基于PLC的工业污水处理控制系统的设计

得工业污水处理系统的数据传输与通信变得可能，并且也可实现其远程监控。 利用PLC作为控制器的工业污水处理系统主要涉及两个方面：一是信号输入；二是控制输出信号。 2.5.1信号输入

工业污水处理系统信号输入检测方面主要涉及四类信号的监测，主要包括：按钮的输入检测、液位差的输入检测、液位高低的输入检测，以及曝气池中含氧量的输入检测。

（1）按钮输入检测。大多数为人工方式控制的输入检测，主要有自动按钮、手动按钮、格栅机启动按钮、清污机启动按钮、潜水泵启动按钮、潜水搅拌机启动按钮、污泥回流泵按钮、曝气机工频、变频按钮，以及变频加速减速按钮等。

（2）液位差输入检测。检测粗细格栅两侧液位差，用来控制清污机的启动与停止。

（3）液位高低输入检测。检测进水泵房和污泥回流泵房中液位的高低，用来控制潜水泵或污泥回流泵的启动和停止，以及投入运行的潜水泵的数量。

（4）含氧量输入检测。以上三种都为数字量输入，该输入为模拟量输入。曝气过程是工业污水处理系统中最重要的环节，为了保证微生物所需要的氧气，必须检测污水中的含氧量，并通过曝气机增加或减少其含氧量。通过将溶解氧仪设置在适当位置上，将检测值反馈到PLC中，通过运算输出控制曝气机的转速信号。当溶解氧值偏低时，降低了微生物分解的效果，延长了处理时间，严重时甚至导致处理失效，因此需要增加曝气机转速以增加供氧量；当溶解氧值偏高时，导致微生物过氧化，降低了其活性，也不利于处理，因此减小曝气机转速以减少供氧量，最终使污水中的溶解氧保持在一定的范围内。 2.5.2控制输出信号

信号输出部分主要包括两个方面：一个是数字量输出，即各类设备的接触器；另外一个是模拟量输出，用来控制曝气机变频器。

（1）数字量输出。控制各类设备的启动和停止，包括：格栅机启停、清污机启停、潜水泵启停、潜水搅拌器启停、污泥回流泵等设备。

（2）模拟量输出通过PLC中PID运算后的数据，通过其功能模块输出控制信号，该控制信号输入到变频器的控制端子上，改变变频器的输出频率，从而控制曝气机的转速，最后达到控制污水中含氧量的要求。

第三章 污水处理控制系统的PLC选型和资源配置

3.1控制系统构成图 （1）监控系统图

打印上位监控机 模拟显示屏 主控PLC 水泵 鼓风机 DO仪 液位计 远程I/O 图3-1 污水处理监控系统图

（2）主控PLC框架配置图

主控PLC框架配置图

图3-2 主控PLC框架配置图

3.2远程I/O框架配置图

远程I/O框架配置图：

U-02RS U-05T Q100-Q117 U-05T Q120-Q137 U-05T Q140-Q157 图3-3 远程I/O框架配置图

3.3模块功能概述

（1）U-01DM 专门为华光SU-5/SU-6系列PLC而生产的数据通信模块，使用U-01DM就可以与其他PLC或上位计算机进行串行通信。

（2）U-55N 数字量输入模块，输入点数为16点，主要用来将外部一些信号输入到PLC，如行程开关信号等。

（3）U-05T 数字量输出模块，输出点数为16点，主要用来将控制信号输出到相应的器件，实现控制。

（4）U-01AD 模拟量输入模块，用于将模拟量信号（电压、电流）变换成数字信号。本模块具有4个通道，各通道将模拟输入信号分时变换成（0~4095）或（-4095~+4095）的数字信号，并逐个向CPU输出。

（5）U-02RM和U-02RS 远程I/O模块，主控PLC利用U-02RM模块，采用串行通信的方式控制扩展I/O。

（6）U-DMY 填空模块，它的外形尺寸和输入/输出模块一样。

第四章 污水处理控制系统流程图

4.1编程软件

编程软件采用华光公司为其生产的PLC而设计的编程软件DirectSOFT2.3。 DirectSOFT2.3是ＷINDOＷS环境下的PLC编程软件，使用方便、简单、功能强大，利用它可进行程序设计、编程实现、编写注释说明文档、语法检查及与PLC进行通讯等。 4.2流程图

程序主要依据SBR法污水处理工艺（进水、反应、沉淀、排水）、根据各环节设备的运行状况进行编制。具体一个SBR池、一个周期的流程图如图6所示。而整个工程有4个SBR池，整个工程的进程时序图如图5所示。

程序主要有以下几种模式：自动模式、手动模式、报警模式等。 （1）自动模式 在这种模式下，PLC将运行已经设置好的程序和参数（适用于一切都工作正常的情况）。

（2）手动模式 此模式主要是针对测试或出现问题时适用的（如水泵出现故障、阀门开不到位等情况）。本工程中，所有设备都具有手动功能。在手动模式下，设备运行不再按照PLC程序运行，完全是通过人的操作来完成。

（3）报警模式 为了确保整个系统的安全运行，特设置了此模式。当SBR池水位过高时，开始报警，防止SBR池内水溢出。

进水 1#SBR池 反应 沉淀 排水 进水 反应 进水 2#SBR池

反应 沉淀 排水 进水 反应 进水 3#SBR池

反应 沉淀 排水 进水 进水 4#SBR池

反应 沉淀 排水

图4-1 整个工程的进程时序图