PLC在污水处理过程中的应用.docx
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PLC在污水处理过程中的应用
PLC在污水处理过程中的应用
中文摘要
近年来,污水处理厂已成为各个城市最重要的基础设施之一,尤其是中小城市,新建或扩建污水处理厂已成为当地政府改善人民生活水平的头等大事。
随着自动化技术、计算机技术的不断发展、完善,污水处理厂的自动化水平也相应提高。
而PLC控制器以其技术成熟、通用性好、可靠性高、安装灵活、扩展方便、性能价格比较高等一系列优点,在工业控制中得到了越来越广泛的应用。
本文介绍了工厂处理的基本工艺和流程,并通过研究设计一套基于PLC控制的污水处理系统,文章首先介绍了基于PLC污水处理控制系统的工艺及相关流程,控制系统硬件结构及设计、工作原理以及设计PLC控制系统的基本原则和步骤,来说明PLC在污水处理过程中的应用。
先根据污水处理要求设计了设备的电器控制与自动控制线路,主要包括设备的启停、状态信号故障信号,然后按照工艺要求设计PLC控制系统,其他包括PLC的选型、系统资源配置以及按照污水处理工艺编制PLC程序,最后利用组态来实现污水处理的仿真。
关键词:
PLC污水处理
ABSTRACT
Inrecentyears,sewagetreatmentplanthasalreadybecomeoneofthemostimportantinfrastructuresineverycity,andespeciallyinsmallandmedium-sizedones,tobuildandexpandsuchplantshasbeenonthelocalgovernment’stopagendatoimprovepeoples’life.Withthedevelopmentandimprovementofautomationtechniqueandcomputertechnology,automationlevelofsewagetreatmentplantshasalsomadeacorrespondingleap.WithPLChasseriesofmeritssuchas:
maturetechnique,fineuniversalproperty,highreliability,flexibletoinstall,convenienttoexpand,excellentcostperformance,etc,whilehaveenableditgainamoreandmorewidespreadapplicationinindustrialcontrol.Thispaperintroducesthebasictechnologyofprocessingfactoryandprocess,andthroughthestudydesignasetofbasedonPLCcontrolsewagesystemof,thearticlefirstintroducesthesewagetreatmentcontrolsystembasedonPLCtechnologyandrelatedprocesses,controlsystemhardwarestructureanddesign,workingprincipleanddesignPLCcontrolsystem,thebasicprinciplesandsteps,toexplaininwastewatertreatmentprocessofPLCapplication.Accordingtothefirstsewagetreatmentequipmentdesignrequirementfortheelectriccontrolandautomaticcontrolcircuit,mainlyincludingequipmentandstop,statesignalfaultsignal,andthenaccordingtorequirementofprocessdesignPLCcontrolsystem,includingthetypeselection,otherPLCsystemresourcesconfiguration,andaccordingtothesewagetreatmentprocessofPLCprogram,finally,usingtheconfigurationtoimplementthesimulationofthesewagetreatment.
Keywords:
PLC,Sewagetreatment
第一章绪论
1.1设计课题的目的和意义
可编程序控制器(PLC)作为现代化的自动控制装置已普遍应用于工业企业的各个领域,是生产过程自动化必不可少的智能控制设备。
掌握PLC的组成原理及编程方法,熟悉PLC的应用技巧,是每一位机电类专业技术人员必须具备的基本能力之一。
随着国民经济的发展,国家对环保事业也越来越重视,越来越多的污水处理厂正在兴建或待建中,只要稍上规模的污水处理厂,无一例外地都使用了PLC作为其自控系统的主要设备。
工业污水处理自动控制近年来一直是控制领域研究的热点之一。
伴随着技术进步、工艺改进、系统完善的同时,对工业污水处理的控制也提出了更高的要求。
环境科学是新兴的、综合性的边缘科学。
它涉及的面广,综合性强,体现了科学发展史上的一个新开端。
成为当前科学技术重点研究的课题之一。
世界任何国家的经济发展,都会推进社会进步、促进农业生产能力,使人民生活得到进一步改善,但是也随之带来不同程度的环境污染。
污水也是造成环境污染的来源之一。
中国污染源的出现引起了世界各国政府的关注,治理水污染环境的课题被列入世界环保组织日程。
