清洗地膜污水处理自动控制系统的设计.doc

目 录摘要1前言21地膜污水的概况2 1.1 地膜污水的危害2 1.2 国内外地膜污水的处理技术3 1.2.1 氧化沟处理技术3 1.2.2 生物接触氧化法处理技术3 1.2.3 兰绿藻处理技术3 1.2.4 曝气生物滤池处理技术3 1.3 污水处理工艺技术的现状及发展4 1.4 污水处理的基本方法4 1.5 污水处理的目的和意义4 1.6 国内外污水自动控制系统研究现状52 CASS污水处理介绍及流程图5 2.1 CASS污水处理工艺5 2.2 CASS工作周期设计6 2.3 CASS污水处理主要处理单元及设备6 2.3.1通用动力设备6 2.3.2专用的机械设备7 2.3.3 主要处理单元7 2.4 CASS工艺7 2.4.1系统整体工艺结构7 2.4.2系统逻辑结构8 2.5系统特点83 CASS污水处理系统的硬件设计9 3.1污水处理模型流程9 3.2分配PLC输入/输出9 3.3 PLC的输入输出接线图103.4 电气接线图114 CASS污水处理系统的软件设计11 4.1 PLC可编程控制器114.2污水处理系统中的自动和手动两种方式12 4.2.1 污水处理系统中的自动方式12 4.2.2 污水处理系统中的手动方式12 4.3文本显示屏12 4.4 PLC-梯形图及程序语句145 程序调试和运行14 5.1 调试过程14 5.1.1调试步骤及主要内容如下14 5.1.2本设计实物模型调试15 5.2 运行结果156结论15谢辞17参考文献18附录119 附录222 清洗地膜污水处理自动控制系统的设计摘要：本文研究污水处理方法之循环活性污泥系统（Cyclic Activated Sludge System，即CASS工艺）的工艺流程及设计，根据循环活性污泥系统的特点，对污水处理自动控制系统进行总体设计，从系统的硬件和软件方面阐述了基于P L C的具有远程控制功能的集散控制系统，通过远程操作和现场控制，使得污水处理系统的自动化程度大大提高。关键词：污水处理；PLC；控制系统；CASS工艺；可编程控制器The control system design of Cleaning mulch wastewater auto-treatment Abstract: This paper studies the recycling of sewage sludge treatment systems (Cyclic Activated Sludge System, or CASS process) process and design, According to the characteristics of cyclic activated sludge system, the sewage treatment system for the overall design of automatic control, From the aspects of the hardware and software system is presented based on PLC has remote control functions of distributed control system, Through the remote operation and on-site control, making the sewage treatment system greatly increased the degree of automation.Keyword: sewage treatment; PLC; control system; CASS process; programmable controller前言随着我国经济的快速发展，环境污染已成为我们不得不面对的问题，环境治理特别是污水处理更是我们的重中之重。污水处理的目的是用某种方法把污水中的污染物质分离出来,或者将其转化分解成无毒无害的稳定物质,从而使污水得到净化。我围水资源的短缺和污染现象尤其严重，国家对水环境保护意识不断增强，对污水处理过程自动化程度要求不断提高，利用先进的控制技术和设备对污水处理过程进行监控是满足上述要求的最有效手段。