基于PLC的污水处理控制系统设计.doc

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毕业设计（论文）

基于PLC的污水处理控制系统设计

DESIGNOFSEWAGETREATMENTCONTROLSYSTEM

摘要

随着经济社会的发展，污水排放严重危害到了人们的生活环境质量，设计一种有效的污水处理控制系统具有重要意义。

本文通过比较国内外污水处理控制系统的基础上，设计了一种基于PLC技术的污水处理控制系统，具体内容如下：

（1）叙述了污水处理的基本原理，完成了系统的总体设计，并绘制了系统硬件主电路图、电源控制电路图和PLC控制电路原理图；

（2）应用PLC技术，完成了对总系统的手控和自控模式转换以及系统各部分启停在自控模式下运行的软件设计；

（3）应用组态软件实现了对系统流程的监控和操作。

仿真调试表明，本论文设计的污水处理控制系统具有生产效率高、可靠性高、工序流程易实现、操作简便等特点，可满足污水处理流程的自动控制需要。

关键词污水处理；PLC；软件设计；组态软件

Abstract

Withthedevelopmentofsocietyandeconomy,thedischargedsewageisseriouslyharmfultothequalityofpeople'slivingenvironment,thedesignofanefficientsewagetreatmentcontrolsystemhasimportantsignificance.Comparingwiththedomesticsewagetreatmentcontrolsystem,thethesisdesignedasewagetreatmentcontrolsystemthatwasbasedonthetechnologyofPLC,thespecificcontentsareasfollows:

（1）Describedthebasicprincipleofsewagetreatment,completedtheoveralldesignofthesystem,anddrawedthesystemhardwarethemaincircuit,powersupplycontrolcircuitandPLCcontrolcircuit;

（2）WiththetechnologyofPLC,completedthesoftwaredesignofatotalsystemfortheconversionbetweenhandcontrolandautomaticcontrolmode,andeachpartofthesystem'sstartingandstoppinginautomaticcontrolmode;

（3）Ithadfinishedmonitoringandoperatingthesystem'sprocesses,usingthesoftwareofconfiguration.

Simulationexperimentsshowedthat,thedesignofsewagetreatmentcontrolsystemhastheadvantagesofhighproductionefficiency,highreliability,easyrealizationofprocessflow,simpleoperation,andsoon.Itcanmeettheneedofautomaticcontrolofsewagetreatmentprocess.

KeywordssewagetreatmentPLCsoftwaredesignconfigurationsoftware

II

目录

1绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究意义 1

1.3污水处理的研究现状 1

1.4本文研究的主要内容与章节安排 2

2系统总体设计方案 3

2.1污水处理介绍 3

2.1.1污水处理总体概念 3

2.1.2常用污水处理基本原理 3

2.2系统的总体设计 3

2.2.1工艺总流程设计 3

2.2.2系统各部分功能分析 4

2.3本章小结 5

3基于PLC的电气控制部分设计 6

3.1PLC的简介 6

3.1.1PLC选型 6

3.2污水处理系统电气控制系统总体设计 6

3.2.1控制系统方案设计 6

3.2.2控制系统硬件主电路设计 7

3.2.3PLC的I/O资源配置 9

3.3本章小结 11

4污水处理系统软件设计 12

4.1污水处理系统软件设计总体概述 12

4.1.1手动控制模式 12

4.1.2自动控制模式 13

4.2污水处理各个部分软件的设计 14

4.2.1粗细格栅系统程序 14

4.2.2进水泵程序 15

4.2.3污泥回流泵程序 16

4.2.4模拟/数字量间的转换 18

4.3本章小结 20

5组态软件在本系统中的应用 21

5.1对上位机监控软件的要求 21

5.2上位机的设计 21

5.2.1定义数据对象 21

5.2.2主画面的设计 22

5.2.3联机调试 28

5.3本章小结 31

结论 32

致谢 33

参考文献 34

附录 35

41

1绪论

1.1研究背景

地球表面虽然被水覆盖的面积超过地球总面积的一半，但能被利用的水资源仅占其中很小很小的一部分。

我国的水资源分布不均，人口数目庞大，因此我国的人均淡水资源量远远低于世界淡水人均资源量。

世界上平均每天大约有200吨的垃圾被随意地倒入河流、湖泊和小溪，造成了本就短缺的淡水资源的污染，这对于很多正在面临着严重缺水的国家无非是个大危机。

国家和各地方的管理人员应该逐渐加强在保护环境这块的意识，增加在这一块发展上的投资和建设措施。

近年来，我国在污水处理这个行业上得到了快速的发展，每年处理的污水总量在不断地增加，处理的效率也在逐渐得到提高。

由此，我国应制定和完善一系列的法律法规来促进污水处理产业的发展，建立一套较为完整的监控体制来保证这个行业的平稳的发展和扩大，努力将污水处理这个行业发展的更加市场化和产业化。

