污水处理厂自动化监控系统设计样本.doc

污水解决厂自动化监控系统设计摘要随着人民生活水平提高和可持续发展战略需要，污水解决越来越受到社会注重。污水解决既可以起到环保作用，又可以实现水重复运用，节约水资源。为了提高污水解决质量和效率，同步节约人力、物力，设计一套自动化监控系统是十分必要。本文简介了中小型污水解决厂自动化监控系统整体设计方案。本污水解决厂设计采用倒置A/O解决工艺，设计解决污水规模为4万吨/天。整个监控系统分为三某些：一是现场数据采集某些，完毕数据采集功能；二是现场控制单元，分现场控制柜和PLC站，现场控制柜重要完毕手动控制，PLC站重要完毕数据解决、自动控制及通讯功能；三是上位机监控某些，重要监视现场各工艺流程运营状况并实行远程控制功能。本文以工艺流程为线索，简介了系统总体设计方案、各PLC站设计、重要参数监测、通信网络和上位机监控界面开发。核心字：可编程逻辑控制器,自动化控制,组态软件AbstractWith the improvement of living standards and the needs of sustainable development,sewage treatment has aroused much attention of the society.It can play a role in environmental protection,and Can deal with water reuse to conserve water resources.In order to improve the quality and efficiency of sewage treatment，and save manpower and raw materials,designing an automatic monitoring system is very necessary.This thesis introducing the overall design plan of middle and small scale Sewage treatment plantsautomatic monitoring systems.Sewage treatment plant uses invert A/O processing technique and conducts sewage treatment 40,000 tons per day.The whole supervisory system consists of three parts.The first part is field data collection,which completes the data acquisition function.The second part is scene control unit.It is divided into two parts-scene control cubicle and the PLC station.Scene control cubicle mainly completes the task of hand control;PLC stands mainly competes the tasks of data processing,automatic control and communication.The third part is superior monitoring.The main function of it is to monitor the operation of various technical processes and implement remote control.This thesis introduced the overall project design,the design of each PLC station,the monitor of key parameter,the sequence of technical process,communication network and PC monitoring software.Keywords： Programmable Logical Controller，Automatics Control,Soft Panel. 