1 地膜污水的概况1.1 地膜污水的危害随着农业现代化的不断发展，农村使用地膜已成为确保农业高产稳产的重要手段。但是随着地膜覆盖栽培年限的延长，残留地膜回收率低，土壤中残膜量逐步增加，极易造成地膜污染。 地膜覆盖是一项成熟的农业栽培技术，保水保肥、保持湿度，有效地增加和延长作物生长期，确保了农作物产量的提高。然而，塑料属于高分子化合物，熔融指数（MI）高，极难降解，既不受微生物侵蚀，也不能自行分解，其降解周期一般为200300年，降解过程中还会溶出有毒物质。据统计，我国地膜年残留量高达三四十万吨，残膜率达40多，也就是说，有近一半的地膜残留在土壤中，这无疑是一个极大的隐患。随着使用地膜栽培年限的延长，残留地膜若得不到及时回收，必然给后人带来难以解决的污染危害，对农业可持续发展构成严重威胁。残留地膜对环境的危害主要表现为以下四个方面：（1）对土壤环境的危害：土壤渗透是由于自由重力，水向土壤深层移动的现象。由于土壤中残膜碎片改变或切断土壤孔隙连续性，致使重力水移动时产生较大的阻力，重力水向下移动较为缓慢，从而使水分渗透量因农膜残留量增加而减少，土壤含水量下降，削弱了耕地的抗旱能力。甚至导致地下水难下渗，引起土壤次生盐碱化等严重后果。另外，残地膜影响土壤物理性状，抑制作物生长发育。地膜材料的主要成分是高分子化合物，在自然条件下，这些高聚物难以分解，若长期滞留地里，会影响土壤的透气性，阻碍土壤水肥的运移，影响土壤微生物活动和正常土壤结构形成,最终降低土壤肥力水平，影响农作物根系的生长发育，导致作物减产。（2）对农作物的危害：由于残膜影响和破坏了土壤理化性状，必然造成作物根系生长发育困难。凡具有残膜的土壤，阻止根系串通，影响正常吸收水分和养分；作物株间施肥时，有大块残膜隔离则隔肥，影响肥效，致使产量下降。据兵团环境部门测定种子播在残膜上，烂种率达6.92，烂芽率5.17，棉苗侧根比正常减少4.87.6条，23片真叶期棉苗死亡1.19，子叶期棉苗死亡3.08，现蕾期推迟35天。株高降低6.7cm12.9cm,有关调查资料表明，残膜对玉米产量影响的差异达到显著水平。每公顷有187.5Kg残膜的土地，生产9420kg玉米，比无残膜的对照田减产玉米909kg。减产率8.8。（3）对农村环境景观的影响：由于回收残膜的局限性，加上处理回收残膜不彻底，方法欠妥，部分清理出的残膜弃于田边、地头，大风刮过后，残膜被吹至家前屋后、田间、树梢、影响农村环境景观，造成“视觉污染”。 （4）对牲畜的危害：地面露头的残膜与牧草收在一起，牛羊误吃残膜后，阻隔食道影响消化，甚至死亡。 总之，从地膜污染对环境和作物产量产生的危害可以看出，地膜栽培农田中残留地膜量，大都接近或达到了能使作物减产的临界值。因此，防治地膜污染已经是一项十分紧迫而又有重要意义的工作1。1.2国内外地膜污水的处理技术1.2.1 氧化沟处理技术(OD)氧化沟技术属于活性污泥法的一种变化形式2,一般氧化沟采用的技术参数接近于延时曝气法,但它可以根据所处理污水的水质不同而采用不同的技术参数,使系统相当于传统曝气法和高负荷活性污泥法,其水流混合特征介于完全混合式曝气和推流式中间,按其构造特征和运行方式基本上分为如下几种:卡罗塞尔(Caroussel) 型氧化沟;导管式氧化沟;多沟交替工作型氧化沟;奥尔伯型(Orbal) 氧化沟;曝气沉淀一体化氧化沟。另外,按氧化沟的充氧方式又可以将氧化沟分为垂直表面曝气、转盘转刷水平推流曝气、射流曝气等。1.2.2 生物接触氧化法处理技术污水流过固定载体表面时,只要营养物质与供氧充足,净化微生物就会在载体表面逐步增殖,形成生物膜,生物膜是高度亲水的,亦是微生物高度密集的场所,膜的表面生长着各种类型的微生物,并形成有机污染物细菌原生动物的食物链。由于微生物的不断增殖,膜的厚度不断增加,当膜增到一定厚度时,在氧不能进入的内层深部转变成为厌氧状,形成厌氧生物膜。这样,生物膜便由厌氧与好氧两层组成。在生物膜内外,生物膜与水层之间进行着多种物质的传递,空气中氧溶解于流动水层中,通过附着水层传递给生物膜,供微生物呼吸,污水中的有机物,由流动水层传给附着水层,然后进入生物膜,通过细菌代谢活动而被降解3。