污水处理行业在我国有着很可观的发展前景，未来我国在此行业上的道路令人憧憬[1]。

1.2研究意义

每个国家在经济得到快速的发展下，各种工业也得到相应的发展来适应人们日常生活中的各种需求，不管是人们日常还是工业生产都离不开水的供应，随之同时也产生了大量的污水。

如果这些污水在没有被净化的状况下排出，必然会给周遭的环境造成一定程度的污染。

我国处于缺失状态的城市就有几百个，这几百个城市中有部分是长期处于严重缺水状态的城市，根据有关的分析和统计，全国按照人们日常生活对水的正常需求，每年的缺水总量将达300亿立方米左右，其中因为缺水而导致的经济上的损失就有几千亿人民币之多。

水资源的缺乏已经对人民的日常生活造成了严重的负面影响，同时对国家在经济建设方面的也有很大的影响。

污水不能随意排放，应该用一定科学的程序净化之后再合理被利用。

因此，建设出符合我国发展情况的污水厂自动控制系统，对于降低污水处理成本、改善周围环境、建立可持续发展社会、保持我国经济高速发展都具有重大的意义。

1.3污水处理的研究现状

随着当今在自动控制技术、信息通讯技术和现场总线技术方面的迅速发展，国外的污水处理厂基本在很早之前就能实现工艺的自动控制生产，也取得了相应地较好的效益。

国外的污水处理工艺主要有以下几个特点：

在水质的分析方面采用仪表的在线分析，能够实时地监测到整个系统生产过程中的水质变化，上位机随时将监控到的数据进行记录，水质得到及时的分析和反馈；智能控制整个系统的生产过程，对应的控制方式可以根据水质的变化来进行相应的调整；采用了相应的遥控设备，其中充分利用到了一些相关的社会信息资源。

在国内，污水处理在控制方式方面采用手动和自动两种控制方式并用的方法，同时自制和引用共同发展。

国内污水处理方面在最初发展之际主要采用的检测工具是热工仪表，厂中大都采用集中巡检；在中期发展之际主要采用分析仪表和分布式控制系统这两种检测技术；在近些年发展之际，污水处理工艺主要发展方向是自动控制这个方面，并获得了较好的成绩。

国内污水处理工艺主要有以下几个特点：

一些新建起的污水处理厂因为引进了国外的新技术，一般都采用了手动和自动两种控制方式相结合的主要控制方法。

大部分早起建立的污水处理厂仍然达不到较高的自动化控制水平，并且由于国产的仪表在稳定性方面还没法达到生产的要求，因此国外的仪表被较多的使用着，价格过于贵的原因导致没有得到广泛的运用。

目前国内的水质的检测主要还是通过实验人员对水质进行实现的检测来得到结果；污水厂里的每个控制站间没有信息的交换，完全独立完成操作；监控过程中监控系统很少被使用到，没法对全厂的每个部分进行实时监控；报表统计的工作也是由厂里的工作人员到现场手工进行记录后再统计来完成[2]。

国内与国外的污水处理在自动控制方面的发展存在着很大的差距，但是国内的自动控制这方面的前景应用非常广泛，也有很大的发展前景。

1.4本文研究的主要内容与章节安排

本文论述了污水处理系统的基本方式及其流程的组成部分、PLC技术在整个系统中的合理运用，主要由以下内容组成：

1、根据常用污水处理的基本原理，设计了一套污水处理的总体方案。

2、介绍了PLC技术在污水处理工艺上的应用，设计了相关的电气控制图和主电路图。

3、对系统各部分的功能在软件上的设计，及相对应的系统在组态模拟运作上的设计。

本课题以实际课题为背景展开工作，主要完成了污水处理的PLC自动控制和上位机的组态监控画面设计，主要的章节安排如下:

第1章介绍了选择研究本课题的背景和意义，并对此行业在国内外的发展进行了比较。

第2章根据常用的污水处理的基本工作原理，介绍了本文中污水处理工艺的设计，并对流程中各部分的组成进行了详细的功能解说。

第3章介绍了本设计中的PLC选型，描述了本设计中的电气控制系统的设计、主电路图和PLC的I/O资源配置。

第4章介绍了污水处理系统的软件设计部分，总体流程软件方面的设计介绍与各不同部分的软件方面的设计解说。

第5章介绍了组态监控软件在系统开发过程中的应用，概述了组态画面的设计和动画的连接操作。

2系统总体设计方案

2.1污水处理介绍

污水处理是我国水污染和环境污染的主要原因，这就要求国家将节水和水资源的保护当做环境保护的重要策略，努力完善当前在这个污水处理这个方面上的基本设施的建设。

2.1.1污水处理总体概念

水资源被使用产生的污水绝大多数情况下都是被直接排放到可利用的水体中，严重污染了环境，同时这些没被处理过的污水中含有很多有害物质，有些甚至会使人生病。

被处理过的污水一般有三个排放途径：

1、排放至水体；2、灌溉田地；3、重复使用。

未被处理过的污水中好氧的有机物的性质状态稳定，微生物利用自己的新陈代谢的功能将有害的有机物降解为二氧化碳、水、硝酸根离