目 录1 绪论11.1污水解决国内外发呈现状11.2课题意义及背景21.3课题研究内容31.4 章节安排42 工艺流程简介52.1 污水解决指标52.2 污水解决基本工艺办法72.3 本系统采用工艺简介72.3.1 倒置A/O工艺简介82.3.2 本系统工艺流程93 控制系统方案设计103.1 污水解决自控系统难点103.2 设计原则113.3 设计思想113.4 系统构成123.4.1 系统构造图123.4.2 各单元功能描述124 控制系统硬件设计144.1 仪表系统144.1.1 仪表选型原则144.1.2 本系统重要仪表154.2 PLC01站设计154.2.1 粗格栅154.2.2 提高泵房164.2.3 细格栅174.2.4 沉砂池184.2.5 氧化沟184.2.6 二沉池194.2.7 污泥回流泵房194.2.8 鼓风机房204.2.9 消毒出水池204.2.10 控制柜设计214.3 其她PLC站设计304.4 中央监控室314.5 数据通讯系统314.5.1 以太网简介324.5.2 工业以太网在本系统应用345 控制系统软件开发355.1 PLC编程355.1.1 编程软件355.1.2 PLC编程365.2 上位机监控画面设计425.2.1 组态软件简介435.2.2 组态王6.52在本系统中应用456 总结与展望536.1 总结536.2 对将来研究展望53参照文献55道谢56附录571. 绪 论随着经济高速增长，水需求在不断增长，而地球上水资源却在萎缩。可运用水源特别是都市周边水源污染等因素使得水资源缺少和水体污染己经成为各国面临严峻问题。水污染导致了巨大经济损失，水资源短缺制约了经济可持续性发展。水资源缺少将是21世纪人类面临最大挑战之一，如何更好地减少水污染以及污水回收运用，已经成为科学家们研究课题。1.1污水解决国内外发呈现状美国、日本、西欧等某些发达国家，较早实现了工业当代化，环境问题特别是水资源污染严重性也较早显现出来。19世纪以来，经济发达国家相继浮现了环境污染和社会公害问题。这些国家政府高度注重，投入了大量人力、物力、财力进行污水解决研究，建设了大量污水解决厂【1】。美国是当前世界上污水解决厂最多国家，平均5000人就有1座，其中78%为二级生物解决厂；英国共有解决厂约8000座，平均7000人l座，几乎所有是二级生物解决厂；日本都市废水解决厂约630座，平均20万人l座，但其中二级解决厂及高档解决厂占98.6%；瑞典是当前污水解决设施最普及国家，下水道普及率99%以上，平均5000人1座污水解决厂，其中91%为二级生物解决厂。这些国家经验表白，大力兴建二级污水解决厂对改进水体卫生状况起了很大作用。这些国家在研究水解决新理论和工艺同步，也注重污水解决自控系统研究，先后投资研究高效型、智能型、集约型污水解决设备和自动化控制仪表。某些发达国家通过几十年努力，污水解决率已经达到了80%，成功解决了来自于都市和工业水污染问题。同步某些国家开始注重污水回用，如以色列污水回用率达到了90%。水资源短缺是国内基本国情之一，国内人均水资源占有量只有世界人均水平四分之一，解决水资源短缺问题就必要对污水进行解决和再运用。国内当前都市污水解决率还相称低。据记录，当前全国年排污量约为350亿立方米，全国超过80%都市污水未经任何有效收集解决就直接排放到附近水体。全国90%以上都市水域受到不同限度地污染，近50%重点城乡集中饮用水源不符合取水原则。近年来，各地不断发生水体污染影响生产、生活事故。近年来国家和地方政府对污水解决事业也越来越注重，先后启动了治理“三河三湖”工程，获得了明显效果。记录，全国城乡污水解决率为25%，依照建设部“到中华人民共和国城乡污水解决率要达到60%”规划目的，到“十一五”末，中华人民共和国将需新建1000座污水解决厂，全国城乡污水集中解决能力将达到10000万立方米/日左右。然而，同发达国家相比，国内都市污水解决事业无论数量、规模、普及率还是机械化、自动化限度，都存在着较大差距。