这样流动分解和机体的新陈代谢,产生了CO2 等无机物,随污水排到空气中,使污水得到净化;同时,当污水流经值料时,滤料压实状态利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用,截溜污水中的大量悬浮物。当滤池运水层在其不断流动中逐步得到净化。当厌氧层增厚,其代谢产物增多时,好氧层的稳定状态会遭到破坏,生物膜在载体上的固着力减弱,生物膜老化脱落,载体上又形成新的生物膜,从而达到不断更新的目的。1.2.3 兰绿藻处理技术克拉克. 亚特兰大大学的微生物学家朱迪丝. 本德尔(Judith Bender) 介绍了一种无需错综复杂的污水净化厂,只用兰绿藻处理的技术4。这些青紫细菌能廉价和有效地净化有机化合物与重金属污染的水体。青紫细菌和碎草产生出一种“皮革般的粘乎乎的基体”。本德尔报告了美国艺术与科学研究院(AAAS) 组织,文中把它称为一种“微生物垫”。本德尔推测这种垫可能产生负电荷,它能结合水中其它细菌上附着的带正电的原子,而达到处理污水的目的。1.2.4 曝气生物滤池处理技术曝气生物滤池是生物接触氧化和过滤技术相结合的一种污水处理工艺,其特点是不设二沉池,通过反冲洗实现再生,处理负荷高,出水水质好,占地面积少。曝气生物滤池净化功效主要有过滤、吸附和生物代谢。滤池工作时,滤池中的填料作为微生物附着的载体,在其表面形成的生物膜具有较好的吸附作用,当污水流经载体表面时,有机物就会从污水中转移到附着在生物膜表面的水中去,被生物膜所吸附；滤池底部曝气,空气中的氧就通过曝气系统进入水层,再通过传质进入生物膜,生物膜上的高浓度微生物在氧的参与作用下对有机物作用一定时间后,随着截留的悬浮物(SS) 和老化的生物膜的增多5,过滤水头损失不断增大,出水水量减少,则需对滤池进行反冲洗,使填料得以再生,从而进入下一个周期,实现污水的连续处理。1.3 污水处理工艺技术的现状及发展“七五”、“八五”、“九五”国家科技攻关课题的建立与完成，使我国在污水处理新技术、污水再生利用新技术、污泥处理新技术等方面都取得了可喜的科研成果，某些研究成果达到国际先进水平同时，借助于外贷城市污水处理工程项目的建设，国外许多新技术、新工艺、新设备被引进到我国，AB(吸附一生物降解工)法、氧化沟法、A/O工艺、A/A/O(微曝氧化沟)工艺、SBR(序批式间歇活性污泥法)法在我国城市污水处理厂中均得到应用6。污水处理工艺技术由过去只注重去除有机物发展为具有除磷脱氮功能。国外一些先进、高效的污水处理专用设备也进人了我国污水处理行业市场，如格栅机、潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、沼气锅炉、污泥消化搅拌系统等大型设备与装置。我国80年代以前建设的城市污水处理厂大部分采用普通曝气法活性污泥处理工艺，由于该工艺主要以去除BOD5和SS为主要目标，对氮磷的去除率非常低。为了适应水环境及排放要求，一些污水处理厂正在进行改造，增加或强化脱氮和除磷功能。 AB法污水处理工艺于80年代初开始在我国应用于工程实践。由于其具有抗冲击负荷能力强、对PH值变化和有毒物质具有明显缓冲作用的特点，故主要应用于污水浓度高、水质水量变化较大，特别是工业污水所占比例较高的城市污水处理厂。 目前氧化沟工艺是我国采用较多的污水处理工艺技术之一。应用较多的有奥贝尔氧化沟工艺，由我国自行设计、全套设备国产化，已有成功实例。DE型氧化沟和三沟式氧化沟在中高浓度的中小型城市污水处理中也有应用。采用卡罗塞尔氧化沟工艺的城市污水处理厂大部分为外贷项目。 多种类型的SBR工艺在我国均有应用，如属第二代SBR工艺的ICEAS工艺，属第三代的CAST工艺、UNI-TANK工艺7等。随着我国对水环境质量要求的提高，使得新建城市污水处理厂必须考虑氮磷的去除问题。由此开发了改良A/A/O工艺和回流污泥反硝化生物除磷工艺，并已开始在实际工程中应用。如泰安污水处理厂、青岛李村河污水处理厂、天津北仓污水处理厂、北京清河污水处理厂等。1.4 污水处理的基本方法（1）一级处理(也称预处理)。即采用物理方法处理,使废水初步净化,主要处理对象是水中大颗粒悬浮物。采用的分离设备一般为格栅、沉沙池及沉淀池等。（2）二级处理。在一级处理的基础上,再进行生物化学处理。