建设符合我国国情的污水厂自动控制系统对降低污水处理成本、改善环境、建立可持续发展社会和和谐社会、保持我国经济高速发展具有重要意义。
1.2我国水资源基本情况与水污染概述
(1)我国水资源基本情况
我国的“水”存在两大主要问题:
一是水资源短缺,二是水污染严重。
有资料显示,我国是一个干旱缺水严重的国家。
人均淡水资源仅为世界平均水平的1/4、在世界上名列110位,是全球人均水资源最贫乏的国家之一。
人均可利用水资源量仅为900立方米,并且分布极不均衡。
20世纪末,全国600多座城市中有400多个城市存在供水不足问题,其中比较严重的缺水城市达110个,全国城市缺水总量为60亿立方米。
据监测,全国废污水排放量由1980年的315亿吨增加到2002年的631亿吨。
多数城市地下水受到一定程度污染,并且有逐年加重的趋势。
严重威胁到城市居民的饮水安全和健康。
为缓解严峻的水形势:
一是节水优先,二是治污为本。
我国目前还有大量的工业企业仍然是粗放型的生产模式,工业废水处理并不理想,还有大量的污染物排入了江河湖泊中,污染程度已经超过了河流湖泊自身的环境容量。
三是多渠道开源。
另外,现世界各国纷纷转向非传统水资源的开发。
包括:
雨水、再生的污废水、海水、空中水资源。
据介绍,目前我国工业用水重复利用率只有60%,城市废水利用几乎没有。
而以色列的城市废水利用达到90%,美国的洛杉矶也是利用处理过的城市废水浇灌绿地。
城市废水的再利用不仅减少了污染,还可以缓解水资源紧张的矛盾。
另外,随着技术进步,海水淡化成本趋低,并且海水可以直接用作工业冷却用水和冲洗用水。
香港很多公用卫生场所的冲洗就是采用海水。
中国政府水行政主管部门自1988年《中华人民共和国水法》颁布起,就确定每年的7月1~7日为"中国水周"。
考虑到"世界水日"与"中国水周"的主旨和内容基本相同,从1994年开始,把"中国水周"的时间改为每年的3月22~28日,进一步提高全社会关心水、爱惜水、保护水和水忧患意识,促进水资源的开发、利用、保护和管理。
(2)水污染概述
水污染是指污染物进入水体,引进水质恶化,使水的使用价值降低的现象。
水污染一般指:
①水中污染物的数量超过了水体自净能力;②污染物数量达到破坏水的原有用途的程度;③污染物含量超过了水中该物质的本底值,影响了水的用途。
衡量水污染程度一般根据水中某种污染物深度的高低和各种水水质标准进行评价与分类。
一、水污染类型 划分水污染类型的方法很多,主要有:
①按水存在形式划分,有地表水污染与地下水污染;②按污染物划分,有汞污染,酚污染、有机物水污染、热污染等;③按污染物属性划分,有物理水污染、化学水污染和生物水污染;④按水域分类,有河流污染、湖泊污染、水库污染、海洋污染等。
二、污染物来源①工业废水。
废水中有毒、有害物质成分复杂,是造成目前世界性水污染的主要原因。
②农田排水。
施用的化肥、农药,随农田排水、地表径流注入水体。
③生活污水。
成分复杂,以耗氧有机物最多。
④城市垃圾和工业废渣。
垃圾和废渣倾入水中或堆积在水域附近,经水的溶解或浸渍作用,使垃圾和废渣中有毒有害成分进入水中。
⑤大气的。
大气中污染物种类很多,可以直接降落或溶于雨雪后降落入水体。
⑤天然污染物。
火山爆发和特殊地层,会使某些有毒物质进入水体。
第二章PLC概念及组态技术简介
2.1PLC概念
2.1.1PLC的基本概念
可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装置称作可编程控制器,简称PC。
但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆,所以将可编程控制器简称PLC。
2.1.2PLC的基本结构
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同。
由如下几部分组成:
a.中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。
它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。
当PLC投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。
等所有的用户程序执行完毕之后,最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。
为了进一步提高PLC的可靠性,近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。
这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。
b、存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
c、电源
PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。
如果没有一个良好的、可*得电源系统是无法正常工作的,因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。
一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。
2.1.3PLC的工作原理
一、 扫描技术
当PLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用
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- PLC 污水处理 过程 中的 应用