1.2课题意义及背景国内污水解决事业起步较晚，当前还处在发展阶段，对水解决研究，特别是自动化控制设备方面研究远远落后于发达国家。前几年国家环保总局曾对国内55个都市5000多套工业废水解决设施进行了大规模调查。成果表白，运营效果好和比较好只占24%，而建成后没能运营或解决能力达不到设计能力一半设施竞占63.8%。可见国内污水解决技术仍处在较低水平。此外，国内经济发展水平还比较低，资金匮乏，投资力度局限性等诸多因素，导致当前发达国家大批水解决公司大举进军国内水解决市场。国内某些都市污水解决厂全套引进了国外设备和技术，虽然获得一定效果，但所有引进国外技术存在如下问题：1.引进费用昂贵；2.维护费用昂贵，维护不以便；3.没有结合国内国情；4.不利于培养国内有关专业工程技术人员。为了变化国内污水解决技术现状，中央政府、关于决策职能部门和研究机构都倾注了较大注意力，非常注重开展这方面研究。国家自然科学基金列出专项，支持开展污水解决厂自动控制系统研究。因而，对于国内这样一种污染严重、水资源短缺国家，研制出一批能满足排放规定、解决效果好、运营费用低、国产化限度高且自动化水平较高污水解决控制系统对国内经济发展具备重大现实意义。为更好贯彻国家环保基本国策和可持续发展战略，改进都市环境，增进经济发展，投资兴建污水解决厂十分必要。本文以此对污水解决厂自控系统进行了研究。1.3课题研究内容本课设计应用先进工业控制计算机、可编程控制器、工业自动化组态技术、电力电子控制技术以及网络通信技术等，结合污水解决厂特点，设计出运营状态和参数可以自动检测和自动控制、具备自动故障应急解决能力并且具备网络通信能力高性能、高可靠性污水解决厂自动化监控系统。本文研究内容涉及如下几种某些：1）理解污水解决工艺，分析各设备在污水厂地理位置分布及控制特性，拟定总体控制方案。2）自动控制系统控制柜设计及各工艺段控制程序开发；3）上位机监控软件开发；上位机人机界面采用北京亚控公司组态王6.52开发，与西门子PLC、进行数据通讯，完毕数据采集、解决、监督及控制功能。1.4章节安排1.绪论，简介了污水解决国内外发呈现状，课题意义、背景及研究内容等；2.简介了污水解决工艺流程；3.简介了控制系统总体设计；4.简介了控制系统硬件设计；5.简介了控制系统软件设计；6.对全文进行了总结并对课题将来研究前景进行了展望。2. 工艺流程简介2.1污水解决指标为了表征废水水质，衡量污水解决系统效果，国家规定了许多水质指标。水质指标重要涉及温度（T）、悬浮固体浓度（SS）、氧化还原（ORP）、化学需氧量（COD）、硫化氢浓度（H2S）、溶解氧（DO）、混合液悬浮固体浓度（MLSS）、酸碱度（PH）、有毒有害有机污染物、细菌总数、总大肠杆菌数等。下面将重要简介悬浮固体浓度（SS）、氧化还原（ORP）、化学需氧量（COD）、溶解氧（DO）、酸碱度（PH）等几种惯用指标【2】。理解这些指标有助于全面掌握污水在物理学、化学和生物学方面特性，并掌握污水解决流程和其最后办法。1悬浮固体（SS）悬浮固体是水中未溶解非胶态固体物质，在条件适当时可以沉淀。悬浮固体可分为有机性和无机性两大类，反映污水汇入水体后将发生淤积状况，其含量单位为mg/L。2氧化还原（ORP）ORP是英文Oxidation-Reduction Potential缩写,它表达溶液氧化还原电位。ORP值是水溶液氧化还原能力测量指标,其单位是mv。它由ORP复合电极和mv计构成。ORP电极是一种可以在其敏感层表面进行电子吸取或释放电极,该敏感层是一种惰性金属,普通是用铂和金来制作。参比电极是和PH电极同样银/氯化银电极。3化学需氧量（COD）化学需氧量（COD，chemical oxygen demand），是指在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化为CO2和H2O所消耗氧量，单位为mg/L。当以重铬酸钾为氧化剂时，化学需氧量表达为CODCr；当以高锰酸钾为氧化剂时，化学需氧量表达为CODMn。与BOD【3】相比，COD能在较短时间内，较精准地测出废水中耗氧物质含量，而不受水质限制，但它不能像BOD那样表达出微生物氧化有机物量。