生物。

經(jīng)處理后的污水，最終出路有三種：①排放水體；②澆灌田地；③反復使用。

污水污染物可根據(jù)化學性質(zhì)和物理形態(tài)進行不一樣的分類。按化學性質(zhì)，污

水中的污染物質(zhì)可分為無機性物質(zhì)和有機性物質(zhì)，其化學元素以炭、氮、磷為主。

按物理形態(tài)，污水中的污染物質(zhì)可分為固體懸浮物即呈顆粒狀的污染物質(zhì)、狡體

污染物質(zhì)和溶解性污染物質(zhì)。

好氧有機污染物日勺性質(zhì)穩(wěn)定，在微生物日勺作用下，借助微生物日勺新陳代謝功

能而降解為無機物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無機物。有機物日勺種

類諸多，其共性是在微生物的作用下被降解時，都要消耗水中的溶解氧，因此在

工程實際中，采用如下日勺幾種綜合污染指標來表述：生物化學需氧量或生化需氧

量(Bio-chemicalOxygenDemand,BOD)mg/L、化學需氧量(ChemicalOxygen

Demand,COD)mg/L、總有機碳(TotalOrganicCarbon)mg/L、總需氧量(Total

OxygenDemand)mg/L。

雖然BOD”。能較精確地描述污水口勺生化需氧量，但其測定的時間太長，需

20天。考慮到好氧分解速率一般在開始時幾天最快，在20℃溫度下，污水五日

生化需氧量(BODJ,約占BODw日勺70%?80%,因此把BOD^作為衡量污染水時有機

物濃度指標。化學需筑量(COD)的特點是可以精確日勺表達污水中有機物日勺含量，

并且測定期間短，但它不能像BOD那樣表達出微生物氧化日勺有機物量。

2.2常用的工業(yè)污水處理工藝

不一樣日勺工業(yè)污水處理對象，不一樣的I工業(yè)污水處理環(huán)境，將需要有不一樣

的工業(yè)污水處理工藝來處理。因此，在選擇工業(yè)污水處理工藝的I時候必需要認真

考慮當?shù)匚鬯臓顩r，以及實際日勺工業(yè)污水處理於J環(huán)境。

工業(yè)污水處理H勺措施重要有物理、化學、物理化學，以及生物等幾種。這些

措施根據(jù)實際狀況，可以單一使用，也可以針對不一樣H勺污水混合使用。目前，

工業(yè)污水處理的措施一般以生物處理法為主，輔以物理處理法和化學處理法。常

用的工業(yè)污水處理工藝有如下幾種。

（1）老式活性污泥法。老式活性污泥處理法是一種最古老日勺工業(yè)污水處理

工藝，其工業(yè)污水處理日勺關鍵構成部分為沼氣池與沉淀池，重要處理部分關系框

圖如圖2-1所示。

有恒永清水排出

圖2T老式活性污泥法工藝流程圖

污水中n勺有機物在曝氣池停留的過程中，曝氣池中的微生物吸附污水中的大

部分有機物，并且在曝氣池中被氧化成無機物，然后在沉淀池中通過沉淀后的部

分活性泥需要回流到曝氣池中。該工藝的長處有：有機物清除率高，污泥負荷高,

池日勺容積小，耗電省，運行成本低。該工藝時缺陷有：一般曝氣池占地多，建設

投資大，滿足國標有關指標范圍小、易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，磷和氮的清除率低。

（2）A/0法。A/0法是在老式活性污泥法日勺基礎上發(fā)展起來日勺一種工業(yè)污水

處理工藝，其中A代表Anoxic（缺氧日勺），。代表Oxic（好氧日勺）。A/0法是一

種缺氧--好氧生物工業(yè)污水處理工藝。該工藝通過增長好氧池與缺氧池所形成

的硝化一一反硝化反應系統(tǒng)，很好H勺處理了污水中H勺氮含量，具有明顯H勺脫氮效

果。不過此硝化一一反硝化反應系統(tǒng)需要得到很好日勺控制，這樣就對該工藝提出

了更高的管理規(guī)定，這也成為了該工藝的一大缺陷。其工藝流程圖如下:

棍合液回流

圖2-2A/0法工藝流程圖

（3）A2/0法。A2/0法也是在老式活性污泥法口勺基礎上發(fā)展起來的一種工業(yè)

