基于组态王的污水处理控制系统毕业设计.doc
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基于组态王的污水处理控制系统毕业设计.doc
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哈尔滨理工大学学士学位论文
污水厂上位监控管理系统的设计
摘要
随着我国经济的高速发展,环境保护已经是一个突出的需要重视的问题。
污水处理在环境保护中又是一个最重要的环节。
同时随着计算机技术和我国污水处理过程的迅速发展,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非常必要的。
同时,由于污水过程的高度非线性、进水流量等参数随机变化很大以及生物传感器的缺乏,使一些重要变量(例如生物需氧量和化学需氧量)还没有成熟的经济的在线测量设备,这样对污水处理的过程控制进行研究就有着重要的意义。
本文介绍了我国污水处理厂自动化控制系统的研究现状与发展趋势,及污水处理工艺流程,结合国情和污水处理厂实际,设计出污水处理自动化控制系统的总体结构。
控制系统的设计分为两个部分:
PLC程序的开发:
确定了各个分系统控制要求,首先对各个分系统进行编程,再进行整体程序的调试。
上位机监控软件组态王的开发:
按照污水处理流程开发了污水处理设备的监控画面,建立了设备操作、设备状态与水质参数的数据库及水质参数的实时曲线,实现了全厂生产报表的自动生成与打印功能。
对每一个界面都有图形设计画面和运行画面,完全利用了组态王的强大组态功能,更加方便了对污水处理厂的监控。
关键词:
污水处理;组态王;S7-300;Profibus
TheDesignofComputerMonitoringandManagerSystemintheWastewaterTreatmentFactory
Abstract
Withthehighspeeddevelopmentofourcountryeconomy,theenvironmentalprotectionisalreadyanoutstandingproblemwhichneedsmoreattention.Wastewatertreatmentisthemostimportantlinkintheenvironmentalprotection.Withthequickdevelopmentofthecomputertechniqueandthewastewatertreatmentinourcountry,thedemandupontheautomationofwastewatertreatmentisrisingallthewhile.Makinguseoftheadvancedcontroltechniqueandequipmentstosuperviseandcontrolwastewatertreatmentisverynecessary.Inthemeantime,becauseofthestrongnonlinearofwastewatertreatment,themanyvarietiesofrandomparametersasinputfluxandthelackofbiologicsensor,thereisn’tmatureandcheaponlinemeasurement.Itisfullofsignificancetotheresearchofthesewagetreatment.
ThisessayintroducesthecurrentstudyingsituationofthesewagetreatmentautomatesinChina,thedevelopingtrend,andthemainprocessflowofsewagetreatment.Accordingtothenationalconditionsandsewagetreatmentfactoryreality,theessayputforwardthedesigningofthemainstructureofthesewageautomatictreatmentsystem.Thecontrolsystemhastwoparts:
PLCprogram:
Idefinedthecontrolrequestofeachsub—systemfirstly,thenIfinishedthedesignoftheprogram,anddebugtheprogramofthewholesystematlast.
ThedevelopmentofcomputermonitoringsoftwareKingview:
Idevelopedthesupervisioninterfaceofwastewatertreatment,andestablishedthedatabaseofequipmentoperation,thestateofequipmentrunningtimeanddisplayedthereal-timecurveofwaterquality’sparameter.Italsocanprintthereportsofthewholefactory.Everyinterfacehasadevelopeddesigningpictureandarunningpicture.ThroughthegreatconfigurationabilitiesofKingview,superviseofwastewatertreatmentfactoryisveryconvenient.