其处理对象是废水中的胶体状和溶解的有机物。采用的方法有活性污泥法、生物膜法和生物塘法等好氧生物处理和厌氧生物处理等。经二级处理的水,可供工业回用。（3）三级处理(亦称高级处理、废水深度处理)。主要处理对象是水中难以降解的金属离子、高碳化合物以及水体中的病毒、细菌等。常用的方法有吸附法、离子交换法、反渗透法以及清毒法等。经三级处理后的水,可作饮用水。1.5 污水处理的目的和意义传统的污水处理厂的运行离不开人工的经验知识，各个工艺流程阶段都需要人工的干预，采用人工方式检查与记录水厂生产数据的方式。因为污水处理过程很复杂，有很多不确定性和模糊性，许多操作过程与作用之间机理还不清楚，而传统的PID控制方法需要精确的数学模型和分析过程，无法处理复杂的污水处理过程，所以一般由人工来完成整个过程的闭环控制。而过于依赖人工操作则会给带来太多的人为因素，不利于系统的稳定性，同时也难以进一步提高企业的效益。自动控制应用自动化仪器仪表或自动控制装置代替人自动地对工业生产过程进行控制，使之达到预期的状态或性能指标，自动化技术在污水处理行业得到了广泛应用8。污水厂自控系统的运行，将实现车间无人值守，提高全厂生产组织和调度指挥水平。1.6 国内外污水自动控制系统研究现状现代污水处理采用计算机控制日益普遍，现在许多国内外的大中型污水厂均采用自动控制系统进行控制，在厂区范围内设置多台现场计算机，对整个污水处理过程实行多环路控制，其中包括鼓风机曝气、化学药剂（絮凝剂、氯气）投加、泵房机组控制等。国内的污水处理自动化控制起步较晚，但是随着这几年的发展，取得了一些进步。目前，国内的污水处理的控制水平大体可以分为三个层次：（1）手动操作：采用常规的分散仪表对污水处理过程中的液位、流量、温度、浊度、PH 值等性能指标进行离线或在线采集，根据数据得到控制要求，操作员在现场控制主要设备，如闸门开闭、电机启停、鼓风机调节等，在这种控制模式下，控制完全由人工在现场操作，工艺参数得不到可靠保证，污水处理后出水质量难以保证，稳定性差，且工人操作劳动强度大，容易发生错误，使得设备和装置不能工作在最佳的状态。但是这种控制方式投资少、容易实现，主要在一些小型的污水处理场合应用。（2）半自动控制：通过数据采集器等手段采集局部过程量送入控制室，一般在控制室设有工艺模拟显示屏或上位机，在模拟屏或上位机上显示液位、流量、温度、浊度、PH 值等性能指标以及电机、闸门运行状态，随生产过程进行监控，上位机操作人员可在模拟屏或操作台上遥控部分设备的启停，而某些设备的控制就需要联系现场操作人员，由现场操作人员手工控制，生产中的数据需要人工记录。这种控制方式需要人工的频繁干预，中间存在认为联系的延迟，从而影响出水水质的稳定，但这是目前国内中、小型污水处理厂较多采用的方式。（3）全自动控制：采用计算机技术与多层次的网络结构对污水处理的全程生产机，一般下位机采用可靠的PLC 作为控制单元9，运行先进的控制算法，实现现场设供需进行无人值守全自动控制。生产过程中的各种信号通过相应的变送送入下位备的实时控制。作为上位机的工控计算机采用标准的通信协议和数据库，通过以太网实现信息的集成管理和远程控制。上、下位机之间通过网络传送采集参数和远程控制参数。这种方式是目前自动控制的发展方向。2 CASS污水处理介绍及流程图2.1 CASS污水处理工艺 CASS（Cyclic Activated Sludge System）工艺是一种具有脱氮除磷功能的以序批曝气一非曝气方式运行的充一放式间隙活性污泥处理工艺，在一个反应器中完成有机污染物的生物降解和泥水分离的处理功能。CASS工艺是循环活性污泥技术（CAST）的一种型式10。其主要原理是：把序批式活性污泥法（SBR）的反应池沿长度方向分为两部分，前部为预反应区，后部为主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，对进水水质、水量、pH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程，完成对污水中有机物质的降解。CASS工艺同时能够比较充分发挥活性污泥的降解功能。也能够减轻二沉淀池的负荷，有利于提高二沉池固液分离效果。 