污水處理工藝，其中A2,即A-A,前一種A代表Anaerobic（厭氧的），后一種

A代表Anoxic（缺氧的）；0代表（好氧的）。A2/0是一種厭氧一缺氧一好氧工

業(yè)污水處理工藝。A20法的除磷脫氮效果非常好，非常合用于對除磷脫氮有規(guī)定

的工業(yè)污水處理。因此，在對除磷脫氮有尤其規(guī)定的都市工業(yè)污水處理廠，一般

首選A2/0工藝。其工藝流程圖如圖2.3所示。

圖2-3A2/0法工藝流程圖

（4）A/B法。A/B法是吸附生物降解法H勺簡稱，該工藝沒有初沉淀，將曝氣

池分為高下負荷兩段，并分別有獨立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。高負荷段停留時間

約為20~40min,以生物絮凝吸附作用為主，同步發(fā)生不完全氧化反應，清除B0D

達50%以上。B段與常規(guī)活性污泥法相識，負荷較低。AB法中A段效率很高，并

有較強日勺緩沖能力。B段起到出水把關作用，處理穩(wěn)定性很好。對于高濃度日勺工

業(yè)污水處理，AB法具有很好日勺合用性，并有較高日勺節(jié)能效益。尤其在采用污泥

消化和沼氣運用工藝時，優(yōu)勢最為明顯。不過，AB法污泥產(chǎn)量較大，A段污泥有

機物含量極高，因此必須添加污泥后續(xù)穩(wěn)定化處理，這樣就將增長一定日勺投資和

費用。此外，由于A段清除了較多的BOD,導致了碳源局限性，難以實現(xiàn)脫氮工

藝的規(guī)定。對于污水濃度低的場所，B段也比較困難，也難以發(fā)揮優(yōu)勢。

總體而言，AB法二藝較適合于污水濃度高，具有污泥消化等后續(xù)處理設施

的大中規(guī)模的都市工業(yè)污水處理廠，且有明顯的節(jié)能效果，而對于有脫氮規(guī)定的

都市工業(yè)污水處理廠，一般不適宜采用。

(5)SBR法。SBR法是歇式活性污泥法日勺簡稱，是一種按照一定的時間次序

間歇式操作日勺污水生物處理技術，也是一種按間骸曝氣方式來運行日勺活性污泥工

業(yè)污水處理技術，又稱序批式活性污泥法。其反應機理及清除污染物的機理與老

式日勺活性污泥法基本相似，只是運行操作方式不盡相似。SBR法與老式日勺水處理

工藝的最大區(qū)別在于它是以時間次序來分割流程各單元，以時間分割操作替代空

間分割操作，非穩(wěn)態(tài)生化反應替代生化反應，靜置理想沉淀替代動態(tài)沉淀等。整

個過程對于單個操作單元而言是間歇進行的，不過通過多種單元組合調(diào)度后又是

持續(xù)的，在運行上實現(xiàn)了有序和間歇操作相結(jié)合。

2.3本設計系統(tǒng)工業(yè)污水處理工藝及描述：

本工業(yè)污水處理工藝流程圖

圖2-4工藝流程圖

污水由進水系統(tǒng)通過粗格柵和清污機進行初步排除大塊雜質(zhì)物體，抵達除砂

池中。在除砂池系統(tǒng)中細格柵和轉(zhuǎn)鼓清污機深入凈化污水中日勺細小顆粒物體，將

污水中日勺細小沙粒濾除后進入氧化溝反應池。在該氧化溝系統(tǒng)中進行生化處理，

分解污水中日勺有害物質(zhì)，此環(huán)節(jié)用到某些化學藥劑來加強處理效果，如復合堿、

氯氣、油絮凝劑等。電污水進行除油、消毒、調(diào)整PH值。同步在該系統(tǒng)中設置

有溶解氧儀超聲波檢測器，通過它對污水中口勺含氧量進行檢測，根據(jù)其反饋到

PLC的值來控制曝氣機變頻器的運行，變化污水中溶解氧的含量。潛水攪拌機的

作用是推進水流，使氧化溝的污水和活性污泥處在劇烈攪拌充足混合接觸，使生

化反應愈加充足，以最大程度地分解污水中的有害成分。經(jīng)處理的污水進入沉淀

池中，在刮泥機的作用下進行物理沉淀，為了加強沉淀效果，同步加入混凝劑和

絮凝劑運用高分子助凝劑的強烈吸附架橋作用愈加輕易沉降。污水經(jīng)沉淀池處理