在都市污水解决分析中，惯用BOD5/COD比值来分析污水可生化性。可生化性好污水BOD5/COD0.3。4溶解氧（DO）溶解氧是指溶解在水里氧量，普通记作DO，用每升水里氧气毫克数表达。水中溶解氧多少是衡量水体自净能力一种指标。它跟空气里氧分压、大气压、水温和水质有密切关系。在20、100kPa下，纯水里大概溶解氧9mg/L。有些有机化合物在喜氧菌作用下发生生物降解，要消耗水里溶解氧。如果有机物以碳来计算，依照C+ O2= CO2可知，每12g碳要消耗32g氧气。当水中溶解氧值降到5mg/L时，某些鱼类呼吸就发生困难。水里溶解氧由于空气里氧气溶入及绿色水生植物光合伙用会不断得到补充。但当水体受到有机物污染，耗氧严重，溶解氧得不到及时补充，水体中厌氧菌就会不久繁殖，有机物因腐败而使水体变黑、发臭。5酸碱度（PH）酸度和碱度是污水重要污染指标，用PH值来表达。普通生活污水呈中性或弱碱性，工业污水多呈强酸或强碱性。普通污水PH值均在6.59，当PH9都会影响生物解决，并对混凝土和金属有腐蚀作用，这时需要进行污水预解决并对解决设备进行防腐蚀解决。5温度（T）废水温度过高而引起危害叫做热污染，废水温度过高，使水体溶解氧浓度减少，相应含氧量随之减少，另一方面，水温升高会导致生物耗氧速度加快，促使水体中溶解氧更快耗尽，水质迅速恶化。因而必要控制废水温度，普通废水温度控制在35以内。2.2污水解决基本工艺办法污水解决就是采用各种技术与手段，将污水中所含污染物质分拜别除、回收运用，或将其转化为无害物质，使水得到净化。当代污水解决技术，按解决限度划分，普通分为三级解决：一级解决，又称物理解决，重要是去除污水中呈悬浮状态固体污染物质，通过一级解决后污水，可去除50%左右悬浮物，BOD普通只能去除30%左右，达不到排放原则。二级解决，又称生化解决，它是都市污水解决厂核心，重要去除水中呈胶体和溶解状态有机污染物。经二级解决后，BOD去除率可达90%以上，污水中BOD值可降至20.30mg/L，有机污染物达到国家规定排放原则。三级解决，又称深度解决，目在于进一步去除二级解决未能去除污染物质，其中涉及微生物未能降解有机物和氮、磷等可以导致水体富营养化可溶性无机物质【4】。生物法具备净化能力强、费用低廉、运营可靠性好等长处，是污水解决6重要办法，在污水解决领域中占有重要地位。国内现阶段都市污水解决以生物法为主，以物理法和化学法为辅。以生物法为主解决工艺重要有活性污泥法、A/O法、A/O法、SBR法、MSBR法、UNITANK法、及DAT-IAT法等。2.3本系统采用工艺简介国内是世界上最大发展中华人民共和国家，经济实力还比较薄弱，因而某些流程长、投资大、管理复杂污水解决工艺并不适合国内国情。因此，设计应用适合国内国情简捷、高效、实用污水脱氮除磷工艺即A/O工艺是都市污水解决厂首选。2.3.1 倒置A/O工艺简介A/O艺，是当前较为流行具备一定代表性污水生物脱氮除磷技术。该工艺生化某些由厌氧（A1） 、缺氧（A2） 、好氧（O）三池构成。形成所谓A1/A2/O布置形式。通过近年系统研究，证明了该工艺不但在脱氮除磷【5】效果方面优于常规A/O工艺，并且工艺流程见（图2.1）更为简捷；图2.1 倒置A/O工艺流程图倒置A/O工艺特点是：1）缺氧区位于工艺系统首端，优先满足反硝化反映对碳源需求，强化了解决系统脱氮功能，避免了回流污泥携带硝酸盐对厌氧释磷不良影响，也使所有回流污泥所有经历完整厌氧释磷与好氧吸磷过程。2）聚磷菌通过厌氧释磷后直接进入生化效率较高好氧环境，在厌氧状态下形成吸磷动力可以得到充分运用，提高了解决系统除磷能力。3）将常规A/O工艺污泥回流系统与混合液回流（好氧混合液与缺氧混合液）系统合二为一构成了唯一污泥回流系统，工艺流程大大简化，不但便于运营管理，也使投资与运营成本大大下降【6】。2.3.2本系统工艺流程本工艺设计采用倒置A/O工艺，其总工艺流程见（图2.2）图2.2 污水解决厂总工艺流程图本污水解决厂涉及污水解决和污泥解决两个系统。污水解决系统涉及进粗格栅、提高泵房、细格栅、沉砂池、鼓风机房、氧化沟（缺氧池/厌氧池/好氧池）、二沉池、消毒出水池等，污泥解决系统涉及污泥泵房、脱水机房等几某些。