完整的CASS工艺运行周期一般可分为四个阶段11：（1）曝气阶段 在此阶段曝气系统向反应池内供氧，一方面满足好氧微生物对氧的需要，另一方面有利于活性污泥与有机物的混合和接触，从而使有机污染物被微生物氧化分解。同时，污水中的NH3-N也通过微生物的硝化作用转化为NOx-N。（2）沉淀阶段 停止曝气后，微生物继续利用水中剩余的溶解氧进行氧化分解。随着反应池溶解氧的进一步降低，微生物有好氧状态向缺氧状态转化，并发生一定的反硝化作用。与此同时，活性污泥几乎在静止沉淀的条件下进行分离，活性污泥沉至池底，下一周期继续发挥作用。（3）滗水阶段 在污泥沉淀到一定深度后，滗水器系统开始工作，排出反应池内上层处理水。此时液相主体逐渐过渡到厌氧状态，聚磷菌在厌氧状态下完成磷的吸收过程。在滗水过程中，由于沉降于池底，浓度较大，可根据需要启动排污泵将剩余污泥排至污泥消化池中，以保持反应器内一定的活性污泥浓度。（4）闲置阶段 闲置阶段的时间一般较短，主要保证滗水器在此时间段内上升到原始位置，防止污泥流失。如果在此阶段进行曝气，则有利于恢复污泥活性。2.2 CASS工作周期设计CASS生物池以一定的时间序列运行，运行过程包括进水-曝气、静止沉淀、排水排泥、闲置四个阶段，不同的运行阶段的运行方式可根据需要进行调整。在同一时间各池的工作时序均不同，不会发生重叠，同一时间只有一个反应池滗水，自动控制及操作管理较简单。进水曝气阶段CASS主反应区内边充水边曝气，同时池内的回流污泥泵连续不断的向预反应区回流污泥。此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的氨氮通过微生物的硝化作用转化为硝态氮；静止沉淀阶段CASS主反应区不充水也不曝气，此时微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解，生物池逐渐由好氧状态向缺氧状态转变，开始进行反硝化反应，活性污泥逐渐沉到池底，上层水逐渐变清；排水排泥阶段CASS主反应区的滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液，同时池内的剩余污泥泵向污泥调节池输送剩余污泥。此时，生物池逐渐由缺氧状态过渡到厌氧状态，继续进行反硝化反应。实际运行过程中，由于滗水器的滗水能力是按最不利的情况进行设计选型的，而这种最不利情况不易出现，故实际滗水时间通常要比设计滗水时间短，其剩余时间通常用于CASS主反应区内污泥的闲置，以恢复污泥的吸附能力12。2.3 CASS污水处理主要处理单元及设备2.3.1 通用动力设备（1）水处理用风机：主要有离心鼓风机、罗茨鼓风机两种，国内离心风机的开发和生产已取得很大的进展，开发新型高速离心风机，采用了先进的三元流叶轮、可调节进风、出风口导叶，具有高效节能、流量可调节范围大、结构较紧凑、噪声偏低、可靠性高的特点。自八十年代末开始我国对原有罗茨风机进行了重大技术改造，1993年由机械部组织的系列罗茨风机联合设计圆满完成，其结构先进，三化程度高，基本达到国外同类产品水平，特别是三叶、低噪音罗茨风机的研制成功。可以满足水工业用风机的技术要求。（2）水处理用阀门：主要包括蝶阀、闸阀、止回阀和阀门电动装置等。阀门是水工业中使用数量大的一种设备。目前骨干企业已能按ISO国际标准、DIN德国标准、AWWA美国标准等设计制造各种阀门，部分厂家的产品达到了国际先进水平。虽然国内阀门行业的整体水平有了较大的提高，但普遍存在着外观质量差距较大的问题，今后在改善铸造工艺方面仍需加强技术改造。同时他需要注重对国际先进闸阀产品的引进消化吸收，改进国产闸阀材料消耗大，动作欠灵活等缺陷，以赶上国际先进水平。（3）水处理用水泵：主要包括单级单吸、单级双吸、污水泵、螺杆泵、深井泵、无堵塞泵等。污水泵是污水厂关键设备之一，八十年代开始引进西德里茨公司技术生产潜水污水泵，引进KSB公司技术生产卧式和立式污水泵。以后，又连续开发生产的潜水离心泵、潜水轴流泵、潜水混流泵等，目前的使用量大。2.3.2专用的机械设备水处理专用机械设备13包括拦污机械、除砂及刮泥机械、曝气及搅拌设备、浓缩脱水设备、加药消毒设备、沼气利用设备、氧化脱盐设备、污泥后处置设备等。