最終抵達脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機作用下進行脫水處理后排出清水。

2.4工業(yè)污水處理系統(tǒng)控制形式

初期的控制系統(tǒng)多采用繼電器一一接觸器控制系統(tǒng)，但伴隨電子技術的《速

發(fā)展，控制規(guī)定的不停提高，該類控制措施己不能滿足現(xiàn)代工業(yè)污水處理系統(tǒng)的

控制規(guī)定，因此已逐漸被淘汰，取而代之的是DCS、現(xiàn)場總線控制、PLC等控制

方。

（1）DCS系統(tǒng)。DCS是集散控制系統(tǒng)的簡稱，又稱為分布式計算機控制系

統(tǒng)，是由計算機技術、信號處理技術、測量控制技術、通信網(wǎng)絡技術等互相滲透

形成的。由計算機和現(xiàn)場終端構成，通過網(wǎng)絡將現(xiàn)場控制站、檢測站和操作站、

控制站等連接起來，完畢分散控制和集中操作、管理口勺功能，重要是用于各類生

產(chǎn)過程，可提高生產(chǎn)自動化水平和管理水平，其重要特點如下：采用分級分布式

控制，減少了系統(tǒng)H勺信息傳播量，使系統(tǒng)應用程序比較簡樸。實現(xiàn)了真正的分散

控制，使系統(tǒng)日勺危險性分散，可靠性提高。擴展能力較強。軟硬件資源豐富，可

適應多種規(guī)定。實時性好，響應快。

（2）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是由DCS和PLC發(fā)展而來的，

是基于現(xiàn)場總線日勺自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)按照公開、規(guī)范的通信協(xié)議在智能設備

之間，以及智能設備與計算機之間進行數(shù)據(jù)傳播和互換，從而實現(xiàn)控制與管理一

體化的自動控制系統(tǒng)，其長處：可以用計算機豐富的軟件、硬件資源。響應快，

實時性好。通信協(xié)議公開，不一樣產(chǎn)品可互連。

（3）PLC系統(tǒng)。PLC是可編程邏輯控制器U勺簡稱，用它作為處理系統(tǒng)"勺控制器，實現(xiàn)控

制系統(tǒng)的功能規(guī)定，也可運用計算機作為其上位機，通過網(wǎng)絡連接PLC,對生產(chǎn)過程進行實

時監(jiān)控，其特點如下：編程以便，開發(fā)周期短，維護輕易。通用性強，使用以便。控制功能

強。模塊化構造，擴展能力強。

2.5工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能規(guī)定

工業(yè)污水處理系統(tǒng)日勺重要功能是完畢對都市污水日勺凈化日勺作用，將都市中排

除日勺污水通過該系統(tǒng)處理后，輸出符合國標的水質(zhì)。長期以來，工業(yè)污水處理技

術雖然通過了迅速發(fā)展，但仍滯后于都市發(fā)展日勺需要，工業(yè)污水處理率低、設備

運轉(zhuǎn)率低等極大地影響了都市發(fā)展。為實現(xiàn)工業(yè)污水處理技術日勺簡易、高效、低

能耗的功能，并且實現(xiàn)自動化的控制過程，采用PLC作為關鍵控制器是個很好

的方案。

PLC作為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)使得設計過程變得愈加簡樸，可實現(xiàn)

的功能變得更多。與各類人機界面口勺通信可完畢PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)視，同步使顧

客可通過操作界面功能控制PLC系統(tǒng)。由于PLC『、JCPU強大FI勺網(wǎng)絡通信能力，使

得工業(yè)污水處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳播與通信變得也許，并且也可實現(xiàn)其遠程監(jiān)控。

