毕业论文-基于S7-300PLC污水处理系统中的应用

保证后续处理设施能正常运行，是由一组（或多组）想平行的金属栅条和框架组成，倾斜安装在进水的渠道里，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。其主要由进水井、过水渠组成。

格栅采用阶梯式格栅：阶梯式格栅除污是从国外的一种新型格栅除污设备，其运作特点是没有耙斗，使用成排的阶梯式栅条，靠隔排栅条固定，隔排栅条可移动，运作时栅条向上旋转，将截留的栅渣输送至上一个阶梯，一级一级到达顶部的卸料口。阶梯式格栅是一种自清式棒式细格栅，具有去除污物效率高、耐磨损、体积小、结构灵活和可提升出水面维修等优点。常见的其他类型细格栅清污机安装就位后，地面以上部分一般有2m高度，而阶梯式细格栅只需约0.6m，所需净空较低，可降低厂房高度。

2.沉淀物

其按使用功能分为初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池是生物处理法中的预处理，去除30%的BOD5和55%的悬浮物；二次沉淀池是生物处理构筑物后，是生物处理工艺的组成部分。其按水流方向分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池三种。平流式沉淀池的池型是长方形，一端进水，另一端出水，储泥斗在池进口；竖流式沉淀池的池内水流由上而下，而拂柳是沉淀池的水流向四周辐流，他们的池型多位圆形，也有放行或多边形的，在池中央进水，池四周出水，储泥斗在池中央。

沉淀池一般有竖流式、平流式、斜管/斜板式、以及辐流式等等。根据位置可分为初沉、中沉和后面的二沉地，初沉主要是出沙和SS（大颗粒悬浮物），中沉和二沉一般是沉降活性污泥或者化学反应产生的其它污泥。其作用是用来处理废水中的固体悬浮物，使进入下一个沉淀池的废水渣滓更少；否则，直接排入二级沉淀池会堵塞过滤通道。无法实现二次果绿的目的。

3.曝气池

曝气池是生化处理的主反应池，是污水处理的主要工艺阶段。利用活性污泥法进行污水处理的构筑物。池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件。

曝气池说简单点就是普通的活性污泥池，曝气池利用活性污泥法进行污水处理的构筑物。池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件。

4.污泥消化池

消化污泥是经过好氧消化或厌氧消化的污泥，所含有机物质浓度有一定程度的降

低，并趋于稳定，又被熟污泥。在好氧或厌氧条件下进行消化，使污泥中挥发物含量降低到固体相对地不易腐烂和不发恶臭，污泥厌氧消化的目的：减少污泥体积、稳定污泥性质、提高污泥的脱水效果、利用产生的甲烷气体。

典型的污泥处理的工艺流程，包括四个处理或处理阶段。第一阶段为污泥浓缩，主要目的是使污泥初步减容，减小后续处理构筑物的容积或设备容量；第二阶段为污泥消化，使污泥中的有机物分解；第三阶段为污泥脱水，是污泥进一步减容；第四阶段为污泥处置，采用某种途径将最终的污泥予以消纳。

2.5 污水处理厂集散控制系统

DCS是分散控制系统（Distributed Control System）的简称，国内一般习惯称为集散控制系统。集散控制系统是以微处理为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。

1.DCS的特点

(1)高可靠性：由于DCS将系统控制功能分散在各个计算机上实现，系统结构采用容错设计，以此当一台计算机出错时不会导致系统的其他功能的丧失。此外，由于系统中的各个计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具体特定结构和软件的专用计算机，从而系统的可靠性大大提高。

(2)开放性：DCS采用开放式、标准化、模块化，系统中各个计算机采用局域网方式通信及传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机便捷的连入系统通信中或从网络中卸载下来，几乎不会影响其它计算机的工作。

(3)灵活性：通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软件组态，即确定测量与控制信号及相互连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组形成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。

(4)协调性：各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。

2.分散控制系统的结构

从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。

过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。

操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。

管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS），作为DCS更高层次的应用，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。

DCS的控制程序：DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。

典型的DCS体系结构如图2.5.1所示：

操作员站操作员站工程师站其他功能站系统网络现场控制站主处理器现场控制站主处理器I/OI/OI/OI/O现场总线网络现场总线网络现场I/O现场总线仪表现场I/O现场总线仪表 图2.5.1典型的DCS体系结构

3.分散控制系统过程控制站的组成

DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成。

I/O：控制系统需要建立信号的输入及输出通道，这就是I/O。DCS中的I/O一般是模块化的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器（调节阀）。

I/O单元：通常，一个过程控制站由几个机架组成，每一个机架可以摆放一定数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元，同在一个过程站中只能有一个CPU单元，其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。

第三章硬件部分设计

3.1 PLC工作原理及特点

国际电工委员会IEC对对PLC的定义：是一种数字运算操作的电子系统，是专门为在工业环境下应用而设计的。不仅可以进行逻辑控制，也可以对模拟量进行控制。它采用一类可编程的存储器，由于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数与算数操作等面向用户的指令，并通过数字量或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩冲其功能的原则设计。

1.基本工作模式 PLC分为停止和运行模式

(1)停止模式：当处于停止工作模式时PLC只进行内部处理和通信服务等内容。 (2)运行模式：分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段。

2.PLC的工作方式

集中采样、集中输出、周期性循环扫描，“串行”工作方式。

(1)扫描周期：PLC是以循环扫描来工作的，每一次扫描所用的时间称为扫描周期。与CPU的运算速度、I/O点的情况、程序的长短等有关。一般1-10ms/K。

(2)输出滞后：指从PLC的外部输入信号发生变化至它所控制的外部信号发生变化的时间间隔。一般由输入模块的滤波时间、输出模块的滞后时间、扫描方式引起。

(3)由于PLC是集中采样，在程序处理阶段即使发生了变化，输入映像寄存器中的内容也不会变化，要到下一个周期的输入采样阶段才会发生改变。

3.PLC的特点

(1)高可靠性：大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，另外还采取了屏蔽和滤波等抗干扰措施，平均故障时间3-5万小时。

(2)丰富的I/O借口：对不同的工业信号（如交流、直流、电压、电流、开关量、模拟量、脉冲等）都有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备（如按钮、行程开关、接近开关、传感器、变送器、电磁线圈、电机的启动等）直接连接。

(3)灵活性：不必为每套设备配置专用的控制装置，只需改变程序就可。