本污水解决厂污水解决流程是：污水经污水排放管网进入粗格栅，滤除大块固体悬浮物后，再由提高泵将污水提高到细格栅，滤除细小漂浮物和浮渣，然后流入沉砂池，进行砂水分离，去除水中密度较大无机颗粒，以保护后续解决设施证常运营。然后污水进入氧化沟，进行生化解决。经生化解决后污水进入二沉池进行污泥沉淀，通过污泥沉淀后污水经紫外线消毒后到出水池，最后排放。二沉池分离一某些生物活性污泥回流到氧化沟，另一某些剩余污泥流经污泥泵房进入污泥解决系统，剩余污泥进入贮泥池，最后进入脱水机房进行脱水解决，脱水解决后就可进行二次运用。 3. 控制系统方案设计3.1污水解决自控系统难点污水解决是个多参数（如液位、水质成分、流量、压力等）、多任务（如污水输送、风量控制、水泵开停等）、多设备（如格栅机、水泵、鼓风机、阀门等），并且具备随机性、时变性和耦合性复杂系统【7】，因此污水解决是个复杂过程。污水解决自动控制系统控制难点重要体当前如下几种方面【8】：1. 系统规模大普通污水解决厂规模较大，系统工艺复杂，流程长，各工艺过程地理分布相距较远，因此控制系统规模也较大，是一种多变量、多参数、多回路、大滞后、非线性复杂系统。2. 连锁控制污水解决先后工序之问存在互锁关系，而有些参数在线检测仪存在滞后、较大误差等问题，这样会影响控制实时性和控制精度，因而需要研究污水控制对象特性，选取适当控制参数，保证预期控制质量。3. 大滞后污水解决涉及到生化反映过程，如污水曝气过程，从鼓风机开始鼓入空气，到检测到污水中含氧量变化约3到5分钟，是一种大滞后过程。在解决这个问题时，有控制方略过于复杂（如采用神经网络控制），有过于简朴（如单回路定值调节），因此研究人工智能与控制理论结合控制方略，具备重要意义。4. 污水解决厂诸多设备都是大功率、大能耗设备，有必要考虑设备保护和合理配备使用以及节能问题。鼓风机房是污水解决厂耗能大户，自控系统优化控制对节能具备重要意义。5. 污水解决厂工作环境恶劣，干扰频繁，将会影响控制系统可靠性和稳定性，必要分析干扰来源，研究对于不同干扰源行之有效抑制或消除办法。6. 控制系统中存在网络通信，如何实现较高通信速率和通信质量，开放通信接口，建立完整、可靠综合自动化系统，也是需要考虑问题。3.2设计原则污水解决控制系统设计要遵循国内国情，设计时按照如下原则进行：A）严格执行环保各项规定，保证经解决后污水排放水质达到关于排放原则；B）采用系统应技术先进、运营可靠、操作维护管理简朴，将先进性和可靠性有机结合；C）在保证解决效果前提下尽量减少工程投资和运营成本；D）采用系统必要是开放，可扩展。远期对本期工程能延用且不影响其功能。3.3设计思想依照污水解决工艺规定及现场环境，本系统重要采用了工业控制计算机（IPC）+可编程控制器（PLC）+现场检测仪表监控模式。本控制系统通过现场检测仪表采集工艺参数，PLC作为重要现场控制单元，依照污水解决工艺流程读取现场仪表信号及各被控设备状态信号，同步将控制信号传至各控制设备。运用IPC作为上位机，进行复杂数据解决。通过工业以太网将各控制站、中央控制室工程师站相连，形成一种完整通讯网络，实现监控。整个自动化监控系统构成SCADA（Supervisory Control and DataAcquisition）系统，完毕数据采集、解决、监视及对现场设备进行控制功能。3.4系统构成3.4.1系统构造图整个系统由中央控制室、各分布PLC控制站和现场仪表及电控柜构成三级监控网络。系统构造如图3.1所示。图3.1 系统构造如图3.4.2各单元功能描述一、中央控制级中央控制级分为中央控制室及厂长室远程管理监控计算机。中央控制室设有工程师站和操作员站。工程师站既能完毕系统组态、调试及控制参数在线修改和设立等，又能完毕对整个污水解决厂数据采集、监控，报表及打印等功能：操作员站重要完毕对整个污水解决厂数据采集、监控，报表及打印等功能。在系统正常工作时，工程师站可兼作操作员站，以便了监视与操作，并提高了系统可靠性。背投显示全厂工艺设备运营状态、工艺参数以及工艺流程，以便直观理解全厂一状况并对浮现问题做出迅速反映。厂长室远程管理监控计算机以工业以太网形式与本系统相连，以便于厂长对整个系统进行管理和监控，并针对实际状况精确发出操作命令。