運用PLC作為控制器的工業(yè)污水處理系統(tǒng)重要波及兩個方面：一是信號輸

入；二是控制輸出信號。

信號輸入

工業(yè)污水處理系統(tǒng)信號輸入檢測方面重要波及四類信號日勺監(jiān)測，重要包括：

按鈕時輸入檢測、液位差日勺輸入檢測、液位高下日勺輸入檢測，以及曝氣池中含氧

量日勺輸入檢測。

(1)按鈕輸入檢測。大多數(shù)為人工方式控制歐J輸入檢測，重要有自動按鈕、

手動按鈕、格柵機啟動按鈕、清污機啟動按鈕、潛水泵啟動按鈕、潛水攪拌機啟

動按鈕、污泥回流泵按鈕、曝氣機工頻、變頻按鈕，以及變頻加速減速按鈕等。

(2)液位差輸入檢測。檢測粗細格柵兩側(cè)液位差，用來控制清污機的啟動

與停止。

(3)液位高下輸入檢測。檢測進水泵房和污泥回流泵房中液位的高下，用

來控制潛水泵或污泥回流泵口勺啟動和停止，以及沒入運行的潛水泵的數(shù)量。

(4)含氧量輸入檢測。以上三種都為數(shù)字量輸入，該輸入為模擬量輸入。

曝氣過程是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中最重要時環(huán)節(jié)，為了保證微生物所需要的氧氣，

必須檢測污水中的含桀量，并通過曝氣機增長或減少其含氧量。通過將溶解氧儀

設置在合適位置上，將檢測值反饋到PLC中，通過運算輸出控制曝氣機日勺轉(zhuǎn)速信

號。當溶解氧值偏低時，減少了微生物分解日勺效果，延長了處理時間，嚴重時甚

至導致處理失效，因此需要增長曝氣機轉(zhuǎn)速以增長供氧量；當溶解氧值偏高時，

導致微生物過氧化，減少了其活性，也不利于處理，因此減小曝氣機轉(zhuǎn)速以減少

供氧量，最終使污水中日勺溶解氧保持在一定口勺范圍內(nèi)。

控制輸出信號

信號輸出部分重要包括兩個方面：一種是數(shù)字量輸出，即各類設備H勺接觸器;

此外一種是模擬量輸出，用來控制曝氣機變頻器。

(1)數(shù)字量輸出。控制各類設備口勺啟動和停止，包括：格柵機啟停、清污

機啟停、潛水泵啟停、潛水攪拌器啟停、污泥回流泵等設備。

（2）模擬量輸出通過PLC中P1D運算后代|數(shù)據(jù)，通過其功能模塊輸出控制

信號，該控制信號輸入到變頻器的控制端子上，變化變頻滯歐I輸出頻率，從而控

制曝氣機的轉(zhuǎn)速，最終到達控制污水中含氧量的觀定。

第三章污水處理控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置

3.1控制系統(tǒng)構成圖

(1)監(jiān)控系統(tǒng)圖

圖3-1污水處理監(jiān)控系統(tǒng)圖

(2)主控PLC框架配置圖

主控PLC框架配置圖

4

CP8U-01D3U-02RM--U-55M-U-55ZaU-55ZaU-05Tz

10-117—120-137-140-157'Q0-Q17^

擴U-55N3U-55N-'U-55N-'U-55N*-'U-05T*>U-05"

展電

源一160-177^1100-111120-1137^1140-1157^Q20-Q37^Q40-Q57P

17P

擴U-55Z”U-05"U-01AD^U-01AD^U-01AD^U-DMYP

,錢

電1160-1177"Q60-Q77^

源?，

圖3-2主控PLC框架配置圖

3.2遠程I/O框架配置圖

遠程I/O框架配置圖:

U-O2RSU-O5TU-05TU-O5T

Q100-Q117Q12O-Q137Q140-Q157

圖3-3遠程I/O框架配置圖

3.3模塊功能概述

(DU-01DM專門為華光SU-5/SU-6系列PLC而生產(chǎn)的數(shù)據(jù)通信模塊，使用

U-01DM就可以與其他PLC或上位計算機進行串行通信。

(2)U-55N數(shù)字量輸入模塊，輸入點數(shù)為16點，重要用來將外部某些信號

輸入到PLC,如行程開關信號等。

(3)U-05T數(shù)字量輸出模塊，輸出點數(shù)為16點，重要用來將控制信號輸出

到對應FJ器件，實現(xiàn)控制。

(4)U-01AD模擬量輸入模塊，用于將模擬量信號(電壓、電流)變換成數(shù)

