基于PLC污水处理系统设计

江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计第1页专科毕业设计（论文）设计题目：基于PLC污水处理系统设计系部：电气工程系专业：电气自动化技术（工企电气）班级：工企电气091301姓名：顾秋泳学号：093905130110指导教师：熊渊琳职称：助教2012年6月南京摘要随着现代生产工艺的飞速发展，现场对传动设备的快速性、连续性、系统性的要求越来越高。本系统主要介绍了污水处理工艺流程，PLC在城市污水处理中的具体应用以及计算机监控系统数据采集的方法。系统运用SIEMENSS7-400PLC作为控制核心，各级监控系统通过工业以太网相互连接，通过此设计提高了污水处理厂的运行管理水平。本系统结合某污水处理厂自动化控制系统的实际运行情况，设计并改造了污水处理厂的设备组成、自动化控制方式和各工作站的功能、网络构成等。通过生产实践证明，该系统不仅具有较强的并行协调处理能力，而且具有高可靠性、灵活性和可扩展性，以及高速处理能力等优点。充分证明自动化控制系统对提高生产效率、无人值守或少人值守、提高安全性具有良好效果。关键词污水处理自动化控制系统PLC软件设计AbstractWiththerapiddevelopmentofmodernproductiontechnology,fieldoftransmissionequipmentoftherapid,continuous,systematicrequestmoreandmorehigh.Thissystemmainlyintroducesthesewagetreatmentprocess,PLCincitysewagetreatmentinspecificapplicationsandcomputermonitoringsystemdatacollectingmethod.SystemusingSIEMENSS7-400PLCasthecontrolcore,variousmonitoringsystemthroughindustrialEthernetconnection,throughthisdesigntoimprovethelevelofoperationandmanagementofwastewatertreatmentplant.Thissystemunifiessomesewagetreatmentplantautomationcontrolsystem'sactualoperation,designandtransformationofthesewagetreatmentplantequipment,automationcontrolandeachworkstationfunction,networkstructure.Throughtheproductionpracticehasprovedthat,thissystemnotonlyhasthestrongparallelprocessingability,andhashighreliability,flexibilityandscalability,andhighspeedprocessingcapability.Thefullproofoftheautomationcontrolsystemtoraisetheproductionefficiency,unattendedorfewerpeopleonduty,improvesafetywithgoodresults.Keywords:SewagetreatmentAutomationcontrolsystemPLCSoftwaredesign目录1引言.....................................................................11.1国外污水处理系统的发展状况.........................................11.2国内污水处理系统的发展现状.........................................12污水处理系统分析.........................................................22.1污水处理主要内容...................................................22.2污水处理工艺流程...................................................23设计方案的确定...........................................................33.1PLC控制系统的设计分析..............................................33.2污水处理PLC控制系统的设计与分析...................................44PLC的程序设计...........................................................64.1PLC的选择..........................................................64.2硬件部分的设计.....................................................74.3软件部分的设计.....................................................84.4组态软件对现场监控的实现..........................................13结论.......................................................................15致谢.......................................................................16参考文献...................................................................17江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计第1页1引言随着我国经济的不断发展，人们对于生态环境的要求也在日益提高，要求越来越的污水处理达标后排放，目前国内外正在修建及待建的污水厂也日益增多。