二、分析式控制站监控系统共设PLC01PLC03三个分布控制站。现场PLC完毕对各点信号采集及控制，提高了系统可靠性与可维护性。现场PLC站通过工业以太网与中央控制室工程师站连接。当控制模式选取置于“远程”位置时，操作人员将不能运用电气控制柜或电控箱上启/停按钮对设备进行运营/停止操作，此时设备控制权交给计算机控制，PLC将依照操作员站控制指令，由PLC控制程序“自动或“手动控制设备运营。三、现场控制柜及仪表系统各现场控制柜具备两某些功能，一是进行现场手动操作，二是与各个PLC站连接，将各设备状态信号传送到PLC有关采集模块。现场手动操作具备比分布控制站和中央控制室更高优先权，只有将状态选取丌关打到自动状态，远程控制程序才起作用。因此在进行自动控制调试前，一方面要完毕对现场各控制柜调试，在保证现场设备安全前提下才干进行远程控制。仪表系统用来持续测量污水解决厂工艺流程中重要工艺参数，并将测量数据送入计算机数据采集及监控系统。整个污水厂过程检测仪表分散设立于各个工艺解决构筑物内及工艺管道上。4. 控制系统硬件设计要构成一种控制系统，一方面应依照控制规定对硬件进行选型配备，然后通过网络把各部件连接起来，形成控制系统框架。再通过软件编程、组网，从而形成一种能实现一定功能规定系统。本系统硬件设计涉及仪表选型、各PLC站详细设计、中央监控室设计及数据通讯网络选取等。4.1仪表系统根据污水解决厂生产工艺特点和介质特性，为了保证工艺操作安全可靠，正常运营，现场仪表必要及时、精确地反映出工艺动态参数，因此仪表系统设计尤为重要。4.1.1仪表选型原则仪表选型应依照工艺装置规模、工艺流程特点和操作规定等因素拟定控制方式进行，重要有如下几种原则：(1)选用仪表必要性能先进、运营稳定可靠；(2)在满足工艺规定前提下，不必追求过高测量精度，以节约投资。量程选取应保证仪表长期工作在满量程2/3左右。(3)仪表防护级别应不低于IP65，在短时浸水场合，防护级别为IP67，在长期浸水场合，防护级别为IP68；(4)仪表应便于安装、检修，部件可换性好；(5)在同一工程项目中，仪表品种规格不适当过多，应力求统一。本系统采用现场传感器和变送器以美国HACH公司高性能测量仪表为主。HACH公司为国际知名仪表生产公司，其产品在国内外有大量相似工矿状况应用实例，产品相称可靠，且产品技术指标如量程、精准度、环境温度、工作压力、电磁干扰、防护级别、防暴级别等通过严格测试，并已获得有关认证，符合ISO、ISA、IEC原则。4.1.2本系统重要仪表依照工艺和控制规定，本系统重要对重要仪表参数进行检测：表4.1 本污水解决厂所需仪表类型及数量超声波液位差计带传感器，支架安装2个超声波液位计带传感器，支架安装3个溶解氧测定仪在线分析，杆式安装支架2个污泥浓度计空气自动清洗，浸入式支架1个ORP仪电极保护套，浸入式支架1个硫化氢监测仪防爆接头，分体式1个泥位计带传感器，支架定制2个PH/T计电极保护套，浸入式安装2个压力变送器5个流量计传感器，变送器4个4.2 PLC01站设计PLC01站重要负责粗格栅、提高泵、细格栅、沉砂池、氧化沟、二沉池、回流泵房、鼓风机房、消毒出水池等位置仪表数据采集及设备远程监控。4.2.1粗格栅在粗格栅渠共设有2个粗格栅，粗格栅重要作用是去除污水中大块漂浮物。粗格栅可以依照PLC程序与上位机设定期间或粗格栅先后液位差实现自动启停。粗格栅启停可由上位机直接远程控制，也可以通过现场控制柜实现手动控制。4.2.2提高泵房提高泵房水泵重要用来将粗格栅渠流出污水提高到细格栅渠。在提高泵房，需要测量和控制是三台提高泵运营状态以及它们启停。提高泵控制原理图如图4.1图4.1 提高泵控制原理图三台提高泵通过切换开关既可手动控制也可自动控制，自动控制过程大体如下：一方面通过上位机设定每一台提高泵启动液位，普通状况下，若液位比较低就只启用一台提高泵，即可使水位维持在中水位，当水位上涨到第二台设定启动液位时则再启用第二台提高泵，若此时水位依然继续上涨，超过第三台设定启动液位则启用第三台提高泵。还可以设定高/低液位报警，当液位超低或超高时都会报警。为检测提高泵水位，在提高泵房前安装超声波液位计，它检测水位范畴是010米，输出420mA模仿电流信号，送入PLC通过进一步解决运算后通过以太网传播到中控室并在上位机上监视。