字信號。本模塊具有4個通道，各通道將模擬輸入信號分時變換成(0^4095)或

(-4095^+4095)日勺數(shù)字信號，并逐一向CPU輸出。

(5)U-02RM和L1-02RS遠程I/O模塊，主控PLC運用LI-02RM模塊，采用串

行通信日勺方式控制擴展I/O。

(6)U-DMY填空模塊，它的外形尺寸和輸入/輸出模塊同樣。

第四章污水處理控制系統(tǒng)流程圖

4.1編程軟件

編程軟件采用華光企業(yè)為其生產(chǎn)日勺PLC而設計的編程軟件DirectS0FT2.3。

DirectS0FT2.3是WINDOWS環(huán)境下的）PLC編程軟件，使用以便、簡樸、功

能強大，運用它可進行程序設計、編程實現(xiàn)、編寫注釋闡明文檔、語法檢查及與

PLC進行通訊等。

4.2流程圖

程序重要根據(jù)SBR法污水處理工藝（進水、反應、沉淀、排水）、根據(jù)各環(huán)

節(jié)設備口勺運行狀況進行編制。詳細一種SBR池、一種周期的流程圖如圖6所示。

而整個工程有4個SBR池，整個工程的進程時序圖如圖5所示。

程序重要有如下幾種模式：自動模式、手動模式、報警模式等。

（1）自動模式在這種模式下，PLC將運行已經(jīng)設置好歐I程序和參數(shù)（合

用于一切都工作正常的狀況）。

（2）手動模式此模式重要是針對測試或出現(xiàn)問題時合用日勺（如水泵出現(xiàn)

故障、閥門開不到位等狀況）。本工程中，所有設備都具有手動功能。在手動模

式下，設備運行不再按照PLC程序運行，完全是通過人的操作來完畢。

（3）報警模式為了保證整個系統(tǒng)的安全運行，特設置了此模式。當SBR

池水位過高時，開始報警，防止SBR池內(nèi)水溢出。

-4<--4<-->U-->U-

u田mg+北也-4+IUrtr

卜2II--.Iz，u俄“卜gg?卜HF-4z

nAirnnvUi

p-->!<--4<-->1

二匚：符：ycdrHk-JLz

??ULCCxilli

圖4-1整個工程口勺進程時序圖

圖4-2一種SBR池子、一種周期的流程圖

4.3I/O對應的內(nèi)部寄存器地址

輸入量對應日勺內(nèi)部寄存器地址范圍R40400~R40423,因此對應日勺寄存器地址

從R40400開始。詳細對應關系如表lo

表1數(shù)字輸入量對應日勺內(nèi)部寄存器地址

數(shù)字輸入量內(nèi)部寄存器地址數(shù)字輸入量內(nèi)部寄存器地址

101—117R40400120-137R40401

140?157R40402160?177R40403

1100—1117R404041120-1137R40405

1140—1157R404061160-1177R40407

模擬量輸入模塊采用32點輸入方式，3個模擬量輸入模塊對應的輸入點依

次為12001237、12401277、13001337。詳細對應關系如表2所示。

表2模擬輸入量對應口勺內(nèi)部寄存器地址

模擬輸入量內(nèi)部寄存器地址模擬輸入量內(nèi)部寄存器地址

1200?1237R4041R404111240?1277R40412R40413

1300—1337R40414R40415

輸出量對應的內(nèi)部寄存器地址范圍為R40500"R40523o因此對應的寄存器地

址從R40500開始。詳細對應關系如表3所示。

表3數(shù)字輸出量對應H勺內(nèi)部寄存器地址

模擬輸入量內(nèi)部寄存器地址模擬輸入量內(nèi)部寄存器地址

Q0?QI7R40500Q20?必7R40R01

Q40?Q57R40502Q60?Q77R40503

遠程I/O只有輸出量，詳細對應關系如表4所示:

表4遠程I/O輸出量對應的內(nèi)部寄存器地址

模擬輸入量內(nèi)部寄存器地址模擬輸入量內(nèi)部寄存器地址

Q100?Q117R40504Q120?Q137R40505

Q140?Q157R40506

第五章污水處理控制系統(tǒng)日勺PLC程序

5.1系統(tǒng)外部接線圖

開關XOYO格柵池進水電機

1__1SRI—KM1

格柵池液位低XIYla格柵池高位報警

—B.HLI

格柵池液位高X2Y209調(diào)節(jié)池高位報警

B2HL2

調(diào)節(jié)池液位低X3Y3調(diào)節(jié)池進水

—

B3KM2

調(diào)節(jié)池液位高_一X4Y4反應池進水

B4KM3

X5Y5

反應池液位低1-反應池高位報警

B5HL3

反應池液位高X6Y6空壓機

B6—KM4

X7

反應池排污

除鹽池液位低1R7

Y7—KM5

除鹽池液位高

XIOvs反應池排水

-Y10

B8KM6

余氯儀濃度高

XllYll因除鹽池高位報警

B9HL4

余氯儀濃度高X12Y11I24除鹽池高濃度報警

BIOHL5

除鹽池排水

停止開關XI3YI3

t^TjSB2—KM7

手動格柵池進水電機X14YI4手動格柵池進水電機

—

JSB?KM8

手動調(diào)節(jié)池進水電機XI5Y15手動調(diào)節(jié)池進水電機

—

1SB4KM9

手動反應池進水電機XI6

YI1lAo手動反應池進水電機

LJ_JSB5—KM10

手動空壓機XI7Y17

1f手動空壓機

-1SB6—KMI1

手動反應池排污X20Y20手動反應池排污

?_?_?SB7—KMI2

手動反應池排水X21Y21手動反應池排水

iSBS一KMI3

手動除鹽池排水X22Y22手動除鹽池排水

KM14

1_1-?SB9

FX2N-48MR|_

1

—24V

COMC0M|

COM2

COM3

5.2程序流程圖

I5dco在Bd

5.3梯形圖

2a043aft

MlK18000

53T卜—(T1

圖5-3系統(tǒng)梯形圖

5.4程序仿真圖及系統(tǒng)闡明

進水電機Y000運行,格柵池進水。

X001Y001X014

3

X002

8

當格柵池液位到高液位時X002接通，高液位報警燈Y001接通，第三步中的IY001斷開,

格柵池停止進水。

MOX003Y002X015

11|Y003

MOXOOI

161——IF<Y002

調(diào)整池中低液位X003時，調(diào)整池進水電磁閥Y003接通，調(diào)整池進水。

MOX003Y002X015

111——I——<Y003：■

MOX001

16|Y002

調(diào)整池高位時高液位檢測計X004接通，高液位報警燈Y002接通，第10步中的Y002斷

開，調(diào)整池停止進水。

M0

19

輔助繼電器M0接通時，輔助繼電器Ml也接通。

MlT1Y005X016

21

MlK18COO

26和

6395

Ml接通，定期器T1開始計時，當液位沒有超過高液位警戒時，反應池的進水電磁閥開

始進水。

當T1計時結(jié)束時，第19步中的T1關斷，反應池停止進水，T2開始計時，在T2計時的

T3開始計時，在這T3口勺時段中排污泵Y007運行，排出污泥。

當T3計時結(jié)束時，第34步中的JT3關斷，排污泵Y007停止，同步T4開始計時，在

這時段中，排水電池閥Y010開始運行，反應池排水。

T1

56{RSTT1I

{RSTT21

{RSTT3

{RSTT1J

K18000

242

T1K30000

31{T2)

0

T2K18D00

12［卜<T3

0

T3K18C00

52已卜U)

0

當T4計時結(jié)束時，由第50步，進行重置各定期器。反應池重新運行。

MlT1Y005X016

211——>M■(Y001

M0X006

65—

當反應池中的液位抵達高液位時，X006接通，Y005高位報警接通，第19

步中的Y005關斷，Y004關斷，反應池停止進水。

MlX005

68—1———

T3T1M2YOUX021

46I.***(Y010

T3K18000

52和

202

當反應池口勺液位抵達低液位時X005接通，軸助繼電器M2接通，第41步

中日勺M2關斷，排水電池閥Y010關斷，反應池停止排水。

MUXU1U

71|Y011

T3T4M2YOUX021

161——<M(Y010)

T3K18300

52心

1626

當除鹽池中的液位抵達高液位時，X010接通，高位報警YOU接通，第41

步中的YOU關斷，反應池停止排水。T4仍然進行計時，給工人以處理日勺時間。

M0X011Y012X022

74T

當除鹽池中余氯儀檢測污水中鹽濃度低時，X011接通，排水電磁閥Y013

接通，除鹽池開始排水。

MOX011Y012X022

711——I——M