2.3.3 主要处理单元（1）格栅 选用旋转式格栅除污泥机SGS-1000型2台，栅条间隙15mm，栅条间设有一台电动葫芦，以方便格栅检修。（2）调节池 调节池内的穿孔管曝气系统进行重新改造和完善，并增设液位控制系统，使提升泵由调节池水位控制，实现自动开启（可手动控制）。（3）沉砂池 沉砂定期从池底排入晒砂池，晒干后定期清理。（4）CASS池 CASS是本工艺的关键构筑物，根据污水厂的规模设计有效容积，池体沿宽度方向分4格，每格可独立运行，也根据其规模设计主反应区和预反应区长度、池深、有效水深、周期排水比、污泥负荷。（5）水下曝气机 曝气机具有充氧效率高，无噪声的优点，克服了鼓风曝气机噪音大、占地面积大、管道布置复杂的缺点，而且安装维修方便，一台发生故障，单独维修，其他仍可正常运行。此外，还可以根据进水水质的变化调整泵的开启台数，在不影响处理效率的情况下达到经济运行的目的。（6）滗水器 CASS工艺的特点是程序工作制，它可根据进水及出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果。滗水器是CASS工艺中的关键设备，滗水器在运行过程中设有线位开关，保证滗水器在安全行程内工作。（7）刮泥机 去除产生的剩余污泥（8）污水厂自动控制系统 CASS工艺之所以在国外得到广泛的应用，得益于自动化技术发展及在污水处理工程中的应用。CASS工艺的特点是程序工作制，它可根据进水及出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果。整套控制系统采用现场可编程控制（PLC）与微机集中控制。2.4.CASS工艺2.4.1系统整体工艺结构如图2-1所示: 图2-1 系统工艺结构图2.4.2系统逻辑结构 经分析考察,可知有下列参数需要实现自动监控：调节池高/低液位;CASS池高/低液位;滗水器位置;污泥池高/低液位;组/细格栅启/停;进水泵启/停;污泥回流泵启/停;滗水器运行/停止;压滤机启/停;曝气机运行/停止。系统除了要完成测控任务外,还要具有良好的人机交互界面14,所以系统的逻辑结构如图2-2: 图2-2 系统逻辑结构图2.5.系统特点（1）本系统适宜处理城市生活污水、酒厂污水、食品工业污水;（2）本系统具有一定的组态功能,能够适应本质变化较大的环境15; （3）可对现场设备实现保护控制,延长了现场设备的使用寿命,并大大减少了异常情况的发生,提高了可靠性; （4）自动化程度高,操作界面形象直观,提供语音报警功能,易于使用;提供人员管理功能和历史记录功能,便于进行事故分析;（5）废水中和处理的过程是，当处理池达到给定的水位时，启动压缩机，池中爆气头开始爆气，进行搅拌，混合均匀后(时间长短可以设定)，测量池中PH值。如果池中呈酸性，程序控制自动加碱使之中和，使PH值达到68.5之间的排放标准16。如果PH值大于8.5时从贮水池抽酸性水或将处理池的碱性水抽一部分到贮水池，再从阳床进一部分酸性水，充分混合达到排放标准，启动排放阀排放。3 CASS污水处理系统的硬件设计3.1污水处理模型流程如图3-1: 图3-1 污水处理模型流程3.2分配PLC输入/输出表3-1 输入端口表地址号符号名称用途X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8SB9SB10SB11SB12启动按钮停止按钮自动按钮手动按钮高液位按钮低液位按钮污水提升泵按钮备用泵按钮排泥机按钮电磁阀按钮曝气机按钮刮泥机按钮表3-2 输出端口表地址号符号名称用途Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10Y11HL0HL1HL2HL3HL4HL5HL6HL7HL8HL9高液位指示灯低液位指示灯污水提升泵指示灯备用泵指示灯排泥机指示灯电磁阀指示灯曝气机指示灯刮泥机指示灯运行指示灯故障指示灯3.3 PLC的输入输出接线如图3-2：图3-2 PLC的输入输出接线3.4 电气接线图如图3-3：图3-3电气接线图4 CASS污水处理系统的软件设计4.1 PLC可编程控制器三菱FX1S系列PLC把优良的特点都融合进一个很小的控制器中。是三菱PLC家族体积最小的精典产品。FX1S系列是适应于极小规模控制的、大小只有一张卡那么大的PLC。