超声波液位计采用时间行程原理，由传感器向物体表面发射超声波，物体反射回波并能被传感器接受，液位计算出脉冲传送与接受时间T，再用声速C计算出探头到液位表面距离，公式为：DC.T /2 。依照顾客输入水池深度E得到液位LED。除此之外，还装有H2S和COD检测仪，用于检测进水H2S和COD值。4.2.3细格栅设立细格栅目在于拦截污水中大量细小漂浮物，为污水解决厂各类设备提供更好运营条件。对于细格栅控制，可通过现场柜实现手动控制，也可对细格栅进行远程控制。细格栅运营状态信号送至PLC站，以监视其运营状况。细格栅也要和螺旋压榨机实现联动，以保证设备安全。为检测细格栅先后水位差，在格栅先后安装液位计。变送器输出420mA电流信号，接入PLC站，然后送往中央控制室上位机监测显示。PLC可以依照细格栅先后液位差对细格栅进行自动启停控制。细格栅后装有流量计，测量进水流量，输出420mA电流信号，送入PLC并在中控室监视。流量计可同步测量液体流速、液位、瞬时流量、合计流量，具备断电、掉信号记忆功能。采用国际上先进超声波流速测量技术，与专门水位传感器装置相结合，通过智能性流量积算仪，可以精准地完毕各种不同截面形状管道内水流量精准计算，实现所需要流量测量和积算。4.2.4沉砂池为检测污水PH值和温度，在曝气池前安装了PH+温度计，其输出420mA模仿信号送入PLC，再送到中控室监视。沉砂池作用是为了避免砂粒对解决工艺和设备带来不利影响。砂粒进入生化池内会使污泥刮板过度磨损，缩短更换周期；进入曝气池，在池底沉积，减少有效容积，有时还会堵塞微孔扩散器；大量砂粒进入浓缩池将也许堵塞排泥管路，使排泥泵过度磨损；砂粒进入带式压滤脱水机将大大损伤脱水机，并使滤布过度磨损。以上状况足以阐明除砂对污水解决重要性，也是都市污水收集系统杜绝砂粒进入污水管道因素。沉砂池是在池一侧通入空气，使污水沿池旋转迈进，从而产生与主流垂直横向恒速环流。通过调节曝气量，控制污水旋流速度，可使除砂效率稳定。沉砂池内部有一台除砂机、一种提砂阀、一种洗砂阀、一台砂水分离器和两台鼓风机，除砂机其重要作用是将砂粒吸走，需要对其进行监测和控制。除砂机启停，可由现场控制柜手动控制，也可以由中央控制室上位机进行远程控制。除砂机、鼓风机、洗砂阀、提砂阀与砂水分离器实行联动运营。联动顺序：除砂机洗砂/提砂阀鼓风机砂水分离器。整套除砂系统设备除了可以联动运营外，每个设备也可以单独运营。4.2.5氧化沟氧化沟集缺氧、厌氧、好氧于一体，依次分为缺氧区、厌氧区和好氧区三某些，运用综合池内大量活性污泥中各类微生物降解污水中有机物并除磷脱氮。在氧化沟中装有氧化还原电位检测仪、污泥浓度计、含氧量测定仪，以监视氧化还原电位、污泥浓度、含氧量。以上仪表变送器均输出420mA电流信号，接入PLC站，然后送往中央控制室上位机监测显示。池内有4台搅拌机，通过切换开关可实现由控制柜手动控制，远程控制或PLC自动控制。4.2.6二沉池二沉池重要设备为2台刮泥机。有机污染物在活性污泥微生物作用下，沿氧化沟进行新陈代谢和降解，污泥混合物流入二沉池，在二沉池沉淀、分离，二沉池澄清水排放。运营刮泥机，大某些活性污泥流入污泥回流泵房，返回氧化沟。可手动控制：由现场控制柜按钮来控制刮泥机启停。也可自动控制：可实现上位机远程控制，或自动程序定期控制。4.2.7污泥回流泵房污泥泵房内重要设备涉及3台污泥回流泵。污泥回流泵重要功能是将活性污泥送回生化反映池，将剩余污泥泵送入污泥贮池进行均质解决。其运营状态可以在中央控制室监视。可手动控制，由现场操作箱来实现各泵启停；也可自动控制。在污泥泵房中安装超声波液位计，其信号送入PLC站，并送入中控室监视。液位开关完毕下限停泵保护。4.2.8鼓风机房鼓风机房有3台离心式鼓风机，鼓风机重要功能是对氧化沟进行曝气增长氧化沟溶解氧浓度，其运营状态可以在中央控制室监视。可手动控制，由现场操作箱来实现各泵启停；也依照DO仪表测量值送入PLC通过进一步解决运算后通过以太网传播到中控室进行自动控制。鼓风机控制原理图如图4.2图4.2 鼓风机控制原理图4.2.9 消毒出水池消毒出水池重要设备涉及4清水泵。