Keywords:
Wastewatertreatment;Kingview;S7-300;Profibus
目录
摘要 I
Abstract II
第1章绪论 -8-
1.1课题研究的目的和意义 -1-
1.1.1课题背景 -1-
1.1.2研究的目的及意义 -2-
1.2污水处理自动化系统的现状 -3-
1.2.1污水处理自动化系统国内发展现状 -3-
1.2.2监控系统总体结构 -5-
1.2.3污水处理自动化系统发展趋势 -6-
1.3本文主要工作 -7-
第2章污水处理工艺方案设计 -8-
2.1污水来源 -8-
2.2污水处理工艺 -8-
2.2.1污水处理工艺 -8-
2.2.2活性污泥法处理工艺 -10-
2.2.3微生物在污水处理系统中的应用 -11-
第3章污水处理自动控制系统的设计 -13-
3.1现场总线 -13-
3.2PROFIBUS现场总线介绍 -14-
3.3污水处理自动控制系统设计 -16-
3.4污水处理自动控制过程 -18-
3.5PLC部分设计 -19-
第4章上位机监控软件的设计 -25-
4.1组态软件在污水处理中的应用 -25-
4.2上位机监控软件设计要求 -25-
4.3组态王软件功能描述 -26-
4.4组态王软件的数据流 -27-
4.5具体监控过程的设计 -27-
总结 -31-
参考文献 -32-
致谢 -34-
附录 -35-
-50-
第1章绪论
1.1课题研究的目的和意义
1.1.1课题背景
水是一切生物必不可少的资源之一。
虽然我国水资源总量达年径流居全球第六位。
但人均仅为,只有全球平均值的四分之一,属于水资源短缺的国家。
中国北方和西部部分地区已处于国际公认的极度缺水程度。
特别是20世纪50年代以后,全球人口急剧增长,工业发展迅速。
一方面,人类对水资源的需求以惊人的速度扩大;另一方面,日益严重的水污染蚕食大量可供利用的水资源。
全球水资源状况迅速恶化,“水危机”日趋严重。
随着我国社会和经济的高速发展,环境的污染程度也在不断加大。
环境问题日益突出,城市污水排放量逐年增加。
截止到2009年,我国每年工业废水和城市污水合计排放量约达600亿,使得大部分河流湖泊受到不同程度的污染。
长期饮用受到污染的水已造成肿瘤、癌症等疾病发生率的增加。
河流断流、地面沉降、湖泊和湿地减少等问题造成水生态严重失衡。
水环境问题已成为制约经济发展、影响社会稳定、危及人体健康的重要因素。
近年来,国家和地方政府非常重视污水处理事业,正以前所未有的速度推进城市污水处理工程的建设。
根据国家“十一五”计划和建设部城市污水处理规划要求,到2010年,要新建城市污水处理厂1000余座,城市污水处理率不低于,污水厂的投资将达1800亿元,届时,我国城市污水处理厂设计规模将超过9000万。
污水处理厂进水水质日益复杂多变,而处理后的排水要求和标准却日益提高,管理目标也日益严格,要将污水处理过程进行的有条不絮,要在多变的外部环境下始终保持污水处理系统的良好性能,单纯通过人工的经验控制是难以达到的,也是缺乏经济效益的。
尤其是在大量新建的大型污水处理厂,由于缺乏经验丰富的运行管理人员,全厂的管理控制更加困难。
通过自动控制系统在一定程度上代替人的作用是具有效益和效果的方法,这在国外的许多工程实践中已经得到证实。
随着电子技术的飞速发展,越来越多的网络技术、工业计算机技术、PLC控制技术、仪表技术、显示技术设备被用于污水处理厂的自动控制设计中,更多的研究者开始致力于污水厂自动控制的设计和应用。
但是在我国大部分污水处理厂的自动控制应用方面仍存在着很多问题,例如自动控制水平低下、传感器技术发展滞后、缺乏工程经验的平台等。
正是缺乏自动控制系统的设计或方案的选择,使得自动控制设计在理论转向实际应用的过程中受到了阻碍。
1.1.2研究的目的及意义
本课题的目的是根据我国污水处理厂的实际运行情况,充分利用各种最新的工业计算机网络技术、PLC集散控制技术、现场总线技术、在线检测仪器仪表技术、模糊算法等,设计一套先进稳定的污水处理自动控制系统。
要求该系统适合我国国情,既能满足工艺特殊要求又具有广泛可移植性,从而满足市场要求,保证污水厂生产设备的安全稳定运行于维护,保证水厂的各项排水指标合格。
因此,本课题的研究是非常必要的,具有以下现实意义:
1.污水处理过程工艺复杂,具有连续生产、参数检测困难、干扰多等特点,污水处理自动控制系统,可以根据“水处理的工艺要求”,实现污水处理设备的自动控制。
通过自动控制系统可以实现水处理设备按照预先设定的工艺要求进行运行,同时可以在线监视设备的运行状况以及在线采集水处理的参数。
自动控制系统可以减少能耗,最大限度地提高污水处理厂运行的可靠性。
除此之外,还可以提高出水水质、降低工人劳动强度达到显著提高经济效益的目的。
2.各种新技术的应用,对提高我国污水处理自控的整体水平具有很大的借
鉴意义。
如采用PLC集散控制系统,具有集中监控、分散控制、操作方便的特点。
利用现场总线技术,改进控制系统的结构,提高其性能和通用性。
现场总线系统的开放性、互可操作性与互用性、智能化以及对现场环境的适应,使得现场总线系统结构简化,使控制系统从设计、安装、投运到正常生产运行及其检修维护,都体现出优越性。
3.设计自动控制系统的现实意义,根据国外的污水处理经验,自动控制在污水处理厂稳定优化运行中的作用日益显著。
因此,在我国污水厂中建立
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