FX1S系列作为小型PLC，却具有完整的性能和通讯功能等扩展性。所以，FX1S系列可以用于那些以前用小型PLC无法控制的广阔领域。 控制规模： 1030点（基本单元；10/14/20/30点） 特点： （1）集成型高性价比；CPU、电源、输入输出合为一体；通过使用显示模块和功能扩展板，可以非常简便地实现系统升级。 （2）机身小巧，高速运算；基本指令：0.550.7s/指令；应用指令:3.7数100s/指令。 （3）使用放心，存储量大的存储器规格 ；2000步EEPROM存贮器 ；没有电池，无需维护。 （4）丰富的软元件资源；辅助继电器：512点，定时器：64点，计数器：32点 ，数据寄存器：256点。 （5）面向海外的产品适合各种安全规格 定位和脉冲输出功能： 三菱FX1S系列PLC单元可以同时输出2点100KHz脉冲，配备有7条特殊的定位指令，包括零返回、绝对位置读出、绝对或相对地址表达方式以及特殊脉冲输出控制。 4.2污水处理系统中的自动和手动两种方式 4.2.1 污水处理系统中的自动方式自动控制：当按启动按钮和低液位时，会显示液位，污水泵抽水，直到抽水完毕。泵开启后，采用PLC自带的时间继电器用联锁控制后面机器的启动。4.2.2 污水处理系统中的手动方式手动控制：由手动控制泵的运动时间和开启数目。手动开启排泥机与电磁阀，后关闭排泥机与电磁阀，然后开启曝气机曝气，打开刮泥机刮泥，最后水流入二沉池自动沉淀。4.3 文本显示屏选用的MD306文本显示屏是一个小型的人机界面，主要与各类PLC配合使用，以文字或指示灯等形式监视、修改PLC内部寄存器或继电器的数值及状态，从而使操作人员能够自如地控制机器设备。MD306可编程文本显示器有以下特点：（1）通过编辑软件TP200在计算机上制作画面，自由输入汉字设定PLC地址，使用串口通讯下载画面；（2）通讯协议和画面数据一同下载到显示器，无须PLC编写通讯程序；（3）对应机种广泛，包括，西门子、三菱、欧姆龙、松下、施耐德、永宏、LG、台达、AB等主流PLC，包括自由通讯等通用协议，以下应用于KINCO伺服驱动的ECOSTEP协议；（4）具有密码保护功能；（5）具有报警列表功能，逐行实时显示当前报警信息；（6）具有可选的具有时钟模块的型号，可以提供实时时钟；（7）20个按键可被定义成功能键，有数值输入小键盘，操作简单，可替代部分控制柜上机械按键；（8）自由选择通讯方式，RS232/RS422/RS485任选；（9）带背景光STN液晶显示，可显示24个英文字符*4行；（10）显示器前表面符合IP65构造，防水、防油。采用组态软件编写画面。手动控制，当按ESC键时，返回初始画面，其他键按自己设定的显示流程画面。具体画面如图4-1：图4-1文本显示屏图4.4 PLC-梯形图及程序语句梯形图：附录1指令表：附录25 程序调试和运行污水处理自动控制系统设计、安装完成后，进行系统的调试和试运行，发现并解决设备、仪表、程序、工艺等方面出现的问题，检验系统是否实现工艺设计目标，即出水各项指标达到设计要求。5.1 调试过程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。5.1.1调试步骤及主要内容如下：（1）单体调试：在PLC子站现场操作显示终端上调试单个设备、仪表是否工作正常。（2）单元调试：在PLC子站现场操作显示终端上调试多个相关的设备与仪表，是否协同工作正常。（3）单站调试：在PLC子站现场操作显示终端上调试该PLC子站的程序，即一个相对独立工艺流程的设备与仪表是否协同工作正常。（4）网络通讯调试：调试中控室上位机与各PLC子站通讯是否工作正常；（5）集中控制调试：在中控室人工操作控制、检测现场设备与仪表是否工作正常，程序自动控制是否正常。（6）带负荷调试：解决实际连续运行的各种问题；如变配电设备工作是否正常，校核进出水、回流以及剩余污泥流量，校核各种仪表，检测进水水质，测量流速，测量并记录设备的电压、电流、功率和转速等；（7）工艺控制参数的确定：设计中的工艺控制参数是在预测的水量、水质条件下确定的，而实际投入行时的污水厂其水量、水质往往与设计有较大的差异，因此，必须根据实际水量水质情况来确定合适的工艺控制参数；（8）试运行：模拟工厂正常运行与维护。