清水泵重要功能是将通过解决合格清水排放回大自然环境中。其运营状态可以在中央控制室监视。可手动控制，由现场操作箱来实现各泵启停；也可自动控制。在消毒出水池中安装有超声波液位计、PH计、SS计、COD计、出水流量计，各仪表信号送入PLC站，并送入中控室监视。4.2.10 控制柜设计4.2.10.1可编程控制器（PLC）概述国际电工委员会（IEC）在1985年PLC原则草案第三稿中，对PLC做了如下定义【9】：“可编程序控制器是一种数学运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定期、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式、模仿式输入和输出，控制各种类型机械或生产过程。可编程序控制器及其关于设备，都应按易于使工业控制系统形成一种整体，易于扩充其功能原则设计。”可编程序控制器重要功能涉及开关量控制、限时控制、计数控制、步进控制、数据解决、模仿量解决、通讯及联网等。它不但可以取代老式继电器控制系统，还可构成复杂工业过程控制网络，是一种适应当代工业发展新型控制器。PLC种类诸多，使其在实现功能、内存容量、控制规模等方面都存在较大差别，因而，PLC分类没有一种严格统一原则，而是按I/O点数、功能等进行大体分类【10】。1依照I/O点数分类I/O点数在256点如下称为小型机，普通只有逻辑运算、定期、计数、移位等功能，合用于开关量控制。I/O点数在256点至1024点之间，称为中型机，它除了具备逻辑运算功能，还增长了模仿量解决、数据传送、数据通讯等功能，可完毕既有开关量、又有模仿量复杂控制。I/O点数在1024点以上称为大型机，其功能更加完善，可以进行中断控制、智能控制、远程控制等，可用于大规模过程控制，构成分布式控制系统或整个工厂集散系统。2依照构造、形状分类从构造和形状上看，PLC可分为整体式和模块式两种。普通小型机多为整体式构造。这种构造PLC，其电源、CPU、I/O部件等都集中配备在一起，有甚至所有装在一块印刷电路扳上，构造紧凑、体积小、重量轻、价格低、容易装配在工业控制设备内部，比较适合于生产设备单机控制。模块式构造PLC各某些以单独模块分开设立。这种PLC普通由机架底板联结各模块（也有PLC为串行联接，没有底板），底板上有若干插座，使用时，各种模块直接插入机架底板即可。这种构造PLC配备灵活、装配以便、易于扩展，可依照控制规定灵活配备各种模块，构成各种功能不同控制系统。普通大中型PLC均采用这种构造。3依照生产厂家分类PLC生产厂家诸多，比较有代表性PLC有：日本欧姆龙（OMRON）公司C系列，三菱（MITSUBISHI）公司F系列、东芝（TOSHIBA）公司EX系列、美国通用电气（GE）公司GE系列、德国西门子（SIEMENS）公司S7系列等。PLC种类虽然千差万别，但它们均有许多共同特点。1）编制程序简朴；2）控制系统构成简朴、通用性强；3）抗干扰能力强、可靠性高；4）易于操作及维护；5）设计、施工、调试周期短。4.2.10.2 PLC控制柜设计PLC柜是实现现场自动控制核心。各PLC分布控制站重要负责采集现场各个传感器信号，除了把信号转换后传给上位机，由上位机进行显示和控制外，还要依照控制规定对现场控制柜和执行机构做出相应自动控制，因此各分站PLC不但具备中心控制作用，并且起着数据中转站作用。由此可见，对PLC选型十分重要，PLC选型重要考虑如下几方面：1）CPU解决速度：CPU执行指令速度越快，扫描周期越短，实时性越好；2）CPU存储器性能：存储器存储程序和数据，存储器容量要达到规定；3）I/O点数：I/O点数要达到规定，并留有充分备用点；4）通信能力：通信速度和可扩展性也是一种重要指标。一西门子 S7简介S7-300 是由各种模块部件所构成，各模块能以各种不同方式组合在一起。这表白可将控制系统依照需要设计成不同应用。除了模块之外，顾客其她所需要就是一种DIN 原则导轨。各模块安装在导轨上，并用螺丝固定。这种构造形式既可靠又电磁兼容。背板总线集成在各模块上，通过将总线连接器插在模块机壳背后，使背板总线联成一体。最多8个模板可一起装在一种机架上（中央控制器/扩展单元）。S7