理构筑物内及工艺管道上。
3.4 本章小结
本章首先介绍了本系统设计的原则和思想，主要说明了系统的构成及各个单元的功能，将整个设计思路解释清楚。
第四章 控制系统硬件设计
要构成一个控制系统，首先应根据控制要求对硬件进行选型配置，然后通过网络把各部件连接起来，形成控制系统的框架。再通过软件编程、组太，从而形成一个能实现一定功能要求的系统。本系统的硬件设计包括仪表的选型、各PLC站的具体设计、中央监控室的设计及数据通讯网络的选择等。
4.1 仪表系统
4.1.1 仪表选型原则
仪表选型应根据工艺装置的规模、工艺流程特点和操作要求等因素确定的控制方式进行，主要有以下几个原则[5]:
(1) 选用的仪表必须性能先进、运行稳定可靠；
(2) 量程选择应保证仪表长期工作在满量程的2/3左右。在满足工艺要求的前提下，
不必追求过高的测量精度，以节省投资；
(3) 仪表的防护等级应不低于IP65，在短时浸水场合，防护等级为IP67，在长期
浸水场合，防护等级为IP68； (4) 仪表应便于安装、检修；
(5) 在同一工程项目中，仪表品种规格不宜过多，应力求统一。
4.1.2本系统主要仪表
根据控制要求，本系统主要选择以下仪表对参数进行检测:
表4-1 主要仪表及分布位置 位置 仪表 进出水管道 智能明渠流量计 格栅 提升泵房 鼓风机房 曝气沉砂池 生化反应池 二沉池 污泥回流泵房 污泥贮池 出水渠
差压式液位计 弹簧式液位计 超声波液位计、压力变送器、COD测定仪 压力计、温度计 pH计（带温度计） 溶氧仪 溶氧仪、污泥浓度计、氧化还原电位检测仪 污泥浓度计 流量计、超声波液位计、污泥浓度计 超声波液位计、污泥浓度计 流量计（超声波时差流量计）、COD测定仪 4.2 PLC1站设计
PLC 1站主要负责粗格栅、提升泵、细格栅、曝气沉砂池等位置仪表的数据采集及设备控制。 4.2.1粗格栅
在粗格栅间共设有2个粗格栅，粗格栅的主要作用是除污水中大块漂浮物。粗格栅能够根据PLC程序或上位机设定的时间实现轮流自动启停。粗格栅的启停可由上位机直接远程控制机，也可以通过现场控制柜实现手动控制。
与粗格栅关联的设备螺旋压榨机负责将粗格栅过滤出的悬浮物脱水、粉碎。在控制时，为确保设备安全，应使粗格栅与螺旋压榨机联动，以防止螺旋压榨机空转。联动顺序为：螺旋压榨机、粗格栅，关机顺序相反。螺旋压榨机在粗格栅停止之再运行30-60s。螺旋压榨机故障时，粗格栅停止运行。 4.2.2 提升泵房
提升泵房水泵主要用来将粗格栅间流出的污水提升到细格栅间。在提升泵房，需要测量和控制的是四台提升泵的运行状态以及他们的启停。
四台提升泵三用一备，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:首先通过上位机设定超低、低、中低、中、中高、高、超高七个水位值，正常时只启用一台提升泵，即可使水位维持在中水位，当水位上涨到中高水位时则开一台停止时间最长的提升泵，若此时水位仍然继续上涨，则涨到高水位时再开一台提升泵，当上涨到超高水位时报警;若水位下降到中低水位时则关一台工作时间最长的提升泵，若水位持续降低，当到低水位时，则关另一台提升泵，当水位降至超低水位
时，停泵并报警。 4.2.3 细格栅
细格栅的目的在于拦截污水中的大量细小的漂浮物，为污水处理厂的各类设备提供更好的运行条件。对于细格栅的控制，可通过现场柜实现手动控制，也可对细格栅进行远程控制。细格栅的运行状态信号送至PLC站，以监视其行情况。细格栅也要和螺旋压榨机实现联动，以保证设备安全。
为检测细格栅前后水位差，在格栅前后安装压阻式液位计。变送器输出4-- 20mA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可以根据细格栅前后液位差对细格栅进行自动启停控制。 4.2.4 曝气沉砂池
为检测污水的pH值和温度，在曝气池前安装了pH十温度计P53+6028P0，其输出4-20mA的模拟信号送入PLC，再送到中控室监视[6]。
沉砂池的作用是为了避免砂粒对处理工艺和设备带来的不利影响。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可能堵塞排泥管路，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。以上情况足以说明除砂对污水处理的重要性，也是城市污水收集系统杜绝砂粒进入污水管道的原因。
曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。通过调节曝气量，控制污水的旋流速度，可使除砂效率稳定。沉砂池内部有一台桥式吸砂机、两台吸砂泵和一台砂水分离器，其主要作用是将砂粒吸走，需要对其进行监测和控制。吸砂机和吸砂泵的启停，可由现场控制柜手动控制，也可以由中央控制室的上位机进行远程控制。吸砂泵与砂水分离器联动运行。联动顺序:砂水分离器一吸砂泵，关机顺序相反。
鼓风机给曝气池鼓风，鼓风机由PLC根据时间控制启停，自动轮换，运行时间均等。
4.2.5 控制柜设计
PLC柜是实现现场自动控制的核心。各PLC分布控制站主要负责采集现场各个传感器的信号，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，还要根据控制要求对现场控制柜和执行机构做出相应的自动控制，所以各分站PLC不但具有中心控制的作用，而且起着数据中转站的作用。由此可见，对PLC的选型十分重要，PLC选型主要考虑以下几方面：
1)CPU处理速度: 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:存储器存放程序和数据，存储器容量要达到要求； 3)IO点数:IO点数要达到要求，并留有充分的备用点； 4)通信能力:通信速度和可扩展性也是一个重要指标。 4.2.5.1 OMRON CJ1M介绍
本站的PLC采用OMRON公司CJ1M系列。OMRON公司是世界知名公司，中文资料充足、备品备件方便、技术服务方便、国内有生产维修能力，在国内外水处理行业有大量的成功业绩。为了满足控制性能的要求，PLC选型时充分考虑了可靠性、先进性、可扩充性。能够承受工业环境的要求，具有良好的抗酸性、抗腐蚀性，适应较宽的温度变化范围，选用的PLC设备的平均故障间隔时间(MTBF)均满足系统稳定可靠运行要求。PLC系统结构简单、使用方便、程序编制方法简单易学。
4.2.5.2 PLC1站设计
现场PLC1站具体实现功能为:
l)监视粗格栅、螺旋压榨机及前后启闭机的运行状态，控制粗格栅及启闭机的启停； 2)监视进水CON值；
3)监测提升泵房液位和提升泵的运行状态，并对提升泵进行控制； 4)对细格栅、螺旋压榨机及启闭机运行状态进行监控； 5)监测细格栅出水流量及污水pH值和温度；
6)对曝气池两个闸门、桥式吸砂机、吸砂泵、砂水分离器运行状态进行监视和控制；