5.1.2 本设计实物模型调试（1）首先检查各个泵及接触器的接线是否正确。（2）在检查控制面板上各个指示灯及启停按纽是否安装正确无误。（3）检查各联络设备,如PLC板子与模型及计算机之间的接线是否无误。（4）确定电源供电正常。（5）开启模型调试,看其是否满足要求,直到达到标准为止。5.2 运行结果运行结果如实物模型结果。6 结论CASS工艺在很多国家都得到广泛的推广与应用，并已建成投产了300多座CASS工艺污水处理厂，其技术基本成熟。自90年代初CASS工艺引入中国以来，由于该工艺的高效和经济性，目前应用势头迅猛，受到环保部门及用户的广泛关注和一致好评，其应用和研究也越来越收到国内同行业专家、学者的重视和关注。采用这一技术，可除去污水中悬浮固体、BOD5和COD，并具有脱氮除磷的作用，有利于污水处理后的回用，开发第二水源。再加上其占地面积少、工艺流程简单、与其他工艺组合灵活，对于原有城市污水处理厂改、扩建用地少等情况有更大的适应性。目前，CASS工艺在国内主要应用于需脱氮除磷的城市污水、小区生活污水及啤酒、屠宰、印染、制药等行业废水的处理，取得了良好的处理效果，为CASS法在我国的推广应用奠定了良好的基础。本文主要通过对CASS工艺分析及应用设计得出以下结论：（1）在城市污水处理中，CASS工艺具有耐冲击负荷强、出水水质好、有利于回用等特点。（2）CASS工艺显然具有工艺流程简单、设备费用低、占地少、能耗低、运转费用省、自动化程度高等优点，但对整个工艺中氮磷的去除机理仍需进一步研究，以期达到更好的处理效果。污水处理系统的社会效益巨大，但运行成本高，处理厂的经济效益差。所以应用计算机控制技术，实现污水处理工艺的半自动、全自动监控，提高污水处理厂的技术管理水平，合理使用和配置处理设备，具有非常现实的意义。实践证明，污水处理控制系统的方案是可行的，且用户界面操作良好，易于学习。系统具有良好的通用性、可扩展性和可维护性。通过以上设计可使，大大降低了工人的劳动强度，提高了管理水平。系统采用现代先进的以太网通讯和无线通讯技术，实现了系统现场控制层、监控管理层和远程环保部门之问的通讯连接。解决了污水处理备工艺过程地理分布相距较远，难于集中控制管理的问题，同时具有节约成本、高效、节能的特点，具有很高的实用性。大学四年一晃即逝，这次毕业设计是我由学校走向社会的重要一步，在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计我发现，这不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺，要学习的要实践的东西还很多。这次设计过程中自己查阅了很多资料，感觉受益良多。设计期间我和同学不断交流探讨，彼此取长补短，同时能熟练操作AUTOCAD、PLC 等软件。总之，通过此次设计使我对自动化系统有了进一步的了解，让自己在工作岗位上有可能出现的错误以及一些不良习惯提前被自己发现，使自己更加的了解自己，为在以后的学习和工作中取得更大进步打下了坚实的基础。谢 辞经过近一个学期的努力，我已经顺利完成了毕业设计。毕业设计得以完成，要感谢的人实在太多了，首先要感谢.老师，因为毕业设计是在.老师的悉心指导下完成的，虽然老师有时很忙，但仍抽出时间帮助我们。.老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，以及平易近人的人格魅力对我影响深远。徐老师指引我设计的方向和架构，并指正出其中误谬之处，使我有了思考的方向。在此，谨向.老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！谢谢.老师在我设计过程中给予我的巨大地帮助。同时，设计的顺利完成，离不开其它各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在整个设计过程中，各位老师、同学和朋友积极的帮助我查资料和提供有利于设计的建议和意见，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法，在他们的帮助下，才使设计得以不断改