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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合适的位置上，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。
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3 硬件系统配置
氧化沟是工业污水处理系统中的重要环节，其结构的不同形成了不同的氧化方法。例如，奥贝尔、卡鲁赛尔和一体化氧化沟法，对于不同的结构，其配套的设备也有较大的不同，所以其结构比较复杂。不同的结构对应不同的控制系统，因此需要根据不同的结构特点设计相应的控制系统。
3.1主要组成部分
工业污水处理系统的结构比较复杂，设备较多，在氧化沟中其控制过程及原理大致相同，都是通过控制曝气机的转速来调节污水中的含氧量，其基本组成如图3-1所示：
进水系统除砂系统氧化沟系统沉淀系统污泥脱水系统图3-1工业污水处理系统基本组成示意图
（1）进水系统：进水系统主要有进水管道和进水泵房组成，进水管道主要由粗格栅机和清污机组成，进水泵房主要有两台潜水泵组成。进水管道的主要功能是将污水中的大块物体去除，其中的粗格栅是根据程序设定的时间进行间歇工作，而清污机的运行和停止是根据粗格栅两侧的液位差来决定的，当液位差超过某个值时，启动清污机；当液位差小于某个值时停止清污机的运行。进水泵房中的潜水泵运行及停止是通过安装在泵房内的液位传感器来决定的，当液位较低时只启动一台潜水泵，当液位较高时启动两台潜水泵，若液位持续升高时，则输出报警以示意有故障发生。
（2）除砂系统：除砂系统主要由细格栅系统和沉砂池组成，细格栅系统是由细格栅机和转鼓清污机组成，沉砂池的主要设备是分离机。细格栅系统的主要功能是进一步净化污水中的颗粒物体，将污水中细小的沙粒滤除，其中的细格栅机是根据程序设定时间进行间歇工作，而转鼓清污机的运行和停止则根据细格栅两侧的液位差来决定，当液位差超过某个值时，启动清污机；当液位差小于某个值时停止清污机的运行，这和粗格栅系统的运行方式是一致的。沉砂池中分离机的运行和后续处理中的转碟曝气机的运行同步，即启动转碟曝气机的同时启动分离机，对沉砂池中的沙粒进行排除。
（3）氧化沟系统：氧化沟系统由氧化沟和污泥回流系统构成，氧化沟是工业
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污水处理系统中最重要的环节，因此控制量较多，控制过程较复杂，包括转碟曝气机和潜水搅拌机，污水回流系统主要有污泥回流泵构成。氧化沟的功能是对污水进行生化处理，分解污水中的有害物质，使其达到一定的水质标准，其中转碟曝气机是关键设备，在氧化沟中设置有溶解氧仪对污水中的含氧量进行检测，根据其反馈到PLC的值来控制曝气机变频器的运行，改变污水中溶解氧的含量。潜水搅拌机的作用是推进水流，同时使氧化沟的污水和活性污泥处于剧烈的搅拌状态，使他们充分混合接触。使活性污泥的生化反应更加充分，这样才能最大程度地分解污水中的有害成分。污水回流系统的污泥回流泵将剩余的污泥及使用过的污泥进行处理，该设备的运行与停止主要根据泵房内液位传感器的状态来控制，当液位低于某个值时停止回流泵的运行；当液位持续高于某个值时，回流泵停止运行同时输出报警信号；液位处于正常状态时，回流泵正常运行。
（4）沉淀系统：沉淀系统主要设备为刮泥机，其功能是对进行氧化沟处理后的污水进行物理沉淀，将污泥和清水分离，刮泥机在整个系统启动后就开始持续运行。在该系统中用到一定化学药剂主要包括混凝剂、絮凝剂、复合碱等，主要用来调节改善混凝条件及絮凝体结构，利用高分子助凝剂的强烈吸附架桥作用，使细小松散的絮凝体变的粗大而紧密，容易发生沉降。
（5）污泥脱水环节：污泥脱水系统主要包括离心式脱水机，其主要功能是对氧化池中处理过污水的活性污泥进行脱水处理，由于对污水进行处理后，活性污泥中有新的微生物及其他杂质，因此需要先对活性污泥添加一定量的药物，便于污泥脱水。离心式脱水机主要有聚合物泵、污泥机和切割机构成，以上设备按照顺序控制的方式启动，依次启动聚合物泵、污泥机和切割机，进而完成对污泥的脱水处理。
3.2电气控制系统
电气控制系统主要包括操作面板、显示面板、电气控制柜等单元。由于在该系统中需要检测较多的数字输入量，还要检测模拟量的输入，根据设定的程序进行数据处理后，输出控制信号，因此系统的控制逻辑与时序就需要严格按照检测信号的输入进行控制。
（1）操作面板：操作面板主要包括手动、自动、各类设备的启动按钮等。 （2）显示面板：显示面板由于要显示较多的数据，因此一般采用触摸屏或者人机界面。
（3）电气控制柜：电气控制柜是电气控制的核心设备，主要包括变频器、各类传感器的输入信号、PLC及其扩展模块等。
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3.3工业污水处理系统的工作原理
3.3.1控制系统总体框图
工业污水处理系统的电气控制系统总框图如图3-2所示，PLC为核心控制器，通过检测操作面板按钮的输入、各类传感器的输入，以及相关模拟量的输入，完成相关设备的运行、停止和调速控制。
操作面板格栅及定时运行液位差传感器输入可编辑控制器PLC各类泵运行液位高度传感器输入溶解氧仪反馈值（模拟量）
3-2电气控制系统框图
离心式脱水机运行变频器显示面板转跌曝气机运行3.3.2工作过程
在手动状态下，各类设备的控制是根据操作面板上的按钮输入来控制，无逻辑控制，即可不根据传感器的状态进行控制。在自动方式下进行闭环控制，系统根据检测到外部传感器的状态对设备进行启停控制，其工作过程如下:
（1）接通电源，启动自动控制方式，启动潜水搅拌器和刮泥机；
（2）运行粗、细格栅机，进行间歇运行，即运行一段时间然后停止一段时间，循环进行；
（3）根据反馈回来的液位差状态控制清污机的运行与停止；
（4）进水泵房中的潜水泵根据液面高低进行运行、停止及运行数量的控制； （5）转碟曝气机根据溶解氧仪反馈的模拟量经PLC运算后进行控制，同时控制分离机的运行与停止；
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（6）污泥回流泵的运行与停止根据液面的高低进行控制；
（7）在污泥脱水系统中，离心式脱水机的启动采用顺序控制方式，依次启动设备。
3.3.3工业污水处理系统主电路设计
图3-3为工业污水处理系统的主电路图的部分图。三台电动机分别为潜水泵电机（M1）、清污机电机（M2）、转碟曝气机电机（M3）。接触器KM3、KM2、KM6分别控制M1、M2、M3的工频运行；接触器KM5、KM9分别控制M1、M3的变频运行；FR1、FR2、FR3分别为三台电机过载保护用的热继电器；QF1为主电路的空气开关；FU1为主电路的熔断器。选用的MM430变频器是用来控制电机M1、M3变频运行的。
L1L2L3NKM3031234L13RST西门子变频器M43010D3L16L26L36L17L27L37KM2QFL11L21L31L12L22L32L12L22L32N09B2409B23KM6L18L28L38R1500?UVWKM9L23L33KM5L15FR1L2L355L14L24L34FR2U1PEV1W1U2V2W2PEU3V3W3FR3PEM1图3-3工业污水处理系统部分主电路图
M2 M33.4 PLC的选型
3.4.1 PLC的选择
根据工业污水处理系统的电气控制系统的功能要求，以及其复杂程度，从经
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