中国人均水资源占有量少，空间分布不均。随着中国城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益增大，由此背景下，污水处理行业已成为一种新兴产业。虽然由于国家和各级政府对环境保护重视程度不断提高，中国污水处理行业正在快速增长，污水处理总量逐年增加，城镇污水处理率不断提高，但是中国目前的污水处理行业仍处于发展的初级阶段。1.1国外污水处理系统的发展状况国外一些发达国家，随着经济的发展，并较早实现工业现代化。这些国家经济发展较早、较快，环境问题，特别是水资源污染严重，也较早反映，但也受到各国政府的重视，投入了大量的人力，物力，进行水处理的研究。这些国家在研究新的水处理理论和技术的同时，也注重研究污水处理自动控制系统。他们就投资高效，智能型密集，污水处理设备及自动化控制仪表。一些发达国家经过十年的努力，污水处理率达到80%~90%，成功地解决了从城市和工业点源污染。作为一个结果，控制技术，网络通信技术和现场总线技术的飞速发展，污水处理厂很快意识到网络控制在污水处理厂。同时国外早期监控技术引入给排水工程，取得了良好的经济效益和社会效益。国外重视水处理系统的发展，形成了一批有智能，稳定，控制单元，如抗体的基因序列，西门子系列，s7schneider多伦多量子系列，同时国外也十分重视在线仪表的开发，电子+H股公司如德国，美国美国州哈希公司开发了溶解氧，化学氧需求分析仪。1.2国内污水处理系统的发展现状我国第一座大型污水处理厂，天津市纪庄子污水处理厂于1982年破土动工，1984年4月28日竣工投产运行，处理规模为26万立方米/天。纪庄子污水处理厂投产运行后多年来达到设计出水水质标准，使黑臭的污水变为清流，它的诞生填补了我国大型污水处理厂建设的空白。在此成功经验的带动下，北尔、上海、广东、广西、陕西、山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据各自的具体情况分别建设了不同规模的污水处理厂。与国外发达国家相比，中国的污水处理自动控制起步较晚，七十年代开始使用热工仪表，集中检验；八十年代应用分析仪器和DCS系统；到九十年代，随着大量使用国际贷款江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计第2页的大型污水处理厂建设和运营污水处理在中国，自动化水平控制系统大大的增加。从国外引进的污水处理厂的自动控制系统已广泛应用于分布式微机监控系统，采用自动化程度更高的仪器，各种新技术，新设备的大量出现和应用。可以说，中国的污水处理自动化的现状是：手动和自动皆备，自制和引用并行。2污水处理系统分析2.1污水处理主要内容城市污水、生活污水、生产污水或工业企业局部处理后的生产污水，往往都排入城市排水系统，故把生活污水和生产污水的混合污水叫做城市污水。这些污水除含有碳水化合物、蛋白质、氨基酸、动植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗涤剂等物质外，还含有细菌、病毒等使人致病的微生物。经处理后的污水，最后流向有三种：排放水体；灌溉田地；重复使用。水处理的目的不外乎三种：1.去除水中影响使用水质的杂质以及污泥的处置，这是最主要的内容。2.为了满足用水的要求，在水中加入新的成分以改变水的化学性质，如食用水中加氟以防止龋齿病，循环冷却水中加缓蚀剂以控制腐蚀和结垢等。3.改变水的物理性质的处理。2.2污水处理工艺流程污水处理的总体工艺活性污泥是微生物群体及其吸附的有机和无机化合物的统称，具有有机质的降解能力，表明生物活性。这种方法的污水处理过程可以分为：格栅治疗，水泵扬程，砂处理，沉淀池，曝气池处理，二次沉淀池处理，浆料制备，天然气利用。现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级，二级和三级。一级处理，主要去除污水中的悬浮固体是一个污染物质的物理治疗，大部分可以完成一级处理的要求。二级处理，主要去除胶体和溶解的有机污染物，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。三级处理，进一步处理了难降解有机物，氮磷是会导致水体富营养化的可溶性无机化合物。主要的处理方法：生物脱氮除磷方法，混凝沉淀法，砂率，活性炭吸附，离子交换法二沉池污泥回流部分初级沉淀池或生物处理设备，一部分进入了污泥浓缩池，后进入污泥消化池，经过脱水和烘干设备，污泥是最后被利用的。江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计第3页3设计方案的确定3.1PLC控制系统的设计分析3.1.1PLC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。根据结构形式的不同，PLC的基本结构分为整体式和模块式结构两类。1.整体式：整体式(又称箱体式)结构的PLC由中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)单元、电源电路和通信端口等组成，并将这些组装在同一机体内。这种结构的特点是结构简单、体积小、价格低、输入/输出点数固定、实现的功能和控制规模固定，但灵活性能较低。2.模块式：是把PLC各基本组成做成独立模块。中型、大型PLC采用这种方式，便于维修。这种模式的主要特点是系统构成的灵活性高。可以构成不同控制规模和功能的PLC，但同时价格也比较高。3.1.2PLC的工作原理PLC采用了“顺序扫描，不断循环”的工作方式。1.每次扫描过程。集中对输入信号进行采样，集中对输出信号进行刷新。2.输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入，只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。3.一个扫描周期分为输入采样、程序执行、输出刷新。4.元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。5